ES2344686T3 - Procedimiento para refrigerar una turbina y turbina para ello. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para refrigerar regiones sometidas a una carga térmica en una turbina de vapor (1), que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco (9), una región de afluencia (17), una carcasa (2) y una región de vapor de escape (7), en donde en funcionamiento circula un vapor fresco desde el conducto de alimentación de vapor fresco (9) a través de la turbina de vapor y sale en la región de vapor de escape (7), en donde una parte del vapor fresco procedente del conducto de alimentación de vapor fresco (9) se enfría mediante un intercambiador de calor (8), antes de entrar en la turbina de vapor (1), y entra a través de la región de afluencia (17) en la turbina de vapor (1), en donde las regiones sometidas a una carga térmica y situadas en la región de afluencia (17) se refrigeran mediante el vapor fresco así enfriado, caracterizado porque el intercambiador de calor (8) se encuentra en la región de vapor de escape (7) de la turbina de vapor (1).
Description
Procedimiento para refrigerar una turbina y
turbina para ello.
La invención se refiere a un procedimiento para
refrigerar regiones sometidas a una carga térmica en una turbina de
vapor, que presenta un conducto de alimentación de vapor fresco, una
región de afluencia, una carcasa y una región de vapor de escape,
en donde en funcionamiento circula un vapor fresco a través de la
turbina de vapor y sale en la región de vapor de escape, así como
una turbina de vapor para llevar a cabo el procedimiento.
En la construcción de turbinas, en especial en
la construcción de turbinas de vapor, para refrigerar regiones
sometidas a una elevada carga térmica se necesita vapor que presente
temperaturas que, a la presión del vapor fresco, sean inferiores a
la temperatura del vapor fresco. La presión del vapor fresco es la
presión de un medio de circulación que llega a la región de
afluencia de una turbina. La temperatura del vapor fresco es de
forma correspondiente la temperatura que presenta un medio de
circulación a la entrada de una turbina.
En las turbinas actuales no se dispone,
procedente del suministro propio, de vapor de refrigeración con los
valores característicos antes descritos de temperatura y
presión.
Normalmente se conduce el vapor de refrigeración
necesario a través de un conducto aparte hasta le turbina. En el
caso de turbinas con etapas de recalentador
multi-etapa, el vapor de refrigeración se extrae
casi siempre de la última etapa de recalentador desde una caldera
correspondiente y se guía en un conducto específico hasta la
turbina. El inconveniente de esta solución estriba en que un
conducto específico produce costes adicionales. Aparte de esto se
produce una dependencia directa de la caldera, en tanto que el
dimensionado del sistema de vapor de refrigeración depende de los
parámetros de la caldera, así como que una avería del suministro de
vapor de refrigeración conduce también a una avería de la
refrigeración.
En los documentos
EP-A-1 152 125 y
EP-A-1 184 541 se describen
posibilidades de refrigeración para turbinas.
La tarea de la invención consiste en indicar un
procedimiento en el que la aportación de vapor de refrigeración sea
menos propensa a las averías. Aparte de esto se pretende indicar una
turbina de vapor para la que se use el procedimiento antes
citado.
La tarea dirigida al procedimiento es resuelta
mediante las particularidades de la reivindicación 1. Mediante este
procedimiento es posible proporcionar vapor de refrigeración, sin
usar un conducto externo específico para la alimentación de vapor
de refrigeración. El vapor de refrigeración es generado casi todo
por la propia turbina de
vapor.
vapor.
Mediante la disposición del intercambiador de
calor en la región de vapor de escape se consigue que como fuente
de refrigeración no sea necesario utilizar una fuente de
refrigeración externa. Por medio de esto se obtiene por así decirlo
un sistema autártico.
En un perfeccionamiento ventajoso del
procedimiento se dispone una válvula de bloqueo en el conducto de
alimentación de vapor fresco y la parte del medio de circulación,
que conduce directamente a la región de vapor de escape, se deriva
después de la válvula de bloqueo. Por medio de esto se crea la
posibilidad de, en el caso de producirse una avería, interrumpir
rápidamente la alimentación de vapor hacia la turbina mediante el
accionamiento de la válvula de cierre rápido.
En un perfeccionamiento ventajoso del
procedimiento se usa el procedimiento para turbinas, que presentan
un intercambiador de calor que destaca porque la parte del medio de
circulación, que circula a través del intercambiador de calor, se
refrigera al menos a 10ºC por debajo de la temperatura del vapor
fresco. En especial el intercambiador puede destacar porque la
parte del medio de circulación, que circula a través del
intercambiador de calor, se refrigera al menos a 20ºC por debajo de
la temperatura del vapor fresco.
En un perfeccionamiento ventajoso del
procedimiento se aplica el procedimiento a una turbina que presenta
un émbolo de compensación de empuje, en donde el vapor de
refrigeración generado en el procedimiento es guiado hasta el
émbolo de compensación de empuje sometido a una carga térmica. Por
medio de esto se crea la posibilidad de refrigerar una pieza
constructiva sometida a una carga térmica, como el émbolo de
compensación de empuje, de forma autártica sin un conducto de vapor
de refrigeración específico.
La tarea dirigida al dispositivo es resuelta
mediante una turbina conforme a la reivindicación 6. El vapor de
refrigeración es generado casi todo por la propia turbina de
vapor.
Mediante la disposición del intercambiador de
calor en la región de vapor de escape se consigue que como fuente
de refrigeración no sea necesario utilizar una fuente de
refrigeración externa. Por medio de esto se obtiene por así decirlo
un sistema autártico.
En un perfeccionamiento ventajoso del
dispositivo se encuentra una válvula de bloqueo en el conducto de
alimentación de vapor fresco, en donde la derivación del conducto
de alimentación de vapor fresco hasta el intercambiador de calor se
realiza poco después de la válvula de bloqueo. Por medio de esto se
consigue que, en el caso de producirse una avería, pueda
interrumpirse la alimentación de vapor fresco y con ello también la
alimentación de refrigera-
ción.
ción.
En otro perfeccionamiento ventajoso del
dispositivo se guía el vapor de refrigeración generado directamente
hasta el émbolo de compensación de empuje de la turbina de vapor.
Por medio de esto se refrigera específicamente una región que, en
una turbina, está sometida a una carga térmica.
Un ejemplo de ejecución de la invención se
explica con más detalle con base en un dibujo.
Las figuras del dibujo muestran en detalle:
la figura 1 la sección transversal de una
turbina;
la figura 2 un esquema de principio de la
generación de vapor de refrigeración.
Para piezas constructivas iguales y de
funcionamiento idéntico se utilizan siempre los mismos símbolos de
referencia.
En la figura 1 se ha representado una turbina 1.
La turbina 1 presenta una carcasa 2. Una carcasa interior 3 está
dispuesta de tal modo que un árbol 4 puede girar dentro de la
carcasa interior 3. La carcasa interior 3 presenta álabes guía 5.
El árbol 4 presenta álabes de paleta 6. En la región de vapor de
escape 7 está dispuesto un intercambiador de calor 8.
El vapor fresco es guiado desde una caldera no
representada, a través del conducto de alimentación de vapor fresco
9, hasta la turbina 1. Sobre la derivación 10 se guía una parte del
vapor fresco hasta el intercambiador de calor 8. La temperatura del
vapor fresco antes de esta derivación 10 puede ser de 565ºC y la
presión de 250 bares. La parte restante del vapor fresco, es decir,
la parte que no es guiada hasta el intercambiador de calor, llega a
través del conducto 11 a la turbina 1. El vapor fresco llega con
ello a la región de afluencia de vapor fresco 12 y desde allí
circula el medio de circulación, a lo largo de los álabes guía y de
paleta 5, 6, en dirección axial 13. Después de la última fila de
álabes 14, que se compone de una fila de álabes guía y de paleta 5
y 6, el vapor fresco refrigerado y expandido llega a la región de
vapor de escape 7. La temperatura puede ser ahora de 330ºC. La
presión puede ser de 55
bares.
bares.
El intercambiador de calor 8 se configura de tal
modo, que el medio de circulación que sale detrás del intercambiador
de calor 8 se refrigera al menos 10ºC, en especial al menos 20ºC
con relación al medio de circulación que entra en el intercambiador
de calor.
El vapor fresco así enfriado llega, a través del
conducto de evacuación 16, a la región de afluencia 17 de la
turbina 1. La región de afluencia 17 está separada de tal modo a
través de un anillo de álabes guía 18 de la región de afluencia de
vapor fresco 12, que el vapor fresco enfriado que sale del conducto
de evacuación 16 llega a la región de afluencia 17. Desde allí el
vapor fresco enfriado llega al émbolo de compensación de empuje 19
sometido a una carga térmica o a otras regiones sometidas a una
carga térmica. Las regiones sometidas a una carga térmica del árbol
4 en la región de afluencia 17 se refrigeran mediante el vapor
fresco enfriado.
En la figura 2 puede verse un esquema de
principio de la disposición de refrigeración. El vapor fresco llega,
a través de un conducto de alimentación de vapor fresco 9, a la
turbina 1. El conducto de alimentación de vapor fresco 9 presenta
una válvula de bloqueo 20. La válvula de bloqueo 20 está aplicada
delante de una derivación 10. La derivación 10 conduce a una
derivación de vapor fresco, a través de un conducto de alimentación
15 hasta el intercambiador de calor 8. El vapor fresco derivado se
enfría en el intercambiador de calor 8 y llega, a través del
conducto de evacuación 16, a la región de afluencia 17. Mediante las
flechas 21 se representa el sentido de circulación del vapor de
refrigeración 21. El vapor de refrigeración es guiado alrededor del
émbolo de compensación de empuje 19 y refrigera, de este modo, esta
región sometida a una carga térmica. A través de un anillo de
álabes guía 18 se separa la región de afluencia 17 de la región de
afluencia de vapor fresco 12.
La parte del vapor fresco que llega a la turbina
1, a través del conducto de alimentación de vapor fresco 9 y del
conducto 11, circula a través de álabes guía y de paleta no
representados en la figura 2, en el sentido de la flecha 22 a
través de la turbina 1, y sale de la turbina 1 en la región de vapor
de escape 7. El anillo de álabes guía 18 está aplicado de tal modo
que el vapor de refrigeración puede introducirse en la turbina 1.
Con ello sólo es necesario que la pérdida de presión en el
intercambiador de calor 8 utilizado sea menor que la reducción de
presión a través de este anillo de álabes guía 18, para obtener una
diferencia de presión impulsora. El intercambiador de calor 8
situado en la corriente de vapor de escape 23 de la turbina 1
refrigera el vapor fresco que desciende a través del conducto de
alimentación 15 y entrega el calor sobrante al vapor de escape que,
dado el caso, puede economizarse en un recalentamiento intermedio
post-conectado no representado. Por medio de esto
no se producen pérdidas adicionales.
El vapor fresco necesario para la refrigeración
puede tomarse detrás de la válvula de bloqueo 20. Por medio de esto
se auto-regula todo el sistema, es decir, no se
necesita ninguna instalación adicional de bloqueo o regulación. Por
medio de esto este procedimiento para refrigerar es independiente de
una caldera no representada y de otros componentes. En otras
palabras, el valor de refrigeración necesario es generado por la
propia turbina y con ello se hace independiente de componentes
externos. Esta variante es sencilla y económica, ya que la
generación del vapor de refrigeración se realiza con un
intercambiador de calor 8 instalado en el conducto de
alimenta-
ción 15.
ción 15.
Claims (8)
1. Procedimiento para refrigerar regiones
sometidas a una carga térmica en una turbina de vapor (1), que
presenta un conducto de alimentación de vapor fresco (9), una región
de afluencia (17), una carcasa (2) y una región de vapor de escape
(7), en donde en funcionamiento circula un vapor fresco desde el
conducto de alimentación de vapor fresco (9) a través de la turbina
de vapor y sale en la región de vapor de escape (7), en donde una
parte del vapor fresco procedente del conducto de alimentación de
vapor fresco (9) se enfría mediante un intercambiador de calor (8),
antes de entrar en la turbina de vapor (1), y entra a través de la
región de afluencia (17) en la turbina de vapor (1), en donde las
regiones sometidas a una carga térmica y situadas en la región de
afluencia (17) se refrigeran mediante el vapor fresco así enfriado,
caracterizado porque el intercambiador de calor (8) se
encuentra en la región de vapor de escape (7) de la turbina de vapor
(1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte del vapor fresco, que es guiada
hasta el intercambiador de calor (8), es evacuada después de una
válvula de bloqueo (20) situada en el conducto de alimentación de
vapor fresco (9).
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura
de la parte del vapor fresco enfriada en el intercambiador de calor
(8) es al menos 10ºC inferior a la temperatura del vapor
fresco.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura
de la parte del vapor fresco enfriada en el intercambiador de calor
(8) es al menos 20ºC inferior a la temperatura del vapor
fresco.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se guía la parte
del vapor de refrigeración, que se enfría mediante el
intercambiador de calor (8), hasta un émbolo de compensación de
empuje (19).
6. Turbina de vapor (1), que presenta un
conducto de alimentación de vapor fresco (9) por el que puede
circular un vapor fresco el cual conduce hasta una región de
afluencia de vapor fresco (12), en donde la turbina de vapor (1)
presenta una región de vapor de escape (7), el conducto de
alimentación de vapor fresco (9) presenta una derivación (10) con
la cual una parte del vapor fresco es guiada a través de un conducto
(15) hasta un intercambiador de calor (8) y la turbina de vapor (1)
presenta un conducto de alimentación (16), después del
intercambiador de calor (8), en una región de afluencia (17) de la
turbina de vapor (1), caracterizada porque el intercambiador
de calor (8) está dispuesto en la región de vapor de escape (7) de
la turbina de vapor (1).
7. Turbina de gas (1) según la reivindicación 6,
caracterizada porque el conducto de alimentación de vapor
fresco (9) presenta una válvula de bloqueo (20) delante de la
derivación (10).
8. Turbina de gas (1) según la reivindicación 6
ó 7, caracterizada porque el conducto de alimentación (16)
es guiado hasta un émbolo de compensación de empuje (19).
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