ES2235747T3 - Procedimiento para la generacion de vapor e instalacion generadora de vapor. - Google Patents
Procedimiento para la generacion de vapor e instalacion generadora de vapor.Info
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Abstract
Procedimiento para la generación de vapor dentro de una instalación generadora de vapor (1) calentado por gas de altos hornos, caracterizado porque el agua de alimentación desgasificada y puesta a alta presión del generador de vapor (1) se precalientan en una caldera recuperadora (23) independiente del generador de vapor (1) con el aire de salida en intercambio térmico y porque el gas de altos hornos alimentados al generador de vapor (1) y el aire de combustión alimentado al generador de vapor (1) se precalienta en intercambio de calor con el agua de alimentación precalentada en los precalentadores exteriores (24, 25).
Description
Procedimiento para la generación de vapor e
instalación generadora de vapor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la generación de vapor en una instalación
generadora de vapor con un generador de vapor calentado por gas de
alto horno.
En el documento DE 4327476 se da a conocer un
procedimiento para la generación de vapor en una instalación
generadora de vapor calentada con combustible fósil.
En las plantas metalúrgicas se producen gases de
residuos, tales como gases de altos hornos, de hornos de coque y de
convertidores. Existe interés en aprovechar estos gases residuales
de forma eficiente para la generación de energía eléctrica. Debido a
las elevadas inversiones y debido a los riesgos técnicos, que lleva
consigo utilizar estos gases residuales en turbinas de gas para
procesos combinados, se pretenden conseguir soluciones
convencionales con generadores de vapor de alta presión. En las
oscilaciones de valor calórico debido al proceso, por ejemplo, del
gas de altos hornos en la transformación en energía eléctrica, para
la estabilización de la combustión en el generador de vapor, se
deben utilizar en gas natural y fuel oil como combustible de
apoyo.
La presente invención tiene como objetivo
desarrollar el procedimiento, según la invención, hasta tal punto
que se puede renunciar a algún combustible de apoyo con combustibles
nobles en la combustión del gas de alto horno en funcionamiento
permanente.
Este objetivo se consigue con un procedimiento
según la invención mediante las propiedades características de la
reivindicación. Una instalación generadora de vapor para la
realización del procedimiento es objeto de la reivindicación 5. Las
configuraciones ventajosas de la invención se indican en las
subreivindicaciones. Una instalación generadora de vapor para la
realización del procedimiento es objeto de la reivindicación 5. Las
configuraciones ventajosas de la invención se indican en las
subreivindicaciones.
Mediante el acoplamiento del calor desperdiciado
en el proceso de combustión, se puede renunciar a los combustibles
nobles como combustible de apoyo, incluso para bajar los valores
calóricos del gas de altos hornos. Tales valores de pérdidas se
generan en las instalaciones de sinterización de las plantas
metalúrgicas, en las cuales, al mismo tiempo, se genera gas de altos
hornos como gas de pérdidas del proceso de alto horno. El calor
cedido por los minerales de sinterizado al aire de refrigeración se
acopla, según la invención, mediante las superficies de intercambio
térmico en la caldera recuperadora mediante un sistema de
desplazamiento de calor al sistema de alta presión del generador de
vapor. De este modo se aprovecha el calor residual con diferentes
niveles de temperaturas y especialmente niveles de temperatura
bajos, y los gases residuales con valores calóricos oscilantes, y
especialmente reducidos para la generación de vapor.
El aprovechamiento térmico en la zona de la
instalación de refrigeración de sinterizado se configura de forma
muy heterogénea debido a las relaciones especiales de temperatura y
de cantidad de aire de refrigeración. A lo largo de la cinta de
sinterizado se sacan en diferentes puntos al material sinterizado
calor a través del aire de refrigeración, con lo cual se originan
fuentes de calor de diferente nivel de temperatura. Para poder
utilizar de forma conveniente una parte correspondientemente elevada
del potencial térmico diferente, se necesita un concepto de caldera
recuperadora especial. La parte exergética especial interesante de
la cantidad de energía recuperada de la instalación de refrigeración
de sinterizado, representa sólo un porcentaje reducido de la
cantidad de aire de refrigeración total. Mientras este flujo de masa
de aire frío, relativamente reducido, gracias a su elevadas
temperaturas de gas se ofrece especialmente para el calentamiento
previo del agua de alimentación, se aprovecha el flujo de aire de
refrigeración mayor, con temperatura más baja, para el calentamiento
restante del agua de alimentación. Para evitar, además, fases de
temperatura adicionales en el lado del aire frío, se conducen las
dos corrientes de aire de refrigeración sólo al centro de la caldera
recuperadora, dividida en dos partes con casi el mismo nivel de
temperatura.
De este modo permite la bajada de la temperatura
del agua de alimentación desgasificada, a través del intercambio
térmico con el condensado de las turbinas de vapor retornado, el
acoplamiento del calor residual de nivel de temperatura más
bajo.
La temperatura del agua de alimentación se reduce
antes de la entrada a las superficies de intercambio térmico de la
caldera recuperadora al valor físico más bajo posible. Con ello es
ventajoso si el agua de alimentación se enfría mediante intercambio
térmico con el condensado de la turbina de vapor reconducido. La
temperatura bajada de esta manera del agua de alimentación permite
también desacoplar el calor del aire de refrigeración de sinterizado
de temperatura baja.
El sistema de desplazamiento térmico comprende
dos precalentadores adicionales externos, que alimentan el calor
recuperado parcialmente del aire de combustión total y alimentan gas
de altos hornos al combustible. Con ello se eleva hasta tal punto el
valor calórico de los gases de alto horno que en el funcionamiento
normal no se necesita ningún combustible de apoyo mediante
combustibles nobles, tales como gas natural.
Un ejemplo de realización de la invención se
representa en el dibujo y se explica a continuación con mayor
detalle. El dibujo muestra un esquema de combustión para la
generación de vapor.
Un generador de vapor 1, que funciona según el
principio de circulación natural, contiene una cámara de combustión
2, que está conectada a una corriente de gas de humos 3 que circula
desde arriba hacia abajo. En la corriente de gas de humos 3 se
encuentra dispuesto a continuación superficies calefactoras, como el
sobrecalentador 4 y el vaporizador de convección 4a. Desde un
generador de vapor de circulación natural se pueden utilizar también
un generador de vapor de circulación o de paso forzado. Se puede
utilizar también otra conducción de gas de humo distinta a la
presentada, por ejemplo, según una caldera de torre.
El generador de vapor 1 se calienta con gas de
altos hornos. La cámara de combustión 2 está dotada en el lado
frontal del quemador 5, representado sólo esquemáticamente. Los
quemadores 5 están unidos con un conducto de aire 6 a la
alimentación del aire de combustión y con un conducto de gas de
altos hornos 7 para la alimentación de gases de altos hornos. En
casos de averías y en caso de fallo de la caldera recuperadora 23,
descritos posteriormente, se puede utilizar para el aseguramiento de
la potencia de vapor gas de horno de coque o gas natural como
combustible en casos de emergencia. Este combustible de emergencia
se alimenta a los quemadores 5 a través de un conducto de gas 8.
En el sobrecalentador 4 del generador de gas 1 se
ha conectado un conducto de vapor 9, que se lleva a una turbina de
vapor 10. La turbina de vapor 10 esta acoplada con un generador 11
para la generación de corriente. La turbinas de vapor 10 se puede
alimentar a través de una extracción de vapor 12 que se alimenta a
una red de vapor.
La salida de la turbinas de vapor 10 está unida
con un conducto de salida de vapor 13 que lleva a un condensador 14.
En el condensador 14 se condensa el vapor de escape y el condensado
de la turbinas de vapor se dispone través de un conducto de
condensado 15, que está dispuesto en una bomba de transporte 16 para
un desgasificador 17. El desgasificador 17 funciona con vapor de
extracción intermedia que se saca a través de un conducto de
extracción 18 de la turbinas de vapor 10.
En el desgasificador 17 se ha conectado un
conducto de agua de alimentación 19, en el que se ha dispuesto una
bomba de alimentación de agua, que aumenta la presión del proceso
del generador de vapor 1. En el conducto de agua de alimentación 19
está dispuesto entre el desgasificador 17 y la bomba de agua de
alimentación 20 un intercambiador térmico de agua/agua 21, que al
mismo tiempo está conectado a un conducto de condensado 15.
El conducto de agua de alimentación 19 está
conectada en paralelo a las superficies del intercambio térmico
conectada 22, que se ha dispuesto en una caldera recuperadora 23.
Corriente abajo desde las superficies de intercambio térmico 22, el
conducto de agua de alimentación 19 se ha conectado con un
precalentador de aire externo 24, al que se conecta el conducto de
aire 6, y paralelamente a ello, con un precalentador de gas 25
conectado al conducto de gas de altos hornos 7. En la conexión del
precalentador de aire 24 y el precalentador de gas 25, se conducen
al conducto de agua de alimentación 19 a un precalentador de
alimentación 26, por el que circulan gases de humo, abandona el
generador de vapor 1. Este calentador previo del agua de
alimentación 26 está unido por el lado del agua con el circuito de
vapor de agua del generador de vapor 1.
La caldera recuperadora 23 está conectada, a
continuación, a una instalación para la sinterización de minerales
en una cinta de sinterización. Durante el proceso de sinterización
se alimenta aire de la capa que descansa sobre la banda de
sinterizado de la mezcla de sinterizado o de de sinterizado.
Mediante el aire se mantiene el proceso de de sinterización por la
combustión de carbón mezclado. Una vez realizada la sinterización,
se comprimen o aspira aire de refrigeración a través del sinterizado
mediante ventiladores adicionales. De esta manera se genera, a lo
largo de la banda de refrigeración de sinterizado SK1 en la
circulación de gas 30 al aire de escape con diferentes temperaturas
y diferentes cantidades, como se representa en la circulación de gas
31, aire de refrigeración con una correspondiente temperatura de
mezclado en la cinta de refrigeración de sinterizado SK2. Para poder
aprovechar estas diferentes corrientes de aire de salida 27, 28, 29
en la caldera de recuperación 23, se ha dividido la caldera
recuperadora 23 en dos, y presenta dos circulaciones de gas 30, 31.
Las superficies de intercambio térmico 22 se han distribuido en
estas dos circulaciones de gas 30, 31. Las circulaciones de gas 30,
31 de la caldera recuperadora 23 están dotadas de racores de empalme
para los diferentes corrientes de salida de gas 27, 28, 29. La
corriente de gas 29, que presenta una temperatura más baja que la
corriente de salida de gas 28, se alimenta a la caldera recuperadora
23 en un punto, en el que la corriente de gas de salida 28, que toma
una temperatura por la refrigeración que corresponde aproximadamente
a la corriente de gas de salida 29. Ambas instalaciones de
refrigeración de sinterizado SK1 y SK2 se pueden conectar en
relación al acoplamiento térmico descrito también en serie.
En el intercambiador térmico de agua/agua 21 se
enfría tanto como sea posible el agua de alimentación, desgasificada
del desgasificador 17 en el intercambio térmico con el condensado
del condensador 14. Mediante la bomba de alimentador de agua
corriente, se lleva la presión del agua de alimentación enfriada a
la presión del proceso del generador de vapor 1. En la caldera
recuperadora 23 se incrementa correspondientemente la temperatura
del agua de alimentación a alta presión. Con esta temperatura se
presenta el agua de alimentación en el precalentador de aire 24 y
precalentador de gas 25, con lo cual el aire de combustión y el gas
de altos hornos se calientan previamente lo máximo posible. A la
entrada del precalentador de agua de alimentación 26, el agua de
alimentación presenta entonces todavía una temperatura de pocos
grados Kelvin por encima de la temperatura del desgasificador 17.
Los valores pueden variar según sea las características de la
instalación de descentralización SK1, SK2, y según sea un parámetros
de vapor existentes.
El agua de alimentación se enfría antes de la
entrada en las superficies del intercambio térmico 22 de la caldera
recuperadora 23 a la temperatura más baja físicamente posible. Si no
existe, debido a la composición de los gases de escape, que circulan
por la caldera recuperadora 23, que se presente o lleguen a la
temperatura de rocío, que originan los daños de corrosión en las
superficies de intercambio térmico, entonces se enfría, como se ha
descrito, el agua de alimentación antes de la entrada a las
superficies de intercambio térmico mediante el condensado de la
turbina de vapor. Esto se refiere normalmente a la caldera
recuperadora, en el que el aire de salida se enfría por las bandas
de refrigeración de sinterizado. Sin embargo, si hay que contar con
daños de corrosión, entonces la temperatura del agua de
alimentación, antes de la entrada a las superficies de intercambio
térmico 22 de la caldera recuperadora 23, debe corresponder
aproximadamente a la temperatura del desgasificador 17. En este
caso, discrepando del dibujo se instala el intercambiador térmico
agua/agua 21 en el conducto de agua de alimentación 19 aguas arriba
desde el precalentador de aire 24 y el precalentador de gas de altos
hornos 25 y en dirección de la corriente por el precalentador de
agua de alimentación 26. Para ello se precalienta bajando la
temperatura del agua de alimentación para el precalentador de agua
de alimentación 26 el condensado de la turbina de vapor antes de la
entrada al desgasificador 17.
Claims (8)
1. Procedimiento para la generación de vapor
dentro de una instalación generadora de vapor (1) calentado por gas
de altos hornos, caracterizado porque el agua de alimentación
desgasificada y puesta a alta presión del generador de vapor (1) se
precalientan en una caldera recuperadora (23) independiente del
generador de vapor (1) con el aire de salida en intercambio térmico
y porque el gas de altos hornos alimentados al generador de vapor
(1) y el aire de combustión alimentado al generador de vapor (1) se
precalienta en intercambio de calor con el agua de alimentación
precalentada en los precalentadores exteriores (24, 25).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el agua de alimentación desgasificada se
enfría en un intercambio térmico agua/agua (21) en el intercambio
térmico con condensado de turbinas de vapor, porque la presión del
agua de alimentación desgasificada se incrementa y porque el agua de
alimentación sometida a alta presión se alimenta a la caldera
recuperadora.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la caldera
recuperadora (23) está conectada a continuación a una instalación de
sinterizado para los minerales finos y se introduce con corriente de
aire de salida (27, 28, 29) que inciden en temperaturas diferentes
correspondiente en la porque la instalación de refrigeración de
sinterizado a su nivel de temperatura se introducen separadas en la
caldera recuperadora (23) según los respectivos niveles de
temperatura.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el agua de
alimentación se enfría, antes de la entrada a la caldera
recuperadora (23), a la temperatura físicamente más baja
posible.
5. Instalación generadora de vapor, para la
realización del procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque el generador de vapor (1) de la
instalación generadora de vapor presenta una cámara de combustión
(2) y superficies calentadas por gas de altos hornos y superficies
calentadoras, a las cuales se ha conectado una turbina de vapor
(10), un condensador (14) y un desgasificador (17), habiéndose
dispuesto en el desgasificador (17) un conducto de alimentación de
agua (19), en el que se ha dispuesto una bomba de agua de
alimentación (20) para incrementar la presión, caracterizada
porque el conducto de alimentación de agua (19) se conduce a las
superficies de intercambio térmico (22), que se han dispuesto dentro
de una caldera recuperadora (23) y porque la superficie de
intercambio térmico (22) de la caldera recuperadora (23) están
unidos con un precalentador (24) para el precalentamiento del aire
de combustión y con un precalentador (25) para el precalentamiento
de gas de altos hornos.
6. Instalación generadora de de vapor, según la
reivindicación 5, caracterizado porque en el conducto de
alimentación de agua (19) entre el desgasificador (17) y la bomba de
alimentación de agua (20) se ha dispuesto un intercambiador térmico
de agua/agua (21), que está conectado al conducto de condensado (15)
entre el condensador (14) y el desgasificador (17).
7. Instalación generadora de vapor, según la
reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la caldera
recuperadora (23) es una instalación de sinterizado para los
minerales finos.
8. Instalación generador de vapor, según la
reivindicación 7, caracterizado porque la caldera
recuperadora (23) está dividida en dos y dotada de varias conexiones
para la alimentación de diferentes corrientes de salida (27, 28,
29).
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