Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Evaluación del desempeño y análisis del diseño de los calentadores de agua de alimentación de alta y baja presión en una planta de energía a carbón de 3 × 135 MW

Jameson R Almedilla, Leonel L Pabilona y Eliseo P Villanueva

Sistema compuesto por dos calentadores de alta presión (HPH1 y HPH2), un tanque de agua de alimentación del desaireador (DEA) y cuatro calentadores de baja presión (LPH4, LPH5, LPH6 y LPH7). Este estudio tiene como objetivo realizar una evaluación del desempeño durante la carga completa en los calentadores de agua de alimentación regenerativos de cada unidad, tanto de tipo cerrado como abierto, utilizando ASME PTC 12.1 y un análisis en la condición de diseño fuera de diseño del calentador a intervalos de carga del 5%. Las condiciones fuera de diseño en un calentador ocurrieron en varias ocasiones, donde la unidad está a baja carga o reduciendo su potencia, y pueden afectar la eficiencia general de una planta. Los parámetros necesarios, como la carga, la presión del vapor de extracción, la temperatura del drenaje del calentador y la temperatura del agua de alimentación de entrada y salida en un calentador, se recopilaron en el Sistema de Control Distribuido (DCS) en la estación de la Sala de Control Central (CCR). Otros datos necesarios, como las entalpías de vapor y drenaje, se recopilaron utilizando el software CATT 3 o tablas de vapor. Se recopilaron cinco pruebas en fechas aleatorias en cada unidad en funcionamiento. Los resultados de los datos, como la diferencia de temperatura terminal (TTD), el enfoque del enfriador de drenaje (DCA) y el aumento de temperatura (TR) en el calentador, fueron indicadores utilizados para determinar y evaluar el rendimiento de cada calentador. También se calculó el requisito de flujo de vapor de extracción para una verificación adicional del rendimiento. Los resultados de la evaluación a carga máxima muestran que la unidad n.° 2 HPH1 y HPH2 tienen una TTD más baja (4,35 °C y 3,39 °C respectivamente) y una DCA (-0,37 °C y 14,68 °C respectivamente) y una TR más alta (21,97 °C y 46,94 °C) fueron notablemente buenos. Los resultados también mostraron que a medida que los calentadores de baja presión pasan al calentador de última etapa (LPH4 a LPH7), la TTD aumentó en todas las unidades. Se observó una TTD más alta (49,86 °C) y una TR más baja (2,95 °C) en la unidad 1, lo que podría ser bastante alarmante y una indicación de que no se cumple el diseño incluso a plena carga. Los rangos entre la carga mínima y máxima en intervalos de carga del 5 % mostraron que HPH1 y HPH2 (TTD y TR) eran proporcionales a la carga, mientras que LPH4 y LPH5 (TTD) eran inversamente proporcionales a los ajustes de carga en todas las unidades. El calentador de última etapa, LPH7, en las Unidades 1 y 2 tuvo un desempeño deficiente durante los ajustes de carga, con su TR mantenido solo alrededor de 4 °C en cualquier carga, lo que indica una condición fuera de diseño. También se simuló un enfoque matemático de regresión no lineal utilizando MATLAB R2013A en el TTD, DCA, TR y el requisito de flujo de vapor de extracción de cada calentador para permitir que otros investigadores o ingenieros de rendimiento lo utilicen en un marco futuro. Por lo tanto, los resultados de las pruebas relacionadas con el rendimiento de los calentadores de agua de alimentación regenerativos demuestran que los calentadores de última etapa se encuentran principalmente fuera de diseño y que los calentadores de alta presión son los más eficientes. Finalmente, con base en los resultados de la evaluación, recomienda inspeccionar o mejorar los calentadores de última etapa para evitar averías en los equipos y realizar controles más rutinarios del desempeño de la planta en los calentadores de agua de alimentación regenerativos para monitorear la degradación o mejora de los calentadores.