8-RÉGIMEN TÉRMICO

CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Régimen Térmico

RÉGIMEN TÉRMICO EN CENTRALES TERMOELÉCTRICAS Y DESVIACIONES ENERGÉTICAS

POR:

JESÚS ESPINOZA GARZA

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CONTENIDO

1.- INTRODUCCIÓN 2.- EQUIPOS PRINCIPALES QUE INTERVIENEN EN EL RÉGIMEN TÉRMICO 3.- VARIABLES OPERATIVAS 4.- DESVIACIONES AL RÉGIMEN TÉRMICO 5.- DETERMINACIÓN RÁPIDA DEL “RÉGIMEN TÉRMICO BRUTO” EN GENERADORESDE VAPOR

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1.- INTRODUCCIÓN. Los decrementos de potencia en algunas Unidades de Centrales Termoeléctricas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) se deben principalmente a desviaciones al Régimen Térmico Bruto (RTB). Muchas Unidades presentan decrementos de potencia importantes y que en algunos casos no pueden eliminarse completamente después de los mantenimientos o bien los mismos vuelven a presentarse pocos meses después de realizado el mantenimiento. Este hecho motivó la creación de un paquete de computo (VScort) para la vigilancia de dichas desviaciones y su posible corrección en línea o en un mantenimiento posterior. En este capítulo se presentan las desviaciones principales así como su causa y efecto, con el objetivo de que se visualicen en forma más real y se puedan tomar medidas para mantener tanto la potencia de la unidad como el RTB en sus valores de diseño. 2.- EQUIPOS PRINCIPALES QUE PARTICIPAN EN EL RÉGIMEN TÉRMICO. Para determinar el RTB y conocer sus desviaciones es necesario contar con las características físicas y parámetros de operación y de diseño de todos los equipos que participan en el rendimiento de la unidad generadora. Dicha información se obtiene de los documentos originales proporcionados por el fabricante de los equipos, así como de pruebas de aceptación. A continuación se mencionan los equipos principales: 2.1. TURBINA ■ Turbina de alta presión ■ Turbina de presión intermedia ■ Turbina de baja presión

2.2. GENERADOR DE VAPOR ■ Sistema de Combustión ■ Precalentadores de Aire Regenerativos ■ Calentadores de aire a vapor ■ Recirculador de gases ■ Generador vapor-vapor

2.3. CONDENSADOR ■ Condensador principal ■ Torre de enfriamiento ■ Condensador de vapor de sellos ■ Condensador de vapor de eyectores 8 - 3/11


2.4. CALENTADORES DE AGUA DE ALIMENTACIÓN. ■ Calentadores de agua de alimentación de alta presión ■ Calentadores de agua de alimentación de baja presión ■ Deareador

3.- VARIABLES OPERATIVAS. Los parámetros operativos involucrados en el RTB de cada unidad, comprende casi el total de las variables de los circuitos: Agua / Vapor y Aire / Gases, dentro de las cuales es necesario estrechar la supervisión en los siguientes: PARÁMETROS DE OPERACIÓN: ■ Carga de la unidad ■ Flujo de vapor principal y agua de alimentación ■ Temperatura de vapor principal ■ Presión de vapor principal ■ Presión absoluta (vacío) del condensador ■ Flujo de aire y combustible ■ Oxígeno (O2) antes de los PARs ■ Temperatura de gases en chimenea ■ Características físico-químicas del combustible (contenidos de: H 2, C y S ► PCS,

viscosidad, densidad y tensión superficial)

■ Temperatura de agua entrando al economizador ■ Temperaturas de vapor recalentado frío y caliente ■ Presiones de vapor recalentado frío y caliente ■ Temperaturas de succión y descarga de las bombas de agua de alimentación ■ Flujos de agua de atemperación en S -H y R-H

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■ Flujo de agua de repuesto ■ Fugas de aire en el precalentador de aire regenerativo ■ Temperatura del aire a la salida del calentador de aire a vapor (vapor de extracción) ■ Flujo de gases de recirculación ■ Presiones y temperaturas de todas las extracciones de la turbina ■ Flujos de vapor de sellos en turbina ■ Condiciones climáticas (humedad, temperatura y presión barométrica)

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VARIABLES CONTEMPLADAS EN EL “VScort” de las CTs.

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DESVIACIONES AL RÉGIMEN TÉRMICO

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4.- DETERMINACIÓN RÁPIDA DEL “RÉGIMEN TÉRMICO BRUTO” EN GENERADORES DE VAPOR Manteniendo constantes, con referencia a una determinación completa del RTB, al menos los siguientes parámetros: ■ Carga de la unidad ■ Temperatura de vapor principal ■ Presión de vapor principal ■ Presión absoluta (vacío) del condensador ■ Características físico-químicas del combustible (contenidos de: H 2, C y S ► PCS,

viscosidad, densidad y tensión superficial) ■ Condiciones climáticas (humedad, temperatura y presión barométrica)

Es posible efectuar una determinación ≈ exacta del RTB, por ejemplo en las “Puestas a punto” para cuantificar los beneficios logrados. Esto es posible comparando los

resultados de las condiciones INICIALES Y FINALES. MEDICIONES REQUERIDAS. • Exceso de oxígeno (O2) en chimenea, (%). • Temperaturas de gases en chimenea, (ºC). • Temperaturas de Bulbo seco y Bulbo húmedo y Presión atmosférica,

(ºC) Y (KgF/cm2), respectivamente.

• Análisis de CO, (ppm). 3 • Determinación de PST, (mg/m ).

• Flujo de combustible, (Kg. /h). • Carga de la Unidad, (MW). • Análisis del combustible (C, H, O, N, S, Ceniza, Humedad, %) y Poder

Calorífico Superior, (Kcal. /Kg C).

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CÁLCULO DE LAS VARIABLES. 1.- Cálculo de las PST, (mg/Nm 3); (mg/m3). PST N 

X CENIZA

14.45(100  I )

x1,000,000

;

PST 

(20.9  O2 ) (20.9  5)

PST N

Donde: X CENIZA = Contenido de Ceniza en el Combustible, (% w/w).

I

= In quemado, (Contenido de Combustibles en las PST, % w/w).

2, CT “Lerma” Ejemplo de cálculo co n la un idad-

Datos:

● ● ●

X CENIZA =0.100%

I I

cond. inicial = cond. final

PARÁMETRO

In quemados PST N O2 PST

71.224% = 61.905%

NOMENCLATURA

CONDICIÓN INICIAL

CONDICIÓN FINAL

%, w/w mg/m N %,v/v mg/m

71.224 240.49 5.15 238.22

61.905 181.66 5.30 178.23

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2.- Eficiencia Térmica, (%). Con los datos y el programa “EFICAL”.  RTB2   2   12   1 RTB  

Donde: η1 = Eficiencia Térmica de Referencia; a las mismas condiciones de operación de: η2 = Eficiencia a calcular

RTB1 = Régimen Térmico de referencia; a las mismas condiciones de operación de: RTB2 = Régimen Térmico a calcular 3.- Régimen Térmico Bruto, (Kcal. /Mw.-h).   2   RTB2  RTB12   1    

4.- El beneficio obtenido solo por la reducción de PST en el consumo de combustible, extrapolado a la carga de 35 MW, con factor de planta: 0.85 es de $121,427 por año de operación, como se describe a continuación:

0.0055 Kg (181.66  240.49)mg / Nm3 * 35 Mw Wc   11.32 Kg / h 3 (mg / Nm )( Mw  h) $ / AÑO 

 11.32 Kg

h

*

8760h $1.44 * * (0.85)  $121,427 / AÑO

AÑO

Kg

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5. El beneficio total por reducción en el consumo de combustible, extrapolado a la carga de 35 MW, con factor de planta: 0.85 y con una ganancia de 100.2 Kcal/Kwh; es de $3’749,192 por año de operación , como se describe a continuación:

Wc 

(2916.89  3017.08) Kcal / Kw  h *10,180 Kg / h

$ / AÑO 

2916.89 Kcal / Kw  h

 349.66 Kg

h

*

 349.66 Kg / h

8760h $1.44 * * (0.85)  $3,749,192 / AÑO

AÑO

Kg

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