Sección Española CONTROL DE CALDERAS EN CENTRALES

Sección Española
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CONTROL DE CALDERAS EN CENTRALES TERMICAS
JOSE MARIN MARIN
INITEC ENERGIA
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RESUMEN
El objetivo de esta presentación es describir el Control de Calderas de Combustión en Centrales Térmicas,
incidiendo fundamentalmente en el control analógico y mostrando algunos de los principales lazos de control
típicos. Los ejemplos presentados están basados en una Caldera de Combustión operando a presión subcrítica
y constante, con calderín de circulación natural, con combustible fuel-oil, de tiro balanceado incluyendo
ventilador de tiro forzado VTF y ventilador de tiro inducido VTI, con atemperador y ventilador de
recirculación de gases VRG, y con hogar, sobrecalentador, recalentador, economizador y calentador airegases.
Asimismo se describen los diversos modos de operación de planta y el Control Coordinado Turbina-Caldera.
1. INTRODUCCION
Una Caldera de Combustión de una Central Térmica es un generador de vapor que alimentado con agua de
alimentación produce vapor sobrecalentado y vapor recalentado en unas condiciones de presión y temperatura
adecuadas para ser introducidos en Turbina. Se puede considerar una Caldera como un gran intercambiador de
calor, formado por el sistema aire-combustible-gases, que es el fluido caliente, y el sistema agua-vapor que
constituye el fluido frío y que recibe calor del fluido caliente.
En el hogar de la Caldera se produce una reacción de combustión con el combustible y el oxígeno del aire,
liberándose energía térmica en dicho proceso. Dicha energía térmica o Calor es transferido mediante una
superficie de transferencia de calor en forma de haces de tubos al sistema agua-vapor que circula por el interior
de dichos tubos. De este modo se produce la formación del vapor saturado.
El vapor que se introduce en turbina requiere un sobrecalentamiento por encima de la temperatura de saturación,
por lo que la Caldera incluye un Sobrecalentador para realizar dicha función.
Con objeto de optimizar el rendimiento de Caldera y minimizar las pérdidas por chimenea, se extrae de los gases
de combustión la mayor cantidad de energía térmica posible, antes de enviarlos por la chimenea a la atmósfera.
Para ello la Caldera incluye un economizador y un calentador aire-gases, que calientan el agua de alimentación y
el aire de combustión de entrada a caldera respectivamente, extrayendo calor de los gases de salida.
2. DESCRIPCION
Los objetivos de un Sistema de Control de Calderas son los siguientes:
a) Suministrar de modo contínuo el vapor requerido por la Turbina, de acuerdo con la carga de la planta y en las
condiciones de presión y temperatura adecuadas.
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b) Operar la Caldera en condiciones óptimas, minimizando el consumo de combustible, maximizando el
rendimiento de Caldera y permitiendo un modo de operación para cumplir con la vida proyectada de la misma.
c) Vigilar las Seguridades de Caldera, permitiendo un funcionamiento seguro en arranques, paradas y
funcionamiento normal de la Caldera, y generando el disparo de Caldera en caso necesario
En la Figura 1 se indican algunos de los
principales lazos de control de una Caldera
de Combustión:
Control
Combustión
1
P
T
2
1. Control de Combustión. El objetivo de
este lazo de control es gestionar el balance
de energía en la Caldera, igualando la
energía entrante en Caldera a la energía
saliente, manteniendo además una reserva
de energía en la misma. Adicionalmente, el
control de combustión es el encargado de
proporcionar un proceso de combustión
eficaz y seguro.
AGUA
ALIMENTACION
Control
Temperatura
Vapor
VAPOR
Control Nivel
Calderín
P
4
L
T
P
T
TURBINA
3
Control
Presión
Hogar
CALDERA
C
Control
Temperatura
Extremo Frío
T
COMBUSTIBLE
5
AIRE
2. Control de Temperatura Vapor
GASES VTI
VTF
Sobrecalentado y Recalentado. La función
VRG ..
de este lazo de control es mantener la
temperatura del vapor Sobrecalentado y
Recalentado constante para cualquier nivel
de Carga de Planta.
Figura 1 – Principales Lazos de Control de una Caldera de Combustión
3. Control de Nivel Calderín. El objetivo de este lazo de control es gestionar el balance de masas en el calderín,
igualando el caudal de agua de alimentación entrante al caudal de vapor saliente, manteniendo además el nivel
en el calderín en el valor de consigna.
4. Control de Presión Hogar. La función de este lazo de control es mantener la presión en el hogar constante y
ligeramente por debajo de la presión atmosférica, para evitar fugas de gases de combustión hacia el exterior.
5. Control de Temperatura Extremo Frío . El objetivo de este lazo de control es evitar corrosiones en Caldera,
manteniendo la temperatura de salida de gases de Caldera por encima de la temperatura de rocío de dichos ácidos
corrosivos.
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