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Aprovechamiento energético en turbinas de vapor Autores: Dr. José Carbia Carril (*) , Felipe Antelo González (**) . Dr. José Benito Suárez Costa (**) . Departamento de Enerxía e Propulsión Mariña da Universidade da Coruña. E.T.S. de Náutica e Máquinas, Paseo de Ronda 51, 15011, A Coruña. (*) Profesor Titular da Universidade da Coruña. (**) Profesores asociados da Universidade da Coruña. Teléfono: 981 16 70 00 - Ext.: 4314. NIF: 33.224.941- S. E-mail: [email protected] RESUMEN Este trabajo presenta un estudio del aprovechamiento energético en instalaciones de turbinas de vapor. El estudio abarcará desde el análisis de la energía suministrada al sistema en forma de entalpía, hasta la energía no utilizada, y que se pierde en el ambiente, la que realmente se aprovecha y la que aún encontrándose dentro de la desperdiciada, pudiera ser susceptible de aprovechamiento. INTRODUCCIÓN Habida cuenta que en las instalaciones industriales se pretende siempre optimizar el consumo de energía, lo que implica un mayor rendimiento económico, se procura en todo momento no sólo la optimización de la energía en el proceso principal de la planta, sino que además se buscan soluciones de aprovechamiento de la energía utilizable (exergía), que se pierde en el proceso principal, pero que podría ser aprovechable, bien como energía utilizable en el mismo proceso, bien como energía utilizable en acondicionamiento de las partes de la instalación, (por ejemplo calefacción), o en su caso añadir a la planta determinados procesos adicionales en los cuales pudiera ser utilizada esa energía, con lo que esos nuevos procesos añadidos no tendrían el elevado coste que supondría el tener que disponer de las fuentes primarias de energía necesarias para dichos procesos. Los objetivos perseguidos en este trabajo van dirigidos, a establecer un buen conocimiento del comportamiento de la instalación analizada, de las transformaciones de

Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

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Page 1: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

Aprovechamiento energético en turbinas de vapor

Autores:

Dr. José Carbia Carril(*), Felipe Antelo González(**) . Dr. José Benito Suárez Costa (**) .

Departamento de Enerxía e Propulsión Mariña da Universidade da Coruña.

E.T.S. de Náutica e Máquinas, Paseo de Ronda 51, 15011, A Coruña. (*) Profesor Titular da Universidade da Coruña. (**) Profesores asociados da Universidade da Coruña. Teléfono: 981 16 70 00 - Ext.: 4314. NIF: 33.224.941- S. E-mail: [email protected] RESUMEN

Este trabajo presenta un estudio del aprovechamiento energético en instalaciones de

turbinas de vapor. El estudio abarcará desde el análisis de la energía suministrada al

sistema en forma de entalpía, hasta la energía no utilizada, y que se pierde en el ambiente,

la que realmente se aprovecha y la que aún encontrándose dentro de la desperdiciada,

pudiera ser susceptible de aprovechamiento.

INTRODUCCIÓN

Habida cuenta que en las instalaciones industriales se pretende siempre optimizar

el consumo de energía, lo que implica un mayor rendimiento económico, se procura en

todo momento no sólo la optimización de la energía en el proceso principal de la planta,

sino que además se buscan soluciones de aprovechamiento de la energía utilizable

(exergía), que se pierde en el proceso principal, pero que podría ser aprovechable, bien

como energía utilizable en el mismo proceso, bien como energía utilizable en

acondicionamiento de las partes de la instalación, (por ejemplo calefacción), o en su caso

añadir a la planta determinados procesos adicionales en los cuales pudiera ser utilizada esa

energía, con lo que esos nuevos procesos añadidos no tendrían el elevado coste que

supondría el tener que disponer de las fuentes primarias de energía necesarias para dichos

procesos.

Los objetivos perseguidos en este trabajo van dirigidos, a establecer un buen

conocimiento del comportamiento de la instalación analizada, de las transformaciones de

Page 2: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

energía que se producen en cada uno de los puntos de intercambio de una forma de energía

en otra, las posibles modificaciones o adaptaciones para un aprovechamiento lo más

óptimo posible en cada elemento, proponiendo en su caso mejoras tanto en el modo de

funcionamiento como en el diseño, o introduciendo nuevos sistemas.

Cuantificar de la forma más precisa posible las cantidades de energía puestas en

juego; y de la que se pierde, la que pudiera ser aprovechable, bien como energía auxiliar

para la instalación, o la aprovechable en otros procesos susceptibles de poder

complementar dicha instalación de producción.

Analizar las variables en los costes de ese aprovechamiento, tanto si se imputa a

la producción principal como si se imputa a la producción auxiliar, o al nuevo producto

industrial.

SISTEMAS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO

Los principales sistemas de intercambio energético que intervienen en una

instalación de turbinas de vapor, están relacionados con la transformación de energía

térmica en trabajo, y con la cesión de calor al foco frío. Al mismo tiempo que ese calor

perdido sería susceptible de un aprovechamiento parcial.

Turbina y condensador

La instalación analizada utiliza un ciclo térmico de Rankine regenerativo con 6

extracciones. La turbina es de condensación de dos cuerpos y rinde una potencia de 350

MW a 3000 rpm operando entre 162 bar (admisión de vapor a toberas) y 69 mbar

(condensador). El primer cuerpo alberga los cilindros de alta presión y de presión

intermedia y el segundo, de doble flujo, alberga el cilindro de baja presión.

La parte de alta presión consta de una etapa Curtis y 9 etapas de reacción. La

parte de media presión está compuesta por dos cuerpos con 5 etapas de reacción cada

una, que reciben vapor en sentidos opuestos. La turbina de baja presión es de doble flujo

con circulación de vapor desde el centro hacia los extremos, y está compuesta por dos

cuerpos de 6 etapas cada uno.

Page 3: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

La condensación del vapor de agua a la salida de la turbina de baja presión se

realiza en el condensador mediante circulación de agua fría. El condensador extrae la

energía de 730 Tm/h del vapor por medio de 23700 tubos de latón de Almirantazgo por

los que circulan 38000 m3/h de agua realizando 2 pasos.

Sistema de agua de alimentación

Consta de una bomba (turbobomba) accionada por una turbina de vapor de 7850 kW a

5150 rpm funcionando entre 169 bar (generador de vapor) y 4 bar (desgasificador).

Sistema de condensado

Está formado por 2 bombas de eje vertical de tipo sumergido y etapas múltiples

con impulsores tipo turbina que necesitan 680 kW para provocar un salto de presión de

0,069 bar a 15 bar en 950 m3/h.

Sistema de agua de refrigeración

El sistema de refrigeración funciona en ciclo cerrado, con torre hiperbólica e tiro

natural. A la salida del condensador, el agua que ha aumentado su temperatura, se lleva

a la torre de refrigeración, y allí se enfría haciéndola caer en forma de lluvia y

exponiéndola a la corriente de aire que se establece de forma natural por su interior. El

vapor de agua que arrastra la corriente conforma el penacho característico de estas

torres. El caudal de agua de refrigeración en la torre, de 38 Tm/h con un salto de

temperatura de 11º C. La aportación de agua a las balsas de estas torres se realiza desde

una presa de captación alimentada por un río.

Datos de estado relevantes en el ciclo de turbina De todos estos datos de estado del vapor a lo largo de la instalación sólo son necesarios

unos cuantos para el estudio del ciclo Rankine regenerativo de la instalación principal, ya

que la mayoría se corresponden con purgas, pérdidas puntuales, vapor auxiliar, etc.

Por medio de una tabla se consignan aquéllos que se consideran relevantes para el

trazado del correspondiente diagrama h-s del ciclo termodinámico.

Page 4: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

CARGA: 100% POT. BORNAS 349,159 MW POT. A LA RED 317,136 MW

p T m h s v

ESTADO

Datos de estado relevantes en

el ciclo de turbina bar ºC kg/h kJ/kg kJ/kgK

m3/ kg

1 VAPOR ENTRADA ADMISIÓN TURBINA 163,00 538,00 1078070 3398,76 6,40 0,02070

2 VAPOR ENTRADA RUEDA CURTIS 162,00 538,00 1055640 3398,76 6,44 0,02130

100 VAPOR ENTRADA TAP 110,00 487,00 1078070 3313,95 6,47 0,02810

5 VAPOR SALE CUERPO AP 43,90 352,57 1078070 3089,02 6,55 0,06200

5s VAPOR ESCAPE TAP (VRF) 43,90 328,00 1078070 3022,14 6,44 0,05800

7 VAPOR RECALENTADO ENTRA TUR (VRC) 39,80 538,00 979317 3528,09 7,18 0,09260

8 VAPOR ENTRA TMP-1 39,30 538,00 979317 3528,09 7,21 0,09310

9 VAPOR SALE TMP-1 21,40 445,00 979317 3343,29 7,23 0,15700

10 VAPOR ENTRA TMP-2 20,50 445,00 902329 3340,24 7,25 0,06500

10s VAPOR SALE TMP- 1 (EXP. ISENT) 21,40 435,00 979317 3314,74 7,21 0,15000

12 VAPOR ESCAPE TBP A CONDENSADOR 0,0691 38,41 676253 2330,35 7,52 21,0100

12s VAPOR ESCAPE TBP A CONDENSADOR (E. ISEN) 0,0691 38,41 676253 2236,30 7,21 19,9000

13 POZO CONDENSADOR 0,0691 38,41 856662 2236,30 0,54 0,00100

14 DESCARGA BBA. CONDENSADO 20,04 39,33 856662 162,73 0,57 0,00100

18 ENTRADA LIQUIDO CBP-1 15,84 40,45 856662 170,29 0,57 0,00100

19 SALIDA LIQUIDO CBP-1, ENTRADA CBP-2 14,94 64,42 856662 270,11 0,89 0,00100

20 SALIDA LIQUIDO CBP-2, ENTRADA CBP-3 13,54 89,50 856662 374,95 1,19 0,00100

21 SALIDA LIQUIDO CBP-3 12,04 127,62 856662 535,12 1,63 0,00100

22 CONDENSADO A DESGASIFICADOR 7,84 127,62 856662 534,71 1,63 0,00100

23 ASPIRACIÓN BBA. ALIM. CALDERA 7,84 168,77 1146896 712,77 1,63 0,00100

24 DESCARGA BBA. ALIM. CALDERA 198,01 170,76 1146896 735,22 1,95 0,00110

26 SALIDA LIQUIDO CAP-5, ENTRADA CAP-6 191,00 214,38 1146896 922,44 2,01 0,00110

27 SALIDA LIQUIDO CAP-6 188,10 254,75 1146896 1106,95 2,44 0,00116

33 VAPOR ENTRADA TBP 8,25 324,30 103885 3092,36 7,34 0,34000

33s VAPOR ENTRADA TBP (EXP. ISENT) 8,25 300,00 798444 3051,40 7,21 0,32000

36 VAPOR TBP 4ª SANGRÍA A CBP-3 2,94 208,51 743092 2877,26 7,39 0,77300

36s VAPOR TBP 4ª SANGRÍA A CBP-3 (EXP. ISENT) 2,94 172,00 743092 2808,96 7,21 0,69100

38 VAPOR TBP 5ª SANGRÍA A CBP-2 0,82 93,64 707571 2669,35 7,42 2,12000

38s VAPOR TBP 5ª SANGRÍA A CBP-2 (EXP. ISENT) 0,82 93,64 707571 2583,24 7,21 2,04000

40 VAPOR ENTRADA CBP-1 0,31 69,42 31318 2525,14 7,64 5,35000

Page 5: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

1

5

8

9 - 10

33

36

38

40

12

13

14

19 18

20

21

23 24

26

27

2

100

7

22

EN

TA

LPIA

(k

J/kg

)

418

836

1259

1672

2090

2508

2926

3344

0 10

21

31

42

52

. 63

73

84

.

3760

0

ENTROPIA (kJ/kg·K)

Page 6: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

DATOS DE OPERACIÓN DE LA INSTALACIÓN

Se han tomado datos del funcionamiento real de la planta con distintas cargas y en distintas

condiciones de la instalación. En ellos se reflejan los valores de presión y temperatura de

cada estado del fluido en el ciclo así como los caudales y consumos correspondientes de

vapor y combustible.

En las siguientes tablas se muestran estos datos para determinadas condiciones de

operación, a plena carga (350 MW) y con carga parcial, correspondientes al mínimo

técnico (230 MW) y la otra a una situación intermedia (280 MW).

DESGLOSE DE POTENCIAS

POTENCIA EN BORNAS 351,54 349,16 282,81 233,09 MW POTENCIA EN AUXILIARES 16,4 32,023 14,354 16,494 MW POTENCIA A LA RED 335,14 317,136 268,450 216,6 MW

DISTRIBUCIÓN DE POTENCIAS EN TURBINAS POTENCIA TURBINA ALTA PRESIÓN 85,578 132,85 76,44 61,68 MW POTENCIA TURBINA MEDIA PRESIÓN 121,34 121,89 95,896 70,002 MW POTENCIA TURBINA BAJA PRESIÓN 152,36 96,063 116,55 106,62 MW POTENCIA ENTREGADA A ÁLABES 359,178 354,209 288,886 238,302 MW POTENCIA ÁLABES TURBINA AUXILIAR (BAAC) 8,7376 7,949 6,7122 0 MW POTENCIA PERDIDA EN ESCAPE 2,96 3,075 2,35 2,45 MW EFICIENCIA DE LAS TURBINAS EFICIENCIA DE LA EXPANSIÓN TURBINA DE ALTA 74,774 74,215 72,543 66,532 % EFICIENCIA DE LA EXPANSIÓN TURBINA DE MEDIA 90,047 90,538 89,92 88,349 % EFICIENCIA DE LA EXPANSIÓN TURBINA DE BAJA 92,106 70,552 99,007 94,414 %

Page 7: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

RESULTADOS OBTENIDOS

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DURANTE LA PUESTA EN MARCHA

PERDIDA EN EL ESCAPE 3,075 MW 2,797 MW

POTENCIA CEDIDA A LOS ALABES 357,294 MW 264,624 MW

PERDIDAS MECANICAS TURBINA 1,000 MW 1,000 MW

PERDIDAS ALTERNADOR 4,060 MW 3,792 MW

POTENCIA BORNAS ALTERNADOR 349,159 MW 257,045 MW

POTENCIA BOMBA ALIMENTACIÓN CALDERA 7,949 kW 6,053 kW

POTENCIA BBA. EXTRACCION CONDENSADO 0,506 MW 0,302 MW

POTECIA EN BOMBA CIRCULACIÓN 2,574 MW 2,574 MW

POTENCIA EN AUXILIARES 32,023 MW 32,000 MW

POTENCIA CEDIDA A LA RED 317,136 MW 230,796 MW

RENDIMIENTO CALDERA 72,01 % 71,50 %

CONS. ESPEC. BRUTO TURBOGENERADOR- CEBT 8182,7 kJ/kWh 8315,4 kJ/kWh

CONS. ESPEC. NETO TURBOGENERADOR - CENT 8992,0 kJ/kWh 8418,4 kJ/kWh

CONS. ESPECIFICO BRUTO GRUPO - CEBG 11734,8 kJ/kWh 12042,5 kJ/kWh

CONS. ESPECIFICO NETO GRUPO - CENG 12906,6 kJ/kWh 13710,1 kJ/kWh

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DURANTE LA PUESTA EN MARCHA

PERDIDA EN EL ESCAPE 1,740 MW 1,749 MW

POTENCIA CEDIDA A LOS ALABES 177,213 MW 89,814 MW

PERDIDAS MECANICAS TURBINA 1,000 MW 1,000 MW

PERDIDAS ALTERNADOR 3,410 MW 3,050 MW

POTENCIA BORNAS ALTERNADOR 171,063 MW 84,015 MW

POTENCIA BOMBA ALIMENTACIÓN CALDERA 4,868 kW 3,209 kW

POTENCIA BBA. EXTRACCION CONDENSADO 0,188 MW 0,030 MW

POTECIA EN BOMBA CIRCULACIÓN 1,673 MW 1,673 MW

POTENCIA EN AUXILIARES 20,815 MW 15,000 MW

POTENCIA CEDIDA A LA RED 150,248 MW 79,015 MW

RENDIMIENTO CALDERA 71,19 % 69,00 %

CONS. ESPEC. BRUTO TURBOGENERADOR- CEBT 8679,7 kJ/kWh 9561,4 kJ/kWh

CONS. ESPEC. NETO TURBOGENERADOR - CENT 9844,0 kJ/kWh 11546,8 kJ/kWh

CONS. ESPECIFICO BRUTO GRUPO - CEBG 12673,0 kJ/kWh 14415,6 kJ/kWh

CONS. ESPECIFICO NETO GRUPO - CENG 14373,3 kJ/kWh 17409,1 kJ/kWh

Page 8: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

DISTRIBUCIÓN DE LA POTENCIA EN LOS ÁLABES PARA LAS DISTINTAS CARGAS

DISTRIBUCIÓN DE POTENCIAS (MW) AL 100% DE LA CARGA

POTENCIA CEDIDA A LA RED

317,13688,8%

PÉRDIDAS MECANICAS

TURBINA1,0000,3%

PÉRDIDAS ALTERNADOR

4,0601,1%

PÉRDIDA EN EL ESCAPE

3,0750,9%

POTENCIA EN AUXILIARES

32,0239,0%

DISTRIBUCIÓN DE POTENCIAS (MW) AL 50% DE LA CARGA

POTENCIA EN AUXILIARES

20,81511,7%

PÉRDIDA EN EL ESCAPE

1,7401,0%PÉRDIDAS

ALTERNADOR3,4101,9%

PÉRDIDAS MECANICAS

TURBINA1,0000,6%

POTENCIA CEDIDA A LA

RED150,24884,8%

DISTRIBUCIÓN DE POTENCIAS (MW) AL 75% DE LA CARGA

POTENCIA EN AUXILIARES

32,00011,8%

PÉRDIDA EN EL ESCAPE

2,7971,0%

PÉRDIDAS ALTERNADOR

3,7921,4%

PÉRDIDAS MECANICAS

TURBINA1,0000,4%

POTENCIA CEDIDA A LA

RED230,79685,4%

Page 9: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

DISTRIBUCIÓN DE POTENCIAS (MW) AL 25% DE LA CARGA

POTENCIA CEDIDA A LA

RED79,0279,2%

PÉRDIDAS MECANICAS

TURBINA1,001,0%

PÉRDIDAS ALTERNADOR

3,053,1%

PÉRDIDA EN EL ESCAPE

1,751,8%POTENCIA EN

AUXILIARES15,0015,0%

VARIACIÓN DE LA PÉRDIDA EN EL ESCAPE CON LA CARGA

3,0752,797

1,740 1,75

1

2

3

4

100% 75% 50% 25%

CARGA DE LA CENTRAL EN PRUEBAS (%)

PÉR

DID

A E

N E

L ES

CA

PE

(M

W)

VARIACIÓN DE LA PÉRDIDA EN ALTERNADOR CON LA CARGA

4,0603,792

3,410

3,050

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

100% 75% 50% 25%

CARGA DE LA CENTRAL EN PRUEBAS (%)

PÉR

DID

A E

N A

LTER

NA

DO

R

(MW

)

Page 10: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

Como se puede apreciar a medida que baja la carga la potencia absorbida por los

elementos auxiliares y las pérdidas del alternador y turbina van disminuyendo en valor

absoluto, pero representan cada vez una mayor proporción de la potencia en los álabes,

siendo desaconsejable el funcionamiento en estas condiciones por aumentar el precio

VARIACIÓN DE LA PÉRDIDA EN AUXILIARES CON LA CARGA

32,023 32,000

20,815

15,000

10

15

20

25

30

35

40

100% 75% 50% 25%

CARGA DE LA CENTRAL EN PRUEBAS (%)

PÉR

DID

A E

N A

UX

ILIA

RES

(M

W)

VARIACIÓN DE POTENCIA BBA. ALIMENTACIÓN CON LA CARG A

7,949

6,0534,868

3,21

0

2

4

6

8

10

100% 75% 50% 25%

CARGA DE LA CENTRAL EN PRUEBAS (%)

PO

TEN

CIA

TBB

A. A

LIM

.

(MW

)

VARIACIÓN DE POTENCIA BBA. CONDENSADO CON LA CARGA

0,506

0,302

0,188

0,03

0,0

0,2

0,4

0,6

100% 75% 50% 25%

CARGA DE LA CENTRAL EN PRUEBAS (%)

PO

TEN

CIA

BBA

. C

ON

DEN

SA

DO

(M

W)

Page 11: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

por kWh generado, lo cual se refleja en los consumos específicos como se verá a

continuación.

RESULTADOS DEL CICLO DE TURBINA

Con datos tomados de la propia instalación, y los calculados, tanto en tablas de

vapor como en diagrama de MOLLIER, se representa la evolución del fluido en el

diagrama h-s y se hallan los rendimientos del ciclo (Mataix, C.).

Potencia en bornas del alternador 350 MW Régimen de giro 3000 r.p.m. Presión de vapor a la entrada 163 bar Temperatura del vapor a la entrada 538 ºC Temperatura del vapor después del recalentamiento 538 ºC Presión del condensador 0,069 bar Número de extracciones 6

POTENCIA EN EL PRIMER ESCALONAMIENTO (ESCALONAMIENTO CURTIS)

kgkJh

CT

barp

3399

538

163

1

01

1

=

=

=

s

kgm

hTmm

2,299

1078

=

=

&

&

kgkJh

CT

barp

3310

482

110

100

0100

100

=

=

=

mr 51,0= s

mu 160= MWP 6,26=

kgkJh 89=∆ kg

kJhs 129=∆ 6,0=iη

POTENCIA EN LOS NUEVE ESCALONAMIENTOS DE ALTA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

3310

482

110

100

0100

100

=

=

=

s

kgm

htm

2,299

1078

=

=

&

&

kgkJh

CT

barp

3080

352

9,43

5

05

5

=

=

=

Page 12: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

mr

mr

50,0

43,0

9

1

==

s

mu

smu

157

135

9

1

=

= s

mum 146=

kgkJhkg

kJhkgkJh mis 6,25

9

23089,0260230 ==∆==∆=∆ η

MWPT 8,68= MWPm 7,7=

POTENCIA EN LOS CINCO ESCALONAMIENTOS DE MEDIA ALTA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

3528

538

3,39

8

08

8

=

=

=

skgm 9,264=&

kgkJh

CT

barp

3345

445

4,21

9

09

9

=

=

=

mr

mr

63,0

61,0

5

1

==

s

mu

smu

198

192

5

1

=

= s

mum 195=

kgkJhkg

kJhkgkJh mis 6,36

5

18387,0211183 ==∆==∆=∆ η

MWPT 5,48= MWPm 7,9=

POTENCIA EN LOS CINCO ESCALONAMIENTOS DE MEDIA BAJA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

3340

445

5,20

10

010

10

=

=

=

skgm 5,246=&

kgkJh

CT

barp

3092

324

25,8

33

033

33

=

=

=

mr

mr

75,0

60,0

5

1

==

s

mu

smu

236

188

5

1

=

= s

mum 212=

Page 13: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

kgkJhkg

kJhkgkJh mis 2,50

5

25194,0265251 ==∆==∆=∆ η

MWPT 9,61= MWPm 4,12=

DOS PRIMEROS ESCALONAMIENTOS DE BAJA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

3092

324

25,8

33

033

33

=

=

=

skgm 5,236=&

kgkJh

CT

barp

2877

208

94,2

36

036

36

=

=

=

mr

mr

97,0

95,0

2

1

==

s

mu

smu

305

298

2

1

=

= s

mum 302=

kgkJhkg

kJhkgkJh mis 114

2

22894,0240228 ==∆==∆=∆ η

MWPT 9,53= MWPm 27=

DOS SEGUNDOS ESCALONAMIENTOS DE BAJA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

2877

208

94,2

36

036

36

=

=

=

skgm 1,211=&

kgkJh

CT

barp

2669

6,93

82,0

38

038

38

=

=

=

mr

mr

02,1

00,1

2

1

==

s

mu

smu

320

314

2

1

=

= s

mum 317=

kgkJhkg

kJhkgkJh mis 103

2

2069,0225206 ==∆==∆=∆ η

MWPT 5,43= MWPm 7,21=

Page 14: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

PENÚLTIMO ESCALONAMIENTO DE BAJA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

2669

6,93

82,0

38

038

38

=

=

=

skgm 2,201=&

kgkJh

CT

barp

2525

4,69

31,0

41

041

41

=

=

=

mr 09,1= s

mu 342= kgkJh 133=∆

MWP 8,26= 87,0150 ==∆ is kg

kJh η

ÚLTIMO ESCALONAMIENTO DE BAJA PRESIÓN

kgkJh

CT

barp

2525

4,69

31,0

41

041

41

=

=

=

skgm 4,192=&

kgkJh

CT

barp

2330

4,38

069,0

12

012

12

=

=

=

mr 24,1= s

mu 389= kgkJh 169=∆

MWP 5,32=

82,0202 ==∆ is kgkJh η

POTENCIA TOTAL DE LA TURBINA

MWPiT 5,362=

Page 15: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

ANÁLISIS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

DATOS

Calor intercambiado 1675,5 GJ/h T salida agua de refrigeración 38,1 ºC T entrada agua de refrigeración 26,8 ºC T pozo de condensado 41,0 ºC T escape turbina 41,5 ºC P absoluta condensador 51,7 mm Hg Humedad relativa 92,0 % T bulbo seco 15,1 ºC Presión atmosférica 734,0 mm. Hg T saturación a la presión media 41,7 ºC Subenfriamiento pozo condensado 0,7 ºC Caudal agua refrigeración 35834,4 m3/h Rendimiento térmico nominal 77,94 % Rendimiento térmico en el ensayo 75,60 % Factor de limpieza 85,28 %

Torre de refrigeración Temperatura del bulbo húmedo 14,4 ºC KaV/L 1,249 Coeficiente de relleno 3,9 T salida agua a condiciones nominales 26,9 ºC T salida agua garantizada 24,7 ºC Aproximación 12,4 ºC Eficiencia de la torre 47,6 %

De la cantidad de vapor que se lleva el sistema de refrigeración en el foco frío del ciclo de

la instalación de vapor, sería factible su recuperación, si en vez de enviar el agua a la torre

de refrigeración tratara de aprovecharse como elemento calefactor para otros sistemas,

siempre que la temperatura del agua a la salida del sistema de refrigeración del foco frío

sea suficiente para asegurar una transmisión adecuada de calor, para el valor de la

temperatura máxima del elemento receptor.

CONCLUSIONES Al mejorar el sistema de desmineralización del agua del ciclo y el tratamiento de ésta en el

propio ciclo se reducen, por una parte, las posibles incrustaciones en las zonas de tubos de

agua y de vapor de la caldera y, por otra, es posible disminuir la temperatura de agua de

reposición en el condensador si se reduce la cantidad de gases incondensables con lo cual

la eficiencia del mismo es mayor y es más fácil conseguir una menor temperatura en el

mismo con la consecuente disminución de presión como corresponde en saturación.

Page 16: Aprovechamiento Energetico en Turbinas de Vapor

La recogida de todos los vapores de purgas y fugas para su incorporación al ciclo como se

observa en las tablas, reporta también un considerable ahorro energético.

Otra posibilidad de optimización del ciclo es el aprovechamiento de la energía que se va

con el agua de refrigeración del condensador, contemplándose la posibilidad de utilizar una

parte de los 1675,5 GJ/h a 38 ºC para calefacción en instalaciones domésticas, deportivas o

industriales.

REFERENCIAS • Antelo González, Felipe. “Aproveitamento Energético e Rendementos dunha

planta de xeración de Energía Eléctrica a Vapor”. T.I.T. Universidade da Coruña. 2004.

• Mataix, Claudio. “Turbomáquinas Térmicas”. Editorial DOSSAT. 2000. • Gómez, J.L., Monleón, M, Gallego, G., “Termodinámica Técnica”. U.P.V.

Departamento de Termodinámica Aplicada. 2002. • Rosen Marc, A. “Exergy Analysis of Energy Systems”. Ontario Institute of

Technology. 2004. • Lindenberger D., Brucknerc T. y Morrisonc, R. “Modernization of local energy

systems”. Energy – Journal. Volume 29, Issue 2, pp. 245-256, (Febrero 2004). • Weiguo Xing y Felix F. Wu. “Economic evaluation of private power production

under uncertainties”. International Journal of Electrical Power and Energy Systems – Journal. Volume 25, Issue 2, pp. 91-172 (Febrero 2003).