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Projeto Nash em Usina Geotérmica no Japão

Uma pequena cidade no distrito de Hokkaido, no Japão, Mori é residência de uma usina de energia geotérmica que gera eletricidade para os habitantes de Hokkaido há mais de trinta anos. A unidade foi projetada originalmente para produzir 50 MW de eletricidade, mas mudanças no recurso geotérmico reduziram sua produção para cerca de 15 MW. Neste caso, fonte é a salmoura, a qual é contida ou expandida em vapor para acionar a turbina.

Ao longo dos anos, mudanças no recurso geotérmico podem incluir a quantidade de energia presente no vapor, a quantidade de vapor disponível ou de gás não condensável presente no vapor.
O Departamento de Serviços de Usinagem da Fuji Electric, contratante e fabricante de turbinas a vapor e geradores, identificou a unidade de Mori como oportunidade para aperfeiçoar a eficiência através da modificação do sistema de extração de gás. Devido ao recurso geotérmico conter gás não condensável, as unidades elétricas devem possuir sistemas de extração de gás ou a vapor significativamente maiores do que os encontrados em usinas de energia térmica convencionais. O sistema de extração de gás poderá ser uma das maiores cargas em uma usina geotérmica, de modo que ineficiências podem afetar a produção de energia.

Bomba 1

A Fuji Electric convenceu os proprietários da unidade de Mori, a Hokkaido Electric, a atualizar o sistema de extração de gás. O sistema original consiste de um soprador turbo projetado para o fluxo de gás esperado original de 50 MW. O soprador foi acionado por uma turbina a vapor, que também aciona o gerador. A Fuji Electric contratou Gardner Denver Nash para projetar um sistema de remoção de gás híbrido para operar com a carga atual de gás não condensável da usina, enquanto utiliza menos energia do que o soprador original. O conceito era: apesar do sistema de remoção de gás Nash usar vapor para os ejetores e eletricidade para acionar a bomba de anel líquido, projetar o sistema Nash para o volume atual de gás, para reduzir a carga parasítica na usina, melhorando significativamente a saída da unidade.

A tarefa da Fuji Electric durante esta atualização foi remover o soprador turbo existente, com peso bruto de 220.000 lbs, e instalar o sistema híbrido Nash. Este trabalho levou aproximadamente dois meses e foi programado para coincidir com o período de manutenção bienal da usina.
Quando a Fuji concluiu a instalação no início de Setembro, foi solicitado que Nash enviasse uma equipe de ativação ao local de operação. A equipe consistia de Tomoji Tomoe, Rob Petrick, Paul Murray e Paul Bernard. Em 8 de Setembro, as equipes Nash e Fuji chegaram ao local de operação para se encontrar com o pessoal da Hokkaido Electric e verificar a instalação de todos os equipamentos.

Ejetor de 1º estágio

A bomba Nash foi ativada e operada durante várias horas, com verificações periódicas em pressão, temperatura e níveis de vibração em diversos pontos do sistema, para confirmar que a bomba estava operando de modo satisfatório. No dia seguinte, todo o sistema de extração de gás foi ativado. O ar foi soprado no condensador para fornecer uma carga para o sistema de remoção de gás, sendo que nenhum vapor tinha sido submetido na turbina.

No terceiro dia, o sistema de remoção de gás foi reiniciado normalmente com vapor na turbina em operação em diversas velocidades. A turbina foi balanceada durante o ciclo em várias cargas. A turbina teve de ser rebalanceada devido ao grande soprador turbo removido de um lado do eixo da turbina, alterando o balanço geral do conjunto de geradores da turbina. O balanceamento levou um dia inteiro, mas nos deu a oportunidade de observar o sistema de remoção de gás, conforme uma variedade de condições de carga e velocidades de turbina. Apesar de não ser um teste de aprovação formal do sistema de remoção de gás, o pessoal da Hokkaido Electric e da Fuji ficaram impressionados com o desempenho do sistema de remoção de gás.

Ejetor de 2 º estágio
No dia quatro, com a turbina balanceada, a unidade foi ativada e o gerador começou a colocar energia na grade. A carga foi aumentada em incrementos, com intervalo de uma ou duas horas em cada ponto de carga. Grandes quantidades de dados foram coletados. Como o novo sistema de extração de gás respondeu tão bem, a equipe estava confiante para aumentar a carga do nível operacional desejado de 18 MW para mais de 20 MW. Apesar da contenção de gás de vapor ser maior do que o projetado para o sistema, o condensador se manteve e o sistema de remoção de gás continuou a operar sem falhas. O gerente de unidade e o pessoal sorriram pela primeira vez desde que os encontramos. Ao sairmos naquela tarde, a usina permaneceu em carga total.
A atividade primária durante o dia cinco foi reduzir e analisar todos os dados coletados no dia anterior. Durante a tarde, o pessoal da Fuji Electric se encontrou com a gerência da Hokkaido Electric para apresentar nossos resultados. Os dados apresentaram um aumento mínimo de saída de 5.5 MW sobre o sistema anterior, mesmo com quantidade de gás não condensável maior do que o projetado. Isto foi quase duas vezes o que a Fuji Electric assegurou ao seu cliente, e reduziu o tempo de retorno original para o projeto em quase 50%. A Hokkaido Electric aceitou o equipamento após uma curta reunião.
Após o acerto do sistema de remoção de gás, conduzimos uma demonstração e sessão de instruções para o pessoal da usina sobre operação e manutenção corretas do novo sistema. Naquela tarde, tivemos um churrasco em nosso hotel para o pessoal chave da Fuji Electric e da Hokkaido Electric envolvidos no projeto. O gerente da unidade tirou muitas fotos, que ele pretendia colocar na sala de controle. Ele agradeceu e demonstrou admiração pelo modo direto com que a equipe Fuji / Hokkaido Electric / Gardner Denver Nash trabalharam para produzir o resultado de grande sucesso.
Este foi um projeto extremamente bem executado e satisfatório, e todos os envolvidos se sentiram orgulhosos.
 
 

 

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