ES2242663T3 - Generador de vapor de alta presion. - Google Patents
Generador de vapor de alta presion.Info
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Abstract
Generador de vapor de alta presión, con un juego de turbinas de vapor formado por una parte de alta presión (4) y una parte de media o de baja presión (8), a través de circuito recalentador intermedio, caracterizado porque el recalentador intermedio (6) está dispuesto separado por el generador de vapor de alta presión (1), directamente en un canal de gas de humo calentado (18).
Description
Generador de vapor de alta presión.
La presente invención se refiere a un generador
de vapor de alta presión con un juego de turbinas formado por una
parte de alta presión y una parte de media o de baja presión con las
características del preámbulo de la reivindicación 1.
Tales generadores de vapor de alta presión se
pueden utilizar, por ejemplo, para utilizar eficientemente los gases
siderúrgicos para producir electricidad, lo que es un factor
económico decisivo en las plantas siderúrgicas. En general, para
ello, los procesos de circuito simples, pero de mayor valor, con
elevados parámetros de vapor y precalentamiento de agua de
alimentación regenerativa, se instalan de nuevo o reequipan. Esto
tiene como consecuencia que en parte los modernos generadores de
vapor de gas metalúrgico se hayan adaptado en la combustión de
manera respetuosa con el medio ambiente a los parámetros de vapor de
las turbinas de vapor industriales antiguas existentes.
En el curso de los incremento de rendimiento y de
los potenciales de reducción de CO_{2}, se ofrecen plantas
metalúrgicas industriales, recuperando las soluciones de generadores
de vapor de alta presión existentes, con un calentador intermedio.
La utilización de calentadores intermedios representa una tecnología
conocida y comprobada para el incremento del rendimiento eléctrico
en el proceso del vapor. Para ello, las superficies calefactores del
calentador intermedio se integran como parte de media presión en el
generador de vapor de alta presión, estando dispuestas las dos
etapas de turbinas de vapor como un árbol común. La parte de alta
presión y la parte de media o de baja presión del generador de vapor
de alta presión y del juego de turbinas están por esto enlazadas
entre ellas muy estrechamente en el funcionamiento.
Por el documento
US-A-4 027 145 se conoce un
generador de vapor de alta presión, que está acoplado con una parte
de alta presión y una parte de baja presión, que, a su vez, está
unido con un generador común. El generador de vapor contiene una
cámara de combustión doble, con dos cámaras de combustión, que está
rodeada por dos vaporizadores de alta presión y enlazados entre sí
por el lado de la combustión. Una de las dos cámaras de combustión
aloja dos recalentadores, y la otra cámara de combustión aloja un
recalentador intermedio, a través del cual, la parte de alta presión
y la parte de baja presión del juego de turbinas de vapor están
unidas entre sí.
Por el documento DE 971 815 C se conoce un
generador de vapor de alta presión, con dos cámaras de combustión,
que están unidas entre sí en el extremo de salida. Cada una de las
cámaras de combustión aloja un vaporizador, un recalentador y un
recalentador de alta presión o de baja presión intermedio. En
sentido del flujo del gas de humo, detrás de los recalentadores se
ha dispuesto un precalentador de agua de alimentación en la zona
común en las dos cámaras de combustión.
El documento
FR-A-1 371 934 muestra un generador
de vapor, con carga de presión, con dos cámaras de combustión. En
cada una de las dos cámaras de combustión se ha dispuesto una tapa
de un recalentador de dos etapas.
La presente invención tiene como objetivo
configurar el generador de vapor de alta presión de esta clase, que
permita un incremento del rendimiento por la utilización de un
recalentador intermedio, sin modificaciones constructivas en un
generador de vapor ya existente.
Este objetivo se consigue con un generador de
vapor de alta presión, según la invención, por las características
de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas de la
invención son objeto de las subreivindicaciones.
El concepto, según la invención, del circuito
recalentador intermedio, se puede aplicar tanto a centrales
eléctricas convencionales con otros combustibles como gases
siderúrgicos, como también en centrales combinadas
gas-vapor. En el último caso, se ofrecen las
soluciones del recalentador intermedio con vaporizador adicional y
combustión adicional, por ejemplo, con gas de alto horno o
instalaciones calefactoras sin combustión.
Mediante la disposición del recalentador
intermedio, que aumenta el rendimiento en un canal de humo separado,
el generador de vapor de alta presión puede permanecer en su forma
existente. Si además, en la configuración de la invención, la parte
de alta presión y la parte de media o de baja presión del juego de
turbinas está unido, cada una de ellos a través de un acoplamiento
con un generador, entonces se pueden accionar en caso de avería o de
necesidad las partes de alta presión y las partes de media o baja
presión y el juego de turbinas de vapor, independientemente una de
otra. Otras ventajas de la invención se citan en relación con la
explicación del ejemplo de realización.
Un ejemplo de realización de la invención se ha
representado en el dibujo y se explicará a continuación, con mayor
detalle. El dibujo muestra el esquema de un generador de vapor de
alta presión con un recalentador intermedio.
Un generador de vapor de alta presión 1,
instalado preferentemente en una planta metalúrgica y calentado con
gas de alto horno está dotado de un recalentador 2. Un conducto de
alta presión 3, conectado al recalentador 2, se conduce a la parte
de alta presión 4 a través de un conducto de unión 5 con un
recalentador intermedio 6.
El recalentador intermedio 6 está unido por el
lado de salida a través de un conductor de vapor intermedio 7 con la
parte de media o baja presión 8 del juego de la turbina de vapor. La
salida de vapor de la parte de media o de baja presión 8 está
conducida a un condensador 9. En el condensador 9 se ha conectado un
conducto de condensado 10, en el que se encuentra una bomba de
condensado 11. El conducto de condensado 10 es conducido a través de
un intercambiador térmico de agua/agua 12 a un desgasificador
térmico de agua de alimentación 13, que se calienta mediante un
conducto de alimentación 14 con vapor de salida de la parte de
medida o de baja presión 8 del juego de turbinas de vapor. En el
desgasificador de agua de alimentación 13 se conecta un conducto de
agua de alimentación 15, que se conduce a través del tratamiento
térmico agua/agua 12 y se dispone en una bomba de elevación de la
presión 16. El conducto de agua de alimentación 15 desemboca en un
precalentador de agua de alimentación de alta presión 17, cuya
salida está unida con el generador de vapor de alta presión 1. Hasta
aquí se conoce el generador de vapor de alta presión.
El recalentador intermedios 6 está dispuesto en
un canal de gas de humo 18, separado del generador de vapor de alta
presión 1 que se conecta a una cámara de combustión 19. La cámara de
combustión está dotada de un quemador 20, que funciona con gas de
alto horno. La cámara de combustión 19 está configurada como una
mufla de combustión con refractarios y representa una cámara
adiabática. Mediante la reflexión de las paredes calientes de la
mufla de combustión es posible una combustión automática del gas de
alto horno. Por ello, se puede renunciar al gas natural como
combustión de apoyo en caso de oscilaciones de la potencia
calorífica del gas de alto horno en el funcionamiento permanente.
Sólo en el funcionamiento de arranque para el calentamiento de los
bloques de la cámara de combustión 19 se necesita gas natural hasta
alcanzar la temperatura de servicio.
Dentro del canal de gas de humo 18 se han
dispuesto en el sentido de flujo del gas de humo, detrás del
calentador intermedio 6, el precalentador de alimentación de alta
presión 17 ya citado. De esta manera, se puede renunciar a un
precalentamiento de agua de alimentación regenerativo mediante vapor
de alimentación del juego de turbinas. Por ello, es necesario sólo
el desgasificador térmico de agua de alimentación 13 que lleva a la
alimentación de vapor.
En la dirección del flujo del gas de humo, se ha
dispuesto dentro del canal de gas de humo 18, detrás del
precalentador de agua de alimentación de presión 17, un
precalentador de aire 21 para la preparación del aire de combustión
precalentado para el quemador 20 de la cámara de gas 19. Para
continuar bajando a la temperatura del gas de humo, se puede
instalar un canal de gas 18 un precalentador de condensado 22.
Desde el canal de gas de humo 18 se ha derivado
entre el precalentador de agua de alimentación de alta presión 17 y
el precalentador de aire 21 un conducto de retorno del gas de humo
23, que desemboca en la cámara de combustión 19. Un ventilador 24,
dispuesto en el conducto de retorno del gas de humo 23, saca del
canal de gas de humo 18, gas de humo regulado y lo insufla a la
cámara de combustión 19.
Con ayuda de la recirculación del gas de humo, se
regula la temperatura de salida del agua de alimentación calentada
en el precalentador de agua de alimentación de alta presión 17, con
lo cual el generador de vapor de alta presión 1 puede funcionar con
una temperatura de agua de alimentación constante, independiente de
la carga del generador de vapor. Mediante la recirculación del gas
de humo, se reduce, además, la temperatura de las superficies
calefactoras del calentador intermedio 6 hasta tal punto
(aproximadamente a unos 950ºC) que, a pesar de la combustión
directa, se pueden realizar caídas de presión del lado de vapor para
la refrigeración de superficies calefactoras, como en las
instalaciones convencionales.
En el intercambiador térmico agua/agua 12, se
reduce la temperatura del agua de alimentación especificada por el
intercambio con el condensado más frío de retorno. De este modo, se
incrementa tanto la graduación en las superficies calefactoras del
precalentador de agua de alimentación de presión 17, como también el
intercambio térmico por parte del gas de humo.
El calentador intermedios 6 está formado de dos
etapas calentadoras intermedias 6.1, 6.2. Desde la entrada a la
primera etapa del calentador intermedio 6.1 se ha previsto en el
conducto de alimentación 5 una válvula convertidora de vapor 25.
Esta válvula convertidora de vapor 25 se encuentra sólo en encaje,
si en la parte de alta presión 4 del juego de turbinas de vapor se
presentan averías y, por ejemplo, tiene lugar un paro rápido. Entre
las dos etapas sobrecalentadoras intermedias 6.1, 6.2 se ha
dispuesto un refrigerador de inyección 26. La regulación de la
temperatura de salida del vapor intermedio tiene lugar a través de
la combustión de la cámara de combustión 19. Para ello mantiene el
refrigerador de inyección 26, con modificaciones de carga, las
temperaturas admisibles para la turbina de vapor. La ventaja de esta
regulación se encuentra en la constancia, independiente de la carga,
de la temperatura de salida del vapor intermedio sin modificación,
en el lado del agua de inyección, al contrario de los generadores de
vapor convencionales con sobrecalentamiento intermedio. Una
reducción del rendimiento eléctrico, mediante cantidades de agua de
inyección más elevadas en el lado del recalentadores intermedio no
se da en el procedimiento descrito anteriormente.
La salida del vapor de la parte de alta presión 4
del juego de turbinas de vapor está unido a través de un conducto de
derivación 27, rodeando el recalentador intermedio 6, directamente
con la entrada del vapor de la parte de media o de baja presión 8
del juego de turbinas de vapor. Un conducto 28, que sale de este
conducto de derivación 27, se conduce rodeando la parte de media o
de baja presión 8 al condensador 9. Además, la salida de vapor de la
parte de alta presión 4 está unida a través de un conducto 30
dotados de una válvula del convertidor de vapor 29 al desgasificador
del agua de alimentación 13.
El juego de turbinas de vapor está conectado a
continuación a un generador 31. Este generador 31 está unido como
generador común a través de un acoplamiento 32, 33, configurado como
acoplamiento rápido con la parte de alta presión 4, y la parte de
media o de baja presión 8 del juego de turbinas de vapor. Desde el
punto de vista constructivo, la carcasa de los dos etapas de
turbinas de vapor se pueden realizar de un solo flujo con flujo de
salida axial. Junto con el circuito descrito anteriormente, es
posible mediante un desacoplamiento de servicio de las dos etapas de
turbina de vapor. La parte de alta presión y la parte de media o de
baja presión del generador de vapor de alta presión 1 y del juego de
turbinas de vapor puede funcionar, por ello, en caso de avería, y en
caso necesario, independientemente uno de otro.
Claims (8)
1. Generador de vapor de alta presión, con un
juego de turbinas de vapor formado por una parte de alta presión (4)
y una parte de media o de baja presión (8), a través de circuito
recalentador intermedio, caracterizado porque el recalentador
intermedio (6) está dispuesto separado por el generador de vapor de
alta presión (1), directamente en un canal de gas de humo calentado
(18).
2. Generador de vapor de alta presión, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la parte de alta
presión (4) y la parte de media o de baja presión (8) del juego de
turbinas de vapor se une a través de un acoplamiento (32, 33) con un
generador común (31).
3. Generador de vapor de alta presión, según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el canal de gas de
humo (18) está conectado a una cámara de combustión (19), que está
configurado como una mufla de gas de combustión, construida de
bloques refractarios.
4. Generador de vapor de alta presión, según la
reivindicación 3, caracterizado porque la cámara de
combustión (19) quema gas de altos hornos.
5. Generador de vapor de alta presión, según una
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el
recalentador intermedio (6) está formado por dos etapas intermedias
de recalentador (6.1, 6.2) dispuesta entre ellos un refrigerador de
inyección (26).
6. Generador de vapor de alta presión, según una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el
canal de gas de humo (18), en la dirección de flujo detrás del
recalentador intermedio (6), se ha dispuesto un calentador de
alimentación de alta presión (17) que forma parte del generador de
vapor de alta presión (1).
7. Generador de vapor de alta presión, según una
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el
canal de gas de humo (18), en el sentido del flujo del gas de humo
detrás del precalentador de agua de alimentación de alta presión
(17) del generador de vapor de alta presión (1) se ha dispuesto un
precalentador de aire (21) para el precalentamiento del aire de
combustión para la cámara de combustión (19).
8. Generador de vapor de alta presión, según una
de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque desde el
canal de gas de humo (18) se conduce un conducto de alimentación del
gas de humo (23) hacia la cámara de combustión (19).
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