ES2950804T3 - Central eléctrica y procedimiento de depuración de agua para un ciclo de agua / vapor de un solo paso de una central eléctrica - Google Patents

Central eléctrica y procedimiento de depuración de agua para un ciclo de agua / vapor de un solo paso de una central eléctrica Download PDF

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Abstract

Se proporciona una central eléctrica (1) con un ciclo de agua-vapor, comprendiendo la central eléctrica: - un generador de vapor (2) con una pluralidad de superficies calentadoras (3) configuradas para transportar un fluido y transferir calor a dicho fluido, comprendiendo la pluralidad de superficies de calentamiento (3) un economizador (4) para precalentar dicho fluido y un evaporador (5) para producir vapor, estando el evaporador (5) conectado de manera fluida al economizador (4), - una turbina de vapor (6) que está configurado para recibir el vapor producido en el generador de vapor (2) para generar potencia de salida; - un condensador (7) configurado para condensar vapor procedente de la turbina de vapor (6), comprendiendo el condensador (7) un pozo caliente (8) como recipiente de recogida de vapor o agua condensado, - una planta de pulido (9) que está dispuesta de forma fluida entre el pozo caliente (8) del condensador (7) y el economizador (4), en donde una línea de drenaje (10) interconecta una salida (11) del economizador (4) y el pozo caliente (8) del condensador (7) y en donde una línea de fluido (12) interconecta la salida (11) del economizador (4) y el evaporador (5), comprendiendo la línea de fluido (12) medios (13) para retener agua en el economizador (4), en donde la El medio (13) para retener el agua es un sifón (15). Además, se proporciona un método para iniciar el funcionamiento de dicha central eléctrica (1) con un ciclo de agua-vapor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Central eléctrica y procedimiento de depuración de agua para un ciclo de agua / vapor de un solo paso de una central eléctrica
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una central eléctrica y a un procedimiento de depuración de agua para un ciclo de agua - vapor de un solo paso de una central eléctrica.
Más concretamente, la invención se refiere a la depuración de agua durante la puesta en marcha de la central eléctrica.
Antecedentes de la invención
De acuerdo con el estado de la técnica, en el ciclo de reaprovechamiento de, por ejemplo, una central eléctrica de ciclo combinado, el contenido en hierro del agua puede ser demasiado alto, especialmente cuando el agua ha estado detenida en el generador de vapor de recuperación de calor durante un tiempo. Este hierro necesita ser retirado del agua antes que se convierta en vapor, para evitar daños al equipo corriente debajo de la parte de evaporador del generador de vapor de recuperación de calor.
Las centrales eléctricas de ciclo combinado conocidas con un sistema de generación de vapor de un solo paso generalmente comprenden un separador dispuesto en el generador de vapor de recuperación de calor e instalado para separar la fracción de agua (que contiene el hierro disuelto) y para extraer de ese factor de agua respecto del flujo de vapor. La fracción de agua separada es entonces desechada y posteriormente puede ser depurada. Un inconveniente típico de dicha disposición es que un separador requiere conexiones suplementarias, tubuladuras y una estructura de soporte. Esto convierte al generador de vapor de recuperación de calor en más pesado, más complejo y más voluminoso.
Por tanto, constituye un objetivo de la presente invención, proporcionar una central eléctrica que resuelva el inconveniente anteriormente mencionado. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de depuración de agua para una central eléctrica con un ciclo de agua - vapor.
El documento JP S60 101204 A divulga una operación de depuración mediante la instalación de un tubo de derivación de agua de refrigeración y una válvula de ajuste de la cantidad del agua de refrigeración, ambas en un conducto de tubo de agua de refrigeración del condensador, manteniendo al tiempo la temperatura del agua de depuración en un orificio de salida del condensador a la suficiente altura.
Sumario de la invención
El objetivo de la presente invención se consigue mediante las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes describen formas de realización y modificaciones ventajosas de la invención.
De acuerdo con la invención, se proporciona una central eléctrica con un ciclo de agua - vapor. La central eléctrica comprende un generador de vapor con una pluralidad de superficies de calentamiento configuradas para conducir un fluido y para transferir calor hasta dicho fluido, comprendiendo la pluralidad de superficies de calentamiento un economizador para precalentar dicho fluido y un evaporador para producir vapor, estando el evaporador conectado de manera fluida al economizador. La central eléctrica comprende además una turbina de vapor que está configurada para recibir el vapor producido en el generador de vapor para generar potencia de salida; la central eléctrica también comprende un condensador configurado para condensar el vapor procedente de la turbina de vapor, comprendiendo el condensador una arqueta como recipiente colector del vapor condensado o el agua. Finalmente, la central eléctrica también comprende una planta de pulido que está dispuesta en conexión de fluido entre la arqueta del condensador y el economizador. Un conducto de drenaje interconecta un orificio de salida del economizador y la arqueta del condensador y un conducto de fluido interconecta el orificio de salida del economizador y el evaporador y el conducto de fluido comprende un medio para retener el agua en el economizador. La invención se caracteriza porque los tubos dispuestos en el colector principal de salida del economizador están doblados hacia arriba para crear un sifón.
En otras palabras, en la preparación de la puesta en marcha de la central eléctrica, el agua contenida en el economizador (el resto del generador de vapor está vacío durante su parada) es bombeada por medio de drenaje hacia la arqueta, donde es diluida y el agua que sale de esta es conducida, al menos parcialmente, a través de la planta de pulido y depurada. Tan pronto como el agua del economizador ha sido sustituida por agua depurada procedente de la arqueta y de la planta de pulido, el generador de vapor está listo para la puesta en marcha. Cuando el agua procedente de la arqueta no es de la calidad correcta, puede hacerse que el agua circule por encima de este drenaje y sea conducida a través de la planta de pulido hasta que esté lo suficientemente depurada para poner en marcha el generador de vapor.
Un sifón desempeña esta función pasivamente sin ningún componente móvil y su estabilidad térmica es idéntica a la de los demás tubos del generador de vapor. Dependiendo de la altura del sifón por encima de la entrada del economizador, una parte del calor precalentado puede introducirse en el generador y en los tubos del sobrecalentada. Este fluido tendría que ser posteriormente drenado.
Por tanto, es preferente que el sifón alcance hasta la parte superior del colector principal de entrada del economizador, de modo aún más preferente lo más alto sea posible.
En una forma de realización de la central eléctrica de acuerdo con la invención, a la salida del economizador, se dispone un colector principal de salida para recoger el agua de alimentación precalentada y para difundir de manera uniforme este agua de alimentación precalentada sobre los tubos del evaporador. Desde este colector principal de salida, el conducto de drenaje hacia la arqueta y el conducto de fluido hacia el evaporador, se ramifican.
De acuerdo con una forma de realización, una planta de pulido está dispuesta en comunicación de fluido entre la arqueta del condensador y el economizador y una capacidad de la planta de pulido en flujo paralelo con un conducto del condensado principal es inferior a un 100% de una cantidad de agua suministrada al economizador en su carga de base.
La invención es aplicable a todas las centrales eléctricas con un ciclo de agua - vapor. Es particularmente ventajosa, cuando la superficie de calor del generador de vapor es una turbina de gas.
El procedimiento de acuerdo con la presente invención comprende las siguientes etapas
- el drenaje del agua contenida en el economizador hacia la arqueta, donde es diluida,
- la conducción del agua desde la arqueta al menos en parte a través de una planta de pulido con el fin de depurarla,
- el suministro del economizador con agua desde la arqueta y el agua desde la planta de pulido, y
- la puesta en marcha del generador de vapor tan pronto como al menos una parte del agua del economizador ha sido sustituida por agua depurada procedente de la arqueta y de la planta de pulido, y se caracteriza por la etapa de que el agua asciende por unos tubos de sifón y el agua que asciende sobre los tubos de sifón en una salida del economizador hacia el interior del evaporador y los tubos sobrecalentadores es drenada por un por un colector de impurezas en una salida del generador de vapor y conducida hasta la arqueta.
Las ventajas del presente procedimiento se corresponden en gran medida con las ventajas anteriormente mencionadas de la central eléctrica.
De modo preferente, el agua es continuamente drenada desde el economizador, conducida, al menos parcialmente a través de la planta de pulido y suministrada al economizador en el caso de que el agua de la arqueta y de la planta de pulido no sea de la calidad requerida, hasta que esté suficientemente depurada para poner en marcha el generador de vapor.
Es conveniente que el agua contenida en el economizador sea drenada por el agua de alimentación de la caldera de bombeo al interior del economizador y, cuando sea aplicable, mediante la apertura de un drenaje en un colector principal de salida del economizador.
Convenientemente, la circulación del agua es mantenida hasta que el nivel de hierro sea suficientemente bajo.
Una importante ventaja de la central eléctrica de acuerdo con la presente invención es la aplicación de una disposición mecánica de manera que solo el economizador contenga el agua detenida, y que se pueda formar un bucle intermedio para hacer circular el agua por encima de la planta de pulido hasta que esté depurada.
Esto conduce a un diseño muy compacto del haz tubular sin que no se necesite ya ningún separador ni tubuladura de conexión. Esto ahorra gran cantidad de peso y de volumen, lo que se traduce en un generador de vapor más ligero y más compacto. Esto puede suponer un 20% de ahorro en peso, lo que, es muy importante, especialmente en aplicaciones en alta mar.
Así mismo, el tamaño de la planta de pulido puede reducirse. Otra forma de depurar el agua utilizada, es instalar una planta de pulido con un 100% de capacidad, conduciéndose todo el agua a través de la planta de pulido. Mientras se llena el generador de vapor, justo antes de la puesta en marcha, se produce con agua depurada. Con este nuevo sistema, el generador de vapor no necesita ser drenado y vuelto a llenar, y la planta de pulido puede ser mantenida con un tamaño apropiado de aproximadamente un 50%.
Manteniendo siempre el agua en (una parte de) el haz tubular se reducen drásticamente los picos de temperatura y con ello, los choques térmicos, al tiempo que, en algunos otros diseños, una turbina de gas se pone en marcha mientras las superficies de calentamiento están vacías, creando unas severas tensiones térmicas al llenar las superficies de calentamiento. Por tanto, el nuevo diseño está mucho mejor preparado para una puesta en marcha rápida y un funcionamiento flexible, porque así se evitan las tensiones térmicas.
Especialmente para aplicaciones en alta mar, se producen ahorros considerables en cuanto a peso y espacio, haciendo más atractivo el uso de, por ejemplo, una central eléctrica de ciclo combinado, o el uso de esta como una cola de vapor para las turbinas de gas existentes que operen con un solo ciclo (en las que la adición de peso a una plataforma o embarcación existente resulta estrictamente limitada).
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirán formas de realización de la invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
Figura 1 muestra una central eléctrica, y
Figura 2 muestra un haz de generador de vapor de recuperación de calor de la central eléctrica inventiva.
La ilustración de los dibujos presenta una forma esquemática. Debe destacarse que en las diferentes figuras, similares o idénticos elementos, van unidos con las mismos signos de referencia.
Descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de una central eléctrica 1 de acuerdo con la invención. Como se ilustra en la forma de realización ejemplar de la Figura 1 la central eléctrica 1 puede ser una central eléctrica de ciclo combinado 22, que incluye una turbina de gas 18. La turbina de gas 18 genera una potencia de salida a partir de la combustión de un gas carburante y de una ráfaga de aire. En la forma de realización de la Figura 1, la turbina de gas 18 está conectada a un primer generador 23. La turbina de gas 18 produce gas de escape en una salida de la turbina de gas 18.
De acuerdo con la forma de realización de la Figura 1, una central eléctrica de ciclo combinado 22 incluye un generador de vapor 2 o, más concretamente, un generador de vapor de recuperacón de calor 24 el cual está situado corriente abajo de la turbina de gas 18. El generador de vapor de recuperación de calor 24 recibe el gas de escape procedente de la turbina de gas 18. El generador de vapor de recuperación de calor 24 comprende una pluralidad de superficies de calentamiento 3. Un generador de vapor de recuperación de calor 24 generalmente incluye múltiples sistemas de vapor a presión. En la forma de realización ejemplar ilustrada de la Figura 1, en aras de la sencillez, las superficies de calentamiento del generador de vapor de recuperación de calor 24 pertenecen a un solo sistema de presión y comprenden un sobrecalentador 19, un evaporador 5 y un economizador 4. El gas de escape fluye a través de las superficies de calentamiento 3 para producir vapor mediante la extracción de energía a partir del gas de escape.
De acuerdo con la forma de realización de la Figura 1, una central eléctrica de ciclo combinado 22 incluye también una turbina de vapor 6 que está configurada para recibir el vapor producido en el generador de vapor de recuperación de calor 24 para generar potencia de salida.
La central eléctrica de ciclo combinado 22 ilustrada en la Figura 1 presenta una configuración multieje. La turbina de vapor 6 está conectada a un segundo generador 25. Por supuesto, la invención es también aplicable a una configuración de un solo eje.
De acuerdo con la forma de realización, un condensador 7 está situado en una salida de la turbina de vapor 6 y está configurado para condensar el vapor procedente de la turbina de vapor 6, comprendiendo el condensador 7 una arqueta 8 como recipiente de recogida del vapor condensado o del agua.
La central eléctrica 1 de la Figura 1 también muestra un conducto de condensado principal 17 que interconecta la arqueta 8 y el economizador 4. En paralelo con el conducto de condensado 17, está dispuesta una planta de pulido 9 en comunicación de fluido entre la arqueta 8 del condensador 7 el economizador 4. La planta de pulido 9 elimina las impurezas, las cuales podrían ocasionar daños al generador de vapor 2 o a la turbina de vapor, procedentes del condensado.
El condensador 7 (+ la planta de pulido 9) el generador de vapor 2 y la turbina de vapor 6 forman un ciclo de agua -vapor.
La Figura 2 muestra una vista más detallada del generador de vapor 2 con destino al economizador 4 y al evaporador 5, donde un conducto de drenaje 10 interconecta un colector principal de salida 14 dispuesto en una salida 11 del economizador 4 y la arqueta 8 del condensador 7 y donde un conducto de fluido 12 interconecta la salida 11 del economizador 4 y el evaporador 5. De acuerdo con la invención, el conducto de fluido 12 comprende un medio 13 para retener agua en el economizador durante la detención o parada. El medio 13 para retener el vapor es un sifón 15 que llega hasta la parte superior de un colector principal de entrada 16 del economizador 4. En el caso de que el agua ascienda sobre el sifón 15, la salida del economizador 11 dentro del evaporador 5 y de los tubos del sobrecalentador 19, este agua es drenada por un colector de impurezas 20 dispuesto en una salida de generador de vapor de recuperación de calor 21 y conducida hasta la arqueta 8.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. - Una central eléctrica (1) con un ciclo de agua - vapor que comprende:
■ un generador de vapor (2) con una pluralidad de superficies de calentamiento (3) configurado para transportar un fluido y transferir calor hacia dicho fluido, comprendiendo la pluralidad de superficies de calentamiento (3) un economizador (4) para precalentar dicho fluido y un evaporador (5) para producir vapor, estando el evaporador (5) conectado en comunicación de fluido con el economizador (4),
■ una turbina de vapor (6) que está configurada para recibir el vapor producido en el generador de vapor (2 ) para generar una potencia de salida;
■ un condensador (7) configurado para condensar el vapor procedente de la turbina de vapor (6), comprendiendo el condensador (7) una arqueta (8) como recipiente de recogida del vapor condensado o del agua,
■ una planta de pulido (9) que está dispuesta en comunicación de fluido entre la arqueta (8) del condensador (7) y el economizador (4);
en la que un conducto de drenaje (10) interconecta una salida (11) del economizador (4) y la arqueta (8) del condensador (7) y
en la que el conducto de fluido (12) interconecta la salida (11) del economizador (4) y el evaporador (5), en laque el conducto de fluido (12) comprende un medio (13) para retener el agua dentro del economizador (4), caracterizada porque el medio (13) para retener el agua es un sifón (15).
2. - La central eléctrica (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el sifón (15) sobrepasa un colector principal de entrada (16) del economizador (4).
3. - La central eléctrica (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que, en la salida (11) del economizador (4), está dispuesto un colector principal de salida (14) para recoger el agua de alimentación precalentada y desde aquella se ramifican el conducto de drenaje (10) y el conducto de fluido (12 ).
4. - La central eléctrica (1) de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, en la que la planta de pulido (3) está configurada de manera que una capacidad de la planta de pulido (9) en flujo paralelo con un conducto de condensado principal (17) es inferior a un 100% de una cantidad de agua suministrada al economizador (4) en su carga de base.
5. - La central eléctrica (1) de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, en la que una fuente de calor para el generador de vapor (2 ) es una turbina de gas (18).
6. - Un procedimiento para la puesta en marcha del funcionamiento de una central eléctrica (1) con un ciclo de agua -vapor, en el que la central eléctrica (1 ) comprende un generador de calor (2 ) con una pluralidad de superficies de calentamiento (3) que forman al menos un economizador (4), una turbina de vapor (6) y un condensador (7) que comprende una arqueta (8), comprendiendo el procedimiento:
- el drenaje del agua contenida en el economizador (4) hacia la arqueta (8), donde es diluida,
- la conducción del agua desde la arqueta (8), al menos en parte, a través de una planta de pulido (9) con el fin de depurarla,
- el suministro de agua al economizador (4) desde la arqueta (8) y del agua procedente de la planta de pulido (9), y
- la puesta en marcha del generador de vapor (2 ) tan pronto como al menos parte del agua del economizador (4) ha sido sustituida por el agua depurada procedente de la arqueta (8) y de la planta de pulido (9),
caracterizado porque el agua pasa por encima del sifón (15) y porque el agua que pasa por encima de los tubos del sifón (15) al nivel de la salida de economizador (11 ) al interior del evaporador (5) y de los tubos de sobrecalentador (19) es drenada por un colector de impurezas (20) en una salida de generador de vapor (21) y conducida hasta la arqueta (8).
7. - El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el agua es continuamente drenada desde el economizador (4) conducida a través de la planta de pulido (9) y suministrada al economizador (4) en el caso de que el agua procedente de la arqueta (8) y de la planta de pulido (9) no ofrezca la calidad requerida, hasta que esté lo suficientemente depurada para poner en marcha el generador de vapor (2 ).
8. - El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, en el que el agua contenida en el economizador (4) es drenada por el agua de alimentación de la caldera de bombeo procedente de la arqueta (8) y de la planta de pulido (9) al interior del economizador (4) y, cuando sea aplicable, mediante la apertura de un drenaje en un colector de salida (14) del economizador (4).
9. - El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la circulación del agua se mantiene hasta un nivel en el que el hierro sea suficientemente bajo.
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