Un generador de vapor con 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 utilizarse para impulsar una turbina de vapor ( ciclo combinado ).
Los generadores de calor de recuperación (HRSG) constan de cuatro componentes principales: el economizador , el evaporador , el sobrecalentador y el precalentador de agua [ se necesita aclaración ] . Los diferentes componentes se combinan para cumplir con los requisitos operativos de la unidad. Vea la ilustración adjunta de una disposición general de un generador de calor de recuperación modular.
Los generadores de vapor de alta presión modulares se pueden clasificar de varias maneras, como la dirección del flujo de gases de escape o el número de niveles de presión. Según el flujo de gases de escape, los generadores de vapor de alta presión se clasifican en verticales y horizontales. En los generadores de vapor de alta presión horizontales, los gases de escape fluyen horizontalmente sobre tubos verticales, mientras que en los generadores de vapor de alta presión verticales, los gases de escape fluyen verticalmente sobre tubos horizontales. Según los niveles de presión, los generadores de vapor de alta presión se pueden clasificar en de presión simple y de presión múltiple. Los generadores de vapor de alta presión tienen solo un tambor de vapor y el vapor se genera a un solo nivel de presión, mientras que los generadores de presión múltiple emplean dos (doble presión) o tres (triple presión) tambores de vapor. Como tal, los generadores de vapor de alta presión constan de tres secciones: una sección de baja presión (LP), una sección de recalentamiento/IP (presión intermedia) y una sección de alta presión (HP). Cada sección tiene un tambor de vapor y una sección de evaporador donde el agua se convierte en vapor. Luego, este vapor pasa por sobrecalentadores para elevar la temperatura más allá del punto de saturación .
Las partes de presión de vapor y agua de un HRSG están sujetas a una amplia gama de mecanismos de degradación, por ejemplo , fluencia , fatiga térmica , fatiga por fluencia, fatiga mecánica, corrosión acelerada por flujo (FAC), corrosión y fatiga por corrosión, entre otros.
Los generadores de calor de recuperación de calor (HRSG) empacados están diseñados para ser enviados como una unidad completamente ensamblada desde la fábrica. Se pueden utilizar en aplicaciones de calor residual o de turbinas (generalmente de menos de 20 MW). El generador de calor de recuperación de calor (HRSG) empacado puede tener un horno enfriado por agua, lo que permite una mayor combustión complementaria y una mejor eficiencia general.
Algunos generadores de vapor de alta temperatura incluyen un quemador adicional o de conducto. Estos quemadores adicionales proporcionan energía adicional al generador de vapor de alta temperatura, lo que produce más vapor y, por lo tanto, aumenta la producción de la turbina de vapor . En general, el quemador de conducto proporciona una producción eléctrica con un menor costo de capital. Por lo tanto, se utiliza a menudo para operaciones de pico.
Los generadores de vapor de alta presión también pueden tener válvulas desviadoras para regular el caudal de entrada al generador de vapor de alta presión. Esto permite que la turbina de gas siga funcionando cuando no hay demanda de vapor o si es necesario desconectar el generador de vapor de alta presión.
Los controles de emisiones también pueden estar ubicados en el HRSG. Algunos pueden contener un sistema de reducción catalítica selectiva para reducir los óxidos de nitrógeno (un gran contribuyente a la formación de smog y lluvia ácida) o un catalizador para eliminar el monóxido de carbono . La inclusión de un SCR afecta drásticamente el diseño del HRSG. El catalizador de NOx funciona mejor en temperaturas entre 650 y 750 °F (343–399 °C). Esto generalmente significa que la sección del evaporador del HRSG tendrá que dividirse y el SCR colocarse entre las dos secciones. Algunos catalizadores de NOx de baja temperatura han llegado recientemente [ ¿cuándo? ] al mercado que permiten colocar el SCR entre las secciones del evaporador y el economizador (350–500 °F [177–260 °C]).
Un tipo especializado de generador de vapor de un solo paso sin tambores de caldera es el generador de vapor de un solo paso. En este diseño, el agua de alimentación de entrada sigue un camino continuo sin secciones segmentadas para economizadores, evaporadores y sobrecalentadores. Esto proporciona un alto grado de flexibilidad, ya que se permite que las secciones crezcan o se contraigan según la carga de calor que se recibe de la turbina de gas. La ausencia de tambores permite cambios rápidos en la producción de vapor y menos variables para controlar, y es ideal para el funcionamiento en ciclos y carga base. Con la selección adecuada de materiales, un generador de vapor de un solo paso puede funcionar en seco, lo que significa que los gases de escape calientes pueden pasar por los tubos sin que fluya agua dentro de ellos. Esto elimina la necesidad de una chimenea de derivación y un sistema de desvío de gases de escape que se requieren para operar una turbina de combustión con un generador de vapor de un solo paso tipo tambor fuera de servicio. [1]
