Termica

Generador de vapor recuperador de calor (HRSG heat recovery steam generator )

El generador de vapor recuperador de calor (HRSG) se puede diseñar con circuitos independientes de caldera (1 a 4), operando a presiones diferentes, (uno de AP, dos de MP y uno de BP), dentro de la misma envolvente, para optimizar la recuperación de calor y maximizar la eficiencia del ciclo.

La caldera de AP, consobrecalentador, puede llegar hasta 1005º F (541ºC), y se utiliza para:
- la generación de energía.
La caldera de MP se puede utilizar para:
- Generar vapor.
- Inyectar agua o vapor en el combustor de la turbina de gas, para limitar la formación de Nox.
- Suministrar vapor a procesos.
La caldera de BP se usa para:
- calentamiento del agua de alimentación.
- desgasificación.

Laeficiencia del ciclo, en determinados casos, se puede incrementar aún más cuando se introduce en el mismo un recalentamiento del vapor; a mayor complejidad del sistema y de sus componentes, mayor es el campo de eficiencias disponibles.
El sistema de la caldera del generador de vapor recuperador de calor (RHSG) tiene el inconveniente de que requiere, para pasar desde el estado frío al 100% de plena carga,unos 60 minutos.
La energía total utilizada, cuando se aprovecha el calor residual, se puede aproximar al 80%, frente al 40/50% que se puede conseguir con el mejor sistema de ciclo combinado con turbina de gas, sin utilizar el vapor para procesos.

Los (HRSG) son de diseño flexible; el flujo de gases a través de la unidad puede ser horizontal o vertical,dependiendo de:
El coste del suelopara una disposición de flujo horizontal (que es el más frecuente)
Los requisitos de acero estructural para una unidad de flujo vertical
circulacion forzada o naturar
Carecer de fuego cuando usan sólo el calor sensible del gas como aporte de calor
Incluir el fuego de un combustible para:
elevar la temperatura de los humos
reducir la superficie termointercambiadoraincrementar la producción de vapor
controlar la temperatura del vapor sobrecalentado
Los (HRSG) se diseñan para:
- Operar con múltiples circuitos de agua-vapor a presiones distintas para cumplimentar los requisitos de la aplicación.
- Maximizar la recuperación de calor.

Las pérdidas de calor a través de la envolvente de la caldera y de los conductos, se minimizan mediante aislamientotérmico.
En el diseño de circulación natural, los tubos verticales facilitan la altura necesaria para alcanzar
una circulación estable eliminando las bombas de circulación, diseño que produce una rápida respuesta en los transitorios, comunes en los ciclos combinados.

Consideraciones a tener en cuenta para su diseño:

(HRSG) es un intercambiador de calor con flujos en contracorriente, que secompone de una serie de secciones formadas por el sobrecalentador, caldera (o vaporizador) y economizador, ubicados de forma que se maximice la recuperación de calor y el suministro del vapor a la presión y temperatura adecuadas.

Conviene evaluar los siguientes parámetros:

Contrapresión admisible: La contrapresión en el (HRSG) está influenciada por el área de la sección recta del flujo;altas contrapresiones reducen su coste, pero disminuyen el rendimiento de la turbina de gas; el valor de la contrapresión, en la mayoría de las unidades, está entre (2,5 a 37 Kpa)
Punto de acercamiento, Pinch: Punto de acercamiento Pinch: ΔTP = 20÷ 50ºF = (11÷ 28ºC)
Temperaturas de aproximación del sobrecalentador y economizador:Para el sobrecalentador, un punto de acercamiento pequeño yuna temperatura de aproximación reducida implican mayores superficies termointercambiadoras y mayor inversión Temperatura aproximación sobrecalentador: ΔTSH = 40÷ 60ºF = (22÷ 33ºC).
Para el economizador, el punto de acercamiento se establece para evitar la vaporización en el mismo Temperatura aproximación economizador: ΔTE = 10÷ 30ºF = (6÷ 17ºC).
Temperatura de salida de la chimenea: Se...