Generador (10, 110, 210) de vapor con recuperación de calor, que comprende una unidad (12) de intercambio de calor en la que,

en condiciones operativas normales, se define una parte (16) caliente, con altas temperaturas de metal y altas temperaturas de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, y una parte (18, 20) relativamente fría, con temperaturas de metal inferiores y temperaturas inferiores de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, con respecto a las de dicha parte (16) caliente, en el que medios (32, 132, 232) sustancialmente en forma de obturador están interpuestos entre dicha parte (16) caliente y dicha parte (18, 20) relativamente fría con el fin de aislar térmicamente dicha parte (16) caliente de dicha parte (18, 20) relativamente fría, pudiendo extraerse al menos parcialmente dichos medios (32, 132, 232) sustancialmente en forma de obturador con el fin de poner dicha parte (16) caliente y dicha parte (18, 20) relativamente fría de nuevo en comunicación de fluidos entre sí, caracterizado porque dichos medios (32, 132) sustancialmente en forma de obturador comprenden un obturador (34, 134, 234) enrollable o plegable

Generador de vapor con recuperación de calor.

Campo de aplicación

La presente invención, en su aspecto más general, se refiere a un generador de vapor con recuperación de calor (que también se indica con el acrónimo RSG, Recovery Steam Generator (Generador de vapor con recuperación), o HRSG, Heat Recovery Steam Generator (Generador de vapor con recuperación de calor) o HRB, Heat Recovery Boiler (Caldera con recuperación de calor) que comprende una unidad de intercambio de calor en comunicación de fluidos con al menos una cámara de separación de agua-vapor y va dirigido en particular aunque no exclusivamente a su uso en plantas termoeléctricas del tipo denominado de ciclo combinado de gas/vapor.

En el resto de la descripción se hará referencia, sólo como ejemplo no limitativo, al campo tecnológico relativo a las plantas termoeléctricas de ciclo combinado de gas/vapor, es decir, plantas en las que se prevén dos ciclos tecnológicos, uno llevado a cabo mediante aire y combustible (ciclo de gas o de Joule) y el otro llevado a cabo mediante agua y vapor (ciclo de vapor o de Rankine), ambos dirigidos a producir energía eléctrica con alto rendimiento (normalmente mayor del 55%) y/o energía eléctrica y energía térmica que puede ir dirigida a usuarios tales como, por ejemplo, redes de calefacción a distancia, plantas desalinizadoras y redes de distribución de vapor para procesos industriales.

Técnica anterior

Se conoce que el ciclo de gas de una planta termoeléctrica de ciclo combinado del tipo considerado esencialmente comprende un compresor, una cámara de combustión, una turbina de gas y un alternador. El compresor toma aire de la atmósfera llevándolo a una presión alta predeterminada; el aire así comprimido se inyecta en la cámara de combustión junto con un combustible, que generalmente consiste en gas natural; la mezcla que se forma se enciende y se hace que se expandan los gases a alta presión y alta temperatura producidos en la turbina de gas que mueve el alternador, que genera energía eléctrica.

El ciclo de vapor de la planta termoeléctrica mencionada anteriormente, por otro lado, comprende un generador de vapor, una turbina de vapor y un alternador adicional. La unidad de intercambio de calor de dicho generador de vapor, que comprende generalmente intercambiadores de calor del tipo con tubos de agua, se coloca en una relación de intercambio de calor descargándose los gases calientes mediante la turbina de gas del ciclo de gas mencionado anteriormente, con el consecuente gran y rápido calentamiento del agua y la generación de vapor. El vapor así producido se envía a la turbina de vapor que hace que el alternador respectivo funcione para generar energía eléctrica.

Un generador de vapor usado del modo mencionado anteriormente se denomina generador de vapor con recuperación de calor precisamente porque para generar vapor se aprovecha el calor de los gases calientes (a aproximadamente 600ºC) descargado por la turbina de gas.

Se conoce un HRSG de la técnica anterior del documento US-A-5189988. Una caldera conocida para producir vapor se da a conocer en el documento CH-A-174774.

En los ciclos combinados modernos el vapor se produce preferiblemente a diferentes niveles de presión con el fin de poder optimizar la recuperación de energía.

En particular, la configuración de planta más usada para realizaciones de alta potencia proporciona tres niveles de presión (alto, medio y bajo) más un supercalentamiento adicional del vapor de presión media que vuelve de la turbina de vapor, es decir, de lo que se denomina vapor supercalentado adicionalmente.

Como se conoce, el generador de vapor con recuperación, para cada nivel de presión, se ocupa de tres operaciones de intercambio de calor bien definidas:

Los haces de tubos que se ocupan de las tres diferentes operaciones son estructuralmente independientes.

En presencia de varios niveles de presión, el generador de vapor con recuperación tiene varias etapas de evaporación (dos o tres), a diferentes presiones y como consecuencia a diferentes temperaturas de saturación.

Por lo tanto, hay una producción de vapor a alta presión (y por lo tanto a alta temperatura, que puede desarrollar mucha energía en su expansión posterior en la turbina de vapor) en la que los gases de la turbina de gas están más calientes, seguida de la producción de vapor a presiones inferiores en la que los gases se enfrían progresivamente.

A partir de lo mencionado, por tanto se distingue, dentro de la unidad de intercambio de calor del generador de vapor, diferentes secciones o partes a una temperatura progresivamente decreciente. En particular, en la unidad de intercambio de calor, en condiciones operativas normales, siempre puede definirse una parte caliente, con altas temperaturas de metal y altas temperaturas de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, y una parte relativamente fría, con temperaturas de metal inferiores y temperaturas inferiores de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, con respecto a las de dicha parte caliente.

Para ser preciso, en la presente solicitud de patente, se pretende que la frase temperaturas de metal indique la temperatura media del metal con la que están realizados los componentes de la propia unidad de intercambio de calor, en particular, la temperatura media de los tubos a través de los cuales pasa la mezcla de agua/vapor.

El generador de vapor con recuperación descrito anteriormente tiene inconvenientes reconocidos, que incluyen el de requerir periodos de tiempo relativamente largos para llevarlo a las condiciones operativas de presión y temperatura normales. Un inconveniente de este tipo es particularmente grave considerando la presente necesidad de tener disponible una gran flexibilidad de funcionamiento de la planta termoeléctrica.

Sumario de la invención

El problema técnico que subyace a la presente invención es el de concebir y proporcionar un generador de vapor con recuperación del tipo considerado, que pueda superar, de manera sencilla y económica, las limitaciones y/o los inconvenientes mencionados en referencia a la técnica conocida; en particular reducir el tiempo de reinicio del generador de vapor tras una parada, es decir, la posibilidad de llevar a cabo paradas y arranques frecuentes de la planta considerada, volviendo a arrancar a intervalos lo más reducidos posibles al tiempo que se respetan los gradientes térmicos admisibles para los componentes de mayor espesor.

Este problema se resuelve, según la presente invención, mediante un generador de vapor con recuperación de calor, que comprende una unidad de intercambio de calor en la que, en condiciones operativas normales, se define una parte caliente, con altas temperaturas de metal y altas temperaturas de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, y una parte relativamente fría, con temperaturas de metal inferiores y temperaturas inferiores de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, con respecto a las de dicha parte caliente, en el que medios sustancialmente en forma de obturador están interpuestos entre dicha parte caliente y dicha parte relativamente fría con el fin de aislar térmicamente dicha parte caliente de dicha parte relativamente fría, pudiendo extraerse al menos parcialmente dichos medios sustancialmente en forma de obturador con el fin de poner dicha parte caliente y dicha parte relativamente fría de nuevo en comunicación de fluidos entre sí, y dichos medios en forma de obturador comprenden un obturador enrollable o plegable.

Otras características y las ventajas del generador de vapor según la presente invención serán resultado de la siguiente descripción de una realización preferida a modo de ejemplo de éste, proporcionada con fines indicativos y no limitativos en referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa esquemáticamente una vista en...

1. Generador (10, 110, 210) de vapor con recuperación de calor, que comprende una unidad (12) de intercambio de calor en la que, en condiciones operativas normales, se define una parte (16) caliente, con altas temperaturas de metal y altas temperaturas de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, y una parte (18, 20) relativamente fría, con temperaturas de metal inferiores y temperaturas inferiores de la mezcla de agua/vapor contenida en la misma, con respecto a las de dicha parte (16) caliente, en el que medios (32, 132, 232) sustancialmente en forma de obturador están interpuestos entre dicha parte (16) caliente y dicha parte (18, 20) relativamente fría con el fin de aislar térmicamente dicha parte (16) caliente de dicha parte (18, 20) relativamente fría, pudiendo extraerse al menos parcialmente dichos medios (32, 132, 232) sustancialmente en forma de obturador con el fin de poner dicha parte (16) caliente y dicha parte (18, 20) relativamente fría de nuevo en comunicación de fluidos entre sí, caracterizado porque dichos medios (32, 132) sustancialmente en forma de obturador comprenden un obturador (34, 134, 234) enrollable o plegable.

2. Generador (10, 110, 210) de vapor con recuperación de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho obturador (32, 132, 232) está realizado con materiales textiles o metálicos.

3. Generador (10, 110, 210) de vapor con recuperación de calor según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho obturador (32, 132, 232) está cubierto con material térmicamente aislante.