Procedimiento para el arranque de un generador de vapor con un canal de gas que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal y generador de vapor.

Procedimiento para el arranque de un generador de vapor de calor de escape (1) con un canal de gas caliente (6)que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal,

en el que está ubicada por lomenos una superficie caliente de paso (8) formada por una cantidad de tubos de vaporización (14) ubicados demanera aproximadamente vertical, conectados paralelamente para permitir el paso de un medio de flujo (W, D),caracterizado porque por lo menos algunos de los tubos de vaporización (14) antes de la presurización del canal degas con gas caliente son llenados parcialmente, hasta un nivel de llenado nominal, con un medio de flujo (W) novaporizado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2002/009312.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: FRANKE, JOACHIM, KRAL, RUDOLF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F22B21/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F22 PRODUCCION DE VAPOR.F22B METODOS DE PRODUCCION DE VAPOR; CALDERAS DE VAPOR (conjuntos funcionales de las máquinas de vapor en las que predominan los aspectos motores F01K; retirada de los productos o residuos de combustión, p. ej. limpieza de las superficies contaminadas por combustión de tubos y quemadores, F23J 3/00; sistemas de calefacción central doméstica que emplea vapor F24D; intercambio de calor o transferencia de calor en general F28; producción de vapor en los núcleos de los reactores nucleares G21). › Calderas de tubos de agua de tipo vertical o inclinado, es decir, en las que los conjuntos de tubos de agua están colocados verticalmente o prácticamente en la vertical.
  • F22B35/14 F22B […] › F22B 35/00 Sistemas de control para calderas de vapor (control o regulación de las instalaciones de centrales de vapor F01K 7/00; para regular la alimentación de agua F22D; para controlar la temperatura de sobrecalentamiento F22G 5/00; control de combustión F23N). › durante los períodos de arranque, es decir, durante los períodos comprendidos entre el encendido del hogar y la obtención de la temperatura normal de funcionamiento de la caldera de vapor.

PDF original: ES-2395897_T3.pdf

 

Procedimiento para el arranque de un generador de vapor con un canal de gas que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal y generador de vapor.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el arranque de un generador de vapor con un canal de gas que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal y generador de vapor

La presente invención se refiere a un procedimiento para el arranque de un generador de vapor de calor de escape con un canal de gas caliente que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal, en el que está ubicada por lo menos una superficie caliente de paso formada por una cantidad de tubos de vaporización ubicados de manera aproximadamente vertical, conectados paralelamente para permitir el paso de un medio de flujo. Se refiere, además, a un generador de vapor de calor de escape.

En un equipo de turbinas de gas y vapor se aprovecha el calor contenido en el medio de trabajo descomprimido o el gas caliente de la turbina de gas para generar vapor para la turbina de vapor. La transferencia de calor se realiza en un generador de vapor de calor de escape post conectado a la turbina de gas, en el cual generalmente hay una cierta cantidad de superficies calientes para el precalentamiento del agua, generación del vapor y sobrecalentamiento del vapor. Las superficies calientes están conectadas en el circuito de agua-vapor de la turbina de vapor. El circuito de agua-vapor abarca generalmente varios niveles de presión, por ejemplo tres, donde cada nivel de presión puede presentar una superficie caliente de vaporización.

Para el generador de vapor conectado a la turbina de gas del lado del gas caliente como un generador de vapor de calor de escape se pueden utilizar varios conceptos de diseño alternativos, como el diseño como generador de vapor de paso o el diseño como generador de vapor de recirculación. En un generador de vapor de paso, el calentamiento de tubos de generación de vapor previstos como tubos de vaporización produce una vaporización del medio de flujo en los tubos de vaporización en un recorrido único. Por el contrario, en un generador de vapor de recirculación natural o forzada, en un solo recorrido por los tubos de evaporación, el agua conducida en recirculación se evapora solo parcialmente. El agua que no se evapora, tras separarla del vapor generado, es conducida nuevamente a los mismos tubos de vaporización para otra vaporización.

Un generador de vapor de paso, al contrario de un generador de vapor de recirculación natural o forzada, no está sujeto a ninguna limitación de presión, de manera que son posibles presiones de vapor vivo muy por encima de la presión crítica del agua (PKri ' 221 bar) , donde hay muy pocas diferencias de densidad entre el medio similar al líquido y el similar al vapor. Una presión viva elevada favorece un grado de eficiencia térmica elevado y, con ello, bajas emisiones de CO2 de una central eléctrica calentada por combustibles fósiles. Además, el generador de vapor de paso, en comparación con un generador de vapor de recirculación, presenta un modo de construcción sencillo y por eso se lo puede fabricar a un costo especialmente bajo. La utilización de un generador de vapor diseñado según el principio de paso como generador de vapor de calor de escape de un equipo de turbinas de gas y vapor es, por ello, especialmente adecuada para lograr un elevado rendimiento total de dicho equipo de turbinas de gas y vapor, con un modo de construcción sencillo.

Ventajas especiales respecto al costo de fabricación, pero también respecto a los trabajos de mantenimiento necesarios, ofrece un generador de vapor de calor de escape en el modo de construcción horizontal, en el cual el medio de calentamiento o el gas caliente, es decir sobre todo el gas de escape que sale de la turbina de gas, es conducido en la dirección del flujo de manera aproximadamente horizontal a través del generador de vapor. Un generador de vapor de calor de escape en construcción horizontal de ese tipo es conocido por la solicitud EP 0 944 801 B1. Debido a su diseño como generador de vapor de paso, en el funcionamiento de este generador de vapor se debe mantener la condición límite de que no se produzca ningún desborde de agua desde los tubos de evaporación que forman la superficie caliente de paso hacia un recalentador post conectado. Esto, sin embargo, puede ser problemático al arrancar el generador de vapor de calor de escape.

Al arrancar el generador de vapor de calor de escape se puede producir una llamada expulsión de agua. Ésta se produce cuando la vaporización del medio de flujo que surge debido al calentamiento de los tubos de vaporización entra en acción por primera vez y esto sucede, por ejemplo, en el medio del tubo de vaporización correspondiente. Con ello, la cantidad de agua que se encuentra corriente abajo (denominada también tapón de agua) sobrepasa el tubo de vaporización correspondiente. Para asegurar que no ingrese medio de flujo sin vaporizar de los tubos de vaporización en el recalentador post conectado a éstos, el generador de vapor de calor de escape conocido -como también un generador de vapor de paso en una forma constructivo poco frecuente- está provisto de un dispositivo de separación de agua y vapor o un mecanismo decantador conectado entre los tubos de vaporización que forman la superficie caliente de paso y el recalentador. Desde allí se evacua el agua excedente y se reconduce por medio de una bomba de circulación hacia el vaporizador o bien se descarta. Un sistema de separación de agua y vapor es, sin embargo, tanto en lo que respecta a la construcción como al gasto de mantenimiento, comparativamente costoso.

Por eso, es objeto de la invención presentar un procedimiento para el arranque de un generador de vapor de calor de escape del tipo mencionado anteriormente con el cual se pueda asegurar una seguridad de funcionamiento elevada también con un modo de construcción especialmente simple. Además, se indica un generador de vapor de calor de escape especialmente adecuado para la realización del procedimiento.

Respecto al procedimiento, el objeto se logra acorde a la invención llenando en parte, hasta un nivel de llenado nominal, con un medio de flujo no vaporizado por lo menos algunos de los tubos de vaporización que forman la superficie caliente de paso antes de la carga del canal de gas con gas caliente.

La presente invención parte de la reflexión de que para mantener una seguridad de funcionamiento elevada, también durante el arranque del generador de vapor, se debe asegurar que no pueda ingresar medio de flujo sin vaporizar en el recalentador post conectado a los tubos de vaporización. Pero para un modo constructivo especialmente sencillo esto debería estar asegurado sin tener que contar con un dispositivo de separación de agua y vapor, como es común en los generadores de vapor de paso. Para ello, en un generador de vapor en construcción horizontal, en el cual los tubos de vaporización que forman la superficie caliente de paso están unidos del lado de la salida del colector de salida directamente con un distribuidor de entrada del recalentador, antes del arranque se debería realizar un llenado por lo menos parcial de los tubos de vaporización con medio de flujo sin vaporizar. La cantidad de llenado y, con ella, el nivel de llenado nominal para este primer llenado antes de la carga del canal de gas con gas caliente debería estar elegida de manera tal que, por un lado, se evite una expulsión de agua debido a la primera formación de vapor y, por el otro, no se produzca un enfriamiento insuficiente de los tubos de vaporización en el arranque.

El nivel de llenado nominal se elige, acorde a la finalidad, de manera tal que al comienzo del proceso de arranque no pueda realizarse una alimentación de los tubos de vaporización con el medio de flujo. De esa manera, durante el proceso de arranque, es decir luego de que se realice la carga del canal de gas con el gas caliente, se realiza primero una vaporización del medio de flujo que ya se encuentra en los tubos de vaporización. Aquel medio de flujo que no haya sido vaporizado y que se encuentre dentro del respectivo tubo de vaporización corriente abajo del lugar específico del comienzo de la vaporización es empujado mediante la burbuja de vapor en la zona no llenada anteriormente del respectivo tubo de vaporización. Allí, esta porción del medio de flujo no vaporizado puede evaporarse o bien, manteniendo lo suficientemente bajas las densidades del caudal másico en los tubos de vaporización, cae nuevamente en el área inferior del respectivo tubo de vaporización. Mediante una selección adecuada del nivel de llenado nominal se puede elegir también la porción del tubo de vaporización, calculada de manera lo suficientemente grande, que se encuentra en el área superior del respectivo tubo de vaporización, que en un principio no es llenada con medio de flujo y sirve... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el arranque de un generador de vapor de calor de escape (1) con un canal de gas caliente (6) que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal, en el que está ubicada por lo menos una superficie caliente de paso (8) formada por una cantidad de tubos de vaporización (14) ubicados de manera aproximadamente vertical, conectados paralelamente para permitir el paso de un medio de flujo (W, D) , caracterizado porque por lo menos algunos de los tubos de vaporización (14) antes de la presurización del canal de gas con gas caliente son llenados parcialmente, hasta un nivel de llenado nominal, con un medio de flujo (W) no vaporizado.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, en el cual el nivel de llenado real de los tubos de vaporización (14) se determina por medio de una medición de la presión diferencial entre la entrada del tubo inferior (32) y la salida del tubo superior (34) .

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 ó 2, en el cual el nivel de llenado nominal es preestablecido dependiendo de un régimen de calentamiento de arranque previsto.

4. Procedimiento acorde a la reivindicación 3, en el cual el régimen de calentamiento de arranque se determina por medio de índices para la geometría de la caldera y/o para el desarrollo temporal del suministro de calor por parte del gas caliente.

5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual tras la admisión de la carga del canal de gas con gas caliente (6) se controla un valor de medición característico para una presión del medio de flujo (W, D) , donde luego, cuando ese valor de medición supera un valor límite predeterminado, se inicia una carga continua de los tubos de vaporización (14) con medio de flujo no vaporizado (W) .

6. Procedimiento acorde a la reivindicación 5, en el cual luego de iniciarse la formación de vapor en los tubos de vaporización (14) se inicia el transporte de medio de flujo (W) hacia los tubos de vaporización (14) .

7. Procedimiento acorde a la reivindicación 6, en el cual la introducción de medio de flujo (W) en los tubos de vaporización (14) se regula de forma que en la salida superior de cada tubo de vaporización (15) salga vapor sobrecalentado (D) .

8. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual durante la alimentación de los tubos de vaporización (14) con medio de flujo (W, D) las densidades de caudal másico de éste están ajustadas de manera tal que un tubo de vaporización (14) , más calentado en comparación con otro tubo de vaporización (14) de la misma superficie caliente de paso (8) , presente un caudal de medio de flujo (W) mayor en comparación con otro tubo de vaporización (14) .

9. Generador de vapor de calor de escape (1) con un canal de gas caliente (6) que puede circular en una dirección de gas caliente aproximadamente horizontal, en el que está ubicada por lo menos una superficie caliente de paso (8) formada por una cantidad de tubos de vaporización (14) ubicados de manera aproximadamente vertical, conectados paralelamente para permitir el paso de un medio de flujo (W, D) , caracterizado porque un dispositivo de medición de la presión diferencial (32) común está adjudicado a un distribuidor (16) preconectado a los tubos de vaporización

(14) y a un colector de salida (18) post conectado a los tubos de vaporización (14) .


 

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