Aumente la eficiencia del condensador con lo último

La empresa estatal Korea Midland Power Co. (KOMIPO) opera la central térmica Shin Boryeong (TPP), una central eléctrica de carbón bituminoso ultrasupercrítico de dos unidades y 2.000 MW. La central termoeléctrica de Shin Boryeong es una extensión de la División de Energía Térmica de Boryeong, el complejo de centrales eléctricas de carbón más grande de Corea, ubicado en Boryeong, Chungcheongnam-do, Corea del Sur.

La primera unidad de 1.000 MW en la central termoeléctrica de Shin Boryeong se puso en servicio en junio de 2016. La segunda unidad se puso en servicio en noviembre de 2016, uniéndose a otras centrales eléctricas existentes en la División de Energía Térmica de Boryeong que se han utilizado para crear un complejo industrial nacional. Son 10 unidades y las centrales de carbón generan en total 7.800 MW.

La central termoeléctrica de Shin Boryeong, con su tecnología energética ultrasupercrítica, ha logrado mejoras considerables en la eficiencia de la planta y, al mismo tiempo, ha reducido drásticamente el consumo de carbón. La planta ha aumentado su presión de vapor a 265 kg/cm 2 (260 bar), como resultado de las altas temperaturas de 610°C y 621°C utilizadas para el vapor principal y de calentamiento.

Además de la generación de energía altamente eficiente, para KOMIPO también es importante reducir el impacto ambiental, y la tecnología utilizada en la central termoeléctrica de Shin Boryeong permite una reducción considerable de las emisiones de CO2, SOx y NOx en comparación con las unidades de centrales eléctricas más antiguas.

KOMIPO utiliza sistemas de vacío mecánicos Busch equipados con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de última generación para evacuar el aire filtrado de los condensadores de superficie en cada una de las dos unidades de la central termoeléctrica Shin Boryeong, lo que ha garantizado un factor de eficiencia óptimo para las turbinas de vapor y ha ayudado a aumentar eficiencia y reducir los costos de energía. Los sistemas Busch se utilizan para el proceso de puesta en marcha de la evacuación inicial (acaparamiento) y el proceso de evacuación constante (espera).

El aire que se escapa accidentalmente se evacua (retiene) constantemente del condensador mediante tres sistemas de vacío idénticos (Figura 1), cada uno con una bomba de vacío de anillo líquido Dolphin de dos etapas. Cada bomba de vacío tiene una velocidad de bombeo de 3.700 metros cúbicos por hora y una presión máxima alcanzable de 33 milibares. Se requieren tres sistemas de vacío porque la central eléctrica funciona en los modos "funcionamiento de invierno" y "funcionamiento de verano". La central eléctrica está sujeta tanto a la temperatura ambiente como a las fluctuaciones estacionales, ya que el agua de refrigeración se extrae del mar.

Mientras está en modo invierno, la temperatura ambiente y la temperatura del agua de refrigeración son más bajas, lo que significa que hay menos necesidad de evacuar el aire filtrado porque el condensador está funcionando en condiciones óptimas. Por lo tanto, sólo uno de los sistemas de vacío está en uso durante el funcionamiento en invierno.

Cuando las temperaturas son más altas, se activa un segundo sistema de vacío para que se pueda evacuar de forma segura más aire filtrado incidental. Este suele ser el caso durante los meses de verano.

El tercer sistema de vacío con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin actúa simplemente como reserva para mantener y proporciona una mayor velocidad de bombeo durante la fase de acaparamiento, cuando las tres bombas funcionan en paralelo. Al implementar los tres sistemas de vacío en el sistema de control general de las turbinas de vapor, éstas pueden conectarse o desconectarse de forma totalmente automática.

Como es necesario evacuar continuamente el aire del condensador, al menos uno de los tres sistemas de vacío debe estar en funcionamiento en todo momento y el sistema de control debe programarse para que los tres sistemas de vacío funcionen de forma intermitente. De esta forma, los tres sistemas de vacío funcionarán durante el mismo número de horas.

Mantener un nivel de vacío constante en el condensador también ayuda a eliminar el vapor de la turbina, de modo que la turbina no necesita funcionar contra contrapresión al arrancar, lo que es favorable para el factor de eficiencia.

Para la aplicación de cebado de la caja de agua del condensador se utilizan dos sistemas de vacío adicionales con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de una sola etapa (Figura 2). Estos sistemas son similares en términos de construcción, pero los tamaños de Dolphin utilizados aquí son más pequeños. Funcionan con una velocidad de bombeo de 1.230 metros cúbicos por hora en cada caso y una presión máxima de 130 milibares.

Los sistemas también se han integrado en el sistema de control general. Durante una desgasificación inicial, ambos sistemas de vacío funcionan simultáneamente. Crean un vacío y evacuan las cajas de agua del condensador, lo que eleva el agua de refrigeración para inundar el lado de refrigeración del condensador, tras lo cual las bombas se detienen.

En la práctica diaria, uno de estos sistemas de vacío funciona durante un breve periodo de tiempo, funcionando dos o tres veces al día para volver a cebar el condensador eliminando el aire disuelto adicional que se libera del agua de refrigeración a medida que aumenta de temperatura a través del condensador.

Para estas aplicaciones se utilizaban antiguamente eyectores de vapor de varias etapas con un condensador intermedio. Hoy en día, las bombas de vacío mecánicas de anillo líquido Dolphin se han consolidado como generadores de vacío fiables y eficaces.

Los operadores de centrales eléctricas y quienes construyen centrales eléctricas optan cada vez más por la tecnología de vacío de anillo líquido por razones obvias. Los eyectores de vapor de varias etapas requieren mucho más espacio y su instalación es costosa. También requieren vapor, que debe pasar por varios procesos intermedios de condensación.

El agua de mar se utiliza como fluido refrigerante para las bombas de vacío de anillo líquido Dolphin. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de los sistemas de vacío están hechos de materiales resistentes a la corrosión y en el sistema de cebado de la caja de agua, las bombas de vacío reales y todos los sistemas están hechos de materiales resistentes a la corrosión.

El fluido de servicio se bombea a través del circuito y se enfría mediante un intercambiador de calor. Un separador de descarga permite que los gases bombeados se venteen para extraerlos mientras separa el líquido de operación para reutilizarlo reciclendolo nuevamente a la bomba de vacío. El funcionamiento de los sistemas de vacío prácticamente no requiere mantenimiento. Se revisan una vez al año, cuando la central eléctrica se desconecta durante dos o tres semanas para completar los trabajos de mantenimiento general.

Como en este proyecto sólo han participado empresas coreanas, KOMIPO ha trabajado con Busch Korea Ltd., parte del grupo internacional Busch que suministra tecnología de vacío para una amplia gama de aplicaciones industriales. Los sistemas de vacío Dolphin se adaptan específicamente a los requisitos de la aplicación particular en cada caso; la ingeniería, el diseño y el montaje de los sistemas de vacío se llevan a cabo en Busch Corea.

—Uli Merkle es jefe de servicios de marketing de Busch Dienste GmbH en Alemania.

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