Félix Ignacio Pérez Cicala

Figura 6.12: Líneas de expansión de turbina de media y baja presión en presión deslizante

6.3. Operación del tren de calentadores

El funcionamiento del tren de calentadores debe estudiarse con detenimiento en cálculos a carga parcial, dada su in uencia en el rendimiento nal del ciclo. Durante la operación a carga parcial, es común que ciertos calentadores se desactiven (bypass) por condiciones de transferencia de calor adversas o por niveles de agua inadecuados. Niveles de condensado demasiado elevados en el calentador darían lugar a un cierre de la válvula de extracción automático, para evitar daños por ingestión de condensado en la turbina.

También es común manipular el ujo másico de extracción cerrando una válvula entre la turbina y el calentador, aumentando la caída de presión del conducto. Ambos casos pueden estudiarse con el programa desarrollado.

6.3.1. Calentadores fuera de servicio o en bypass

Poner un calentador en bypass supone que el agua de alimentación lo atraviesa sin calentarse. Esto da lugar a cambios en la potencia generada por la turbina, al disponer de mayor ujo másico, y empeora el rendimiento del ciclo por tener que aportar más energía el generador de vapor. Esto puede aprovecharse para obtener más potencia del ciclo que en condiciones de diseño, haciendo un bypass al calentador de más alta presión del ciclo.

En la Figura 6.13 se muestra un ciclo con potencia de diseño de 533 MW, que puede alcanzar una potencia de 559 MW cuando se pone el primer calentador en bypass. Aunque resulta contradictorio que el ciclo pueda generar potencia por encima del nivel de diseño (nivel de carga de más del 100 %), este modo de operación es posible si la potencia a la que están certi cados los componentes del ciclo es mayor que la nominal del mismo, lo cual sucede habitualmente al sobredimensionar por márgenes de seguridad. Operar de esta forma podría ser interesante si el

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precio de venta de la electricidad y la demanda fueran lo su cientemente altos para compensar la pérdida de e ciencia.

Figura 6.13: Aumento de potencia al realizar un bypass

Realizar un bypass también puede servir en condiciones de carga parcial para evitar problemas por nivel de condensado en el calentador. Según Hicks, Alder y Jacabson [12], un valor del DCA bajo se corresponde con un nivel de condensado elevado en la sección de subcooling. En carga parcial, el DCA desciende a medidad que baja la carga, mientras que el TTD aumenta. El aumento de TTD es indicativo de una transferencia de calor buena, relacionada con la disponibilidad de área en relación a los ujos másicos involucrados. Sin embargo, un nivel de condensado demasiado elevado puede dar problemas.

En la Figura 6.14 se muestra la operación de los dos calentadores de alta presión al 30 % de TFR, en presión constante. Se observa que el DCA (DA en la gura) de ambos es muy bajo. En la Figura 6.15 se ha realizado un bypass en el segundo calentador de alta presión, lográndose que aumente el DCA del primero en 1.5 grados centígrados. Nótese también el aumento del ujo másico de la extracción del primer calentador de alta (5.01 kg/s a 12.40 kg/s), y la ligeramente menor presión de extracción causada por el cambio de ujo másico por la turbina de media presión (menor ujo másico da lugar a menor caída de presión en la etapa).

Figura 6.14: Calentadores de alta presión con DCA bajo

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Figura 6.15: Aumento del DCA al realizar un bypass

6.3.2. Cierre manual de válvulas

El cierre de válvulas de línea de extracción se puede utilizar para disminuir el ujo másico de vapor que recibe un calentador. En una instalación real, el cierre de una válvula es su ciente para disminuir el caudal, pero en el programa desarrollado la caída de presión no afecta de forma directa al ujo másico, ya que la entalpía de la extracción no cambia, por lo cual la disminución de ujo que se observa en el programa tiene otra causa.

La disminución del ujo másico se produce porque empeoran las condiciones de transferencia de calor en el desuperheater, modi cándose el balance de la ecuación (3.25). El resultado de la disminución del valor de QUA es un estrangulamiento del calentador, al limitarse el máximo calor que se puede intercambiar. En un caso de ejemplo al 80 % de TFR en presión constante, forzando una caída de presión del 30 % en el segundo calentador de alta presión, el valor del coe ciente global de transferencia de calor en el desuperheater cae 281 W=K m2 (pasa de 956 a 675 W=K m2). En la Figura 6.17 se comprueba que el ujo másico disminuye a la mitad (de 20.52 a 10.18 kg/s) al forzar una pérdida de carga del 30 % en la línea de vapor del segundo calentador de alta presión.

Figura 6.16: Calentadores de alta presión con pérdida de carga del 2 %

Figura 6.17: Segundo calentador de alta presión con pérdida de carga del 30 %