ES2242238T3 - Caldera. - Google Patents
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- ES2242238T3 ES2242238T3 ES97947952T ES97947952T ES2242238T3 ES 2242238 T3 ES2242238 T3 ES 2242238T3 ES 97947952 T ES97947952 T ES 97947952T ES 97947952 T ES97947952 T ES 97947952T ES 2242238 T3 ES2242238 T3 ES 2242238T3
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G7/00—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
- F22G7/14—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in water-tube boilers, e.g. between banks of water tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
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- F22G7/00—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
- F22G7/02—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in fire tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
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- F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
- F22B21/34—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers
- F22B21/341—Vertical radiation boilers with combustion in the lower part
- F22B21/343—Vertical radiation boilers with combustion in the lower part the vertical radiation combustion chamber being connected at its upper part to a sidewards convection chamber
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Abstract
SE INSTALAN SOBRECALENTADORES SUSPENDIDOS (52 Y 53) EN LA SALIDA DE UN HORNO. LAS AREAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE ESTOS SOBRECALENTADORES SE DETERMINAN DE TAL MODO QUE LA TEMPERATURA DEL GAS DE ESCAPE EN EL FLUJO TRASERO DE LOS MISMOS PUEDA SER DE 1.000 A 1.100 (GRADOS) C EN CONDICIONES DE CARGA MAXIMA DE UNA CALDERA. LOS CONDUCTOS DE PASO DE GAS DE ESCAPE EN EL FLUJO TRASERO DE LOS SOBRECALENTADORES (52 Y 53) SE DIVIDEN EN SUBCONDUCTOS A LO LARGO DEL FLUJO DE GAS DE ESCAPE Y SE INSTALA UN REGULADOR PARA REGULAR EL CAUDAL DE GAS DE ESCAPE QUE FLUYE POR CADA SUBCONDUCTO EN UNA SALIDA DE CADA UNO DE LOS SUBCONDUCTOS. SE INSTALA UN RECALENTADOR HORIZONTAL (41) PARA LOS SUBCONDUCTOS. COMO LA DIFERENCIA TERMICA ENTRE LA TEMPERATURA (1.000-1.100 (GRADOS) C) DEL GAS QUE ESCAPE QUE FLUYE ALREDEDOR DEL RECALENTADOR (41) Y LA TEMPERATURA DEL VAPOR QUE FLUYE POR EL RECALENTADOR (41) ES GRANDE, SE PUEDE REALIZAR UN INTERCAMBIO DE CALOR ALTAMENTE EFECTIVO INCLUSO PARA UNA PEQUEÑA AREA DE TRANSFERENCIA. CORRESPONDIENTEMENTE, PUEDE SUPRIMIRSE EL AUMENTO DEL AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL RECALENTADOR (41), ES DECIR, DEL TAMAÑO DEL CONJUNTO.
Description
Caldera.
El presente invento se refiere a una caldera para
una central de generación de energía de acuerdo con el preámbulo de
la reivindicación 1, de capacidad media o grande y un régimen máximo
de evaporación continua de, al menos, 500 t/h. Una caldera de esta
clase se describe en el documento
FR-A-1 469 238.
En una central de generación de energía, el vapor
que ha realizado un trabajo en una turbina de alta presión y que se
halla a una presión relativa más baja, es retirado de ella,
recalentado y suministrado a una turbina de media presión y a una
turbina de baja presión para realizar un trabajo en ellas,
mejorándose así el rendimiento térmico de las turbinas en su
conjunto. Las calderas antes mencionadas se utilizan, por ejemplo,
en una central de generación de energía de esta clase.
En una de tales calderas, supercalentadores para
generar vapor de agua a temperatura y presión relativamente elevadas
y recalentadores para generar vapor de agua a temperatura
relativamente elevada y presión relativamente baja, están dispuestos
en el paso de gases de escape del lado de aguas arriba, a través del
cual pasan los gases de escape generados al quemarse combustible en
un hogar. En el caso particular de la caldera de capacidad media o
grande, con un régimen máximo de evaporación continua de, al menos,
500 t/h y cuya caldera se utiliza en una central de generación de
energía, los recalentadores están dispuestos, al igual que los
sobrecalentadores, en el paso de gases de escape del lado de aguas
arriba, donde reina una temperatura relativamente alta, con el fin
de obtener vapor de agua a temperatura elevada.
La caldera descrita en el documento
FR-A-1 469 238 comprende un paso de
gases de escape del lado de aguas arriba, dispuesto en el extremo
superior de una cámara de hogar y dirigido transversalmente respecto
al eje geométrico longitudinal, vertical, del hogar. La salida de
dicho paso está conectada con la entrada de un paso de gases de
escape del lado de aguas abajo, que está dividido por una pared
vertical en dos pasos de tiro natural, verticales y paralelos, uno
de los cuales es un paso secundario principal, siendo el otro un
paso secundario derivado. En la parte de salida dirigida
horizontalmente del paso de gases de escape del lado de aguas
arriba, están dispuestos dos supercalentadores primarios del tipo de
suspensión. Un tercer superclanetador primario, del tipo de
suspensión, está dispuesto en la parte de entrada horizontal del
paso de escape del lado de aguas abajo y otro supercalentador
primario está previsto en el peso secundario principal, vertical, de
dicho paso de escape del lado de aguas abajo. Dos grupos de tubos de
un re-supercalentador están dispuestos en el paso
secundario principal, aguas arriba del supercalentador primario. Un
calentador principal de agua está instalado en los dos pasos
secundarios y un calentador auxiliar de agua está instalado,
solamente, en el paso secundario derivado, aguas arriba del
calentador principal de
agua.
agua.
Se conocen otras calderas en las que un paso de
gases de escape del lado de aguas abajo está dividido en dos o más
pasos secundarios a lo largo de un flujo de los gases de escape, en
una parte de aguas abajo de cada uno de cuyos pasos secundarios está
previsto un registro de tiro para regular el caudal de los gases de
escape que circulan por los pasos secundarios respectivos. Los
documentos
JP-A-59-60103 y
JP-A-58-217104
describen estructuras en las que hay dispuestos recalentadores en
uno o dos pasos secundarios y supercalentadores en los restantes
pasos secundarios, respectivamente. El documento
JP-A-62-33204
describe una estructura en la que hay un supercalentador y un
economizador dispuestos en uno de los pasos secundarios, y un
evaporador y un economizador están dispuestos en el otro.
En el paso de los gases de escape del lado de
aguas arriba en comunicación con una salida del hogar, por el que
circulan gases de escape a temperatura relativamente alta, está
dispuesto un supercalentador del lado de alta temperatura, del tipo
de suspensión, y también hay un recalentador del lado de alta
temperatura, del tipo de suspensión, dispuesto aguas abajo del
supercalentador del lado de alta temperatura. La transmisión de
calor se lleva a cabo, en el paso de gases de escape del lado de
aguas arriba, de forma más efectiva, en comparación con el paso de
gases de escape del lado de aguas abajo. Ello se debe a que la
temperatura de los gases de escape en el paso de gases de escape del
lado de aguas arriba, es mayor que en el paso de gases de escape del
lado de aguas abajo y se produce un calentamiento por radiación a
partir de una llama de combustión en el hogar. Como el
supercalentador del lado de alta temperatura está dispuesto en el
paso de gases de escape del lado de aguas arriba, donde tiene lugar
una eficaz transmisión de calor, es posible evitar que aumente el
área de la parte de transmisión de calor del supercalentador, es
decir, es posible reducir las dimensiones de los supercalentadores
en su conjunto, así como obtener un mayor rendimiento en la
transmisión del calor. En consecuencia, es posible evitar un aumento
de las dimensiones y del peso de la caldera en su conjunto.
Asimismo, es posible reducir las dimensiones del
recalentador en su conjunto disponiendo el recalentador del lado de
alta temperatura en el paso de los gases de escape del lado de aguas
arriba, por el que circulan los gases de escape a temperatura
relativamente alta (o en el que es elevado el régimen de transmisión
de calor), de manera que el recalentador del lado de alta
temperatura vaya a continuación del supercalentador del lado de alta
temperatura, como ocurre con el supercalentador del lado de alta
temperatura. Sin embargo, como las dimensiones del supercalentador
del lado de alta temperatura y del recalentador del lado de alta
temperatura dispuestos en el paso de los gases de escape del lado de
aguas arriba, son reducidas, resulta difícil obtener las áreas de
transmisión de calor requeridas para el supercalentador del lado de
alta temperatura y el recalentador del lado de alta temperatura, en
conjunto, sólo mediante este supercalentador del lado de alta
temperatura y este recalentador del lado de alta temperatura, de
dimensiones reducidas. Por tanto, es necesario proporcionar un
supercalentador y un recalentador adicionales. Se trata de un
supercalentador del lado de baja temperatura y un recalentador del
lado de baja temperatura, de tipo transversal, respectivamente, que
están dispuestos en los respectivos pasos secundarios del paso de
los gases de escape del lado de aguas abajo, aguas abajo del
supercalentador del lado de alta temperatura y del recalentador del
lado de alta temperatura, del tipo de suspensión. Considerando el
rendimiento térmico, el supercalentador del lado de alta temperatura
del tipo de suspensión está dispuesto, con preferencia, en el lado
de aguas arriba del paso de los gases de escape del lado de aguas
arriba. Por tanto, el recalentador del lado de alta temperatura debe
disponerse en un espacio limitado en el paso de los gases de escape
del lado de aguas arriba, aguas abajo respecto de dicho
supercalentador del lado de alta temperatura. Esto quiere decir que
es imposible conseguir que el recalentador del lado de alta
temperatura tenga unas dimensiones suficientes. Como el recalentador
del lado de alta temperatura no puede ser lo bastante grande, es
necesario disponer, además, de un recalentador del lado de baja
temperatura del tipo transversal en el paso secundario del paso de
gases de escape del lado de aguas abajo, el cual ocuparía la mayor
parte de las zonas de transmisión de calor requeridas para los
recalentadores en su conjunto. El vapor de agua en el
supercalentador del lado de baja temperatura y del recalentador del
lado de baja temperatura, se calienta por convección y, luego, es
suministrado al exterior de la caldera, por ejemplo a una turbina
generadora de energía, a través del supercalentador del lado de alta
temperatura y del recalentador del lado de alta temperatura. Hay un
registro dispuesto en cada uno de los pasos secundarios en que están
previstos el supercalentador del lado de baja temperatura y el
recalentador del lado de baja temperatura, respectivamente, con el
fin de regular el caudal de gases de escape que ha de ponerse en
contacto con el supercalentador del lado de baja temperatura o con
el recalentador del lado de baja temperatura. El vapor de agua en el
supercalentador del lado de baja temperatura y en el recalentador
del lado de baja temperatura, es calentado a una temperatura
predeterminada mediante el control de los registros y, luego, es
suministrado al supercalentador del lado de alta temperatura y al
recalentador del lado de alta temperatura, respectiva-
mente.
mente.
El control de la temperatura del vapor de agua en
el supercalentador del lado de baja temperatura y en el recalentador
del lado de baja temperatura se lleva a cabo mediante la regulación
de los registros, como se ha expuesto en lo que antecede. Sin
embargo, dado que el supercalentador del lado de alta temperatura y
el recalentador del lado de alta temperatura están dispuestos aguas
arriba de los pasos secundarios, el control de temperatura del vapor
de agua mediante los registros no se lleva a cabo en estos aparatos
de transmisión de calor a alta temperatura. En consecuencia, el
control de la temperatura del vapor de agua en el supercalentador
del lado de baja temperatura y en el recalentador del lado de baja
temperatura no actúa directamente sobre la temperatura del vapor de
agua en la entrada de la turbina. Dicho de otro modo, existe un
retardo de tiempo, o un tiempo muerto, entre un cambio de la
temperatura del vapor de agua en la salida del supercalentador del
lado de baja temperatura y la que hay en la salida del
supercalentador del lado de alta temperatura, y entre un cambio de
la temperatura del vapor de agua en la salida del recalentador del
lado de baja temperatura y la que hay en el recalentador del lado de
alta temperatura o en la entrada de la turbina.
En caso de mejorarse la ganancia de control del
registro para acortar el tiempo muerto, el sistema de caldera se
inestabiliza o diverge, disminuyendo por tanto la capacidad para
controlarlo. En particular, en lo que respecta al recalentador, se
deteriora la capacidad para controlarlo, dado que éste, que ocuparía
la mayor parte de las zonas de transmisión de calor requeridas para
los recalentadores en su conjunto, está dispuesto en el interior del
paso secundario.
El presente invento tiene como objeto principal
proporcionar una caldera con una capacidad mejorada para controlar
la temperatura del vapor de agua sin aumentar desusadamente el área
de transmisión de calor de cada uno de los recalentadores.
Este objeto se consigue merced a las
características de la reivindicación 1.
La caldera comprende un hogar, un paso de gases
de escape del lado de aguas arriba en comunicación con una salida
del hogar a través de un extremo del mismo, un paso de gases de
escape del lado de aguas abajo en comunicación con el otro extremo
del paso de gases de escape del lado de aguas arriba y dividido en
pasos secundarios en la dirección de un flujo de unos gases de
escape, un aparato de transmisión de calor del tipo de suspensión
dispuesto dentro del paso de gases de escape del lado de aguas
arriba, siendo todos los citados aparatos de transmisión de calor
supercalentadores y estando dimensionadas las superficies de
transmisión de calor de dichos aparatos de transmisión de calor de
forma que la temperatura de los gases de escape en la entrada del
paso de gases de escape del lado de aguas abajo sea de 1000ºC a
1100ºC cuando la caldera trabaja a la carga máxima, un aparato de
transmisión de calor de tipo transversal dispuesto dentro del paso
de gases de escape del lado de aguas abajo, que incluye un
recalentador, y medios dispuestos en una salida de cada uno de los
pasos secundarios para controlar el caudal de los gases de escape
que circulan por los respectivos pasos secundarios.
De acuerdo con el presente invento, como la
temperatura de los gases de escape en la entrada del paso de gases
de escape de aguas abajo, es mayor que en el caso de una caldera
usual, la diferencia de temperatura entre la del vapor de agua que
circula en el recalentador y la de los gases de escape es grande,
por lo que se hace innecesario aumentar la superficie de transmisión
de calor de los recalentadores.
Además, como todos los recalentadores están
dispuestos en el paso secundario del paso de gases de escape del
lado de aguas abajo, es posible reducir el tiempo muerto. Además, al
convertirse todos los recalentadores en el objeto controlado, puede
llevarse a cabo el control más preciso de la temperatura del vapor
de agua en la salida del recalentador, es decir, puede conseguirse
una mayor precisión en el control de la temperatura del vapor de
agua en la entrada de la turbina.
Ahora, se describirá en lo que sigue una
realización preferida del presente invento, con referencia a los
dibujos adjuntos.
La Fig. 1 es una vista lateral que ilustra la
caldera de acuerdo con el presente invento; y
la Fig. 2 es una vista lateral que ilustra una
caldera usual.
En la Fig. 1, una caldera comprende un hogar 1,
un paso 2 de gases de escape del lado de aguas abajo y un paso 3 de
gases de escape del lado de aguas arriba, que comunica una sección
superior del hogar 1 con el paso 2 de gases de escape de aguas
abajo. La caldera es, por ejemplo, una caldera de carbón.
Gases de combustión a alta temperatura
procedentes de una pluralidad de quemadores 11 dispuestos en una
sección inferior del hogar 1, ascienden por el horno 1. Los gases de
la combustión circulan por el paso 3 de gases de escape del lado de
aguas arriba y por el paso 2 de gases de escape del lado de aguas
abajo y son evacuados de la caldera en forma de gases de escape a
baja temperatura por una salida 210. En el hogar 1 están previstas
una pared inferior 12 refrigerada por agua, una pared superior 13
refrigerada por agua y una pared de morro 15. La pared inferior 12
refrigerada por agua consiste en una pluralidad de tubos, cada uno
de los cuales se extiende, en el hogar, en hélice hacia arriba desde
una sección inferior del hogar. La pared superior 13 refrigerada por
agua consiste, también, en una pluralidad de tubos, cada uno de los
cuales se extiende verticalmente recto en el hogar. La pared de
morro 15 también consiste en una pluralidad de tubos.
El paso 2 de gases de escape del lado de aguas
abajo está definido por una pared 21 que consiste en una pluralidad
de tubos. El paso 2 de gases de escape del lado de aguas abajo está
dividido en dos pasos secundarios 22 y 23 por un tabique 24 que se
extiende a lo largo de un flujo de gases de escape. Un registro 25
que sirve para controlar el caudal de gases de la combustión que
circula por los respectivos pasos secundarios, está dispuesto en una
salida de cada uno de los pasos secundarios. El tabique 24 tiene,
también, una pluralidad de tubos.
Un recalentador 41 de tipo transversal está
dispuesto en uno, 22, de los pasos secundarios del paso 2 de gases
de escape del lado de aguas abajo, mientras que un supercalentador
primario 51 de tipo transversal y un economizador 61 de tipo
transversal, están dispuestos en serie a lo largo del flujo de los
gases de combustión, en el otro paso secundario 23. Si es necesario,
puede haber un evaporador dispuesto en el paso secundario 23.
El paso 3 de gases de escape del lado de aguas
arriba está definido por una pared de techo 31 que consiste en una
pluralidad de tubos, y paredes laterales. Un supercalentador
secundario 52 del tipo de suspensión y un supercalentador terciario
53 del tipo de suspensión, están dispuestos en serie a lo largo del
flujo de los gases de combustión que circulan por el paso 3 de gases
de escape del lado de aguas arriba. Estos supercalentadores 52 y 53
tienen un área total de transmisión de calor que se fija de manera
que la temperatura de los gases de la combustión en una entrada del
paso 2 de gases de escape del lado de aguas arriba, sea de entre
1000ºC y 1100ºC cuando la caldera trabaja a su carga máxima.
La expresión "tipo transversal" utilizada en
esta memoria descriptiva, significa una condición en la que un tubo
de transmisión de calor del aparato de transmisión de calor tal como
un recalentador, se extiende en esencia horizontalmente en contra de
un flujo vertical de gases. Además, la expresión "del tipo de
suspensión", significa una condición en la que un tubo de
transmisión de calor del aparato de transmisión de calor, tal como
un supercalentador se extiende de forma sustancialmente vertical en
contra de un flujo de gases horizontal y hay previstas una entrada y
una salida en una parte superior vertical.
Se dará ahora una descripción de un sistema de
alimentación de agua para la caldera.
El agua es alimentada al economizador 61
dispuesto en el paso secundario 23 a través de una conducción 100 de
suministro de agua. El agua circula desde un colector 611 de entrada
a un colector 612 de salida del economizador 61 y absorbe calor de
los gases de la combustión (gases de escape). El agua así calentada
es distribuida desde el colector de salida 612 a una pluralidad de
colectores inferiores 121 de la pared inferior 12, refrigerada por
agua, del hogar 1 a través de una conducción 101 de bajada.
El agua absorbe calor en el interior del hogar y
asciende desde los colectores inferiores 121 a través de los
respectivos tubos de la pared inferior 12, refrigerada por agua.
Esta agua es calentada hasta una temperatura próxima a su
temperatura de saturación. La temperatura del agua en los tubos
presenta un desequilibrio en una salida de la pared inferior
refrigerada por agua, ya que tubos diferentes absorben cantidades de
calor diferentes. El agua a alta temperatura circula desde los tubos
respectivos de la pared inferior 12 refrigerada por agua al colector
14 de mezclado intermedio, con el fin de uniformizar su
temperatura.
El agua a alta temperatura procedente del
colector de mezclado 14 absorbe, además, el calor en el interior del
hogar y sube por los tubos de la pared superior 13, refrigerada por
agua, y la pared 15 del morro, para convertirse en agua a alta
temperatura en fase líquida y en vapor de agua en fase vapor. Una
mezcla del agua a alta temperatura y el vapor de agua procedente de
los tubos de la pared superior 13, refrigerada por agua, y la pared
15 de morro, circula por un colector 13 de pared refrigerada por
agua y un colector 151 de pared de morro, respectivamente, y entra
en un colector superior 16 de mezclado para uniformizar su
temperatura y, luego, circula a un separador 17 de vapor de
agua.
En el separador 17 de vapor de agua, la mezcla es
separada en agua a alta temperatura, que ha de ser suministrada por
una bomba 18 de circulación, a una conducción 100 de alimentación, a
través de un depósito 19 de drenaje, y en vapor de agua, que ha de
circular a un colector de entrada 311 de los tubos de la pared 31 de
techo. Durante un funcionamiento sin recirculación de la caldera, el
vapor de agua que constituye todo el fluido que circula al separador
17 de vapor de agua, es suministrado a un colector de entrada
311.
El vapor de agua procedente del colector de
entrada 311 pasa por los tubos de la pared 31 de techo hacia un
colector de salida 312, para absorber calor en el interior del hogar
y se convierte en vapor supercalentado. El vapor de agua
supercalentado circula desde el colector 312 distribuidor de salida,
por una conducción 201 de bajada y una conducción 202 de
comunicación, a un colector 203 distribuidor de entrada que está en
comunicación con los tubos de la pared 21 y de la pared divisoria 24
del paso 2 de gases de escape del lado de aguas abajo. El vapor de
agua supercalentado absorbe calor del interior del hogar y sube por
los tubos de la pared 21 y de la pared divisoria 24 del paso 2 de
gases de escape del lado de aguas abajo. El vapor de agua
supercalentado circula directamente, o a través de un colector 204
distribuidor de salida y una conducción 205 de comunicación, a un
colector de salida 511.
El vapor de agua supercalentado circula además
desde el colector de salida 511, por una conducción 512 de
comunicación, al supercalentador primario 51. El vapor de agua
supercalentado es, sucesivamente, calentado hasta una temperatura
predeterminada de vapor de agua supercalentado mientras circula por
el supercalentador primario 52 y el supercalentador terciario 53, y
es suministrado a una turbina de alta presión HP.
El vapor de agua que ha realizado su trabajo en
la turbina de alta presión HP, pasa a un colector de entrada 411 del
recalentador 41 por una conducción 401 de vapor de agua. En el
recalentador 41, el vapor de agua absorbe calor de los gases de
escape en el paso secundario 22 y se calienta a la temperatura
predeterminada para el vapor de agua recalentado y, entonces, es
suministrado a una turbina de presión intermedia IP. Es posible
controlar la cantidad de calor que ha de ser absorbida por el vapor
de agua en el recalentador 41, o la temperatura para el vapor de
agua recalentado, regulando la cantidad de gases de escape que son
hechos circular por los pasos secundarios mediante los registros
25.
En una caldera usual, representada en la Fig. 2
(los componentes iguales o similares a los representados en la Fig.
1 se han designado con los mismos números de referencia y no se
describirán en particular), un segundo recalentador 43 está
dispuesto en el paso 3 de gases de escape del lado de aguas arriba
además de los supercalentadores, desde el secundario 52 hasta el
cuaternario 54. Con vistas al rendimiento térmico, los
supercalentadores 52-54 están dispuestos,
preferiblemente, en el paso 3 de gases de escape del lado de aguas
arriba y, de este modo, el espacio para el segundo recalentador 43
no es muy grande. Por tanto, es difícil que el segundo recalentador
43 cubra el área de transmisión de calor requerida para el conjunto
de los recalentadores. En consecuencia, como se describe
posteriormente, es necesario disponer un recalentador 42 adicional
con el fin de complementar el área requerida de transmisión de
calor. El paso 2 de gases de escape del lado de aguas abajo se
divide en dos pasos secundarios 22 y 23 mediante una pared divisoria
24 que se extiende en la dirección del flujo de los gases de escape.
Hay previsto un registro 25 en la salida de cada uno de los pasos
secundarios. El recalentador 42 está dispuesto en uno, 22, de los
pasos secundarios, mientras que un supercalentador primario 51, un
evaporador 71 y un economizador 61 están dispuestos, en serie, en el
otro paso secundario 23. La temperatura de los gases de combustión
(gases de escape) en la entrada del paso 2 de gases de escape del
lado de aguas abajo, es de unos 800ºC cuando la caldera trabaja a su
carga máxima. Como la diferencia de temperatura entre los gases de
escape (800ºC) y el vapor de agua recalentado deseado (normalmente,
de 500ºC a 600ºC) es pequeña, es necesario incrementar el área de
transmisión de calor del segundo recalentador 43. En consecuencia,
el segundo recalentador 43 tiene grandes dimensiones, lo que
imposibilita evitar que la caldera, en su conjunto, aumente
de
tamaño.
tamaño.
Por el contrario, en la realización mostrada en
la Fig. 1, la temperatura de los gases de combustión (gases de
escape) en la entrada del paso 2 de gases de escape del lado de
aguas abajo, es de unos 1000ºC cuando la caldera trabaja a su carga
máxima. Como la diferencia de temperatura entre los gases de escape
(1000ºC) y el vapor de agua recalentado deseado (560ºC a 600ºC) es
grande, el recalentador 41 puede tener un área menor de transmisión
de calor, haciendo así posible evitar que la caldera, en su
conjunto, aumente de tamaño. Con el fin de que la temperatura de los
gases de la combustión (gases de escape) en la entrada del paso 2 de
gases de escape del lado de aguas abajo sea de unos 1000ºC cuando la
caldera trabaja a su carga máxima, el área de transmisión de calor
del supercalentador del paso de gases de escape del lado de aguas
arriba es algo mayor, en comparación con la de la caldera usual (en
la que tanto el supercalentador como el recalentador están
dispuestos en el paso de gases de escape del lado de aguas arriba).
Es decir, las dimensiones del supercalentador se incrementan algo
pero tal incremento no contribuye de forma sustancial a que la
caldera aumente de tamaño. Incidentalmente, en los dibujos adjuntos,
la razón dimensional del recalentador y dispositivos similares, se
ha modificado.
Además, como se utiliza un único recalentador 41
en lugar de los recalentadores separados 42 y 43 (Fig. 2), también
es posible hacer que sólo la absorción de calor del vapor de agua en
el recalentador 41 sea un objeto controlado por el control del
registro 25, con lo que se permite mejorar la ganacia de control. En
consecuencia, se incrementa la temperatura del vapor de agua
recalentado. Además, no hay tiempo muerto en la respuesta de
control.
Adicionalmente, no existe fenómeno de fluctuación
ya que el control del caudal de los gases de escape mediante los
registros 25 actúa directamente sobre la absorción de calor por el
vapor de agua en el recalentador 41.
Tal mejora de la capacidad de control es
efectiva, en particular, cuando solamente se dispone de un
recalentador en uno de los pasos secundarios del paso de gases de
escape del lado de aguas abajo y solamente hay un supercalentador y
un economizador dispuestos en el otro paso secundario, como en la
realización del presente invento.
En el caso de una caldera de carbón, los gases de
combustión contienen, en general, una gran cantidad de cenizas de
carbón. Las cenizas de carbón tienen una temperatura de
reblandecimiento mínima de 1100ºC, aproximadamente. Cuando las
cenizas de carbón se reblandecen y se adhieren a la superficie de
transmisión de calor del aparato transmisor de calor, se enfrían y
se endurecen. La acumulación creciente de cenizas de carbón
provocada por la repetición del reblandecimiento y la adherencia,
disminuye la eficacia de la transmisión térmica. En consecuencia,
habitualmente ha sido necesario eliminar periódicamente las cenizas
de carbón. Cuando se aplica el presente invento a una caldera de
carbón, como en la realización, el aparato transmisor de calor de
tipo transversal, por ejemplo, el recalentador primario 41, el
supercalentador primario 51 y el economizador 61 hacen que la
eliminación de las cenizas de carbón, una vez que se han adherido al
aparato, sea más difícil que en el caso de un aparato de transmisión
de calor del tipo de suspensión.
Sin embargo, de acuerdo con el presente invento,
la temperatura de los gases de escape aguas arriba del aparato de
transmisión de calor de tipo transversal, es de entre 1000ºC y
1100ºC. Como es una temperatura inferior a la de reblandecimiento
del carbón, es posible evitar la acumulación de cenizas. Además,
dado que dicha temperatura es sustancialmente más alta que la
temperatura deseada para el vapor recalentado (560ºC a 600ºC), no es
necesario aumentar el tamaño del aparato de transmisión de calor en
el paso de gases de escape del lado de aguas abajo, con lo que se
evita que aumente el tamaño de la caldera en su conjunto. Como se ha
descrito en lo que antecede, el presente invento es particularmente
eficiente en una caldera de carbón.
La caldera de acuerdo con el presente invento es
aplicable en una central generadora de energía de gran
capacidad.
Claims (2)
1. Caldera para una central generadora de
energía, que comprende
- un hogar (1),
- un paso (3) de gases de escape del lado de
aguas arriba en comunicación, por uno de sus extremos, con una
salida de dicho hogar (1);
- un paso (2) de gases de escape del lado de
aguas abajo, en comunicación con el otro extremo del citado paso (3)
de gases de escape del lado de aguas arriba y dividido, por un
tabique (24), en dos pasos secundarios (22, 23) para el flujo de los
gases de escape;
- supercalentadores (51, 52, 53) para generar
vapor de agua a alta temperatura y alta presión, alimentado a una
turbina de alta presión,
- un recalentador (41) dispuesto en el paso (2)
de gases de escape del lado de aguas abajo, para recalentar el vapor
de agua procedente de la turbina de alta presión a una temperatura
elevada y a una presión relativamente baja, para impulsar una
turbina de media presión y una turbina de baja presión,
- medios de control (25) dispuestos en las
salidas de los pasos secundarios (22, 23) para controlar el caudal
de los gases de escape,
- en la que dichos supercalentadores comprenden
supercalentadores (52, 53) del tipo de suspensión, dispuestos en
serie dentro de dicho paso (3) de gases de escape del lado de aguas
arriba y un supercalentador (51) de tipo transversal, dispuesto en
un paso secundario (23) del paso (2) de gases de escape del lado de
aguas abajo,
caracterizada porque
- en un paso secundario (22) del paso (2) de
gases de escape del lado de aguas abajo, solamente está dispuesto el
único recalentador (41) de tipo transversal, de manera que los
medios de control (25) dispuestos en la salida del mencionado paso
secundario (22), actúen directamente sobre el calentamiento del
vapor de agua en el recalentador (41), y
- en el otro paso secundario (23) está dispuesto
el supercalentador (51) de tipo transversal,
- en el que las superficies de transmisión de
calor de los supercalentadores (52, 53) dispuestos en el paso (3) de
gases de escape del lado de aguas arriba están dimensionadas de
forma que la temperatura de los gases de escape en la entrada del
paso (2) de gases de escape del lado de aguas abajo, llegue a un
valor comprendido entre los 1000ºC y los 1100ºC cuando dicha caldera
está trabajando a su carga máxima.
2. Caldera de acuerdo con la reivindicación
1,
caracterizada porque
en el otro paso secundario (23) está dispuesto un
economizador (61) de tipo transversal, aguas abajo del
supercalentador (52) de tipo transversal.
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