Por: Ing. David Alegría
La caldera recuperadora también conocida como HRSG (Heat Recovery Steam Generator) produce vapor de alto contenido energético que es usado por una turbina de vapor.
Las más comunes son del tipo flujo horizontal y utilizan los gases de escape de una turbina a gas, para formar parte de un ciclo combinado.
Tienen dos estructuras principales: La carcasa, cuya función es dirigir los gases calientes desde la turbina de gas hasta la chimenea y los haces de tubos por donde pasa el agua/vapor y realiza el ciclo termodinámico. En el proceso los gases calientes transfieren su calor al agua y se produce vapor en alta, media y baja presión. Describiremos este proceso:
- Precalentador: Es el ingreso de agua a la caldera, aumenta su temperatura utilizando calor del último tramo del HRSG, así se aprovecha todo el calor de los gases antes de ser expulsados por la chimenea.
- Economizador: Antes del ingreso a los evaporadores, usualmente solo hay de alta y media presión. Se encargan de aumentar la temperatura del agua hasta la temperatura de saturación, así se ahorra energía para la conversión en vapor, de allí su nombre.
- Evaporador: Aquí ocurre el cambio de fase de agua a vapor y hay uno por cada nivel de presión. Está formado por tres partes:
– Risers, son haces de tubos ubicados dentro de la caldera sometidos al flujo de gases calientes, el agua empieza a evaporarse y el vapor formado sube por el interior de estos tubos, de allí su nombre, luego ingresa al domo.
– Domos, son recipientes ubicados en la parte superior de la caldera, están dispuestos de forma transversal, se encargan de separar el agua del vapor, dentro de este ocurre un proceso de ebullición, el agua líquida baja por los downcomers y el vapor sale por la parte superior al siguiente tramo del HRSG. El control de nivel de domos es uno de los controles mas importantes de todo el ciclo combinado.
– Downcomers, son tubos que transportan el agua desde el domo, bajando por la parte lateral externa de la caldera para evitar calentamiento y se conectan con los risers formando un loop de circulación natural. - Sobrecalentador: Después del evaporador y más cerca a la fuente de calor, toma el vapor saturado del domo, aumenta su temperatura manteniendo la misma presión, así asegura que el vapor sobrecalentado no se condense hasta pasado la turbina, un menor grado de sobrecalentamiento hará que dispare el HRSG.
Aquí se encuentran las válvulas de atemperación, para no exceder la temperatura máxima permitida inyectando agua pulverizada, una deficiente atemperación producirá disparo del HRSG. - Recalentador: Se usa en calderas modernas para aumentar la eficiencia del ciclo rankine, el vapor degradado que salió de la turbina de alta presión regresa a la caldera para recalentarse y volverse a usar en la turbina de media presión, generando así mayor potencia en la turbina.
Artículo realizado por el Ing. David Alegría a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.
