El generador de vapor de recuperación de vapor (HRSG). Alcance de la discusión de los HRSG.
El generador de vapor de recuperación de calor o HRSG, viene en numerosas siluetas, diseños, configuraciones, arreglos, etc. Para simplificar nuestra discusión en este documento, primero estipularemos que el tipo de HRSG que estamos revisando es los que se puede denominar como de tubos de agua (en contraposición a uno de tubos de fuego). Esto se refiere a que fluido de proceso, es decir, el vapor o el agua están en el interior del tubo, y los productos de la combustión están en el exterior exterior del tubo. Los productos de la la combustión están están normalmente normalmente cerca de la presión atmosférica, por lo tanto, el lado de la carcasa generalmente no se considera que sea un recipiente a presión. Salida vapor Alimen agua
Salida vapor
Salida gas combustión Entrada gas combustión
Entrada gas combustión
Salida gas combustión
Alimen agua
HRSG del tipo tubos de fuego
HRSG del tipo tubos de agua
Definición de los conceptos y la terminología utilizada en las discusiones. En el diseño de una caldera de recuperación, el primer paso normalmente es realizar un balance de calor teórico que nos dará el proceso en la relación entre el lado del tubo y de lado de la carcasa. Antes Antes de que podamos podamos calcular este balance balance de calor, debemos debemos decidir los los componentes del lado de tubos tubos que formarán formarán nuestra unidad HRSG, HRSG, incluso aunque estos estos componentes puedan incluir otros servicios de intercambio de calor, en este momento, sólo se considerar los tres tipos principales de serpentín que pueden estar presentes, es decir, evaporador, sobrecalentador, economizador. Cuando nos referimos a una sección del evaporador, esto incluye todas los serpentines del evaporador que componen el total de evaporador para un sistema de presión. Un sistema de
presión incluye todos los componentes incluidos en las diversas corrientes asociadas con ese nivel de presión.
Sección del evaporador. El componente más importante sería, por supuesto, la sección del evaporador, ya que sin este serpentín (o serpentines), la unidad no sería un HRSG. A lo largo de nuestra discusión, nos referiremos a un componente de transferencia de calor principal como una "sección"; cuando la sección se divide en más de un segmento, es decir, tales como para un cambio en el ta maño del tubo, material, superficie extendida, ubicación, etc., nos referiremos a los segmentos como serpentines. Así que una sección del evaporador puede consistir en uno o más serpentines. En estos serpentines, el efluente (agua), que pasa a través de los tubos se calienta hasta el punto de saturación para la presión en que está fluyendo.
Sección Sobrecalentador. La Sección sobrecalentador de la caldera de recuperación se utiliza para secar el vapor saturado al ser separado en el tanque de vapor. En algunas unidades sólo se puede calentar un poco por encima del punto. en la que en otras unidades de saturación se puede ser sobrecalentado a una temperatura significativa para el almacenamiento de energía adicional. La sección del sobrecalentador, normalmente se encuentra en la corriente de gas caliente, en frente del evaporador.
Sección del economizador. La sección del economizador, a veces llamado un precalentador o serpentín de precalentamiento, se utiliza para precalentar el agua de alimentación que se introduce en el sistema para reemplazar el vapor (vapor) siendo eliminado del sistema a través del sobrecalentador, o la salida de vapor y la pérdida de agua a través de la purga. Normalmente se encuentra en la corriente de gas más frío aguas abajo del evaporador. Dado que las temperaturas de entrada y salida del evaporador son ambas cercanas a la temperatura de saturación de la presión del sistema, la cantidad de calor que puede eliminarse del gas de combustión está limitada debido a la aproximación al evaporador, conocido como el pellizco que se discutirá más adelante, mientras que la temperatura de entrada del economizador es baja, permitiendo que la temperatura del gas de combustión sea tomada más abajo.
Tipos y configuraciones de HRSGs. El tipo de sección de evaporador es muy importante ya que generalmente define la configuración global de la unidad HRSG. Para esta discusión, vamos a utilizar la palabra "tipo" para referirse a la configuración general del evaporador. A pesar de que hay muchos tipos o configuraciones de HRSG, definiremos cinco tipos generales para nuestra discusión.
Diseño de evaporador bastidor-D. Diseño de evaporador bastidor-O. Diseño de evaporador bastidor-A. Diseño de evaporador bastidor-I. Diseño de evaporador de tubos horizontales.. Configuraciones de sobrecalentador. Configuraciones de economizadores. Diseño evaporador bastidor-D. Esta configuración es muy popular para las unidades de recuperación de calor de HRSG de turbinas de gas pequeñas y motores diésel. Es un diseño muy compacto y se puede enviar totalmente ensamblado. Es limitada, sin embargo, ya que la disposición de tubos doblados provoca rápidamente el módulo exceda limitaciones de envío de unidades que tienen un flujo de gas grande.
Diseño evaporador bastidor-O. Esta configuración probablemente ha sido utilizada por más años que cualquiera de las otras. Tiene la ventaja de que el cabeza superior está configurado como el tanque de separación de vapor. O bien, el cabezal superior puede ser conectado al tanque de vapor por tuberías ascendentes, lo que permite que más de un evaporador de bastidor O, pueda ser conectado al mismo tanque de vapor, lo que resulta en módulos transportables que son capaces de manejar flujos de gas muy grandes.
Diseño evaporador bastidor-A. Esta configuración es simplemente una variación de la del bastidor-O. Era popular para los servicios con una gran cantidad de ceniza, ya que la zona central entre los tambores inferiores podría ser configurada como una tolva para recoger y eliminar las partículas sólidas.
Diseño evaporador bastidor-A. En los últimos veinte años, esta configuración se ha convertido en el más popular de todos los diseños de evaporador. Este módulo tipo se puede construir en múltiples módulos axiales o en múltiples módulos laterales, permitiendo que sea diseñado para aceptar cualquier flujo de gas. Hay numerosas variaciones de este diseño en el que los haces de tubos pueden contener uno, dos o tres filas de tubos por cabezal. Es también, normalmente, más económico de fabricar, enviar y construir en campo. Los haces de tubos se pueden enviar al campo instalado en los módulos, o como paquetes sueltos que se instalan en un campo equipo erecto.
El diseño del evaporador tubo horizontal. Se utiliza el evaporador de tubos horizontal, no sólo para la recuperación de calor de escape de las turbinas de gas, sino también para la recuperación de gases de combustión en la refinería y también de los hornos petroquímicos. Se tiene limitaciones de tamaño debido a restricciones en el envío similares a las de los módulos de los bastidores O. En general, es una unidad menos cara de fabricar que las otras configuraciones, pero si es un diseño de circulación natural con grandes tubos, como en algunos Calderas de CO, o tubos muy largos; se debe tomar una consideración especial para asegurar que todos los tubos estén provistos de suficiente efluente. Estas consideraciones serán discutidas más adelante en este documento.
Configuraciones del sobrecalentador. Los diseños del sobrecalentador normalmente seguirían la idea del tipo de evaporador que se utiliza. Tres diseños básicos del sobrecalentador se muestran a continuación: tubo horizontal, tubo vertical, y bastidor-I. El Diseño de tubo horizontal se usaría normalmente para el evaporador de bastidor-D, si el flujo de gas es vertical hasta a la salida, se esperaría este diseño horizontal para ser utilizado también en un evaporador de diseño horizontal. El diseño del tubo vertical se utilizaría generalmente con bastidores-A, o evaporadores de bastidor O y bastidor-D, si el gas sale horizontalmente. El sobrecalentador de batidor-I se utiliza con el evaporador de bastidor-I, pero también se puede usar con los otros diseños de evaporador.
Configuraciones de economizador. Los diseños del economizador normalmente seguirían la idea del tipo de evaporador que se utiliza y serian similares en diseño a la sobrecalentador. Las configuraciones serían similares a las mostradas anteriormente para los sobrecalentadores.
