Abbinamento dei progetti delle pompe dell’acqua di alimentazione con i progressi nelle centrali elettriche a gas

I produttori di turbine a gas hanno sviluppato unità più grandi ed efficienti, che devono essere supportate da pompe per l'acqua di alimentazione avanzate (FWP) per garantire affidabilità a lungo termine e convenienza.

Patrick Welz - Head of Tendering EMEA per Sulzer, esamina come operatori e produttori possono lavorare insieme per ottimizzare le prestazioni e l'affidabilità.

Negli ultimi 20 anni, una quantità crescente di energia è stata fornita da impianti eolici e solari. Queste fonti rinnovabili producono energia in modo intermittente, il che significa che le strutture più tradizionali, come le centrali elettriche a ciclo combinato, ora devono avere la capacità di recuperare la produzione rimanente per soddisfare la domanda.

Allo stesso tempo, anche le dimensioni delle turbine a gas sono aumentate con l'avvento della classe H, che può essere installata in centrali a ciclo combinato per fornire fino a 1’600 MW. La progettazione e la costruzione di queste installazioni è un'impresa importante, che richiede una notevole esperienza di pianificazione e ingegneria per garantire un progetto conveniente e affidabile.

Richiesta di incontro
Le turbine a gas di classe H sono state sviluppate dai quattro principali produttori di questa apparecchiatura per soddisfare la prevista crescita della domanda in tutto il mondo. Ciò è stato combinato con la maggiore capacità di generazione da fonti rinnovabili, per fornire una rete di distribuzione più robusta. Inoltre, continua ad essere installata la tecnologia esistente degli impianti a ciclo combinato più piccoli.

Di conseguenza, molte turbine a gas non funzionano più ininterrottamente, vengono portate in linea come e quando la domanda lo richiede. Ciò può significare diversi cicli di avvio e arresto ogni giorno, il che può introdurre nuove sfide per tutte le apparecchiature della centrale elettrica.

Durante la fase di progettazione iniziale della turbina di classe H, i produttori si sono resi conto che l'enorme portata della produzione e la domanda variabile avrebbero richiesto modifiche di progettazione in alcune delle altre apparecchiature. Hanno colto l'opportunità di lavorare con produttori di pompe come Sulzer allo sviluppo di pompe ottimizzate in tandem con il lavoro sulle turbine. In questo modo, quando la nuova turbina di classe H era pronta per essere lanciata, c'era anche una suite completa di pompe e altre apparecchiature che soddisfacevano le richieste di prestazioni e potevano essere installate come una soluzione completa per la generazione di energia.

Case study: funzionamento flessibile ed efficiente
In termini di dimensioni, le pompe dell'acqua di alimentazione sono in testa al campo e sono specificate per adattarsi alla configurazione della centrale elettrica. In una soluzione 1 contro 1, in cui una turbina a gas viene azionata con una turbina a vapore, ci sarebbero tipicamente due FWP in una disposizione di servizio / standby. In una disposizione 2 contro 1, ci sarebbero tre FWP con due funzionanti in condizioni normali e uno in standby.

Una delle installazioni più recenti che ha coinvolto una turbina a gas di classe H è stata a Keadby 2, Regno Unito, dove la centrale da 840 MW è una delle più efficienti al mondo. Per raggiungere i suoi livelli di prestazioni ai vertici della categoria, l'impianto utilizza una serie di tecnologie avanzate e la società energetica britannica SSE Thermal ha collaborato con i principali fornitori di tecnologia di tutto il mondo per progettare e costruire la centrale elettrica.

Mentre Siemens Energy progettava la nuova turbina a gas che doveva essere utilizzata nello stabilimento, Sulzer stava migliorando la sua gamma di prodotti per soddisfare i maggiori requisiti di prestazioni di questa apparecchiatura. Infatti, attraverso una stretta collaborazione con i principali produttori di turbine a gas, Sulzer ha progettato la prima pompa dell'acqua di alimentazione MD, che è stata installata in Keadby 2, per adattarsi alle diverse condizioni di funzionamento e migliorare l'efficienza complessiva.

La centrale utilizza una soluzione 1 contro 1 e la configurazione della pompa dell'acqua di alimentazione di Sulzer è stata selezionata come la più adatta per l'applicazione. Uno dei punti salienti del design è il sistema di bilanciamento della spinta idraulico, che include un tamburo di bilanciamento e un cuscinetto reggispinta che sono stati sviluppati per una lunga durata in condizioni operative estreme. Anche i cuscinetti e il sistema di lubrificazione sono ottimizzati per questa applicazione e l'intero sistema non è influenzato dalle rapide variazioni di temperatura associate alle frequenti operazioni di avviamento-arresto.

Costruire per il futuro
Il processo di progettazione e costruzione di nuovi impianti a ciclo combinato è lungo e complesso; I contratti di appalto e costruzione di ingegneria (EPC) coprono i principali aspetti di progettazione con l'obiettivo di consegnare il progetto a un budget. Per quanto riguarda le numerose pompe coinvolte, l'EPC garantirà che la nuova attrezzatura soddisfi le specifiche del progetto.

Molto spesso, in progetti di questa portata, sarà coinvolto più di un EPC, a ciascuno dei quali sarà assegnata la responsabilità di una certa parte del progetto. Tuttavia, questo può significare che i responsabili delle pompe dell'acqua di alimentazione non hanno alcuna interazione con il team che lavora su altre risorse. Abbattendo questa barriera, un produttore di pompe esperto, come Sulzer, può offrire una soluzione più snella, inclusi altri servizi di pompe principali come l'estrazione della condensa e le pompe dell'acqua di raffreddamento insieme ad alcune altre pompe ausiliarie, con risparmi logistici e di approvvigionamento per il progetto.

Inoltre, spesso c'è poca considerazione per le prestazioni a lungo termine delle pompe e per i loro costi complessivi del ciclo di vita (LCC). Per l'operatore, la comprovata affidabilità con i bassi costi di manutenzione associati e l'efficienza ottimale sono fattori chiave per l'economicità dell'impianto.

Prestazioni ottimizzate
Oltre a supportare i dati di efficienza leader a livello mondiale, le pompe MD contribuiscono anche all'obiettivo di una manutenzione ridotta al minimo. Gli operatori di Keadby 2, ad esempio, hanno stipulato un contratto di servizio a lungo termine di 15 anni, il primo del suo genere per una turbina a gas di classe HL in Europa. Le caratteristiche di progettazione delle pompe Sulzer offrono una disponibilità leader del settore con una struttura robusta e requisiti di manutenzione molto bassi.

Per l'operatore dell'impianto, le prestazioni e l'affidabilità sono molto importanti e questo vale per tutti gli asset del sito. La selezione di un produttore in grado di fornire una gamma di prodotti per soddisfare le specifiche e i requisiti di qualità del progetto, può avere vantaggi significativi nel semplificare la manutenzione ordinaria e le parti di ricambio.

Inoltre, quando i fornitori chiave hanno collaborato alla progettazione dei loro prodotti, la loro compatibilità è assicurata e l'integrazione con l'impianto più ampio è semplificata. Per l'ultima generazione di turbine a gas, gli operatori possono essere certi che l'infrastruttura della pompa di supporto è stata ottimizzata e completamente testata per questa applicazione.

Approccio coordinato
Lavorando a più stretto contatto con un produttore che ha l'esperienza di progettazione per fornire soluzioni di pompaggio complete, è possibile ottenere vantaggi significativi. Coinvolgere il produttore della pompa nella progettazione dell'infrastruttura attorno alle risorse della pompa, ad esempio, può garantire migliori prestazioni della pompa riducendo al minimo l'ingombro e il costo della struttura.

Ogni centrale elettrica a gas, indipendentemente dalle dimensioni della turbina, può beneficiare dell'esperienza di progettazione disponibile da un produttore di pompe esperto nel settore della generazione di energia. Lavorando più strettamente insieme, gli EPC possono raggiungere obiettivi di prestazioni e budget mentre gli operatori possono prendere in consegna un sistema ottimizzato che fornisce affidabilità ed efficienza a lungo termine.