WO1994025739A1 - Procedimiento de mejora de la combinacion entre une turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fosil de energia primaria - Google Patents
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Definitions
- the invention consists in a method of improving the combination between a gas turbine and a steam cycle with another non-fossil primary energy source, applicable to electric power generation or thermal and electric power generation plants, which combine the minus two primary energy sources: a suitable fuel for the gas turbine and another non-fossil primary energy source (waste, geothermal, biomass, sun, etc.), used by the steam cycle.
- a suitable fuel for the gas turbine and another non-fossil primary energy source waste, geothermal, biomass, sun, etc.
- the proposed invention applicable in all cases where the use of intermediate reheating from the non-fossil primary energy source is not technically-economically viable, offers limited profitability or presents appreciable technical risks, consists in applying an intermediate reheating of the steam cycle using the residual heat of the exhaust gases of a gas turbine, in the zone of higher temperature of the same.
- the proposed scheme offers many advantages, which in general significantly improve the conditions in which the reheating could be carried out from the non-fossil primary energy source, if its realization is feasible, since in it the steam overheating at relatively low pressure and temperature it can be done near the steam turbine, in a typical recovery boiler, with clean gases, which allows the option of using finned tube in the gas zone, significantly improving thermal transmission, with or without intermediate fluid, and the regulation is much simpler, since the water vapor cycle could even work with the gas turbine out of service, with a permissible temporary increase in turbine humidity and regulating if necessary the load of The steam turbine. With all this, the technical-economic balance is much more favorable than that of the existing alternatives.
- the first scheme is the simplest, corresponding to a provision in which the rest of the energy of lower temperature contained in the exhaust gases is used exclusively for heating of condensate and water, feed, up to the temperature of entry into the economizer of the non-fossil energy source boiler.
- This scheme requires that the total energy contained in the exhaust gases of the gas turbine, in its cooling until its expulsion into the atmosphere, coincide with that required for the indicated heating and for the characteristic overheating.
- the above scheme conditions and limits the power of the. gas turbine, for one. determined thermal power of the non-fossil energy source boiler, so it may be more convenient in general use part of the energy of the exhaust gases of the gas turbine, after the characteristic reheating of the steam, and before the heating of the feed water, to vaporize a part of the water flow at the upper pressure of the cycle, which can overheat in the recovery boiler itself or in conjunction with the rest of the steam generated in the boiler of the non-fossil energy source.
- the steam a. reheating leaves the body of the high turbine in conditions close to those of saturation at this pressure, resorting to a scheme in which steam is generated in the recovery boiler at the characteristic reheating pressure, mixing it with the rest of the steam to reheat .
- minimum cycle pressure is at a temperature high enough to yield heat, for different uses within the steam cycle itself (condensate heating, low pressure vaporization, etc.) or for external uses (water heating for domestic use or industrial, air heating, etc.) a. variable temperature During this heat transfer process, non-isothermal condensation of the less volatile substance occurs, which can thus be almost completely separated from water vapor, so that, once pumped and heated, harnessing energy transferred by the main steam flow to the exit of the. turbine and / or residual heat from the exhaust gases of the gas turbine, be mixed again with the steam to proceed to the described intermediate reheating.
- This variant has additional advantages over. use of water vapor only, as they are: - Increases the specific average heat of absorption of steam overheating, improving thermal transmission. - It allows even greater adaptation of the shape and slope of the heat transfer and absorption curves, especially when it comes to increasing the size of the gas turbine for a given source of non-fossil primary energy, reducing exergy losses, with the advantage of having an additional parameter of free definition, within certain margins, such as the composition of the vapor mixture.
- example 1 (figure 1). As indicated, the application of the process object of the present invention to an MSW incineration plant, working with a water vapor cycle, is included.
- the steam cycle parameters are typical values for these types of plants, except for the maximum pressure in the furnace-boiler (1), which in this case is not limited by the final humidity of the expansion, so has been able to climb up to an optimum of 105 bar abs.
- the furnace-boiler (1) the heating of the feed water to saturation, vaporization and overheating at the upper process pressure is carried out.
- the additional saturated steam obtained is mixed with the exhaust of the high pressure body of the steam pipe (6), in this case at a very similar temperature, the whole being reheated by means of the energy corresponding to the transfer of higher temperature of the gases of gas turbine exhaust (5), to be subsequently admitted by the turbine low expansion body (6).
- the combustion gases of the gas turbine (5) after the above-mentioned superheat and vaporization, are used for heating the liquid, from the preheating temperature (carried out by taking a low steam turbine (6)), to the entrance to the furnace-boiler (1) of incineration.
- example 2 (figure 2) an application of the process object of the present invention to an MSW incineration plant is detailed, working with a steam mixture of water and FT.
- This scheme includes the partial heating of the feed water until saturation at the upper pressure, the vaporization at this pressure and the steam overheating up to the temperature of 4002C in the furnace-boiler (13), exactly the same and in identical conditions as in the previous example, with the exception of the small percentage of FT (4%) that accompanies the water, with hardly any practical incidents, so it has been neglected for simplicity of calculation, considering pure water vapor.
- the recovery of the exhaust gases from the turbine (16) is carried out as follows:
- the zone of higher gas temperature is recovered by reheating the FT-WATER mixture steam in the working proportions, a. the intermediate superheat pressure, up to the conditions of the inlet temperature in the low turbine body (17).
- the intermediate temperature zone of the gases is used to vaporize the FT fluid up to saturation conditions, at intermediate reheating pressure.
- Variable temperature vaporization of the TF significantly improves thermal transmission coefficients, allowing this recovery to be carried out more economically.
- the coldest gas zone is used for heating the condensates (FT and WATER) from the temperature at which they have been preheated with the residual energy of the non-isothermal thermal fluid condenser
- the residual energy corresponding to the non-isothermal condensation of the FT fluid is used with very little exergetic losses for the primary heating of the combustion air and the primary heating of the condensates (FT plus water).
- the higher thermal energy of this recovery is used to vaporize a portion of low pressure water that is introduced into the expansion flow in the tub (19) by partial admission.
- Tables 1 and 2 show the fundamental results of the thermal balances for application examples 1 and 2, respectively.
- Figures 1 and 2 show the basic thermal diagrams of the plant for application examples 1 and 2, respectively, which include the following elements:
- FIG. 3 shows a temperature-heat exchange diagram in the furnace-boiler, valid for the two application examples, in which the following transformations are represented:
- Figures 4 and 5 show the temperature-heat exchange diagrams in the recovery boiler of the gas turbine exhaust gases, for application examples 1 and 2, respectively, in which the following transformations are represented:
- Figure 4
Abstract
Procedimiento de mejora de la combinación entre une turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fósil de energía primaria, consistente en aprovechar parte del calor residual de los gases de escape de la turbina de gas (5) para realizar un recalentamiento a presión intermedia del flujo principal del ciclo de vapor. Con objeto de completar la recuperación se aprovecha el resto del calor residual para calentamiento de líquidos y, habitualmente, vaporizaciones a la presión máxima del ciclo o a la presión del recalentamiento intermedio característico. El ciclo de vapor puede ser un ciclo de vapor de agua o un ciclo de vapor mezcla de agua y un fluido menos volátil, que se vaporiza a la presión del recalentamiento intermedio característico.
Description
Procedimiento de mejora de la combinación entre una turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fósil de energía primaria. La invención consiste en un procedimiento de mejora de la combinación entre una turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fósil de energía primaria, aplicable a plantas de generación de energía eléctrica o de congeneración de energía eléctrica y térmica, que combinen al menos dos fuentes de energía primaria: un combustible adecuado para la turbina de gas y otra fuente de energía primaria no fósil (residuos, geotérmica, biomasa, sol, etc), aprovechada por el ciclo de vapor. una de las características fundamentales del ciclo simple de vapor de agua viene determinada por la gran tendencia del vapor de agua sobrecalentado a acercarse a la línea de saturación y entrar en la zona de vapor húmedo durante la expansión en turbina. Este fenómeno condiciona notablemente la optimización técnico-económica de los parámetros de trabajo del ciclo de vapor de agua en cada aplicación, ya que para una temperatura dada de sobrecalentamiento del vapor puede determinarse en cada caso una presión máxima de trabajo que conduce a una humedad máxima admisible en el escape de la turbina. Con ello se trata de limitar los problemas de erosión de los alabes, que a su vez se traducen en costes de mantenimiento y deterioro del rendimiento a lo largo de la operación. Tanto la limitación de la presión máxima de trabajo como la existencia de humedad en la expansión son factores de reducción del rendimiento del ciclo de vaporde agua. Con objeto de mejorar el rendimiento del ciclo de
vapor de agua es una práctica habitual, en las plantas de generación de mayor tamaño y, en general, siempre que no existen condicionantes técnico-económicos que lo desaconsejen, realizar un recalentamiento intermedio de vapor de agua, que permite reducir la humedad final de la expansión y/o aumentar la presión máxima de trabajo, todo lo cual redunda en una mejora notable del rendimiento y de las condicones de trabajo de los últimos escalones de la turbina. sin embargo, cuando se trata de aprovechar con un ciclo de vapor de agua fuentes energéticas primarias que no son combustibles fósiles, tales como residuos de todo tipo, biomasa, energía geotérmica, energía solar, etc., es frecuente que la realización del recalentamiento intermedio del vapor mediante la misma fuente de energía primaria no resulte viable técnico-económicamente o que sus ventajas se vean muy reducidas. La invención propuesta, aplicable en todos aquellos casos en que la utilización del recalentamiento intermedio a partir de la fuente de energía primaria no fósil no sea viable técnico-económicamente, ofrezca una rentabilidad limitada o presente riesgos técnicos apreciables, consiste en aplicar un recalentamiento intermedio del ciclo de vapor utilizando el calor residual de los gases de escape de una turbina de gas, en la zona de superior temperatura de los mismos. Con este sistema se consiguen las siguientes ventajas respecto al arte previo:
- Disminución de la humedad en la turbina de vapor, con las consiguientes mejoras de rendimiento en el punto de diseño y de disminución del deterioro de los
alabes, lo cual redunda, adicionalmente en una mayor conservación del rendimiento de diseño, así como en una reducción de los costes de mantenimiento. - Optimo aprovechamiento de la exergía disponible en los gases de escape de la turbina de gas, con lo cual el rendimiento global de transformación del ciclo combinado es muy superior. - Posibilidad de seleccionar con mucha más libertad los parámetros máximos de trabajo del ciclo de vapor de agua, debido a que se elimina o reduce el problema de la humedad en la turbina. Ello permite en muchos casos incrementar la presión superior del vapor y reducir las pérdidas exergéticas por transmisión de calor al fluido del ciclo de vapor, mejorando con ello el rendimiento,
Por otra parte el esquema propuesto ofrece muchas ventajas, que en general mejoran notablemente las condiciones en que podría realizarse el recalentamiento a partir de la fuente de energía primaria no fósil, caso de ser factible su realización, ya que en el mismo el recalentamiento del vapor a relativamente baja presión y temperatura puede hacerse cerca de la turbina de vapor, en una típica caldera de recuperación, con gases limpios, lo que permite la opción de empleo de tubo aleteado en la zona de gases, mejorando notablemente la transmisión térmica, con o sin fluido intermedio, y la regulación es mucho más simple, ya que incluso podría funcionar el ciclo de vapor de agua con la turbina de gas fuera de servicio, con un aumento temporal admisible de la humedad en turbina y regulando si fuese preciso la carga de la turbina de vapor. Con todo ello el balance técnico-económico es mucho más favorable que el de las alternativas existentes. Por
supuesto, el aprovechamiento característico del calor residual de alta temperatura de los gases de escape de la turbina de gas para el recalentamiento intermedio de vapor de agua ha de completarse con otros usos parciales de dicho calor residual en la zona de inferior temperatura de los mismos, como es habitual (calentamiento de condensados y agua de alimentación vaporizaciones, etc.) de forma que se optimice desde el punto de vista exergέtico la recuperación.
En esta línea, se prevén tres posibles esquemas básicos de recuperación, incluyendo lógicamente en todos ellos el recalentamiento característicos del vapor a presión intermedia, en la zona de superior temperatura de los gases de escape de la turbina de gas. Cualquiera de los esquemas permite la operación de la instalación sin consumo de gas natural, como cualquier planta convencional utilizando la otra fuente de energía no fósil. El primer esquema es el más simple, correspondiendo a upa disposición en la que el resto de la energía de inferior temperatura contenida, en los gases de escape se emplea exclusivamente para calentamiento de condensado y agua, de alimentación, hasta la temperatura de entrada en el economizador de la caldera de la fuente de energía no fósil. Este esquema requiere que la energía, total contenida en los gases de escape de la turbina de gas, en su enfriamiento hasta su expulsión a la atmósfera, coincida con la requerida para los calentamientos indicados y para el recalentamiento característico.
El esquema anterior condiciona y limita la potencia de la. turbina de gas, para una. potencia térmica determinada de la caldera de la fuente de energía no fósil, por lo que puede ser más conveniente en general
emplear parte de la energía de los gases de escape de la turbina de gas, después del recalentamiento característico del vapor, y antes del calentamiento del agua de alimentación, para realizar una vaporización de una parte del caudal de agua a la presión superior del ciclo, que puede sobrecalentarse en la propia caldera de recuperación o conjuntamente con el resto del vapor generado en la caldera de la fuente de energía no fósil. Por último, también es posible, cuando por las condiciones de trabajo en la caldera de la fuente de energía no fósil el vapor a. recalentar abandona el cuerpo de la turbina de alta en condiciones próximas a las de saturación a esta presión, recurrir a un esquema en el que se genera vapor en la caldera de recuperación a la presión del recalentamiento característico, mezclándolo con el resto del vapor a recalentar.
Una importante variante de este último esquema. consiste en no limitarse al citado recalεntamiento intermedio de vapor de agua, sino generar un vapor mezcla, recalentado, de agua y otra sustancia de superior punto de ebullición que el agua, mezclada en fase líquida con el vapor a recalentar, de tal forma que, en este caso, el proceso de recalentamiento intermedio del vapor es un proceso mixto de vaporización-recalentamiento, en el que la substancia, menos volátil se vaporiza a temperatura variable, al mismo tiempo que el vapor mezcla, progresivamente enriquecido en la. substancia, menos volátil se recaí ienta, hasta que toda la substancia menos volátil se ha vaporizado, a partir de lo cual el vapor mezcla con la composición final se sigue recalentando hasta la temperatura máxima, del recalentamiento intermedio. En el proceso de mezcla previo al recalentamiento
descrito puede producirse la condensación de una parte de vapor de agua, cediendo energía a la substancia menos volátil, que se vaporiza en parte hasta alcanzar condiciones de equilibrio termodinámico, de tal forma que en este caso, antes de comenzar el proceso de vaporización no-isotérmica más recalentamiento descrito anteriormente, se produciría la vaporización isotérmica del agua y la otra substancia a temperatura constante. Es factible asimismo mezclar simultáneamente con el vapor a recalentar la substancia menos volátil y agua adicional, que también se vaporizaría isotérmicamente junto con la. substancia menos volátil, antes de comenzar el proceso conjunto de vaporización no-isotérmica más recalentamiento descrito. La mezcla de vapor recalentado generada, una vez expansionada en la turbina de baja hasta la. presión mínima del ciclo, está a una temperatura lo suficientemente alta como para ceder calor, para diferentes usos dentro del propio ciclo de vapor (calentamiento de condensados, vaporizaciones a baja presión, etc) o para usos externos (calentamiento de agua para usos domésticos o industriales, calentamiento de aire, etc) a. temperatura variable. Durante este proceso de cesión de calor se produce la condensación no-isotérmica de la substancia menos volátil, que puede así ser separada casi totalmente del vapor de agua, para, una vez bombeada y calentada, aprovechando energía cedida por el flujo principal de vapor a la salida de la. turbina y/o calor residual de los gases de escape de la turbina de gas, ser mezclada nuevamente con el vapor para proceder al recalentamiento intermedio descrito. De esta forma, el vapor de agua, con una proporción muy pequeña (del orden del 5%) de la substancia menos volátil (función del equilibrio termodinámico para las condiciones de presión mínima del ciclo y temperatura alcanzada durante la condensación
no-isotérmica citada antes) para al condensador final donde condensa totalmente. Esto permite operar a partir de dicho punto prácticamente como con un ciclo convencional de vapor de agua, hasta que es mezclado de nuevo con la substancia menos volátil en fase líquida.
Esta variante presenta ventajas adicionales frente a la. utilización únicamente de vapor de agua, como son: - Incrementa el calor específico medio de absorción del recalentamiento del vapor mejorando la transmisión térmica. - Permite aún una superior adaptación de la forma y pendiente de las curvas de cesión y absorción de calor, especialmente cuando se trata de aumentar el tamaño de la turbina de gas para una fuente dada de energía primaria no fósil, disminuyendo las pérdidas exergéticas, con la ventaja de disponer de un parámetro adiconal de libre definición, dentro de unos ciertos márgenes, como es la composición del vapor mezcla.
- Permite aprovechar la energía cedida en la condensación a temperatura variable del fluido menos volátil en el vapor mezcla para calentamiento regenerativo de condensados, generación de vapor adicional a diferente presión (para ser admitido en la turbina de baja o expansionado en otro cuerpo de turbina) y eventualmente, para aprovechar una parte de esta energía en sistemas de cogeneración, todo ello a partir de la propia energía del proceso, con las óptimas pérdidas exergéticas prácticas y sin tener que recurrir a las típicas extracciones de vapor de la turubina para estos fines.
Por último, cabe destacar, como otra importante ventaja de la invención propuesta, que empleando al menos dos tipos diferentes de energía primaria se obtiene de las mismas un rendimiento superior a los que la tecnología actual más avanzada permite obtener utilizándolas en las mismas proporciones (en forma independiente o conjunta) con cualquiera de las soluciones actuales, con la importancia que esto tiene, tanto desde el punto de vista económico, como de reducción del impacto ambiental que la generación de energía eléctrica a partir de estas fuentes de energía primaria comporta.
Para los ejemplos de aplicación del procedimiento objeto de la presente invención se ha seleccionado el caso de una planta de incineración de residuos sólidos urbanos (RSU) con una capacidad de 1000 t/día. En el primero de los ejemplos se expone la aplicación con ciclo de vapor de agua y en el segundo se muestra el sistema trabajando con un vapor mezcla de agua y un fluido térmico, mezcla eutéctica de difenilo y óxido de difenilo, que será denominado en adelante FT.
En el ejemplo 1 (figura 1). tal como se ha indicado, se incluye la aplicación del procedimiento objeto de la presente invención a una planta de incineración de RSU, trabajando con un ciclo de vapor de agua.
Los parámetros del ciclo de vapor son valores típicos para este tipo de plantas, a excepción naturalmente de la presión máxima en el horno-caldera (1), que en este caso no se ve limitada por la humedad final de la expansión, por lo que ha podido subirse hasta un óptimo de 105 bar abs.
En el horno-caldera (1) se realiza el calentamiento del agua de alimentación hasta saturación, la vaporización y el sobrecalentamiento a la presión superior del proceso.
Con el fin de poder ajustar la capacidad disponible de absorción de calor en el cambiador de recuperación (3), a la capacidad de cesión de los gases de escape de la turbina de gas (5) elegida para este caso, se recurre a realizar una vaporización de agua a presión en que se lleva a efecto el recalentamiento intermedio característico del vapor. Esto incrementa algo las pérdidas exergéticas de la recuperación, pero permite optimizar la instalación desde el punto de vista económico.
El vapor saturado adicional obtenido se mezcla con el de escape del cuerpo de alta presión de la tubirna de vapor (6), en este caso a muy similar temperatura, recalentándose el conjunto mediante la energía correspondiente a la cesión de mayor temperatura de los gases de escape de la turbina de gas (5), para ser admitidos posteriormente por el cuerpo de expansión de baja de la turbina (6).
Los gases de combustión de la turbina de gas (5), tras el recalentamiento y la vaporización citados, se aprovechan para calentamiento del líquido, desde la temperatura de precalentamiento (efectuado mediante una toma de la turbina de vapor de baja (6)), hasta la de entrada en el horno-caldera (1) de incineración.
El calentamiento primario del condensado. tal como se ha indicado, y el del aire de combustión se realizan mediante una toma de vapor en la turbina de baja
( 6 )
En el ejemplo 2 (figura 2) se detalla una aplicación del procedimiento objeto de la presente invención a una planta de incineración de RSU, trabajando con un vapor mezcla de agua y FT.
Esta. opción suma todas las ventajas del recalentamiento del vapor con la energía residual de escape de una tubina de gas (16), con las que proporciona el empleo a este fin de un vapor mezcla del fluido térmico
(FT) y agua.
Este esquema incluye el calentamiento parcial del agua de alimentación hasta saturación a la presión superior, la vaporización a esta presión y el sobrecalentamiento del vapor hasta la temperatura de 4002C en el horno-caldera (13), exactamente igual y en idénticas condiciones que en el ejemplo anterior, a excepción del pequeño porcentaje de FT (4%) que acompaña al agua, sin apenas incidencias prácticas, por lo que se ha despreciado por simplicidad de cálculo, considerándose vapor de agua puro. La recuperación de los gases de escape de la turbina (16) se realiza de la siguiente forma:
- La zona de superior temperatura de gases se recupera recalentando el vapor mezcla FT-AGUA en las proporciones de trabajo, a. la presión intermedia de recalentamiento, hasta las condiciones de temperatura de entrada en el cuerpo de turbina de baja (17).
- La zona de temperatura intermedia de los gases se emplea para realizar la vaporización del fluido FT
hasta las condiciones de saturación, a la presión intermedia de recalentamiento. La vaporización a temperatura variable del FT mejora en forma notable los coeficientes de transmisión térmica, permitiendo realizar de forma más económica esta recuperación.
- La zona más fría de gases se emplea para calentamiento de los condensados (FT y AGUA) desde la temperatura a la que se han precalentado con la energía residual del condensador no-isotérmico del fluido térmico
(18) del propio ciclo.
La energía residual correspondiente a la condensación no isotérmica del fluido FT se emplea con muy pocas pérdidas exergéticas para el calentamiento primario del aire de combustión y el calentamiento primario de los condensdos (FT más agua). La energía de mayor nivel térmico de esta recuperación se emplea para vaporizar una parte de agua a baja presión que se introduce en el flujo de expansión en la tubina (19) mediante una admisión parcial .
En las tablas 1 y 2 se muestran los resultados fundamentales de los balances térmicos para los ejemplos de aplicación 1 y 2, respectivamente. En las figuras 1 y 2 se muestran los esquemas térmicos básicos de la planta para los ejemplos de aplicación 1 y 2, respectivamente, los cuales incluyen los siguientes elementos: Figura 1:
1. Horno-caldera
2. Calderín alta presión
3. Cambiador de recuperación
4. σalderín presión intermedia
5. Turbina de gas
6. Turbina de vapor
7. Condensador
8. calentador de agua
9. Calentador de aire
10. Bomba de condensado
11. Bomba de alimentación
12. ventilador aire combustión
Figura 2:
13. Horno-caldera
14. calderín alta presión
15. cambiador de recuperación
16. Turbina de gas
17. Turbina de vapor
18. Condensador fluido térmico
19. calderín vapor admisión
20. Condensador final
21. Calentador de aire
22. Bomba agua
23. Bomba fluido térmico
24. ventilador aire combustión
La figura 3 muestra un diagrama temperatura-intercambio calorífico en el horno-caldera, válido para los dos ejemplos de aplicación, en el que están representadas las siguientes transformaciones:
Figura 3:
25. Enfriamiento de los gases de combustión en el horno-caldera
26. Calentamiento secundario del aire de combustión
27. Calentamiento de la alimentación al calderín
28. sobrecalentamiento del vapor
29. vaporización en el calderín de alta presión
Las figuras 4 y 5 muestran los diagramas temperatura-intercambio calorífico en la caldera de recuperación de los gases de escape de la turbina de gas, para los ejemplos de aplicación 1 y 2, respectivamente, en los cuales están representadas las siguientes transformaciones: Figura 4:
30. Enfriamiento de. los gases de escape de la turbina de gas
31. calentamiento del condensado
32. vaporización en el calderín de presión intermedia
33. Recalentamiento del vapor a presión intermedia
Figura 5:
34. Enfriamiento de los gases de escape de la turbina de gas
35. Calentamiento de agua y fluido térmico (se calientan por separado en paralelo aunque se haya representado el conjunto de la transformación)
36. Vaporización isotérmica de agua y fluido térmico
37. Proceso mixto de recalentamiento del vapor con vaporización a temperatura variable del fluido térmico
38. Recalentamiento del vapor mezcla TABLA 1 - CAPACIDAD HORARIA DE INCINERACION: 41.667 Kg/h
- P.C.I. MEDIO DE LOS RESIDUOS: 7.535 K J/kg (1.800 Kcal/Kg)- POTENCIA TERMICA DE LOS RESIDUOS: 87.210 kWt
- CAUDAL DE AIRE DE COMBUSTION: 232.573 kg/h
- CAUDAL DE GASES DE COMBUSTION 258.415 kg/h
- TEMPERATURA MAXIMA EN EL HOGAR 1. 100 2C
- TEMPERATURA DE SALIDA DEL ECONOMIZADOR: 240 2C
- POTENCIA TERMICA ABSORBIDA POR EL FLUIDO
EN HORNO-CALDERA 72.356 kWt
- TEMPERATURA DE SALIDA DEL PRECALENTADOR AIRE: 186 2C
- TEHPERATURA DE ENTRADA DEL AIRE AL
PRECALENTADOR AIRE: 80 2C
- TEMPERATURA DE SALIDA DEL AIRE DEL
PRECALENTADOR AIRE: 150 2C
- POTENCIA TERMICA CEDIDA AL AIRE EN EL
PREC. AIRE: 4.543 kWt
- POTENCIA TERMICA DEL GAS CONSUMIDO EN LA
TURBINA DE GAS 134.836 kWt
- CAUDAL DE GASES DE ESCAPE DE LA TURBINA
DE GAS: 589.107 kg/h
- TEMPERATURA DE LOS GASES DE ESCAPE DE LA
T.G.: 445 2C
- TEMPERATURA SALIDA GASES DE LA CALDERA
RECUPERACION: 95 2C
- POTENCIA ABSORBIDA POR EL FLUIDO EN LA
CALDERA RECUPERACION. 61.137 kWt
HORNO-CALDERA: 212 2C
- PRESION DEL VAPOR EN EL HORNO-CALDERA (ALTA
PRESION) 105 bar abs
- CAUDAL DE VAPOR A.P. GENERADO EN EL
HORNO-CALDERA: 120.204 kg/h
- TEMPERATURA DEL VAPOR A.P. SOBREC. EN EL
HORNO-CALDERA: 400 2C
- PRESION DE ESCAPE DEL CUERPO TURBINA A.P.: 20,0 bar abs - RENDIMIENTO ISOENTROPICO DEL CUERPO TURBINA A.P.: 80 ‡
- TEMPERATURA DE ESCAPE DEL CUERPO TURBINA A.P.: 213 2C
- POTENCIA CEDIDA POR EL FLUIDO EN EL CUERPO
TURBINA A.P.: 9.860 kW
- PRESION DE ENTRADA DEL VAPOR EN CUERPO TURBINA
B.P.: 19,0 bar abs
- TEMPERATURA DE RECALENTAMIENTO DEL VAPOR B.P.
EN LA C.R.: 420 2C
- PRESION DE TOMA DE VAPOR PARA CALENTADORES DE
AGUA V AIRE: 0,60 bar abs - CAUDAL DE VAPOR DE EXTRACCION: 16.610 kg/h
- PRESION DE ESCAPE DEL CUERPO TURBINA B.P.: 0,07 bar abs
- RENDIMIENTO ISOENTROPICO DEL CUERPO TURBINA
B.P.: 85,0 ‡
- HUMEDAD EN EL ESCAPE: 7 ‡ - POTENCIA CEDIDA POR EL FLUIDO EN EL CUERPO
TURBINA B.P.: 36.396
- POTENCIA TOTAL CEDIDA POR EL FLUIDO EN
TURBINA: 46.256 kW
- POTENCIA ABSORBIDA POR EL FLUIDO EN BOMBOE: 572 kW - RENDIMIENTO MECANICO-ELECTRICO DEL
TURBOALTERNADOR: 97,5 kE
- POTENCIA ELECTRICA DEL TURBOALTERNADOR: 45.100 kEe
- POTENCIA ELECTRICA CONSUMIDA EN BOMBEO: 635 kWe
- POTENCIA ELECTRICA NETA DEL CICLO DE VAPOR: 44.465 kWe
- POTENCIA GENERADA EN BORNAS ALTERNADORES: 98.804 kWe
- POTENCIA ELECTRICA NETA GENERADA: 98.169 kWe
- POTENCIA TERMICA TOTAL APORTADA (RSU+GAS): 222.046 kWt - RENDIMIENTO ELECTRICO EN BORNAS: 44,5 ‡
RENDIMIENTO ELECTRICO NETO GENERACION: 44,2 ‡
TABLA 2 - CAPACIDAD HORARIA DE INCINERACION: 41.667 kg/h
- P.C.I. MEDIO DE LOS RESIDUOS: 7.535 KJ/Kg (1.800 Kcal/kg)
- POTENCIA TERMICA DE LOS RESIDUOS: 87.210 kWt
- CAUDAL DE AIRE DE COMBUSTION: 232.573 kg/h
- CAUDAL DE GASES DE BOMBUSTION: 258.415 kg/h
- TEMPERATURA MAXIMA EN EL HOGAR: 1.100 2C
- TEMPERATURA SALIDA HUMOS ECONOMIZADOR: 240 2C
- POTENCIA TERMICA ABSORBIDA POR EL FLUIDO EN
HORNO CALDERA: 72.356 kWt
- TEHPERATURA SALIDA PRECALENTADOR DE AIRE: 186 2C
- TEHPERATURA ENTRADA DEL AIRE AL PRECALENTADOR: 80 2C
- TEMPERATURA SALIDA DEL AIRE DEL PREC. AIRE: 150 2C
- POTENCIA TERMICA CEDIDA AL AIRE EN EL
PPRECALENTADOR AIRE: 4.543 kWt
- POTENCIA TERMICA DEL GAS CONSUMIDO EN
TURBINA GAS: 174.622 kWt
- CAUDAL GASES ESCAPE TURBINA DE GAS: 762.938 kg/h
- TEHPERATURA GASES ESCAPE TURBINA DE GAS: 445 2C
- TEMPERATURA SALIDA GASES EN CALDERA RECUPERACIONN:: 95 2C
- POTENCIA ABSORBIDA POR EL FLUIDO EN CALDERA
RECUPERACION: 79.177 kWt
HORNO-CALDERA: 212 2C
- PRESION DEL VAPOR EN EL HORNO-CALDERA
(ALTA PRESION): 105 bar abs
- CAUDAL DE VAPOR A.P. GENERADO EN
HORNO-CALDERA: 120.204 kg/h
- TEHPERATURA VAPOR A.P. SOBREC. EN EL
HORNO-CALDERA: 400 2C
- PRESION ESCAPE DEL CUERPO TURBINA A.P.: 20,0 bar
- RENDIMIENTO ISOENTROPICO DEL CUERPO TURBINA
A.P.: 80 ‡
- TEHPERATURA ESCAPE DEL CUERPO TURBINA A.P.: 213 2C
- POTENCIA CEDIDA POR EL FLUIDO EN EL CUERPO
TURBINA A.P.: 9.860 kW
- CAUDAL FT INVECTADO EN CALDERA RECUPERACION: 180.306 kg/h
- TEMPERATURA FT INVECTADO: 200 2C
- CUADAL VAPOR MEZCLA B.P. RECALENTADO: 300.510 kg/h
- TEHPERATURA FINAL RECALENTAMIENTO VAPOR: 400 2C
- PRESION ENTRADA CUERPO TURBINA B.P.: 19 bar
- PRESION ADMISION VAPOR AGUA SATURADO EN EL
CUERPO TURBINA B.P.: 0.6 bar abs
- CAUDAL ADMISION VAPOR AGUA SATURADO: 19.800 kg/h
- PRESIÓN ESCAPE CUERPO TURBINA B.P.: 0,07 bar
- RENDIMIENTO ISOENTR0PICO CUERPO TURBINA G.P.: 85,3 ‡
- TEHPERATURA ESCAPE CUERPO TURBINA B.P.: 107 2C
- HUHEDAD EN EL ESCAPE: 1 ‡
- POTENCIA CEDIDA POR EL FLUIDO EN CUERPO
TURBINA B.P.: 44.650 kW
- POTENCIA TOTAL CEDIDA POR EL FLUIDO EN
TURBINA: 54.510 kW
- POTENCIA ABSORBIDA POR EL FLUIDO EN BOHBEO: 719 kW
- CALOR RESIDUAL CEDIDO POR EXTRACCION PARA
CALENTAHIENTO DE CONDENSADOS V AIRE DE COMBUSTION HASTA 802C Y GENERACION DE VAPOR DE ADMISION
A 0,6 bar babs: 26.292 kWt
- RENDIMIENTO HECANICO-ELECTRICO TURBO
ALTERNADOR: 97,5 ‡
- POTENCIA ELECTRICA DEL TRUBOALTERNADOR: 53.147 kWe
- POTENCIA ELECTRICA ABSORBIDA EN BOHBEO: 799 kWe
- POTENCIA ELECTRICA NETA CICLO DE VAPOR: 52.348 kEe
- POTENCIA TOTAL GENERADA EN BORNAS DE
ALTERNADOR: 122.721 kWe
- POTENCIA ELECTRICA NETA GENERADA: 121.922 kWe
- POTENCIA TERHICA TOTAL APORTADA (RSU+GAS): 261.832 kWt
- RENDIMIENTO ELECTRICO EN BORNAS ALTERNADOR: 46,9 ‡
- RENDIMIENTO ELECTRICO NETO GENERACION: 46,6 ‡ Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, así como una forma de llevarlo a la práctica, sólo nos queda por añadir que en su conjunto y partes que lo componen es posible introducir cambios de forma, materiales y disposición siempre y cuando dichas alteraciones no varien sustancialmente las características del invento que se reivindican a continuación.
Claims
1.- Un procedimiento de mejora de la combinación entre una turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fósil de energía primaria, caracterizado porque se aprovecha la zona de superior temperatura del calor residual de los gases de escape de la turbina de gas para realizar el recalentamiento a presión intermedia del flujo principal del ciclo de vapor.
2.- Un procedimiento, de acuerdo con la. reivindicación primera, caracterizado porque el ciclo de vapor es un ciclo típico de vapor de agua.
3.- Un procedimiento, de acuerdo con la reivindicación segunda, caracterizado porque el resto de la energía contenida en los gases de la turbina de gas, se emplea para generar vapor a la presión superior del ciclo de vapor de agua, para calentamiento de al menos parte del de alimentación y para calentamiento de al menos parte del condensado.
4.- Un procedimiento, de acuerdo con la reivindicación primera, caracterizado porque el resto de la energía contenida en los gases de escape de la turbina de gas se emplea para vaporizar parte del fluido de trabajo del ciclo de vapor, a la misma presión a la que se realiza el recalentamiento intermedio característico, que en este caso se aplica al conjunto del vapor disponible a la presión intermedia.
5.- Un procedimiento, de acuerdo con la. reivindicación cuarta, caracterizado porque el ciclo de vapor es un ciclo típico de vapor de agua y el vapor de agua saturado generado a la presión intermedia, aprovechando parte del calor de los gases de escape de la turbina de gas, se mezcla con el flujo principal de vapor de agua a la misma presión, antes de proceder al recalentamiento a presión intermedia característico.
6.- Un procedimiento, de acuerdo con la reivindicación cuarta, caracterizado porque se vaporiza a presión intermedia una substancia menos volátil, que se mezcla en fase líquida con el flujo principal de vapor rico en agua a la presión intermedia, antes de realizarse el recalentamiento intermedio característico, de tal forma que se produce en este caso un proceso mixto simultáneo de vaporización-recalentamiento, en el que fundamentalmente se produce una vaporización a temperatura variable de la substancia menos volátil junto con el recalentamiento del vapor mezcla, progresivamente enriquecido en dicha substancia, y, posteriormente, un recalentamiento del vapor mezcla hasta la temperatura máxima del recalentamiento a presión intermedia característico.
7.- un procedimiento, de acuerdo con la reivindicación sexta, caracterizado porque el vapor mezcla generado se expansiona desde la presión del recalentamiento intermedio característico hasta una presión inferior y en el que la substancia menos volátil es separada del vapor mezcla a dicha presión inferior por condensación no isotérmica de la misma, aprovechándose la energía cedida en esta transformación dentro del propio ciclo de vapor, de forma exclusiva, o completándose con aprovechamientos para usos externos al ciclo de vapor.
8.- un procedimiento, de acuerdo con la reivindicación sexta, caracterizado porque la substancia menos volátil no es una substancia pura sino una mezcla de substancias con muy similar tensión de vapor para cada emperatura, de tal forma que a efectos del proceso se comporta prácticamente como si fuera una substancia pura.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP94907572A EP0664377A1 (en) | 1993-05-03 | 1994-02-18 | Method for improving the combination between un gas turbine and a steam cycle with an another non fossile source of primary energy |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES9300930A ES2116136B1 (es) | 1993-05-03 | 1993-05-03 | Procedimiento de mejora de la combinacion entre una turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fosil de energia primaria. |
| ESP9300930 | 1993-05-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1994025739A1 true WO1994025739A1 (es) | 1994-11-10 |
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ID=8281672
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|---|---|---|---|
| PCT/ES1994/000017 WO1994025739A1 (es) | 1993-05-03 | 1994-02-18 | Procedimiento de mejora de la combinacion entre une turbina de gas y un ciclo de vapor con otra fuente no fosil de energia primaria |
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| WO (1) | WO1994025739A1 (es) |
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| DE4103228A1 (de) * | 1991-02-02 | 1992-08-06 | Radebeul Energie Umwelt | Verfahren zum betreiben von kraftwerken |
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-
1993
- 1993-05-03 ES ES9300930A patent/ES2116136B1/es not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-18 EP EP94907572A patent/EP0664377A1/en not_active Withdrawn
- 1994-02-18 WO PCT/ES1994/000017 patent/WO1994025739A1/es not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PAREN ET AL.: "Combined Cycle Plants Three-Pressure Reheat Vega 109F", GEC ALSTHOM TECHNICAL REVIEW, no. 4, January 1991 (1991-01-01), PARIS FR, pages 15 - 26, XP000223870 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0664377A1 (en) | 1995-07-26 |
| ES2116136A1 (es) | 1998-07-01 |
| ES2116136B1 (es) | 1998-12-16 |
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