Combinando Projetos de Bombas de Água de Alimentação com Avanços em Usinas de Energia a Gás

Jul 14, 2023

Bomba de água de alimentação sem isolamento. (Fonte da imagem: Sulzer Ltd.)

Os fabricantes de turbinas a gás desenvolveram unidades maiores e mais eficientes, que precisam ser apoiadas por bombas de água de alimentação avançadas (FWP) para garantir confiabilidade a longo prazo, bem como economia.

Patrick Welz – Chefe de licitações EMEA da Sulzer, analisa como as operadoras e os fabricantes podem trabalhar juntos para otimizar o desempenho e a confiabilidade.

Nos últimos 20 anos, uma quantidade crescente de energia foi fornecida por instalações eólicas e solares. Essas fontes renováveis ​​produzem energia de forma intermitente, o que significa que instalações mais tradicionais, como usinas de ciclo combinado, agora precisam ter a capacidade de compensar a produção restante para atender à demanda.

Ao mesmo tempo, o tamanho das turbinas a gás também aumentou com o advento da classe H, que pode ser instalada em usinas de ciclo combinado para fornecer até 1.600 MW. Projetar e construir essas instalações é um grande empreendimento, que requer considerável planejamento e experiência em engenharia para garantir um projeto econômico e confiável.

Atendendo a demanda As turbinas a gás classe H foram desenvolvidas pelos quatro principais fabricantes desses equipamentos para atender ao crescimento esperado da demanda mundial. Isso foi combinado com a maior capacidade de geração de fontes renováveis, para fornecer uma rede de distribuição mais robusta. Além disso, a tecnologia existente nas usinas menores de ciclo combinado continua a ser instalada.

Como resultado, muitas turbinas a gás não funcionam mais continuamente, elas são colocadas online conforme e quando a demanda exigir. Isso pode significar vários ciclos de parada e partida todos os dias, o que pode apresentar novos desafios para todos os equipamentos da usina.

Durante a fase inicial do projeto da turbina de classe H, os fabricantes perceberam que a escala absoluta da produção, bem como a demanda variável, exigiriam mudanças no projeto de alguns dos outros equipamentos. Eles aproveitaram a oportunidade para trabalhar com fabricantes de bombas, como a Sulzer, no desenvolvimento de bombas otimizadas em conjunto com o trabalho nas turbinas. Dessa forma, quando a nova turbina classe H estava pronta para ser lançada, havia também um conjunto completo de bombas e outros equipamentos que correspondiam às demandas de desempenho e podiam ser instalados como uma solução completa de geração de energia.

Estudo de caso: operação flexível e eficiente Em termos de tamanho, as bombas de água de alimentação dirigem o campo e são especificadas para corresponder à configuração da usina. Em uma solução individual, onde uma turbina a gás é operada com uma turbina a vapor, normalmente haveria dois FWPs em regime de operação/espera. Em um arranjo 2 em 1, haveria três FWPs com dois deles operando em condições normais e um em standby.

Uma das instalações mais recentes envolvendo uma turbina a gás classe H foi em Keadby 2, Reino Unido, onde a usina de 840 MW é uma das mais eficientes do mundo. Para atingir seus níveis de desempenho líderes de classe, a usina usa uma série de tecnologias avançadas, e a empresa de energia do Reino Unido SSE Thermal fez parceria com os principais fornecedores de tecnologia de todo o mundo para projetar e construir a usina.

Enquanto a Siemens Energy projetava a nova turbina a gás que seria usada na instalação, a Sulzer aprimorava sua linha de produtos para atender às crescentes exigências de desempenho desse equipamento. Na verdade, por meio de estreita cooperação com os principais fabricantes de turbinas a gás, a Sulzer projetou a primeira bomba de água de alimentação MD da categoria, que foi instalada em Keadby 2, para acomodar as condições variáveis ​​de operação e melhorar a eficiência geral.

A estação de energia utiliza uma solução individual e a configuração da bomba de água de alimentação da Sulzer foi selecionada como a mais adequada para a aplicação. Um dos destaques do projeto é o sistema de balanceamento de empuxo hidráulico, que inclui um tambor de balanceamento e mancal de empuxo que foram desenvolvidos para longa vida sob condições operacionais extremas. Os rolamentos, bem como o sistema de lubrificação, também são otimizados para esta aplicação e o sistema completo não é afetado por rápidas variações de temperatura associadas a frequentes operações de partida e parada.