Condensatoarele răcite cu aer elimină utilizarea apei din uzină

Multe uzine sunt forțate de schimbarea legilor de mediu și de presiunea publică să modernizeze instalațiile de generare a energiei electrice existente pentru a trece la sisteme de răcire a apei în circuit închis sau chiar la opțiuni de răcire uscată, în loc să continue cu apă de răcire prin râu sau ocean. În regiunile aride, în special, pur și simplu nu există suficientă apă disponibilă pentru a satisface simultan nevoile centralelor electrice și ale oamenilor. (A se vedea POWER, ianuarie 2008, „Costlier, scarcer supplies dictate making thermal plants less thirsty.”)

Producătorul pragmatic poate, de asemenea, să aleagă răcirea uscată la începutul unui proiect, deoarece sporește opțiunile de amplasare a centralei, iar utilizarea sa poate accelera în mod semnificativ aprobarea autorizațiilor de construcție, deoarece problemele legate de utilizarea apei sunt scoase din discuție. Scurtarea programului unui proiect chiar și cu șase luni poate schimba complet economia unui proiect și poate echilibra cu ușurință costul de capital sporit al opțiunilor de răcire uscată.

Aplicațiile de răcire uscată din SUA nu s-au limitat la regiunile aride, ci au fost specificate și pentru instalații amplasate în zonele estice, nordice și montane, unde apa este de obicei mai abundentă (figura 1). De ce se întâmplă acest lucru? În ultimii ani, există mult mai multe motive pentru a lua în considerare răcirea uscată, în general, și condensatorul răcit cu aer (ACC), în special, decât doar lipsa de apă disponibilă (a se vedea bara laterală). De exemplu, există indicii puternice că aplicațiile de răcire uscată devin o opțiune standard de proiectare a centralelor electrice. De fapt, chiar și zonele cu resurse abundente de apă – cum ar fi Anglia, Irlanda, Belgia, Luxemburg și nordul Italiei (figura 2) – adoptă această tehnologie. De fapt, cea mai mare centrală cu ciclu combinat din Europa are o putere nominală de 1.200 MW și utilizează un condensator răcit cu aer.

China este foarte îngrijorată de faptul că își stresează și mai mult rezervele de apă și a adoptat răcirea uscată pentru multe dintre noile sale centrale electrice. De fapt, China a instalat condensatoare răcite cu aer pe peste 35.000 MW din flota sa în plină expansiune de centrale noi și a dominat piața instalațiilor în ultimii ani (Figura 3). În ultimii doi ani, China a achiziționat în medie un ACC nou pe lună pentru noile centrale electrice pe cărbune, cu capacități tipice de 2 x 300-MW sau 2 x 600-MW (Figura 4).

În China, ca și pentru alte locații din întreaga lume, un amplasament de centrală nu mai trebuie să fie situat în apropierea unei surse de apă dacă se alege ACC. În schimb, locația poate fi optimizată în ceea ce privește liniile de transport și fie liniile de distribuție a gazelor (pentru centralele cu ciclu combinat), fie liniile de cale ferată (pentru centralele pe cărbune). În China, centralele pe combustibil solid sunt, în general, amplasate în apropierea minelor de cărbune, ceea ce explică interesul recent al acestei țări pentru răcirea cu aer.

În cele din urmă, costul terenului poate fi redus atunci când nu este necesar un amplasament al centralei pe malul unui lac, al unui râu sau al unui ocean.

Tendințe pozitive pe piață

Între anii 1960 și 1990, Europa a avut o piață foarte mică pentru centralele electrice de dimensiuni mari sau medii. În schimb, s-a bazat pe centralele mari pe cărbune și pe centralele nucleare. În schimb, modelele de răcire uscată au crescut în popularitate în Orientul Mijlociu, China, Africa de Sud și SUA, impulsionate de lipsa apei (în locațiile minelor de cărbune, în împrejurimile deșertice sau din alte motive similare). După 1990, piața mondială a răcirii uscate a început să explodeze și s-a multiplicat de aproximativ 20 de ori numai în ultimii 13 ani (figura 5).

Pe termen foarte scurt, piața echipamentelor de răcire uscată va continua, probabil, să fie destul de activă în China, având în vedere nevoile uriașe de energie electrică ale acestei țări în creștere rapidă. O creștere rezonabilă este așteptată, de asemenea, în Europa, deoarece multe țări din Uniunea Europeană manifestă un interes reînnoit pentru gestionarea viitoarelor lor rezerve de apă. Orientul Mijlociu (zona Emiratelor) și India vor deveni, de asemenea, cu siguranță, două piețe foarte importante în viitorul apropiat. În SUA, piața este în creștere constantă de la mijlocul anului 2005.

Studiu de caz: Centrala Astoria Energy, New York City

Poate că unul dintre cele mai dificile proiecte cu ciclu combinat de până acum a fost proiectul Astoria Energy de 550 MW, construit pe un teren de 23 de acri de-a lungul East River, în Astoria, Queens, New York City (NYC). Proiectul ACC a folosit ventilatoare cu diametrul de 36 de picioare, concepute pentru un nivel de zgomot redus, deoarece sălile de acordaj ale faimoasei fabrici de piane Steinway Piano se află chiar vizavi de centrală. Proiectul a intrat în funcțiune comercială în mai 2006.

Astoria Energy, în valoare de 565 de milioane de dolari, a fost cea mai mare centrală construită în New York în ultimii 25 de ani. Centrala este o configurație 2 x 1 ancorată de două turbine cu gaz GE 7FA, două generatoare de abur cu recuperare de căldură (HRSG) Alstom, o turbină cu abur Alstom și un condensator de abur răcit cu aer SPX Cooling Technologies.

Proiectul a fost finalizat la mai puțin de 24 de luni după ce a fost dată prima lopată de pământ. Acest calendar poate părea ca o plimbare în Central Park pentru un constructor de centrale cu experiență – dacă aveți un teren viran în Midwest. Nu este așa în New York, unde camioanele au acces limitat la acest mic sit industrial fără o zonă de depozitare semnificativă. Asta înseamnă că secvența de construcție a trebuit să fie susținută de livrări de materiale zilnice și la timp, ceea ce a făcut din acest proiect de construcție un proiect „just-in-time”. Cu toate acestea, amplasamentul fabricii a oferit acces la ape adânci pentru a permite livrarea echipamentelor cu barje. Proiectul Astoria Energy a împins limitele modularizării echipamentelor în afara amplasamentului, iar intervalul de timp de doi ani al proiectului atestă succesul acestuia.

Principalii antreprenori din cadrul proiectului – printre care se numără The Shaw Group, Alstom Power și SPX Cooling Technologies – au transformat practicile tipice de construcție prin asamblarea modulelor majore, inclusiv a HRSG-urilor și a condensatorului de aer complet asamblate, în afara statului și apoi prin barjă până la amplasament. Un motiv practic interesant pentru care proiectul a fost aprobat: NYC cere ca 80% din toată energia electrică să fie generată în cele cinci cartiere, din cauza capacității limitate de transport în oraș.

Unul dintre obstacolele majore pentru obținerea permiselor de la NYC a fost proiectarea unei centrale care să elimine utilizarea East River pentru răcirea unică. De fapt, autorizația finală specifică faptul că ACC nu va consuma și nu va respinge nicio apă în mediul înconjurător.

Transportați ansambluri prefabricate. ACC pentru acest proiect a constat din 24 de module/ventilatoare și a fost preasamblat la 300 de mile la sud de New York, într-un șantier naval situat lângă Norfolk, Virginia. Această instalație din afara șantierului a permis spațiu și timp pentru a premonta modulele ACC cu mult înainte de momentul în care acestea au fost necesare pe șantierul Astoria. Clima mai temperată a sporit productivitatea muncii în Virginia și, la fel de important, amplasamentul dispunea de spațiu mai mult decât adecvat pentru depozitarea materialelor și a echipamentelor de ridicare (figura 6).

CAC cu 24 de module a fost construit în 12 secțiuni de module alăturate (figura 7). Fiecare dintre cele 12 secțiuni ACC măsura aproape 43 de picioare lățime x 85 de picioare lungime x 49 de picioare înălțime și fiecare dintre ele cântărea aproximativ 300 de tone metrice. Două secțiuni ale ACC au fost ridicate pe o barjă și apoi două barje au fost transportate împreună din Virginia la șantierul de lucru cu ajutorul unui remorcher (Figura 8).

Asamblare și pornire rapidă. La numai nouă luni de la atribuirea contractului, secțiunile ACC au început să sosească pe șantierul din Astoria pentru asamblarea finală. Când barjele au ajuns pe șantier, acestea au fost descărcate imediat pe un cărucior motorizat cu profil redus și rezistență industrială și au fost rulate în poziție lângă structura de susținere din oțel a ACC care fusese deja ridicată pe șantier (Figura 9). O macara de 1.000 de tone a ridicat fiecare dintre cele 12 module în poziție, în ritm de aproximativ două secțiuni pe săptămână (figura 10).

Conducta de abur, de asemenea preasamblată în afara șantierului, a sosit pentru asamblarea finală pe șantier în lungimi determinate de dimensiunea lungă a barjei. În total, 80 % din totalul orelor de muncă necesare pentru asamblarea ACC au fost lucrate în Virginia, ceea ce a dus la economii semnificative de costuri în comparație cu fabricarea pe șantier (figura 11). De asemenea, în comparație cu alte proiecte de ACC cu ciclu combinat din zonă, abordarea de modularizare a redus cu ușurință timpul necesar pentru instalarea ACC cu 50%.

-William Wurtz ([email protected]) este vicepreședinte și director general al Dry Cooling, America pentru SPX Cooling Technologies Inc.

.