ES2094536T5 - PROCEDURE AND DEVICE FOR THE ADJUSTMENT OF THE COMBUSTION GAS TEMPERATURE AT THE OUTPUT OF A STEAM GENERATOR. - Google Patents
PROCEDURE AND DEVICE FOR THE ADJUSTMENT OF THE COMBUSTION GAS TEMPERATURE AT THE OUTPUT OF A STEAM GENERATOR.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO Y UN DISPOSITIVO PARA LA REGULACION DE LA TEMPERATURA (T) DE GAS DE COMBUSTION EN LA SALIDA DE UN GENERADOR (1) DE VAPOR CON UNA SUPERFICIE (5) DE CALENTAMIENTO PARA LA TRANSMISION DEL VAPOR A PARTIR DEL GAS (R) DE COMBUSTION AL AGUA (S) SUMINISTRADA. PARA PREVENIR QUE LA TEMPERATURA DEL GAS DE COMBUSTION NO CAIGA POR DEBAJO DE UN VALOR (TS) DE AJUSTE CUANDO ENTRA A UNA INSTALACION (7) DE LIMPIEZA, LA SUPERFICIE (5) DE CALENTAMIENTO UTILIZADA MEDIANTE EL FLUJO DE AGUA (S) SUMINISTRADA SE MODIFICA CUANDO CAMBIA LA TEMPERATURA (TI) DEL GAS DE COMBUSTION.THE INVENTION REFERS TO A PROCEDURE AND A DEVICE FOR THE REGULATION OF THE COMBUSTION GAS TEMPERATURE (T) AT THE OUTPUT OF A STEAM GENERATOR (1) WITH A HEATING SURFACE (5) FOR THE TRANSMISSION OF STEAM COMBUSTION GAS (R) TO THE WATER (S) SUPPLIED. TO PREVENT THAT THE COMBUSTION GAS TEMPERATURE DOES NOT FALL UNDER AN ADJUSTMENT VALUE (TS) WHEN ENTERING A CLEANING INSTALLATION (7), THE HEATING SURFACE (5) USED THROUGH THE WATER FLOW (S) SUPPLIED CHANGE WHEN CHANGES THE TEMPERATURE (TI) OF COMBUSTION GAS.
Description
Procedimiento y dispositivo para el ajuste de la temperatura de gas de combustión a la salida de un generador de vapor.Procedure and device for adjusting the flue gas temperature at the outlet of a generator steam.
La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el ajuste de la temperatura de gas de combustión a la salida de un generador de vapor introducido en una instalación de pirólisis, que presenta una superficie de calefacción útil para la transmisión de calor entre el gas de combustión y el agua de alimentación, y aguas abajo de la cual está conectada, del lado del gas de combustión, una instalación de purificación.The invention relates to a method and a device for adjusting the flue gas temperature to the output of a steam generator introduced in an installation of pyrolysis, which has a useful heating surface for the heat transmission between the flue gas and the water of power, and downstream of which it is connected, from the side of combustion gas, a purification facility.
En un generador de vapor de tal naturaleza se genera vapor, por ejemplo para una turbina de vapor, mediante intercambio térmico indirecto entre gas de combustión caliente y agua de alimentación, que se conduce en un circuito de agua-vapor. El gas de combustión se genera mediante combustión de un combustible fósil en una cámara de combustión de la instalación de pirólisis (PE-PS 0 340 537). El agua de alimentación circula dentro del generador de vapor, a lo largo de una superficie de calefacción configurada habitualmente en forma de tubos o de haces de tubos, y en este caso absorbe calor del gas de combustión. El gas de combustión enfriado se purifica en primer lugar a la salida del generador de vapor, y a continuación se emite al ambiente a través de una chimenea.In a steam generator of such nature, generates steam, for example for a steam turbine, by indirect thermal exchange between hot combustion gas and feedwater, which is conducted in a circuit water-steam The combustion gas is generated by combustion of a fossil fuel in a combustion chamber of the pyrolysis facility (PE-PS 0 340 537). The feed water circulates inside the steam generator, at along a heating surface usually configured in form of tubes or bundles of tubes, and in this case it absorbs heat from the combustion gas The cooled combustion gas is purified in first place at the exit of the steam generator, and then It is emitted to the environment through a chimney.
En el caso de una purificación en húmedo del gas de combustión, el líquido de lavado mezclado con los productos de reacción se evapora por medio del gas de combustión que abandona el generador de vapor, separándose los productos desecados de la reacción. Para evitar depósitos molestos en la instalación de purificación, la temperatura del gas de combustión a la entrada de la instalación de purificación no debe sobrepasar un valor predeterminado. En este caso se oponen dos hechos con respecto a la temperatura del gas de combustión a la salida del generador de vapor: mientras que el rendimiento del generador de vapor aumenta con descenso de la temperatura del gas de combustión, el peligro de un fallo en el funcionamiento de la instalación de purificación aumenta simultáneamente. Por lo tanto, en el caso de funcionamiento de plena carga la temperatura del gas de combustión a la salida del generador de vapor se mantiene lo mas reducida posible por encima de la temperatura de gas de combustión mínima permitida para la instalación de purificación. Sin embargo, en el caso de funcionamiento de carga parcial desciende la temperatura del gas de combustión, de modo que sin medidas especiales existe el peligro de un fallo en el funcionamiento en la instalación de purificación. Por lo tanto es necesario, en especial en el caso de funcionamiento de carga parcial, ajustar o regular la temperatura del gas de combustión a la salida del generador de vapor.In the case of a wet gas purification of combustion, the washing liquid mixed with the products of reaction evaporates through the combustion gas that leaves the steam generator, separating the dried products from the reaction. To avoid annoying deposits in the installation of purification, the temperature of the flue gas at the entrance of the purification installation must not exceed a value predetermined. In this case two facts are opposed with respect to the flue gas temperature at the generator outlet of steam: while steam generator performance increases with a decrease in the temperature of the flue gas, the danger of a malfunction of the purification facility increases simultaneously. Therefore, in the case of operation of full load the temperature of the flue gas at the exit of the steam generator is kept as small as possible above of the minimum flue gas temperature allowed for purification facility However, in the case of partial load operation lowers the gas temperature of combustion, so that without special measures there is a danger of a malfunction in the purification facility. Therefore it is necessary, especially in the case of operation partial load, adjust or regulate the gas temperature of combustion at the outlet of the steam generator.
A tal efecto, en un procedimiento conocido se quema el combustible con un exceso elevado de aire, de modo que la transmisión de calor se desplaza en la corriente de convección del generador de vapor, y la temperatura del gas de combustión asciende a la salida del generador de vapor. En este caso es desventajosa la pérdida de calor útil debido a la corriente volumétrica elevada de gas de combustión.For this purpose, in a known procedure burns the fuel with a high excess of air, so that the heat transfer travels in the convection current of the steam generator, and the flue gas temperature rises at the exit of the steam generator. In this case, the loss of useful heat due to the high volumetric current of combustion gas
En otro procedimiento una parte del gas caliente de combustión se mezcla con el gas de combustión enfriado evitando la superficie de calentamiento a la salida del generador de vapor, de modo que se puede cumplir una temperatura predeterminada de gas de combustión. En este caso es desventajosa la preparación de un desvío voluminoso de gas de combustión. Además es extremadamente difícil una regulación de la temperatura debido a las madejas que se forman en la mezcla.In another procedure a part of the hot gas of combustion is mixed with the cooled combustion gas avoiding the heating surface at the outlet of the steam generator, so that a predetermined gas temperature can be met of combustion In this case it is disadvantageous to prepare a bulky deviation of combustion gas. It is also extremely difficult temperature regulation due to the skeins that They form in the mixture.
En un procedimiento aplicado frecuentemente, en especial en el caso de funcionamiento de carga parcial, el agua de alimentación se precalienta antes de la entrada en el generador de vapor mediante intercambio térmico indirecto con vapor, que es extraído del circuito de agua-vapor de la turbina de vapor. Sin embargo, esto conduce a que el rendimiento total sea solamente limitado.In a frequently applied procedure, in especially in the case of partial load operation, the water from power is preheated before entering the generator steam by indirect thermal exchange with steam, which is extracted from the water-steam circuit of the turbine steam. However, this leads to total performance being only limited.
Por lo tanto, la invención toma como base la tarea de indicar un procedimiento especialmente sencillo para el ajuste de la temperatura del gas de combustión. El procedimiento debe ser apropiado en especial para la regulación, en la que se evita de modo seguro una reducción por debajo de un valor mínimo de la temperatura del gas de combustión a la salida del generador de vapor, que es simultáneamente entrada de una instalación de purificación. Adicionalmente se debe indicar un dispositivo lo más sencillo posible con el que sea alcanzable un rendimiento total elevado.Therefore, the invention is based on the task of indicating a particularly simple procedure for flue gas temperature adjustment. The procedure it must be appropriate especially for regulation, in which safely avoids a reduction below a minimum value of the flue gas temperature at the generator outlet of steam, which is simultaneously input from an installation of purification. Additionally, a device must be indicated as simple possible with which total performance is achievable high.
Con respecto al procedimiento, según la invención se soluciona este problema modificándose, en dependencia de la temperatura del gas de combustión, la superficie de calefacción utilizada respectivamente de modo eficaz para la transmisión de calor, a conectándose o desconectándose, en el caso de una desviación de la temperatura del gas de combustión de un valor teórico situado por encima de la temperatura de gas de combustión mínima permitida para la purificación del gas de combustión, en el sentido de la corriente del agua de alimentación, secciones de superficie de calefacción dispuestas en serie.With respect to the process, according to the invention this problem is solved by changing, depending on the flue gas temperature, heating surface used respectively effectively for the transmission of heat, to connecting or disconnecting, in the case of a deviation of the flue gas temperature of a value theoretical located above the flue gas temperature minimum allowed for purification of flue gas, in the direction of feedwater flow, sections of heating surface arranged in series.
En este caso, al reducirse la temperatura del gas de combustión, en especial en el caso de funcionamiento de carga parcial, en el agua de alimentación que circula en sentido contrario a la corriente de gas de combustión, en primer lugar se desconecta convenientemente la sección de superficie de calefacción de situación más próxima a la salida del generador de vapor. Con reducción creciente de la temperatura del gas de combustión se desconectan sucesivamente otras secciones en sentido contrario al sentido de circulación del gas de combustión. En el caso de temperatura de gas de combustión de nuevo creciente, éstas se pueden conectar sucesivamente en orden inverso.In this case, when the gas temperature is reduced of combustion, especially in the case of load operation partial, in the feedwater that circulates in the direction contrary to the flue gas stream, first of all it conveniently disconnect the heating surface section Situation closest to the steam generator outlet. With increasing reduction of the flue gas temperature is successively disconnect other sections in the opposite direction to direction of combustion gas circulation. In the case of flue gas temperature rising again, these are they can connect successively in reverse order.
Con respecto al dispositivo, según la invención se soluciona el problema siendo controlable la superficie de calefacción utilizada por el agua de alimentación circulante en dependencia de la temperatura del gas de combustión, comprendiendo la superficie de calefacción un número de secciones aisladas conectadas adicionalmente o desconectadas, que están dispuestas en serie en sentido de la corriente de gas de combustión, y son circulables sucesivamente en sentido opuesto por el agua de alimentación.With respect to the device, according to the invention the problem is solved being controllable the surface of heating used by circulating feed water in temperature dependence of the flue gas, comprising the heating surface a number of isolated sections additionally connected or disconnected, which are arranged in series in the direction of the flue gas stream, and are circulating successively in the opposite direction by the water of feeding.
En este caso cada sección puede estar unida a un elemento de regulación lateralmente a la entrada. Además cada sección puede presentar convenientemente a la entrada un colector de entrada para la recogida de agua de alimentación.In this case each section can be linked to a regulation element laterally to the entrance. In addition each section can conveniently present at the entrance a collector input for the collection of feed water.
El dispositivo comprende ventajosamente un regulador, unido lateralmente a la salida con al menos un elemento de ajuste, cuya magnitud de entrada es el valor real de temperatura del gas de combustión.The device advantageously comprises a regulator, attached laterally to the outlet with at least one element setting, whose input magnitude is the actual temperature value of combustion gas.
Los ejemplos de ejecución de la invención se explican mas detalladamente por medio de un dibujo; en este dibujo:Exemplary embodiments of the invention are they explain in more detail by means of a drawing; in this He drew:
la figura 1 muestra, esquemáticamente, un generador de vapor con cámara de combustión conectada aguas arriba e instalación de purificación conectada aguas abajo, yFigure 1 shows, schematically, a steam generator with combustion chamber connected upstream and purification facility connected downstream, and
la figura 2 muestra una sección II de la figura 1 a mayor escala, con secciones aisladas de una superficie de calefacción, conectables adicionalmente o desconectables.Figure 2 shows a section II of Figure 1 on a larger scale, with isolated sections of a surface of heating, additionally connectable or disconnectable.
Piezas que se corresponden recíprocamente están provistas en ambas figuras con los mismos signos de referencia.Pieces that correspond to each other are provided in both figures with the same reference signs.
El generador de vapor 1 representado en la figura 1 es, por ejemplo, parte de una instalación de pirólisis no mostrada mas detalladamente. Este comprende una cámara de combustión 2, que está conectada a una caldera recuperadora 4 a través de una corriente de gas de combustión 3. Dentro de la caldera recuperadora 4 están dispuestas superficies de calefacción 5 en forma de tubos o haces de tubos, por ejemplo suspendidos.The steam generator 1 shown in the figure 1 is, for example, part of a non-pyrolysis facility shown in more detail. This comprises a camera of combustion 2, which is connected to a recovery boiler 4 a through a stream of flue gas 3. Within the recovery boiler 4 heating surfaces are arranged 5 in the form of tubes or bundles of tubes, for example suspended.
El generador de vapor 1 está conectado lateralmente a la salida a una instalación de purificación 7 a través de un conducto de gas de combustión 6. La instalación de purificación 7 comprende un secador de pulverización 8, aguas abajo del cual están conectados un separador 9, por ejemplo un filtro electrónico, y un depurador húmedo 10. El depurador húmedo 10 está unido al secador de pulverización a través de un conducto 11. El conducto de gas de combustión 6 desemboca tras la instalación de purificación 7 en una chimenea 12.Steam generator 1 is connected laterally at the exit to a purification installation 7 a through a flue gas duct 6. The installation of purification 7 comprises a spray dryer 8, downstream of which a separator 9 is connected, for example a filter electronic, and a wet scrubber 10. The wet scrubber 10 is attached to the spray dryer through a conduit 11. The flue gas duct 6 flows after the installation of purification 7 in a fireplace 12.
A la salida del generador de vapor 1 está previsto un sensor de temperatura 1 que está unido a un regulador 14. El regulador 14 está unido lateralmente a la salida con un número de elementos de ajuste en forma de válvulas 15a, 15b, 15c (figura 2), designados en conjunto con 15. Como se explica mas detalladamente a continuación, por medio de los elementos de regulación 15 se influye sobre la distribución del agua de alimentación S, que entra en el generador de vapor 1 a través de un conducto 30, en una superficie de calefacción economizadora, que sirve para el precalentamiento del agua de alimentación S.At the outlet of steam generator 1 is provided a temperature sensor 1 that is connected to a regulator 14. Regulator 14 is attached laterally to the outlet with a number of adjustment elements in the form of valves 15a, 15b, 15c (Figure 2), designated in conjunction with 15. As explained more in detail below, by means of the elements of regulation 15 influences the water distribution of supply S, which enters steam generator 1 through a conduit 30, on an economizing heating surface, which It is used for preheating the feed water S.
En el funcionamiento del generador de vapor 1, el gas de combustión R generado en la cámara de combustión 2 se conduce a lo largo de las flechas representadas a través del generador de vapor 1. En este caso se transmite calor del gas de combustión caliente R a través de las superficies de calefacción 5 al agua de alimentación S que circula en un circuito de agua-vapor de una turbina de vapor, no representado mas detalladamente. El gas de combustión R enfriado que abandona el generador de vapor 1 se purifica en la instalación de purificación 7. La temperatura del gas de combustión T^{i} a la salida del generador de vapor 1 asciende aún en el caso de funcionamiento de plena carga a aproximadamente 220ºC.In the operation of the steam generator 1, the combustion gas R generated in combustion chamber 2 is conducted along the arrows represented through the generator of steam 1. In this case heat from the flue gas is transmitted hot R through the heating surfaces 5 to the water of S power circulating in a circuit water-steam of a steam turbine, not shown More in detail. The cooled combustion gas R leaving the steam generator 1 is purified in the purification facility 7. The temperature of the flue gas T i at the outlet of the steam generator 1 ascends even in the case of operation of full load at approximately 220 ° C.
La purificación se efectúa dentro del depurador húmedo 10 por medio de un líquido de lavado, que contiene componentes alcalinos, por ejemplo hidróxido sódico. Los componentes alcalinos forman esencialmente sales como productos de reacción con las substancias ácidas contenidas en el gas de combustión R, que contienen, por ejemplo, cloro. El líquido de lavado se alimenta al secador de pulverización 8 junto con los productos de reacción a través del conducto 11. En este se evapora el líquido de lavado mediante contacto con el gas de combustión R. Los productos de reacción desecados simultáneamente con la evaporación, es decir, esencialmente las sales, se separan en el filtro 9. El gas de combustión R se enfría en la instalación de purificación 7 a una temperatura de aproximadamente 70ºC.The purification is carried out inside the scrubber wet 10 by means of a washing liquid, which contains alkaline components, for example sodium hydroxide. The alkaline components essentially form salts as products of reaction with the acidic substances contained in the gas combustion R, which contain, for example, chlorine. The liquid of washing is fed to the spray dryer 8 together with the reaction products through the duct 11. In this it evaporates the washing liquid by contact with the combustion gas R. The reaction products dried simultaneously with the evaporation, that is, essentially the salts, are separated in the filter 9. The combustion gas R is cooled in the installation of purification 7 at a temperature of about 70 ° C.
Como muestra la figura 2, cada superficie de calefacción economizadora 5, que sirve para el calentamiento del agua de alimentación S, está subdividida en un número de secciones situadas en serie, preferentemente en tres secciones de 20 a 22. Cada una de las secciones 20, 21 y 22 está unida tanto lateralmente a la salida, como también lateralmente a la entrada, a un colector 23, 24, 25, o bien 26. Además cada una de las secciones 20 a 22 está unida a través del colector de entrada 23, 24, 25 a una de las válvulas 15a, 15b, o bien 15c. Las válvulas 15a, 15b, 15c están conectadas a un conducto común de agua de alimentación 30. El colector 26 está unido de un modo no representado mas detalladamente a las demás superficies de calentamiento 5 del generador de vapor 1 a través de un conducto 31.As Figure 2 shows, each surface of economizing heating 5, which is used for heating the feed water S, is subdivided into a number of sections placed in series, preferably in three sections from 20 to 22. Each of sections 20, 21 and 22 is attached both laterally at the exit, as well as laterally at the entrance, to a collector 23, 24, 25, or 26. In addition, each of sections 20 to 22 is connected through the input manifold 23, 24, 25 to one of the valves 15a, 15b, or 15c. Valves 15a, 15b, 15c are connected to a common supply water line 30. The manifold 26 is attached in a way not shown anymore in detail to the other heating surfaces 5 of the steam generator 1 through a duct 31.
El agua de alimentación S se conduce en contracorriente al sentido de la circulación del gas de combustión R a través de haces de tubos 35 dispuestos en forma de meandro, cuyas paredes forman la superficie de calefacción 5. En este caso se enfría el gas de combustión R, estando abierta en primer lugar la válvula 15a, y estando cerradas las válvulas 15b y 15c. Al reducirse la temperatura del gas de combustión T_{i} a la salida del generador de vapor 1, se reduce eficazmente la superficie de calefacción utilizada para la transmisión de calor. A tal efecto se abre en primer lugar la válvula 15b, y se cierra la válvula 15a. Entonces la válvula 15c permanece cerrada adicionalmente. Si continua descendiendo la temperatura del gas de combustión T_{i}, por ejemplo cuando en el caso de funcionamiento de carga parcial la temperatura del gas de combustión T_{i} ha alcanzado precisamente el valor aún permitido para una purificación del gas de combustión exenta de averías, la válvula 15c se abre, y también la válvula 15b se cierra. Entonces las secciones 20 y 21 de la superficie de calentamiento 5 están desconectadas, y por lo tanto separadas del circuito de agua-vapor. Respectivamente, en los tubos 35 de las secciones 20 y 21, no recorridos, está detenida el agua de alimentación 21. Ya que en las condiciones de presión dominantes la temperatura de ebullición del agua es siempre mas elevada que la temperatura del gas de combustión en esta zona de la caldera recuperadora 4, las secciones 20, 21 de la superficie de calentamiento 5 no recorridas respectivamente no pueden evaporarse.Feed water S is conducted in countercurrent to the direction of combustion gas circulation R through bundles of tubes 35 arranged in a meander shape, whose walls form the heating surface 5. In this case it the combustion gas R cools, the first being open valve 15a, and valves 15b and 15c being closed. To the reduce the temperature of the flue gas T_ {i} at the outlet of the steam generator 1, the surface of heating used for heat transmission. For this purpose, first open the valve 15b, and the valve 15a is closed. Then the valve 15c remains closed additionally. Yes the temperature of the flue gas T_ {continued} decreasing, for example when in the case of partial load operation the flue gas temperature T_ has reached precisely the value still allowed for a purification of the flue gas fault-free, valve 15c opens, and also valve 15b closes. Then sections 20 and 21 of the surface of heating 5 are disconnected, and therefore separated from water-steam circuit. Respectively, in the tubes 35 of sections 20 and 21, not traveled, the feed water 21. Since under pressure conditions dominant water boiling temperature is always more elevated than the flue gas temperature in this area of the recovery boiler 4, sections 20, 21 of the surface of heating 5 not traveled respectively cannot evaporate.
Si la temperatura del gas de combustión T_{i} asciende de nuevo a la salida del generador de vapor 1, por ejemplo en el caso de nuevo funcionamiento de carga parcial, de esta manera aumenta de modo creciente la superficie de calefacción 5 utilizada eficazmente para la transmisión de calor. A tal efecto las secciones 20 y 21 de la superficie de calefacción 5 se intercalan de nuevo sucesivamente en el circuito de vapor-agua, en dependencia de la temperatura de gas de combustión T_{i}, a la salida del generador de vapor 1 mediante inversión de las válvulas 15a, 15b, 15c en orden inverso. La regulación se efectúa a través del regulador 14, que emite señales correspondientes a las válvulas 15a, 15b, 15c. Las señales de control se derivan de un valor comparativo, que se forma de una desviación de la temperatura de gas de combustión T_{i} medida (valor real) de un valor teórico T_{s}.If the flue gas temperature T_ {i} ascends again to the steam generator 1 outlet, for example in the case of new partial load operation, in this way Increasingly increases the heating surface 5 used effectively for heat transmission. For this purpose the sections 20 and 21 of the heating surface 5 are interleaved again successively in the steam-water circuit, in dependence on the temperature of combustion gas T_, at the steam generator 1 output by reversing the valves 15a, 15b, 15c in reverse order. The regulation is carried out through of regulator 14, which emits signals corresponding to the valves 15a, 15b, 15c. Control signals are derived from a value comparative, which is formed from a temperature deviation of combustion gas T_ {measured} (real value) of a theoretical value T_ {s}.
En el caso de un generador de vapor 1 empleado habitualmente ya están presentes los denominados colectores de ventilación, que se pueden transformar de modo sencillo en colectores de entrada 23 a 25 en el caso de un reequipamiento. Por consiguiente, el dispositivo para la regulación de la temperatura comprende, en el lado del agua de alimentación, solo conductos de unión cortos entre el conducto de agua de alimentación 30 y al menos dos o más válvulas 15a, 15b, 15c.In the case of a steam generator 1 employee the so-called collectors of ventilation, which can be easily transformed into input collectors 23 to 25 in the case of retrofitting. By consequently, the device for temperature regulation comprises, on the side of the feedwater, only ducts of short connection between the feed water line 30 and the minus two or more valves 15a, 15b, 15c.
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