Procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de paso así como generador de vapor de paso único.

Procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de paso,

que está impulsado en el lado de gascaliente con el gas de escape desde una instalación de turbinas de gas asociada, con una superficie calefactora deevaporador (4), en el que se alimenta a un dispositivo para la regulación de la corriente de masas de agua dealimentación (M) un valor teórico (Ms) para la corriente de masas de agua de alimentación (M), que se predeterminacon la ayuda de la relación a partir de la corriente de calor transmitida actualmente en la superficie calefactora delevaporador (4) desde el gas caliente sobre el medio de circulación, por una parte, y una elevación de la entalpíateórica del medio de circulación, predeterminada con respecto al estado de vapor fresco deseado en la superficiecalefactora de evaporador (4), por otra parte, siendo calculada la corriente de calor transmitida por el gas calientesobre el medio de circulación, teniendo en cuenta un valor característico de la temperatura, que es característicopara la temperatura actual del gas caliente en la entrada del evaporador y un valor característico de la corriente demasas, que es característico para la corriente actual de masas del gas caliente.

Procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de paso así como generador de vapor de paso único.

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de paso, que está impulsado en el lado de gas caliente con el gas de escape desde una instalación de turbinas de gas asociada, con una superficie calefactora de evaporador, en el que se conduce a un dispositivo para la regulación de la corriente de masas de agua de alimentación M un valor teórico Ms para la corriente de masas de agua de alimentación M. Además, se refiere a un generador de vapor de paso único para la realización del procedimiento.

En un generador de vapor de paso, la calefacción de una pluralidad de tubos generadores de vapor, que forman conjuntamente una superficie calefactora de evaporador conduce a una evaporación completa de un medio de circulación en los tubos generadores de vapor en un paso. El medio de circulación – normalmente agua – es alimentado en este caso, en general, antes de su evaporación, a un pre-calentador antepuesto en el lado del medio de circulación a la superficie calefactora del evaporador, designado normalmente también como economizador y es precalentado allí.

En función del estado de funcionamiento del generador de vapor de paso y, por lo tanto, en coherencia con la potencia actual del generador de vapor, se regula la corriente de masas de agua de alimentación a la superficie calefactora de evaporador. En el caso de modificaciones de la carga, el caudal de flujo del evaporador debería modificarse de la manera más sincronizada posible para la entrada de calor en la superficie calefactora de evaporador, porque de lo contrario no se puede evitar con seguridad una desviación de la entalpía específica del medio de circulación en la salida de la superficie calefactora de evaporador con relación al valor teórico. Tal desviación no deseable de la entalpía específica dificulta la regulación de la temperatura del vapor fresco que sale desde el generador de vapor y conduce, además, a cargas elevadas del material y, por lo tanto, a una duración de vida útil reducida del generador de vapor.

Para mantener lo más reducidas posible las desviaciones de la entalpía específica respecto del valor teórico y las oscilaciones de la temperatura grandes no deseables resultantes de ello en todos los estados de funcionamiento del generador de vapor, por lo tanto especialmente también en estados transitorios o en el caso de cambios de carga, la regulación del caudal de agua de alimentación puede estar configurada a modo de un llamado diseño predictivo o diseño previsor. A este respecto, especialmente también en el caso de cambios de carga deben prepararse los valores teóricos de agua de alimentación necesarios en función del estado de funcionamiento actual o previsible para el futuro próximo.

Se conoce a partir del documento EP 0 639 253 un generador de vapor de paso, en el que el flujo de agua de alimentación es regulado a través de un cálculo previo de la cantidad de agua de alimentación necesaria. Como base para el procedimiento de cálculo sirve en este caso el balance de la corriente de calor de la superficie calefactora de evaporador, en la que la corriente de masas de agua de alimentación debería entrar especialmente en la entrada de la superficie calefactora de evaporador. El valor teórico para la corriente de masas de agua de alimentación se predetermina en este caso a partir de la relación de la corriente de calor transmitida actualmente en la superficie calefactora del evaporador desde el gas caliente sobre el medio de circulación, por una parte, y una elevación de la entalpía teórica del medio de circulación, predeterminada con respecto al estado de vapor fresco deseado en la superficie calefactora del evaporador, por otra parte.

Sin embargo, en la práctica, la medición de la corriente de masas de alimentación directamente en la entrada de la superficie calefactora de evaporador se ha revelado como técnicamente costosa y no se puede realizar de manera fiable en cualquier estado de funcionamiento. En su lugar, como alternativa, se mide la corriente de masas de agua de alimentación en la entrada del pre-calentador y se introduce en los cálculos de la cantidad de agua de alimentación, que no es, sin embargo, en cada caso igual a la corriente de masas de agua de alimentación en la entrada de la superficie calefactora de vapor.

Para contrarrestar las inexactitudes condicionadas de esta manera durante la previsión de un valor teórico calculado especialmente en caso necesario, sobre todo en el caso de cambios de carga, para la corriente de masas de agua de alimentación, está previsto en un concepto alternativo de una regulación predictiva de la corriente de masas, como se conoce a partir del documento WO 2006/005708 A1, tener en cuenta como una de las magnitudes de entrada para la regulación de caudal de agua de alimentación la densidad del agua de alimentación en la entrada del precalentador.

Ambos conceptos mencionados para una regulación predictiva de la corriente de masas se basan como magnitudes de entrada esencialmente en el valor teórico para la potencia del generador de vapor, a partir del cual con la ayuda de correlaciones depositadas y en particular recurriendo a mediciones de calibración o de referencia obtenidas previamente, se consiguen los valores característicos que entran en la determinación del valor teórico propiamente dicho. No obstante, esto presupone, en general, propiedades del sistema suficientemente estables y que son atribuibles de una manera unívoca a una potencia de combustión, como existen normalmente en el generador de vapor de combustión. En otros sistemas, como por ejemplo en el caso de un diseño del generador de vapor de paso como caldera de calor perdido, para la recuperación de calor desde el gas de humo de una turbina de gas antepuesta, no existen, sin embargo, tales relaciones. Además, en tales sistemas conectados como caldera de calor perdido, una potencia de combustión no es utilizable en la misma medida como parámetro libre que en el caso de calderas de combustión directa, puesto que en el caso de una conexión como caldera de calor perdido, normalmente se utiliza como criterio primario para el control de toda la instalación el funcionamiento de la turbina de gas, a cuyo estado del sistema se adaptan los otros componentes.

La publicación EP 1 145 739 B publica un procedimiento para la regulación de un generador de vapor de paso único de combustión directa, accionado a alta presión, en el que a través de un aparato de control de la carga se ajustan la alimentación de combustible y de medios de trabajo hacia el generador de vapor y la presión del vapor de conformidad con la carga del generador de vapor. En el caso de modificaciones de la carga, se adapta el funcionamiento del generador de vapor de paso único en dos etapas sucesivas en el tiempo a la nueva carga y, en concreto, restableciendo en la primera etapa a través de un nuevo ajuste de la alimentación de combustible y de medios de trabajo la presión del vapor fresco que estaba presente antes del inicio de la modificación de la carga, y a continuación en la segunda etapa, a través de la modificación de los valores teóricos en los reguladores de la presión y de la temperatura se ajuste el estado del vapor fresco a un valor asociado a la carga modificada.

El documento US 3.186.175 A publica un procedimiento para la regulación de un generador de vapor de paso único calentado directamente, en el que el medio de trabajo que circula a través del evaporador es dividido en una corriente principal y una corriente secundaria, siendo ajustado el caudal de circulación de la corriente principal con la ayuda de los parámetros de la circulación de la corriente secundaria medidos y puestos en relación con los parámetros de la circulación de la corriente principal.

La invención tiene el cometido de indicar un procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor del tipo mencionado anteriormente, que posibilita con un gasto mantenido comparativamente reducido, durante un funcionamiento del generador de vapor como caldera de calor perdido, un ajuste de la corriente de masas de agua de alimentación, especialmente bien adaptado a la entrada de calor actual o previsto en la superficie calefactora de evaporador a través de la superficie calefactora de evaporador. Por lo demás, debe indicarse un generador de vapor de paso único especialmente adecuado para la realización del procedimiento.

Con respecto al procedimiento, este cometido se soluciona de acuerdo con la invención porque la corriente de calor transmitida desde el gas caliente sobre el medio de circulación se calcula teniendo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de paso, que está impulsado en el lado de gas caliente con el gas de escape desde una instalación de turbinas de gas asociada, con una superficie calefactora de evaporador (4) , en el que se alimenta a un dispositivo para la regulación de la corriente de masas de agua de alimentación (M) un valor teórico (Ms) para la corriente de masas de agua de alimentación (M) , que se predetermina con la ayuda de la relación a partir de la corriente de calor transmitida actualmente en la superficie calefactora del evaporador (4) desde el gas caliente sobre el medio de circulación, por una parte, y una elevación de la entalpía teórica del medio de circulación, predeterminada con respecto al estado de vapor fresco deseado en la superficie calefactora de evaporador (4) , por otra parte, siendo calculada la corriente de calor transmitida por el gas caliente sobre el medio de circulación, teniendo en cuenta un valor característico de la temperatura, que es característico para la temperatura actual del gas caliente en la entrada del evaporador y un valor característico de la corriente de masas, que es característico para la corriente actual de masas del gas caliente.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que como valor característico de la temperatura y/o como valor característico de la corriente de masas se tiene en cuenta en cada caso un valor de medición actual.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la corriente de calor transmitida desde el gas caliente sobre el medio de circulación se calcula con la ayuda de la diferencia de la entalpía del gas caliente entre la entrada del evaporador y la salida del evaporador.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la diferencia de la entalpía del gas caliente para la determinación de la corriente de calor transmitida sobre el medio de circulación se modifica en la medida de un valor de corrección característico para la acumulación o la descarga de calor en los componentes del evaporador.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, en el que la entalpía actual del gas caliente en la salida del evaporador se calcula con la ayuda de la presión del medio de circulación en la entrada del evaporador teniendo en cuenta el valor característico de la corriente de masas.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la elevación de la entalpía teórica del medio de circulación en la superficie calefactora del evaporador (4) se predetermina teniendo en cuenta la presión actual del medio de circulación en la salida de la superficie calefactora del evaporador (4) .

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que durante la previsión del valor teórico para la entalpía del medio de circulación en la salida de la superficie calefactora del evaporador (4) se tiene en cuenta una necesidad actual de refrigeración en refrigeradores de inyección (14, 16) que están conectados a continuación de la superficie calefactora del evaporador (4) .

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que para el valor teórico (Ms) para la corriente de masas de agua de alimentación (M) se tiene en cuenta un valor de corrección del nivel de llenado, que caracteriza la diferencia del estado real del nivel de llenado en un acumulador de agua (6) conectado a continuación de la superficie calefactora del evaporador (4) con respecto a un valor teórico asociado.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que para el valor teórico (Ms) para la corriente de masas de agua de alimentación (M) se tiene en cuenta un valor de corrección de la entalpía, que caracteriza la desviación del estado real de la entalpía en la salida de la superficie calefactora del evaporador (4) con respecto a un valor teórico asociado.

10. Generador de vapor de paso único (1, 1’) , que está impulsado en el lado de gas caliente con el gas de escape desde una instalación de turbinas de gas asociada, con una superficie calefactora de evaporador (4) y con un dispositivo para la regulación de la corriente de masas de agua de alimentación (M) , que se puede conducir con la ayuda de un valor teórico (Ms) para la corriente de masas de agua de alimentación (M) , en el que una regulación del caudal de paso de agua de alimentación (32, 32’) asociada está configurada para la previsión del valor teórico (Ms) con la ayuda del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.