generador de vapor de recuperación de calor

Un generador de vapor de recuperación de calor ( HRSG ) es un intercambiador de calor que recupera el calor de una corriente de gas caliente, como el gas residual de una turbina de combustión. ^{[ 1 ]} Produce vapor que puede utilizarse en un proceso ( cogeneración ) o para accionar una turbina de vapor ( ciclo combinado ).

Las calderas de recuperación de calor (HRSG) constan de cuatro componentes principales: el economizador , el evaporador y el sobrecalentador y precalentador de agua. Estos componentes se ensamblan para cumplir con los requisitos operativos de la unidad. Consulte la ilustración adjunta del esquema general de una caldera de recuperación de calor modular.

Las calderas de recuperación de calor modulares (HRSG) se pueden clasificar según diversos criterios, como la dirección del flujo de gases de escape o el número de niveles de presión. En función del flujo de gases de escape, las HRSG se clasifican en verticales y horizontales. En las HRSG horizontales, los gases de escape fluyen horizontalmente sobre tubos verticales, mientras que en las verticales, fluyen verticalmente sobre tubos horizontales. Según los niveles de presión, las HRSG se clasifican en de presión única y de presión múltiple. Las HRSG de presión única tienen un solo tambor de vapor y el vapor se genera a un único nivel de presión, mientras que las HRSG de presión múltiple emplean dos (doble presión) o tres (triple presión) tambores de vapor. Por lo tanto, las HRSG de triple presión constan de tres secciones: una sección de baja presión (LP), una sección de recalentamiento/presión intermedia (IP) y una sección de alta presión (HP). Cada sección tiene un tambor de vapor y una sección de evaporación donde el agua se convierte en vapor. Este vapor pasa luego por sobrecalentadores para elevar la temperatura por encima del punto de saturación .

Las partes de presión de vapor y agua de un HRSG están sujetas a una amplia gama de mecanismos de degradación, por ejemplo , fluencia , fatiga térmica , fatiga por fluencia, fatiga mecánica, corrosión acelerada por flujo (FAC), corrosión y fatiga por corrosión, entre otros. ^{[ 2 ]}

Además, los HRSG pueden incluir intercambiadores de calor de agua fría diseñados para condensar la humedad en los gases de combustión, reduciendo las emisiones y aumentando la eficiencia. ^{[ 3 ]}

Las calderas de recuperación de calor compactas están diseñadas para enviarse como una unidad completamente ensamblada desde la fábrica. Se pueden utilizar en aplicaciones de recuperación de calor residual o turbinas (generalmente de menos de 20 MW). La caldera compacta puede tener un horno refrigerado por agua, lo que permite una mayor combustión suplementaria y una mejor eficiencia general. ^{[ 3 ]}

Algunos generadores de vapor de recuperación de calor (HRSG) incluyen combustión suplementaria o en conductos. Estos quemadores adicionales proporcionan energía extra al HRSG, lo que genera más vapor y, por lo tanto, aumenta la potencia de la turbina de vapor . Generalmente, la combustión en conductos proporciona energía eléctrica a un menor costo de capital. Por consiguiente, se utiliza con frecuencia para operaciones de máxima demanda.

Las calderas de recuperación de calor (HRSG) también pueden contar con válvulas desviadoras para regular el flujo de entrada. Esto permite que la turbina de gas continúe funcionando cuando no hay demanda de vapor o si es necesario desconectar la caldera.

Los controles de emisiones también pueden ubicarse en el HRSG. Algunos pueden contener un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR) para reducir los óxidos de nitrógeno (un importante contribuyente a la formación de smog y lluvia ácida) o un catalizador para eliminar el monóxido de carbono . La inclusión de un SCR afecta drásticamente la configuración del HRSG. El catalizador de NOx funciona mejor a temperaturas entre 650 y 750 °F (343–399 °C) . Esto generalmente significa que la sección del evaporador del HRSG tendrá que dividirse y el SCR colocarse entre las dos secciones. Recientemente han salido al mercado algunos catalizadores de NOx de baja temperatura que permiten colocar el SCR entre las secciones del evaporador y del economizador ( 350–500 °F [177–260 °C] ). ^{[ 3 ]}    

Un tipo especializado de generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) sin tambores de caldera es el generador de vapor de paso único (OTSG). En este diseño, el agua de alimentación de entrada sigue un recorrido continuo sin secciones segmentadas para economizadores, evaporadores y sobrecalentadores. Esto proporciona un alto grado de flexibilidad, ya que las secciones pueden expandirse o contraerse en función de la carga térmica recibida de la turbina de gas. La ausencia de tambores permite cambios rápidos en la producción de vapor y reduce las variables a controlar, siendo ideal para el funcionamiento en ciclos y a carga base. Con una selección adecuada de materiales, un OTSG puede funcionar en seco, lo que significa que los gases de escape calientes pueden pasar por encima de los tubos sin que circule agua por su interior. Esto elimina la necesidad de una chimenea de derivación y un sistema desviador de gases de escape, necesarios para operar una turbina de combustión con un HRSG de tipo tambor fuera de servicio. ^{[ 4 ]}

• La recuperación de calor puede utilizarse ampliamente en proyectos energéticos.
• En la región del Golfo Pérsico , rica en energía , el vapor del HRSG se utiliza para plantas desalinizadoras . ^{[ 3 ]}
• Las universidades son candidatas ideales para las aplicaciones de HRSG. Pueden utilizar una turbina de gas para producir electricidad de alta fiabilidad para el uso del campus. El HRSG puede recuperar el calor de la turbina de gas para producir vapor/agua caliente para calefacción o refrigeración urbana . ^{[ 3 ]}
• Los grandes buques oceánicos (por ejemplo, el Emma Maersk ) utilizan la recuperación de calor para poder apagar sus calderas de fueloil mientras navegan. ^{[ 3 ]}
• Las instalaciones industriales pueden utilizar generadores de vapor de recuperación de calor residual para capturar el calor de los gases de escape de hornos, motores o equipos de proceso. Algunos sistemas modernos están diseñados como unidades compactas de paso único que generan vapor rápidamente sin el uso de tambores de vapor, lo que mejora la flexibilidad operativa y reduce el espacio de instalación. ^{[ 5 ]}

• Sistema de recuperación de calor de escape
• BMW Turbosteamer
• tratamiento oxigenado
• generador de vapor monotubo

• Usuarios de HRSG archivados el 26/02/2021 en Wayback Machine