MX2014009150A - Ciclo de agua/vapor y metodo de operacion del mismo. - Google Patents

Abstract

Un ciclo de agua/vapor comprende un generador de vapor, una turbina de vapor, un condensador enfriado por agua (13) y una bomba de agua de alimentación, mediante el cual el condensador (13) comprende dentro de una carcasa del condensador (28) por lo menos un haz de tubos (18) con un enfriador de aire interno (21), que está conectado a una bomba de vacío/eyector externa (25) por medio de una línea de succión (23). Con el fin de reducir el tiempo de. evacuación del condensador en la puesta en marcha del ciclo de agua/vapor (10) sin el uso de vapor auxiliar de una línea de evacuación adicional (26) con una válvula de aislamiento motorizada (27) conecta la bomba de de vacío/eyector externa (25 ) con la carcasa del condensador (28). La acción de la válvula de aislamiento (27) es regulada por medio de un control (29).

Description

CICLO DE AGUA/VAPOR Y MÉTODO DE OPERACIÓN DEL MISMO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a la tecnología de plantas de energía. Se refiere a un ciclo de agua/vapor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Adicionalmente se refiere a un método para operar dicho ciclo de agua/vapor.

TÉCNICA PREVIA Un ciclo de agua/vapor de una planta de energía térmica en general comprende - como se muestra en el diagrama esquemático de la Figura 1 - el generador de vapor 1 1 , una turbina de vapor 12, un condensador 13 y una bomba de alimentación de agua 15. El generador de vapor 11 , que puede ser un generador de vapor para recuperación de calor (HRSG, por sus siglas en inglés) de una planta de energía de ciclo combinado (CCPP, por sus siglas en inglés), genera vapor al calentar agua de alimentación, que se bombea al generador de vapor 1 1 mediante la bomba de alimentación de agua 15. El vapor generado se emplea para impulsar la turbina de vapor 12, que puede tener etapas de presión alta, de presión intermedia y de presión baja. El vapor, que sale de la turbina de vapor 12, se convierte de nuevo en agua de alimentación mediante el condensador de agua fría 13 con su circuito de enfriamiento de agua interno 14. Para mantener el circuito de agua/vapor 10 en funcionamiento con eficacia y sin mal funcionamiento, es necesario eliminar permanentemente del ciclo aire y/o gases inertes, que se han introducido al ciclo mediante fugas, juntas, y semejantes. Esto se logra usualmente al separar esos gases del vapor, especialmente en el condensador 13, y bombearlos hacia abajo, por ejemplo con una bomba de vacío/eyector externa.

La configuración de un condensador enfriado por agua típico 13 se muestra en la Figura 3 (ver los documentos CH 423 819, EP 0 325 758 A1 , EP 0 384 200 A1 y EPO 841 527 A2). El condensador 13 comprende dentro una carcasa del condensador 28 una pluralidad de haces de tubo separados 18, que se configuran en paralelo para permitir que el vapor 16 que se entra al condensador mediante una sección de entrada 17, para entrar en contacto térmico cercano con el agua de enfriamiento que fluye a través de los tubos 19 de cada haz de tubos 18. El vapor condensado se recolecta en un pozo caliente 24 configurado debajo de los haces de tubos 18, y luego se conducen a la bomba de alimentación 15.

En el interior de cada haz de tubos 18 una cavidad 20 se proporciona, la cual contiene un enfriador de aire 21 para separar finalmente los gases que se bombearán hacia abajo, del vapor restante. Los enfriadores de aire 21 se conectan a una bomba de vacío/eyector 25 mediante una tubería interna 22 y una línea de succión común 23.

En la técnica previa, típicamente, se emplea vapor auxiliar para sellar el condensador y las bombas eléctricas de vacío se usan para evacuar el condensador antes de la puesta en marcha. Sin embargo, estos componentes son costosos y no son confiables.

Por otro lado, si no se emplean dichos componentes adicionales, la pérdida de presión lateral de succión reduce el desempeño de la bomba de vacío/eyector 25 e incrementa substancialmente el tiempo de evacuación del condensador durante la puesta en. marcha del ciclo. La Figura 2 muestra en un diagrama la presión p como una función de tiempo t durante la evacuación en el condensador 13 (curva A) y en la entrada de la bomba de vacío/eyector 25 (curva B). Como se puede ver fácilmente a partir del diagrama, existe una caída de presión substancial ?? de app. 25% del condensador 13 a la bomba de vacío/eyector 25.

Mientras que el flujo de masa para dicha bomba es apenas proporcional a la presión de succión, el tiempo de evacuación es inversamente proporcional a la caída de presión ??. En consecuencia, una caída de presión de 25% da un tiempo de evacuación, el cual es aproximadamente 33% más largo que sin dicha caída.

Para un condensador del tipo mostrado en la Figura 3, la presión tiene principalmente dos causas: por un lado, los enfriadores de aire 21 tienen pequeños orificios (es decir varios cientos de orificios de 7.5mm de diámetro cada uno), lo cual da una resistencia substancial al flujo. Por otro lado, la tubería interna 22 del condensador da una restricción adicional.

El Documento DE 44 22 344 A1 describe un condensador que consiste de una cámara de condensación el fondo de la cual conduce a una cámara de recolección y una cámara de vacío adicional colocada al lado de la cámara de condensación. La cámara de vacío también conduce a la cámara de recolección en el fondo y se separa de la cámara de condensación por una pared. Esta pared tiene un pasaje para un sifón. La cámara de condensación comprende dentro de una carcasa del condensador varios haces de tubos con un enfriador de aire interno, que se conecta a la cámara de vacío mediante un sistema de tubería, que se emplea para evacuar la cámara de condensación del gas que no se condensa. La cámara de vacío a su vez se conecta mediante una línea e evacuación con una bomba de vacío extema. El sifón forma un depósito abierto que recolecta condensado desde dentro de la corriente de condensación guiada de la cámara de condensación. Una rápida puesta en marcha del condensador se realiza al evacuar la cámara de condensación a través del sifón mediante la bomba de vacío. El sifón proporciona una parada natural de flujo una vez que el gradiente de presión entre la cámara de condensación y la cámara de vacío ha disminuido y la operación normal del condensador ha iniciado.

El condensador descrito en DE 44 22 344 A1 es mucho más complicado y más costoso que el condensador estándar descrito anteriormente.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la presente invención evitar las desventajas de las configuraciones y métodos de evacuación de condensador conocidos y proporcionar un ciclo de agua/vapor y método de operación, que minimiza la pérdida de presión lateral de succión para maximizar el desempeño de la bomba de vacío/eyector y para minimizar el tiempo de evacuación del condensador como se requiere en plantas de puesta en marcha rápido sin el uso de vapor auxiliar.

Este y otros objetivos se obtienen por un ciclo de agua/vapor de conformidad con la reivindicación 1 y un método de operación de conformidad con la reivindicación 3.

El ciclo de agua/vapor de la invención comprende un generador de vapor , una turbina de vapor, un condensador enfriado con agua y una bomba de alimentación de agua, en donde el condensador comprende dentro de una carcasa del condensador al menos un haz de tubos con un enfriador de aire interno, que se conecta a una bomba de vacío/eyector externa mediante una línea de succión, y en donde, para reducir el tiempo de evacuación del condensador durante la puesta en marcha del ciclo de agua/vapor sin utilizar vapor auxiliar una línea de evacuación adicional con una válvula de aislamiento para detener el flujo a través de dicha línea durante operación normal conecta la bomba de vacío/eyector externa con la carcasa del condensador. De acuerdo con la invención la válvula de aislamiento es motorizada y regulada mediante un control.

Una ventaja de la presente invención es que el condensador es estándar sin modificación. El único cambio es una boquilla en alguna parte de la carcasa para colocar la línea de evacuación adicional.

De acuerdo con una modalidad de la invención, la línea de evacuación adicional se conecta a la línea de succión cerca de la bomba de vacío/eyector.

El método inventivo para operar el ciclo de agua/vapor de la invención comprende las etapas de: a) durante una puesta en marcha del ciclo de agua/vapor que evacúa el condensador por medio de la bomba de vacío/eyector al menos mediante la línea de evacuación adicional; b) detener el flujo a través de la línea de evacuación adicional al cerrar la válvula de aislamiento dentro de dicha línea de evacuación adicional, en donde la válvula de aislamiento es motorizada y la acción de la válvula de aislamiento se regula mediante un control; y c) comenzar la operación normal del ciclo de agua/vapor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención se explica a continuación más detalladamente mediante diferentes modalidades y con referencia a los dibujos anexos.

La Figura 1 muestra un diagrama simplificado de un ciclo de agua/vapor básico; La Figura 2 muestra en un diagrama la presión durante la evacuación del condensador de la Figura 3 como una función de tiempo en el condensador y en la entrada de la bomba de evacuación; y La Figura 3 muestra una configuración de la bomba de condensador/ evacuación de conformidad con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE DIFERENTES MODALIDADES DE LA INVENCIÓN Como puede verse en el círculo punteado de la Figura 3, de acuerdo con la invención, una línea de evacuación o succión adicional 26 se proporciona entre el condensador 13 y la bomba de vacío/eyector 25. La línea de succión o evacuación adicional 26 se usa para minimizar la pérdida de presión en la tubería de evacuación (que incluye interiores del condensador) del condensador enfriado con agua 13. Esta línea adicional 26 termina en la carcasa del condensador 28 y cerca de la brida de succión (entrada) de la bomba de vacío/eyector 25. Adicionalmente, una válvula de aislamiento motorizada 27 se instala en esta línea para detener el flujo durante operación normal. La operación de la válvula de aislamiento 27 es por lo tanto regulada por medio de un control 29.

En operación, durante una puesta en marcha del ciclo de agua/vapor 10 el condensador 13 se evacúa con el primer vapor disponible mediante la bomba de vacío/eyector 25 al menos mediante la línea de evacuación adicional 26 (y opcionalmente la tubería de evacuación restante) con la válvula de aislamiento 27 que está abierta. Cuando la presión es lo suficientemente baja, el flujo a través de la línea de evacuación adicional 26 se detiene al cerrar la válvula de aislamiento 27 y el ciclo de agua/vapor 10 inicia.

Por lo tanto, el tiempo de evacuación reducido puede realizarse sin equipo adicional costoso. Especialmente, un suministro de vapor auxiliar no se necesita para sellar y evacuar el condensador antes de la puesta en marcha (una caldera adicional costaría aproximadamente 1 millón de €). Adicionalmente, el condensador empleado es casi estándar sin modificar sin ocasionar muchos costos adicionales.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. El ciclo de agua/vapor caracterizado porque comprende un generador de vapor, una turbina de vapor, un condensador enfriado por agua y una bomba de alimentación de agua, caracterizado porque el condensador comprende dentro de una carcasa del condensador al menos un haz de tubos con un enfriador de aire interno, que se conecta a una bomba de vacío/eyector externa por medio de una línea de succión, y para reducir el tiempo de evacuación del condensador durante la puesta en marcha del ciclo de agua/vapor sin usar vapor adicional una línea de evacuación adicional conecta la bomba de vacío/eyector con la carcasa del condensador, y una válvula de aislamiento se proporciona dentro de la línea de evacuación adicional para detener el flujo a través de dicha línea durante operación normal, caracterizado porque la válvula de aislamiento es motorizada y regulada mediante un control.

2. El ciclo de agua/vapor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la línea de evacuación adicional se conecta a la línea de succión cerca de la bomba de vacío/eyector.

3. Un método para operar un ciclo de agua/vapor de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque comprende las etapas de: a) durante una puesta en marcha del ciclo de agua/vapor evacuar el condensador mediante la bomba de vacío/eyector al menos a través de la línea de evacuación adicional; b) detener el flujo a través de la línea de evacuación adicional al cerrar una válvula de aislamiento dentro de la línea de evacuación adicional, en donde la válvula de aislamiento motorizado y la acción de la válvula de aislamiento se regula mediante un control; y c) comenzar operación normal del ciclo de agua/vapor.