ES2253145T3 - Instalacion de turbinas de vapor. - Google Patents
Instalacion de turbinas de vapor.Info
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Abstract
Instalación de turbinas de vapor (2B) con un generador de vapor (30), una turbina de vapor (22) y un circuito de agua y vapor (26), en la que el generador de vapor presenta una superficie calefactora de calentamiento previo (82) así como una superficie calefactora de recalentamiento (52), conectada en el circuito de agua y vapor (26), con una entrada de vapor (51), caracterizada porque la superficie calefactora de calentamiento previo (82) está configurada en forma de una superficie calefactora de calentamiento previo (82) separada del circuito de agua y vapor (26), que está conectada, en el lado de entrada, con una instalación (8), dispuesta fuera del circuito de agua y vapor (26), para la generación de vapor externo (F) que debe alimentarse al circuito de agua y vapor (26) y está conectada, en el lado de salida, con la entrada de vapor (51) de la superficie calefactora de recalentamiento (52).
Description
Instalación de turbinas de vapor.
La invención se refiere a una instalación de
turbinas de vapor con un generador de vapor. Se refiere, además, a
un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de este
tipo.
Una instalación de turbinas de este tipo se
emplea habitualmente para la generación de energía eléctrica o
también para el accionamiento de una máquina de trabajo. En este
caso, un medio de trabajo conducido en un circuito de evaporación de
la instalación de turbinas de vapor, habitualmente una mezcla de
agua y vapor, es evaporado en un evaporador. El vapor generado en
este caso se expande produciendo trabajo en la turbina de vapor y a
continuación se alimenta a un condensador o a una máquina de
trabajo. El medio de trabajo condensado en el condensador es
alimentado entonces a través de una bomba de agua de alimentación de
nuevo al evaporador.
Se conoce a partir de los documentos DE 41 26 037
A1 y DE 41 26 038 A1 una central de turbinas de gas y vapor,
respectivamente, con un generador de vapor que es calentado con
energía solar, en el que la instalación respectiva para la
generación de vapor solar está conectado en la alimentación de agua
de alimentación de la central de turbinas de vapor. En este caso,
según el documento D1, la instalación para la generación de vapor
comprende al menos un generador de vapor de presión media, cuyo
conducto de evaporación está conectado en el sistema de evaporación
de presión media de la central de turbinas de vapor. Según D2, la
instalación para la generación de vapor solar comprende al menos un
generador de vapor de alta presión, cuyo conducto de evaporación de
alta presión está conectado en las superficies calefactoras de alta
presión del generador de calor
perdido.
perdido.
Por ejemplo, se conoce a partir de la publicación
DE 21 31 347 una central de energía de vapor, en la que al menos una
parte esencial de la turbina de vapor es alimentada tanto con vapor
desde una caldera principal como también con vapor desde una caldera
de basura, estando diseñada la caldera de basura bajo un circuito
en paralelo de la caldera de basura y la caldera principal, en
comparación con la caldera principal para presiones más bajas y para
temperaturas más bajas del agua de alimentación y siendo introducido
el vapor generado en la caldera de basura delante o en una etapa
intermedia de un recalentador intermedio que pertenece a la caldera
principal.
Partiendo de una central de energía de vapor de
este tipo, se puede prever la alimentación de vapor externo desde
una instalación para la generación de vapor externo en el circuito
de agua y vapor de la turbina de vapor. Durante la alimentación de
vapor externo desde una instalación para la generación de vapor
externo en el circuito de agua y vapor de la turbina de vapor, el
vapor externo debería presentar en el punto de alimentación en al
circuito de agua y vapor unos parámetros, tales como temperatura y
presión, que estén adaptados a parámetros correspondientes en el
circuito de agua y vapor en este lugar. Por lo tanto, habitualmente
está previsto un calentamiento previo especialmente costoso del
vapor externo a alimentar en el circuito de agua y vapor de la
turbina de vapor. Pero de esta manera el incremento, deseado con la
alimentación de vapor externo, del rendimiento general de la
instalación de turbinas de vapor es comparativamente reducido.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
indicar una instalación de turbinas de vapor del tipo mencionado
anteriormente, que garantiza con una alimentación de vapor externo
en el circuito de agua y vapor de la turbina de vapor, una
adaptación especialmente buena de los parámetros de vapor del vapor
externo a los del circuito de agua y vapor de la instalación de
turbinas de vapor, y que presenta un rendimiento general
especialmente alto. Además, debe indicarse un procedimiento para el
funcionamiento de una instalación de turbinas de vapor de este
tipo, con el que se puede conseguir un rendimiento general
especialmente alto.
Este cometido se soluciona según la invención
para una instalación de turbinas de vapor del tipo mencionado
anteriormente porque el generador de vapor presenta una superficie
calefactor de precalentamiento separada así como una superficie
calefactora de recalentamiento conectada en el circuito de agua y
vapor de la turbina de vapor con una entrada de vapor, estando
conectada la superficie calefactora de calentamiento previo en el
lado de entrada con una instalación para la generación de vapor
externo y en el lado de salida con la entrada de vapor de la
superficie calefactora de recalentamiento.
La invención parte en este caso de la
consideración de que para un rendimiento general especialmente alto,
el calor que se produce en el proceso de la instalación debería
utilizarse en la mayor extensión posible. En este caso, también el
calor del generador de vapor, que no se acopla habitualmente en el
circuito de agua y vapor, debería incorporarse, al menos
parcialmente, en el proceso de la instalación. Con el calor residual
del generador de vapor se puede llevar a cabo un calentamiento
previo adicional del vapor externo comparativamente frío que debe
alimentarse en el circuito de agua y vapor de la turbina de vapor.
De esta manera, es posible una alimentación del vapor externo
precalentado ahora en la entrada de vapor de una superficie
calefactora de recalentamiento del generador de vapor, que presenta
un valor comparativamente alto de la temperatura. Para garantizar en
este caso una adaptación especialmente buena de los parámetros del
vapor, está prevista una superficie calefactora separada para el
calentamiento previo del vapor externo. El vapor externo,
precalentado en la superficie calefactora de calentamiento previo
separada presenta, después de su calentamiento previo, parámetros
del vapor, que posibilitan una alimentación del vapor externo
precalentado a una superficie calefactora de recalentamiento
conectada en el circuito de agua y vapor, de tal manera que en este
caso el rendimiento general de la instalación de turbinas de vapor
es especialmente alto. Por lo tanto, se lleva a cabo un
calentamiento en dos fases del vapor externo antes de la
alimentación a la turbina de vapor.
De una manera más ventajosa, la turbina de vapor
presenta una fase de alta presión, que está conectada en el lado de
salida del vapor con la entrada de vapor de la superficie
calefactora de recalentamiento. De esta manera se garantiza un
recalentamiento del vapor externo precalentado junto con el vapor,
que ha pasado a través de la fase de alta presión de la turbina de
vapor. De esta manera se garantiza de una forma sencilla un lugar
especialmente favorable para la alimentación del vapor externo al
circuito de agua y vapor de la instalación de turbinas de vapor, con
lo que se incrementa el rendimiento general de la instalación de una
manera especialmente fiable.
La instalación de turbinas de vapor presenta de
una manera más ventajosa una instalación de regulación, que ajusta
la cantidad del vapor externo, que debe alimentarse a la superficie
calefactora de calentamiento previo separada, en función de los
parámetros del vapor calculados en el lado de salida después de la
superficie calefactora de calentamiento previo separada. De esta
manera se garantiza una utilización especialmente favorable del
calor residual del generador de vapor, puesto que se pueden ajustar
parámetros especialmente favorables, como por ejemplo la
temperatura, para la transmisión de calor.
De una manera más ventajosa, una instalación de
turbinas de vapor de este tipo es parte de una instalación de
turbinas de vapor, estando configurado el generador de vapor como
generador de calor perdido. El generador de vapor de calor perdido
conectado, en el lado del gas de humo, a continuación de la turbina
de gas presenta en este caso en la zona de salida para el gas de
humo la superficie calefactora de precalentamiento, con lo que se
garantiza una utilización especialmente favorable del vapor residual
del generador de vapor perdido.
Con respecto al procedimiento para el
funcionamiento de la instalación de turbinas de vapor o de la
instalación de turbinas de gas y de vapor, el cometido mencionado se
soluciona alimentando vapor externo desde una instalación para la
generación de vapor externo a una superficie calefactora de
calentamiento previo separada, dispuesta en el generador de vapor,
siendo alimentado el vapor externo calentado en la superficie
calefactora separada, en el lado de entrada de vapor, a una
superficie calefactora de recalentamiento del generador de vapor. En
este caso, de una manera más ventajosa, se lleva a cabo un ajuste de
la cantidad de vapor externo, que debe introducirse en la
superficie de calentamiento previo separada, en función de un número
parámetros de vapor, que son calculados en el lado de salida después
de la superficie calefactora de calentamiento previo separada.
Las ventajas conseguidas con la invención
consisten especialmente en que a través de la utilización del calor
residual del generador de vapor, este calor se puede utilizar para
el proceso de la instalación de turbinas de vapor. Esto se aplica
también cuando esta forma de la utilización de calor residual es
transmitida a una instalación de turbinas de gas y de turbinas de
vapor. A través de la alimentación de vapor externo en el proceso de
generación de vapor de la instalación de turbinas de vapor, acoplada
con un calentamiento de dos fases del mismo, antes de que llegue a
la turbina de vapor, el rendimiento general de la instalación es
especialmente alto.
Un ejemplo de realización de la invención se
explica en detalle con la ayuda del dibujo. En éste, la figura
muestra de forma esquemática una instalación de turbinas de vapor,
que es parte de una instalación de turbinas de gas y de vapor.
La instalación de turbinas de gas y de vapor 2
representada de forma esquemática en la figura comprende una
instalación de turbinas de gas 2A y una instalación de turbinas de
vapor 2B. La instalación de turbinas de gas 2AA comprende una
turbina de gas 4 con compresor de aire 6 acoplado. El compresor de
aire 6 está conectado, por el lado de entrada, en un conducto de
aire de aspiración 8. Delante de la turbina de gas 4 está conectada,
a través de un conducto de alimentación 10, una cámara de combustión
12, que está conectada en un conducto de aire fresco 14 del
compresor de aire 6. En la cámara de combustión 12 de la turbina de
gas 4 desemboca un conducto de combustible 16 previsto para el
combustible B. La turbina de gas 4 y el compresor de aire 6 así como
un generador 18 se asientan sobre un árbol común 20.
La instalación de turbinas de vapor 2B comprende
una turbina de vapor 22 con generador 24 acoplado y en un circuito
de agua y vapor 26 comprende un condensador 28, que está conectado a
continuación de la turbina de vapor 22, así como un generador de
vapor 30 que está configurado como generador de calor perdido. La
turbina de vapor 22 está constituida por una primera fase de presión
o una parte de alta presión 22A y por una segunda fase de presión o
una parte de presión media 22B así como por una tercera fase de
presión o una parte de baja presión 22C, que accionan el generador
24 a través de un árbol común 32.
Para la alimentación de medio de trabajo AM' o
gas de humo expandido en la turbina de gas 4 en el generador de
vapor 30, un conducto de salida de gas 34 está conectado en una
entrada 30A del generador de vapor 30. El medio de trabajo expandido
AM' procedente de la turbina de gas 4 abandona el generador de
vapor 30 a través de su salida 30B en dirección a una chimenea no
representada en detalle.
El generador de vapor 30 comprende en una primera
fase de presión o fase de alta presión del circuito de agua y vapor
26 un calentador previo de alta presión o economizador 36, que está
conectado a un tambor de agua y vapor 38. El tambor de agua y
presión 38 está conectado con una superficie calefactora del
evaporador 40, que está dispuesta en el generador de vapor 30, para
la formación de un circuito de agua y vapor 42. El tambor de alta
presión 38 está conectado en un recalentador de alta presión 44 que
está dispuesto en el generador de vapor 30 y que está conectado, en
el lado de salida, con la entrada de vapor 46 de la parte de alta
presión 22A de la turbina de vapor 22.
La salida de vapor 48 de la parte de alta presión
22A de la turbina de vapor 22 está conectada, a través de un
conducto de vapor 50, con la entrada de vapor 51 de una superficie
calefactora de recalentamiento 52. La salida 54 de la superficie
calefactora de recalentamiento 52 está conectada a través de un
conducto de vapor 56 en la salida de vapor 58 de la pieza de presión
media 22B de la turbina de vapor 22. Su salida de vapor 60 está
conectada a través de un conducto de corriente de rebosadero 62 con
la entrada de vapor 64 de la parte de baja presión 22C de la turbina
de vapor 22. La salida de vapor 66 de la parte de baja presión 22C
de la turbina de vapor 22 está conectada a través de un conducto de
vapor 68 en el condensador 28. Éste está conectado con el
economizador 36 a través de un conducto de agua de alimentación 70,
en el que están conectados una bomba de agua de alimentación 72 y un
depósito de agua de alimentación 74, de tal manera que se obtiene un
circuito cerrado de agua y vapor 26.
Por lo tanto, en el ejemplo de realización según
la figura, solamente se representa en detalle la primera fase de
presión del circuito de agua y vapor 26. En el generador de vapor 30
están dispuestas, sin embargo, todavía otras superficies
calefactoras no representadas en detalle, que están asociadas a una
fase de presión media o a una fase de baja presión del circuito de
agua y vapor. Estas superficies calefactoras están conectadas de una
manera adecuada con la entrada de vapor 58 de la parte de presión
media 22B de la turbina de vapor 22 o con la entrada de vapor 60 de
la parte de baja presión 22C de la turbina de vapor 22.
En la instalación de turbinas de vapor 2B, para
un rendimiento general especialmente alto, está prevista una
alimentación de vapor externo F desde una instalación 80 para la
generación de vapor externo. A tal fin, el generador de vapor 30
presenta una superficie calefactora de calentamiento previo 82
separada, que está dispuesta en el entorno de la salida 30B del
generador de vapor 30 en el generador de vapor 20. La superficie
calefactora de calor previo 82 separada se puede conectar con la
instalación 80 para la generación de vapor externo a través de un
conducto de alimentación 84, que se puede bloquear, en el lado de
entrada, delante de la superficie de calentamiento previo 82, con
una válvula 86. En el lado de salida, en la superficie calefactora
de calentamiento previo 82 separada está conectado un conducto de
vapor 90 que se puede bloquear con una válvula 88, que desemboca en
el conducto de vapor 50. De esta manera, la superficie calefactora
de calentamiento previo 82 está conectada, en el lado de salida,
con la entrada de vapor 51 de la superficie calefactora de
recalentamiento 52. La corriente de vapor externo F' precalentado
que sale desde la superficie calefactora de calentamiento previo es
reunida con la corriente de vapor que sale desde la fase de alta
presión 22A de la turbina de vapor 22.
Para la regulación de la cantidad de vapor
externo F, que es alimentada a la superficie calefactora de
precalentamiento 82 separada desde la instalación 80 para la
generación de vapor externo, la instalación de turbinas de vapor 2B
presenta una instalación de regulación 100. La instalación de
regulación 100 está conectada a través de un conducto de medición
102 con un número de sensores 104, que calculan de una manera no
representada en detalle, en el lado de salida, después de la
superficie calefactora de calentamiento previo 82 separada los
parámetros del vapor externo F' precalentado en la superficie
calefactora de calentamiento previo 82 separada. Además, la
instalación de regulación 100 está conectada a través de otro
conducto de medición 106 con un sensor 108, que está diseñado, de
una manera no representada en detalle, en el lado de entrada
delante de la superficie calefactora de calentamiento previo 82
separada para la medición de la cantidad del vapor externo F
alimentado a la superficie calefactora de calentamiento previo 82
separada. Para la regulación de la cantidad de vapor externo F
alimentada a la superficie calefactora de calentamiento previo 82
separada, la instalación de regulación 100 está conectada a través
de un conducto de control 110 con la válvula 86, dispuesta en el
lado de entrada delante de la superficie calefactora de
calentamiento previo 82 separada, del conducto de alimentación 84
para el vapor externo F.
Durante el funcionamiento de la instalación de
turbinas de gas y de vapor 2 se alimenta el vapor externo F,
generado en la instalación 80 para la generación del vapor externo,
a través del conducto de vapor 84 de la superficie calefactora de
calentamiento previo 82 separada del generador de vapor 30. El vapor
externo F', precalentado en el generador de vapor 30, llega
entonces por el lado de salida después de la superficie calefactora
de calentamiento previo 82 separada a través del conducto de vapor
90 hasta el conducto de vapor 50, que desemboca en la entrada de
vapor 51 de la superficie calefactora de recalentamiento 52. En la
superficie calefactora de recalentamiento 52 se recalienta tanto el
vapor extraño F' precalentado como también la corriente de vapor que
sale desde la fase de alta presión 22A de la turbina de vapor 22. El
vapor recalentado llega entonces a través del conducto de vapor 56 a
la fase de presión media 22B de la turbina de vapor 22.
Para conseguir en este caso una utilización
especialmente favorable del calor residual del generador de vapor
30, la instalación de regulación 100 regula la cantidad del vapor
externo F, alimentada a la superficie calefactora de calentamiento
previo 82 separada, en función de parámetros del vapor P que han
sido determinados en el lado de salida después de la superficie
calefactora de calentamiento previo 82 separada a través de los
sensores 104. A tal fin, la instalación de regulación 100 mide a
través del sensor 108 la cantidad del vapor externo F, alimentado a
la superficie calefactora de calentamiento previo 82 separada. En
función de los parámetros del vapor P, determinados a través de los
sensores 104, entonces la instalación de regulación 100 lleva a cabo
una apertura o bien un cierre parcial de la válvula 86.
El calentamiento previo y el recalentamiento del
vapor externo F garantiza que el valor externo F, alimentado al
circuito de agua y vapor 26 de la instalación de turbinas de vapor
2B, lleva a cabo un incremento especialmente alto del rendimiento
general de la instalación. En este caso, está prevista una
instalación de regulación 100, que lleva a cabo una utilización
especialmente favorable del calor residual del generador de vapor
30.
Claims (6)
1. Instalación de turbinas de vapor (2B) con un
generador de vapor (30), una turbina de vapor (22) y un circuito de
agua y vapor (26), en la que el generador de vapor presenta una
superficie calefactora de calentamiento previo (82) así como una
superficie calefactora de recalentamiento (52), conectada en el
circuito de agua y vapor (26), con una entrada de vapor (51),
caracterizada porque la superficie calefactora de
calentamiento previo (82) está configurada en forma de una
superficie calefactora de calentamiento previo (82) separada del
circuito de agua y vapor (26), que está conectada, en el lado de
entrada, con una instalación (8), dispuesta fuera del circuito de
agua y vapor (26), para la generación de vapor externo (F) que debe
alimentarse al circuito de agua y vapor (26) y está conectada, en el
lado de salida, con la entrada de vapor (51) de la superficie
calefactora de recalentamiento (52).
2. Instalación de turbinas de vapor (2B) según la
reivindicación 1, en la que la turbina de vapor (22) presenta una
fase de alta presión (22A), que está conectada, en el lado de salida
del vapor, con la entrada de vapor (51) de la superficie de
recalentamiento (52).
3. Instalación de turbinas de gas (2B) según la
reivindicación 2, con una instalación de regulación (100), que
ajusta la cantidad del vapor externo (F), que debe alimentarse a la
superficie calefactora de calentamiento previo (82), en función de
parámetros del vapor (P) calculados, en el lado de salida, después
de la superficie calefactora de calentamiento previo (82)
separada.
4. Instalación de turbinas de vapor (2) según una
de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el generador de vapor (30)
está configurado como generador de vapor de calor perdido (30) y
está conectado, en el lado del gas de humo, a continuación de una
turbina de gas (4).
5. Procedimiento para el funcionamiento de una
instalación de turbinas de vapor, con un generador de vapor (30),
que presenta una superficie calefactora de recalentamiento (52), que
está conectada en un circuito de agua y vapor (26) de una turbina de
vapor (22), en el que el vapor externo (F) es alimentado desde una
instalación (80), que está dispuesta fuera del circuito de agua y
vapor (26), para la generación de vapor externo (F), que debe
alimentarse al circuito de agua y vapor (26), a una superficie
calefactora de calentamiento previo (82) separada del circuito de
agua y vapor (26), y dispuesta en el generador de vapor (30), y en
el que el vapor externo (F) calentado en la superficie calefactora
de calentamiento previo (82) separada es alimentado, en el lado de
entrada de vapor, a la superficie calefactora de recalentamiento
(52).
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el
que se calcula una pluralidad de parámetros del vapor (P), en el
lado de salida, después de la superficie calefactora de
calentamiento previo (82), con cuya ayuda se ajusta la cantidad de
vapor externo (F), que debe introducirse en la superficie
calefactora de calentamiento previo (82).
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