Central eléctrica con generador de vapor
Los generadores de vapor son intercambiadores de calor utilizados para convertir el agua en vapor a partir del calor producido en el núcleo de un reactor nuclear. Se utilizan en los reactores de agua a presión (PWR) entre los circuitos de refrigerante primario y secundario.
En los diseños típicos de PWR, el refrigerante primario es agua de gran pureza, mantenida a alta presión para que no pueda hervir. Este refrigerante primario se bombea a través del núcleo del reactor, donde absorbe el calor de las barras de combustible. A continuación, pasa por el generador de vapor, donde transfiere su calor (por conducción a través del metal) al agua a menor presión que se deja hervir.
A diferencia de los PWR, los reactores de agua en ebullición (BWR) no utilizan generadores de vapor. El refrigerante primario hierve directamente en el núcleo del reactor y el vapor pasa por una turbina de vapor. Aunque teóricamente es sencillo, tiene sus inconvenientes para el mantenimiento. Al pasar por el núcleo, el agua del refrigerante primario se ve sometida a un elevado flujo de neutrones. Esto activa el oxígeno y el nitrógeno disuelto en el agua. La reacción principal[1] es: un átomo de oxígeno-16 absorbe 1 neutrón y emite 1 protón, convirtiéndose en nitrógeno-16. El nitrógeno-16 tiene una vida de 7 segundos. El nitrógeno-16 tiene una vida media de 7 segundos y produce un rayo gamma cuando vuelve a descomponerse en oxígeno-16. La vida media de 7 segundos es suficiente para que el agua circule fuera del reactor. En un BWR, esto significa que el agua puede estar en la turbina de vapor cuando libera sus rayos gamma. Aunque esta reacción no produce radioisótopos de larga vida, la radiación gamma significa que los seres humanos no pueden estar presentes en la sala de turbinas de un BWR durante el funcionamiento del reactor y durante un breve periodo de tiempo posterior.
Diagrama del generador de vapor
Este artículo necesita citas adicionales para su verificación. Por favor, ayude a mejorar este artículo añadiendo citas de fuentes fiables. El material sin fuentes puede ser cuestionado y eliminado.Buscar fuentes: “Generador de vapor con recuperación de calor” – noticias – periódicos – libros – scholar – JSTOR (junio de 2019) (Aprende cómo y cuándo eliminar este mensaje de la plantilla).
Un generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) es un intercambiador de calor de recuperación de energía que recupera calor de una corriente de gas caliente, como una turbina de combustión u otra corriente de gas residual. Produce vapor que puede utilizarse en un proceso (cogeneración) o para accionar una turbina de vapor (ciclo combinado).
Los HRSG constan de cuatro componentes principales: el economizador, el evaporador, el sobrecalentador y el precalentador de agua[aclaración necesaria]. Los diferentes componentes se unen para satisfacer los requisitos de funcionamiento de la unidad. Véase la ilustración adjunta de la disposición general de una HRSG modular.
Las HRSG modulares pueden clasificarse de varias maneras, 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 de tipo horizontal, los gases de escape fluyen horizontalmente sobre tubos verticales, mientras que en las HRSG de tipo vertical, los gases de escape fluyen verticalmente sobre tubos horizontales. En función de los niveles de presión, las HRSG se pueden clasificar en presión simple y presión múltiple. Las HRSG de presión única tienen un solo tambor de vapor y el vapor se genera a un solo nivel de presión, mientras que las HRSG de presión múltiple emplean dos (presión doble) o tres (presión triple) tambores de vapor. Las HRSG de presión triple constan de tres secciones: una sección LP (baja presión), una sección de recalentamiento/IP (presión intermedia) y una sección HP (alta presión). Cada sección tiene un tambor de vapor y una sección de evaporación donde el agua se convierte en vapor. A continuación, este vapor pasa por sobrecalentadores para elevar la temperatura por encima del punto de saturación.
Principio de funcionamiento del generador de vapor
Las calderas se calientan normalmente con fuelóleo pesado. Si, debido a la insuficiencia de vapor para calentar el combustible, es necesario utilizar gasóleo u otro combustible de menor viscosidad, se utilizará un quemador de chorro a presión con la punta más pequeña disponible. Si no se dispone de ella, se puede utilizar la boquilla de atomización de vapor o asistida por vapor más pequeña, siempre que las conexiones de vapor estén obturadas. La caldera volverá a funcionar con fuelóleo pesado una vez que se alcance la presión de calentamiento de vapor adecuada.
Si el horno u hornos de la caldera están equipados con sistemas automáticos de purga, éstos deberán estar plenamente operativos. Si el horno u hornos no están equipados con sistemas automáticos de secuencia de purga o no están operativos, antes del encendido del quemador, y en cada ocasión posterior antes de volver a encender el quemador o quemadores, los espacios del horno se purgarán utilizando los ventiladores de tiro forzado para proporcionar un mínimo de cinco cambios completos de aire del horno.
El procedimiento de encendido debe seguir las instrucciones del fabricante. El calentamiento debe ser gradual y uniforme, comenzando con un quemador utilizando la punta más pequeña disponible. Normalmente, debe preverse un período de seis horas para elevar el vapor, pero en los casos en que se hayan efectuado reparaciones en el refractario, o en piezas sometidas a presión, el período debe ampliarse a 24 horas utilizando registros alternativos.
Caldera generadora de vapor pdf
La mayor parte de la electricidad de Estados Unidos se produce con la ayuda de motores de turbina de vapor: según el Departamento de Energía estadounidense, más del 88% de la energía de este país se produce mediante generadores de turbina de vapor en centrales eléctricas como las termosolares, las de carbón y las nucleares. Al ofrecer mayor eficiencia y bajos costes, las turbinas de vapor se han convertido en parte integrante de muchas industrias estadounidenses de producción de energía.
La primera turbina de vapor moderna fue desarrollada por Sir Charles A. Parsons en 1884. Esta turbina se utilizó para iluminar una exposición en Newcastle (Inglaterra) y sólo producía 7,5 KW de energía. Ahora, los generadores de turbina de vapor pueden producir más de 1.000 MW de energía en centrales eléctricas a gran escala. Aunque la capacidad de generación ha aumentado enormemente desde Parsons, el diseño sigue siendo el mismo. Pero, por intuitivo que sea el diseño de Parsons, no es tan simple como el vapor moviéndose a través de las palas. Se basaba en la Segunda Ley de la Termodinámica y en el Teorema de Carnot (), que afirma que a mayor temperatura del vapor mayor eficiencia de la central. Veamos cómo el vapor ayuda a alimentar la mayoría de las centrales eléctricas del país.