Descripción General del Sopleteo de Vapor en Plantas de Ciclo Combinado
Una planta de ciclo combinado utiliza tanto turbinas de gas como de vapor para producir hasta un 50% más de electricidad a partir del mismo combustible que una planta de ciclo simple tradicional.
Normalmente, una planta de ciclo combinado comprende generadores de turbina de gas equipados con un Generador de Vapor de Paso Único (OTSG) o un Generador de Vapor de Recuperación de Calor (HRSG) y turbina(s) de vapor. Se hace circular agua a través de un OTSG o un HRSG que captura el calor residual de la turbina de gas que, de otro modo, se escaparía a través de la chimenea de escape. El HRSG o OTSG genera vapor a partir de los gases de escape de la turbina de gas y lo envía a la turbina de vapor. Este vapor puede incluir varias formas: alta presión, presiones intermedias y baja presión. La turbina de vapor transfiere su energía al eje del generador, donde se convierte en electricidad adicional.
Cada planta requerirá sopleteos de vapor en las tuberías de vapor antes de la puesta en marcha y operación para eliminar óxido, escombros, incrustaciones o grasas que puedan dañar o reducir la eficiencia de la turbina de vapor. Si no se realiza adecuadamente, esto puede costar millones en pérdida de eficiencia y tiempo de inactividad.
Los sopleteos de vapor se realizan a baja presión, en condiciones de presión, temperatura y caudal que pueden ser considerablemente menores que las condiciones de operación. Estos sopleteos están diseñados para crear condiciones donde la fuerza generada durante el sopleteo de vapor sea igual o superior a la fuerza durante las condiciones de operación máxima. Esta comparación se conoce como el índice de fuerza de limpieza (CFR). Los sopleteos se diseñan para tener un CFR superior a 1. Dada la sensibilidad de las turbinas de vapor, la calidad de los sopleteos se mide con objetivos insertados en la trayectoria del vapor para evaluar la limpieza de la tubería. Las especificaciones de limpieza y el número y tamaño de los impactos en el objetivo suelen ser proporcionados por el fabricante de la turbina.
Las plantas de ciclo combinado pueden contener uno o varios generadores de turbina de gas con OTSG o HRSG y pueden alimentar una o múltiples turbinas de vapor. Pueden tener varias formas de vapor, como vapor de alta, media y baja presión, que alimentan las turbinas de vapor. Debido a los gradientes de temperatura dentro del OTSG o HRSG, cuando hay múltiples formas de vapor, deben limpiarse simultáneamente. Cuando múltiples turbinas de gas con OTSG o HRSG alimentan una sola turbina, la configuración de tuberías debe tenerse en cuenta durante los sopleteos para asegurar una limpieza adecuada en cada sección. Esto puede requerir múltiples etapas para realizar los sopleteos de vapor.
A diferencia de las plantas de calderas de vapor básicas, donde las propiedades del vapor se controlan mediante válvulas de estrangulamiento, en los sopleteos de vapor de plantas de ciclo combinado, las propiedades se controlan regulando el flujo de agua al OTSG o HRSG. Esto debe coordinarse con la carga establecida para cada turbina de gas para garantizar que las propiedades del vapor cumplan o superen el CFR o los requisitos especificados por el cliente. Cuando se requiere sopletear múltiples presiones de vapor (alta, media y baja), puede ser necesario ajustar la temperatura del vapor para cumplir con las condiciones requeridas y mantenerse dentro de los límites máximos de expansión del diseño.
La ciclación térmica, una técnica para expandir y contraer la tubería, ayuda a desplazar el óxido de laminación y partículas de los interiores, arrastrándolos en el flujo de vapor. Esto se logra mediante sistemas de atemperación para enfriar la temperatura de la tubería durante el sopleteo o apagando el sopleteo de vapor para permitir el enfriamiento.
Las tuberías temporales de sopleteo de vapor deben diseñarse según la norma ASME B31.1 y soportar las condiciones máximas de sopleteo que pueden ocurrir. Estas tuberías temporales se conectan desde el punto de sopleteo en la tubería de vapor a un tanque colector llamado silenciador. El silenciador reduce el ruido, recoge los escombros durante el sopleteo y redirige el vapor hacia arriba para minimizar fuerzas en las tuberías y dirigir el escape de manera segura. Para reducir aún más el ruido, se usa enfriamiento por agua para llevar la temperatura del vapor a saturación antes de entrar en el silenciador. Esto permite que otras actividades continúen de manera segura en el sitio durante el sopleteo.
Dado que la mayoría de las plantas de ciclo combinado no están diseñadas para tener grandes reservas de agua, y el agua utilizada en el sopleteo de vapor se libera en forma de vapor, puede ser necesario traer fuentes adicionales de agua. Para satisfacer los requisitos, se puede utilizar una fuente temporal de agua de calidad para alimentación de calderas. Estos pueden ser costosos, por lo que diseñar los sopleteos con el menor uso de agua posible mientras se mantiene un CFR superior a 1 es crucial.
Con estos factores en mente, se requiere una planificación e ingeniería considerable en torno a la operación de las turbinas de gas antes de proceder con los sopleteos de vapor. Este es un servicio en el cual nos especializamos.