Turbina de Vapor

Turbina de Vapor

Descripción de la tecnología de cogeneración biomasa basa en un proceso de turbina de vapor

La tecnología de la cogeneración sobre la base de un proceso de turbina de vapor representa una aplicación a gran escala de campo -probado (> 2 MWel ) en el campo de la producción de electricidad a partir de biomasa sólida .

El proceso de generación de electricidad a partir de vapor de agua comprende las siguientes partes : un subsistema de disparo ( combustión de biomasa ) , un subsistema de vapor ( caldera y sistema de suministro de vapor ) , una turbina de vapor con generador eléctrico , así como un sistema de agua de alimentación y condensado .

En términos de tecnologías de combustión de parrilla sistemas de combustión o en una capacidad térmica de cocción de 20 a 30 unidades de combustión de lecho fluidizado MW se aplican habitualmente .
En el rango de potencia más baja de las tecnologías de turbinas de vapor sea igualmente se disparará calderas de tubos o ya calderas de tubos de agua se aplican como generadores de vapor. Por encima de una gama de potencia de 5 MWel , debido a los parámetros de vapor más altos alcanzables en vivo , vapor de agua se produce en las calderas de tubos de agua .

En cuanto a la tecnología de turbinas de vapor, turbinas de contrapresión y turbinas de condensación de extracción , es necesario distinguir . Si hay una demanda constante de calor en forma de agua caliente o vapor a baja presión por todas las turbinas de contrapresión año se utilizan . En los proyectos se aplican con la necesidad de desacoplar la producción de electricidad y calor de extracción de turbinas de condensación , con el vapor de agua que no, o sólo a una parte baja necesaria para el suministro de calor en la parte de baja presión de la turbina para aumentar la producción de electricidad es .

Principio y la integración de trabajo en una planta de cogeneración de biomasa

El principio de funcionamiento es de acuerdo con la Clausius – Rankine – Proceso clásica . De alta temperatura , vapor de alta presión se genera en la caldera y luego entra en la turbina de vapor . En la turbina de vapor , la energía térmica del vapor de agua se convierte en trabajo mecánico . El vapor a baja presión sale de la turbina entra en el cuerpo del condensador y se condensa en los tubos del condensador . A medida que el vapor se enfría a condensado , el condensado es transportado por el sistema de agua de alimentación de caldera de nuevo a la caldera , donde se utiliza de nuevo.

Un diagrama de flujo simplificado que ilustra una planta de cogeneración de biomasa típico basado en un proceso de extracción de condensación de la turbina se muestra en la Figura 1 .

Fig. 1

Fig. 1

La caldera de vapor consta de la unidad de evaporador , el sobrecalentador y el economizador que por lo general están dispuestos en un diseño de cuatro pasadas . Además , algunos fabricantes implementan un precalentador de aire de combustión adicional en los gases de combustión aguas abajo del economizador mientras que otros utilizan vapor o agua caliente para el precalentamiento del aire de combustión .

El agua de alimentación del ciclo de vapor de agua se calienta en el economizador de agua de alimentación que se instala aguas abajo del sobrecalentador , a una temperatura próxima al punto de ebullición . El economizador de agua de alimentación es el primero de tres posibles unidades de recuperación de calor (los otros son precalentador de aire de combustión y el precalentador de condensado ) aguas abajo del sobrecalentador .

En la cámara de combustión , la energía limitada química del combustible se libera y se transfiere a través de la caldera y de la superficie de los intercambiadores de calor para el ciclo de vapor de agua . El agua calentada se evapora en el evaporador de la caldera y se recoge en el tambor de vapor . Por lo general, los tubos del evaporador dispuestos verticalmente también constituyen la parte superior de las paredes de la cámara de combustión .

Fig. 2

Fig. 2

El tambor de vapor de agua se encuentra fuera del flujo de gases de combustión . Desde el tambor de vapor el vapor saturado se transfiere al sobrecalentador .

El recalentador utiliza gas de combustión a un nivel de alta temperatura para producir vapor sobrecalentado . Se debe prestar atención a los mecanismos de corrosión de alta temperatura que pueden requerir la aplicación de un evaporador de protección antes de la sobrecalentador con el fin de controlar la temperatura del gas de combustión .

Después de las calderas multi- ciclones y precipitadores electrostáticos o filtros de tela se utilizan comúnmente para quitar el polvo de los gases de combustión .

El vapor sobrecalentado a alta presión y alta temperatura es conducido a través de tuberías a la turbina de vapor donde se consume y despresurizado .

En la extracción de condensación de la turbina de vapor se extrae de la turbina en un estado de presión que está predeterminado por los consumidores de calor . La parte principal de esta presión de vapor extraída va al condensador de calefacción y una parte más pequeña se utiliza para transferir calor al agua de alimentación . El resto del vapor se expande en la parte de baja presión de la turbina para el estado de presión del condensador y se enfría a continuación a presión constante . Dependiendo de las condiciones en seco condensadores o de agua de condensación por aire sitio se instalan condensadores refrigerados por .

En general, la unidad turbogenerador incluye el Módulo

  • turbina de vapor
  • unidad de caja de cambios / generador
  • sistema de aceite lubricante
  • sistema de aceite de control
  • sistema de medición y control

Agua desionizada se utiliza para el circuito de vapor de agua con el fin de mantener un funcionamiento sin perturbaciones . En la unidad de tratamiento de agua deben eliminarse las impurezas resueltos y disuelto del agua natural.

Las pérdidas en el circuito de agua – vapor causado por golpe hacia abajo y de muestreo se reponen por el agua desionizada de la unidad de tratamiento de agua de alimentación .

Datos técnicos pertinentes y la eficiencia del proceso de turbina de vapor

Si sólo se utiliza la biomasa de madera -como químicamente tratada, después del estado actual de la técnica , vivir temperaturas de vapor de aproximadamente 540 ° C se alcanzan . Uso de residuos de madera las temperaturas de vapor vivo se deben bajar en aproximadamente 450 ° C para evitar la corrosión aumentado ataque deposición – und .
La eficiencia en el uso anual de electricidad asequible ( = entrada de combustible de producción / anual de electricidad anual en base a su valor neto de calorías ) depende de los parámetros de vapor vivo (temperatura, presión) y por otro lado en el nivel de temperatura necesaria para el proceso y / o distrito consumidores de calor . Eléctricos eficiencia en el uso anual es por lo general entre 18 y 30% para las plantas de cogeneración de biomasa en el rango de capacidad entre 2 y 25 MWel .

Parámetros de vapor y capacidades eléctricas en los procesos de turbinas de vapor :

Temperatura del vapor vivo: 450-540 ° C
La presión del vapor vivo : 20 – 100 bar ( a)
Vivo caudal de vapor : 10 a 125 t / h
La contrapresión o presión de vapor de extracción : 1 – 10 bar
Presión de escape de vapor : 0,05 – 0,60 bar ( a)
Capacidad de carga: 2-25 MWel
Anual eléctrico eficiencia en el uso : 18 – 30 %