Emisiones gaseosas ciclo combinado

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Trabajo Integrador

TP N° 2: Contaminación del aire

Comisión N°

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El impacto que cada planta tiene sobre el medio ambiente debe ser minimizado lo máximo posible. Para esto se disponen de legislaciones como leyes y normativas que deben cumplirse. Por lo general los límites en cuanto a emisiones están basados en la tecnología mas avanzada de control.Las emisiones de gases de escape son controladas principalmente en la turbina de gas.
Las emisiones de una planta de ciclo combinado que afectan directamente al ambiente son las siguientes:
* Productos de combustión (gases de escape y cenizas)
* Calor residual
* Agua de refrigeración
* Ruido

Los gases de escape pueden estar compuestos por: Vapor de agua H2O, N2, O2, NO,NO2, CO2, CO, CnHn (hidrocarburos sin quemar), SO2, SO3, polvo, cenizas, metales pesados, y cloruros. Los primeros tres son inofensivos, a diferencia de los demás que pueden afectar fuertemente al ambiente. Los niveles de concentración de todas estas sustancias en los gases de escape dependen de la composición del combustible y del tipo de instalación. Sin embargo, cuanto mayor es la eficiencia de laplanta, mayor es la disminución en la proporción de emisión por unidad de energía eléctrica producida.
La mayoría de las plantas de ciclo combinado producen bajas emisiones de gases de escape debido a que estas queman gas natural. Como resultado de una elevada eficiencia global se tienen mínimas emisiones en aire por cada MWh de energía eléctrica que se produce, así como poco calor residual. Laelevada relación aire combustible (gran exceso de aire) que habitualmente se utiliza en las turbinas de gas permite una combustión prácticamente completa, resultando una muy baja concentración de elementos inquemados tales como CO (monóxido de carbono) o Hidrocarburos sin quemar en el escape. Las emisiones también son insignificantes debido al extremadamente mínimo contenido de sulfuro SOx (SO2,SO3) en el gas natural. Es por esto que una central de ciclo combinado es una opción más que adecuada para zonas densamente pobladas.
Las emisiones más importantes en los gases de escape para las plantas que usan gas natural como combustible son el NO y NO2. Las emisiones de óxidos de nitrógeno NOx (NO y NO2) producen acido nítrico (H2NO3) en la atmosfera, los cuales junto con los ácidossulfúrico y sulfuroso (H2SO4, H2SO3) son los factores responsables de las lluvias acidas. El anhídrido carbónico CO2 se libera en la combustión de combustibles fósiles, siendo este el principal responsable del calentamiento global.

Reducción de la emisión de NOx

Los óxidos de Nitrógeno se producen en grandes cantidades a elevadas temperaturas. En la Figura 1 se observa la concentración de NOx enfunción de la temperatura del aire. La concentración mostrada en la curva presenta dicho equilibrio en el aire luego de un tiempo considerado como infinito.

Figura 1

En el combustor de la turbina de gas la situación es diferente, porque allí se produce la combustión entre el combustible y el aire y también debido a que el tiempo de residencia a elevadas temperaturas es bastante limitado. Laproducción de NOx en el combustor se ve afectada por los siguientes factores principales:
* Relación aire/combustible de la combustión
* Presión a la que se desarrolla la misma
* Temperatura del aire de entrada a la cámara de combustión.
* Duración de la combustión

Tal como puede observarse en la Figura 1 el NOx solo se forma cuando las temperaturas son muy altas, que esprecisamente lo que ocurre con la llama en el quemador de la turbina. La temperatura de dicha llama depende tanto de la relación aire/combustible (relación de la masa de aire respecto de la masa de combustible), como también de la temperatura con la que el aire ingresa a la cámara de combustión (Figura 2). Para el caso de combustión estequiometrica se obtiene un máximo en la temperatura de llama...
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