ES2242663T3 - Generador de vapor de alta presion. - Google Patents

Abstract

Generador de vapor de alta presión, con un juego de turbinas de vapor formado por una parte de alta presión (4) y una parte de media o de baja presión (8), a través de circuito recalentador intermedio, caracterizado porque el recalentador intermedio (6) está dispuesto separado por el generador de vapor de alta presión (1), directamente en un canal de gas de humo calentado (18).

Description

Generador de vapor de alta presión.

La presente invención se refiere a un generador de vapor de alta presión con un juego de turbinas formado por una parte de alta presión y una parte de media o de baja presión con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Tales generadores de vapor de alta presión se pueden utilizar, por ejemplo, para utilizar eficientemente los gases siderúrgicos para producir electricidad, lo que es un factor económico decisivo en las plantas siderúrgicas. En general, para ello, los procesos de circuito simples, pero de mayor valor, con elevados parámetros de vapor y precalentamiento de agua de alimentación regenerativa, se instalan de nuevo o reequipan. Esto tiene como consecuencia que en parte los modernos generadores de vapor de gas metalúrgico se hayan adaptado en la combustión de manera respetuosa con el medio ambiente a los parámetros de vapor de las turbinas de vapor industriales antiguas existentes.

En el curso de los incremento de rendimiento y de los potenciales de reducción de CO_{2}, se ofrecen plantas metalúrgicas industriales, recuperando las soluciones de generadores de vapor de alta presión existentes, con un calentador intermedio. La utilización de calentadores intermedios representa una tecnología conocida y comprobada para el incremento del rendimiento eléctrico en el proceso del vapor. Para ello, las superficies calefactores del calentador intermedio se integran como parte de media presión en el generador de vapor de alta presión, estando dispuestas las dos etapas de turbinas de vapor como un árbol común. La parte de alta presión y la parte de media o de baja presión del generador de vapor de alta presión y del juego de turbinas están por esto enlazadas entre ellas muy estrechamente en el funcionamiento.

Por el documento US-A-4 027 145 se conoce un generador de vapor de alta presión, que está acoplado con una parte de alta presión y una parte de baja presión, que, a su vez, está unido con un generador común. El generador de vapor contiene una cámara de combustión doble, con dos cámaras de combustión, que está rodeada por dos vaporizadores de alta presión y enlazados entre sí por el lado de la combustión. Una de las dos cámaras de combustión aloja dos recalentadores, y la otra cámara de combustión aloja un recalentador intermedio, a través del cual, la parte de alta presión y la parte de baja presión del juego de turbinas de vapor están unidas entre sí.

Por el documento DE 971 815 C se conoce un generador de vapor de alta presión, con dos cámaras de combustión, que están unidas entre sí en el extremo de salida. Cada una de las cámaras de combustión aloja un vaporizador, un recalentador y un recalentador de alta presión o de baja presión intermedio. En sentido del flujo del gas de humo, detrás de los recalentadores se ha dispuesto un precalentador de agua de alimentación en la zona común en las dos cámaras de combustión.

El documento FR-A-1 371 934 muestra un generador de vapor, con carga de presión, con dos cámaras de combustión. En cada una de las dos cámaras de combustión se ha dispuesto una tapa de un recalentador de dos etapas.

La presente invención tiene como objetivo configurar el generador de vapor de alta presión de esta clase, que permita un incremento del rendimiento por la utilización de un recalentador intermedio, sin modificaciones constructivas en un generador de vapor ya existente.

Este objetivo se consigue con un generador de vapor de alta presión, según la invención, por las características de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las subreivindicaciones.

El concepto, según la invención, del circuito recalentador intermedio, se puede aplicar tanto a centrales eléctricas convencionales con otros combustibles como gases siderúrgicos, como también en centrales combinadas gas-vapor. En el último caso, se ofrecen las soluciones del recalentador intermedio con vaporizador adicional y combustión adicional, por ejemplo, con gas de alto horno o instalaciones calefactoras sin combustión.

Mediante la disposición del recalentador intermedio, que aumenta el rendimiento en un canal de humo separado, el generador de vapor de alta presión puede permanecer en su forma existente. Si además, en la configuración de la invención, la parte de alta presión y la parte de media o de baja presión del juego de turbinas está unido, cada una de ellos a través de un acoplamiento con un generador, entonces se pueden accionar en caso de avería o de necesidad las partes de alta presión y las partes de media o baja presión y el juego de turbinas de vapor, independientemente una de otra. Otras ventajas de la invención se citan en relación con la explicación del ejemplo de realización.

Un ejemplo de realización de la invención se ha representado en el dibujo y se explicará a continuación, con mayor detalle. El dibujo muestra el esquema de un generador de vapor de alta presión con un recalentador intermedio.

Un generador de vapor de alta presión 1, instalado preferentemente en una planta metalúrgica y calentado con gas de alto horno está dotado de un recalentador 2. Un conducto de alta presión 3, conectado al recalentador 2, se conduce a la parte de alta presión 4 a través de un conducto de unión 5 con un recalentador intermedio 6.

El recalentador intermedio 6 está unido por el lado de salida a través de un conductor de vapor intermedio 7 con la parte de media o baja presión 8 del juego de la turbina de vapor. La salida de vapor de la parte de media o de baja presión 8 está conducida a un condensador 9. En el condensador 9 se ha conectado un conducto de condensado 10, en el que se encuentra una bomba de condensado 11. El conducto de condensado 10 es conducido a través de un intercambiador térmico de agua/agua 12 a un desgasificador térmico de agua de alimentación 13, que se calienta mediante un conducto de alimentación 14 con vapor de salida de la parte de medida o de baja presión 8 del juego de turbinas de vapor. En el desgasificador de agua de alimentación 13 se conecta un conducto de agua de alimentación 15, que se conduce a través del tratamiento térmico agua/agua 12 y se dispone en una bomba de elevación de la presión 16. El conducto de agua de alimentación 15 desemboca en un precalentador de agua de alimentación de alta presión 17, cuya salida está unida con el generador de vapor de alta presión 1. Hasta aquí se conoce el generador de vapor de alta presión.

El recalentador intermedios 6 está dispuesto en un canal de gas de humo 18, separado del generador de vapor de alta presión 1 que se conecta a una cámara de combustión 19. La cámara de combustión está dotada de un quemador 20, que funciona con gas de alto horno. La cámara de combustión 19 está configurada como una mufla de combustión con refractarios y representa una cámara adiabática. Mediante la reflexión de las paredes calientes de la mufla de combustión es posible una combustión automática del gas de alto horno. Por ello, se puede renunciar al gas natural como combustión de apoyo en caso de oscilaciones de la potencia calorífica del gas de alto horno en el funcionamiento permanente. Sólo en el funcionamiento de arranque para el calentamiento de los bloques de la cámara de combustión 19 se necesita gas natural hasta alcanzar la temperatura de servicio.

Dentro del canal de gas de humo 18 se han dispuesto en el sentido de flujo del gas de humo, detrás del calentador intermedio 6, el precalentador de alimentación de alta presión 17 ya citado. De esta manera, se puede renunciar a un precalentamiento de agua de alimentación regenerativo mediante vapor de alimentación del juego de turbinas. Por ello, es necesario sólo el desgasificador térmico de agua de alimentación 13 que lleva a la alimentación de vapor.

En la dirección del flujo del gas de humo, se ha dispuesto dentro del canal de gas de humo 18, detrás del precalentador de agua de alimentación de presión 17, un precalentador de aire 21 para la preparación del aire de combustión precalentado para el quemador 20 de la cámara de gas 19. Para continuar bajando a la temperatura del gas de humo, se puede instalar un canal de gas 18 un precalentador de condensado 22.

Desde el canal de gas de humo 18 se ha derivado entre el precalentador de agua de alimentación de alta presión 17 y el precalentador de aire 21 un conducto de retorno del gas de humo 23, que desemboca en la cámara de combustión 19. Un ventilador 24, dispuesto en el conducto de retorno del gas de humo 23, saca del canal de gas de humo 18, gas de humo regulado y lo insufla a la cámara de combustión 19.

Con ayuda de la recirculación del gas de humo, se regula la temperatura de salida del agua de alimentación calentada en el precalentador de agua de alimentación de alta presión 17, con lo cual el generador de vapor de alta presión 1 puede funcionar con una temperatura de agua de alimentación constante, independiente de la carga del generador de vapor. Mediante la recirculación del gas de humo, se reduce, además, la temperatura de las superficies calefactoras del calentador intermedio 6 hasta tal punto (aproximadamente a unos 950ºC) que, a pesar de la combustión directa, se pueden realizar caídas de presión del lado de vapor para la refrigeración de superficies calefactoras, como en las instalaciones convencionales.

En el intercambiador térmico agua/agua 12, se reduce la temperatura del agua de alimentación especificada por el intercambio con el condensado más frío de retorno. De este modo, se incrementa tanto la graduación en las superficies calefactoras del precalentador de agua de alimentación de presión 17, como también el intercambio térmico por parte del gas de humo.

El calentador intermedios 6 está formado de dos etapas calentadoras intermedias 6.1, 6.2. Desde la entrada a la primera etapa del calentador intermedio 6.1 se ha previsto en el conducto de alimentación 5 una válvula convertidora de vapor 25. Esta válvula convertidora de vapor 25 se encuentra sólo en encaje, si en la parte de alta presión 4 del juego de turbinas de vapor se presentan averías y, por ejemplo, tiene lugar un paro rápido. Entre las dos etapas sobrecalentadoras intermedias 6.1, 6.2 se ha dispuesto un refrigerador de inyección 26. La regulación de la temperatura de salida del vapor intermedio tiene lugar a través de la combustión de la cámara de combustión 19. Para ello mantiene el refrigerador de inyección 26, con modificaciones de carga, las temperaturas admisibles para la turbina de vapor. La ventaja de esta regulación se encuentra en la constancia, independiente de la carga, de la temperatura de salida del vapor intermedio sin modificación, en el lado del agua de inyección, al contrario de los generadores de vapor convencionales con sobrecalentamiento intermedio. Una reducción del rendimiento eléctrico, mediante cantidades de agua de inyección más elevadas en el lado del recalentadores intermedio no se da en el procedimiento descrito anteriormente.

La salida del vapor de la parte de alta presión 4 del juego de turbinas de vapor está unido a través de un conducto de derivación 27, rodeando el recalentador intermedio 6, directamente con la entrada del vapor de la parte de media o de baja presión 8 del juego de turbinas de vapor. Un conducto 28, que sale de este conducto de derivación 27, se conduce rodeando la parte de media o de baja presión 8 al condensador 9. Además, la salida de vapor de la parte de alta presión 4 está unida a través de un conducto 30 dotados de una válvula del convertidor de vapor 29 al desgasificador del agua de alimentación 13.

El juego de turbinas de vapor está conectado a continuación a un generador 31. Este generador 31 está unido como generador común a través de un acoplamiento 32, 33, configurado como acoplamiento rápido con la parte de alta presión 4, y la parte de media o de baja presión 8 del juego de turbinas de vapor. Desde el punto de vista constructivo, la carcasa de los dos etapas de turbinas de vapor se pueden realizar de un solo flujo con flujo de salida axial. Junto con el circuito descrito anteriormente, es posible mediante un desacoplamiento de servicio de las dos etapas de turbina de vapor. La parte de alta presión y la parte de media o de baja presión del generador de vapor de alta presión 1 y del juego de turbinas de vapor puede funcionar, por ello, en caso de avería, y en caso necesario, independientemente uno de otro.

Claims (8)

1. Generador de vapor de alta presión, con un juego de turbinas de vapor formado por una parte de alta presión (4) y una parte de media o de baja presión (8), a través de circuito recalentador intermedio, caracterizado porque el recalentador intermedio (6) está dispuesto separado por el generador de vapor de alta presión (1), directamente en un canal de gas de humo calentado (18).

2. Generador de vapor de alta presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de alta presión (4) y la parte de media o de baja presión (8) del juego de turbinas de vapor se une a través de un acoplamiento (32, 33) con un generador común (31).

3. Generador de vapor de alta presión, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el canal de gas de humo (18) está conectado a una cámara de combustión (19), que está configurado como una mufla de gas de combustión, construida de bloques refractarios.

4. Generador de vapor de alta presión, según la reivindicación 3, caracterizado porque la cámara de combustión (19) quema gas de altos hornos.

5. Generador de vapor de alta presión, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recalentador intermedio (6) está formado por dos etapas intermedias de recalentador (6.1, 6.2) dispuesta entre ellos un refrigerador de inyección (26).

6. Generador de vapor de alta presión, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el canal de gas de humo (18), en la dirección de flujo detrás del recalentador intermedio (6), se ha dispuesto un calentador de alimentación de alta presión (17) que forma parte del generador de vapor de alta presión (1).

7. Generador de vapor de alta presión, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el canal de gas de humo (18), en el sentido del flujo del gas de humo detrás del precalentador de agua de alimentación de alta presión (17) del generador de vapor de alta presión (1) se ha dispuesto un precalentador de aire (21) para el precalentamiento del aire de combustión para la cámara de combustión (19).

8. Generador de vapor de alta presión, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque desde el canal de gas de humo (18) se conduce un conducto de alimentación del gas de humo (23) hacia la cámara de combustión (19).