Eliminación eficaz del aire que se filtra del condensador

Seúl, Corea En 2017, la empresa pública coreana KOMIPO, dedicada a la producción de energía, encargó la construcción de la central de carbón Shin Boryeong TPP, que se considera la central térmica ultrasupercrítica (USC) de carbón bituminoso más grande y moderna de Corea. La central eléctrica dispone de dos unidades, cada una de las cuales tiene una capacidad de 1000 megavatios. Es, además, una ampliación de la Boryeong Thermal Power Site Division, el complejo de centrales eléctricas de carbón más grande de Corea. KOMIPO utiliza sistemas de vacío de Busch equipados con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de última generación para evacuar el aire filtrado de los condensadores.

Shin Boryeong TPP no solo es la central eléctrica de carbón más grande y moderna que se ha encargado en Corea, sino que además la construcción de sus instalaciones depende exclusivamente de socios nacionales y de su tecnología. Las centrales eléctricas que componen la Boryeong Thermal Power Site Division se han usado para crear un complejo industrial de alcance nacional. Hay 10 unidades y todas las centrales eléctricas de carbón generan un total de 7800 megavatios de energía. KOMIPO (Korea Midland Power Co. Ltd.) opera seis complejos de centrales eléctricas diferentes en todo el país y genera aproximadamente un 13 por ciento de la energía que se consume a escala nacional. Actualmente se están construyendo dos centrales eléctricas de carbón adicionales y dos centrales eléctricas de ciclo combinado alimentadas con gas (CCG) para asumir la creciente demanda energética del país.

La nueva central eléctrica de carbón Shin Boryeong utiliza la tecnología energética ultrasupercrítica más avanzada con el fin de conseguir importantes mejoras en la eficiencia de la central y reducir drásticamente el consumo de carbón. Esto se consigue aumentando la presión del vapor a 265 kg/cm2 (bar), como consecuencia de las altas temperaturas de 610 °C y 621 °C utilizadas para el vapor principal y de calentamiento.  Sin embargo, para KOMIPO no solo es importante conseguir una producción energética muy eficiente, sino también reducir el impacto medioambiental. En comparación con unidades de centrales eléctricas más antiguas, ha sido capaz de reducir considerablemente las emisiones de CO2, SOx y NOx. La primera unidad de 1000 megavatios se encargó en junio de 2016, y la segunda unidad también ha producido 1000 megavatios de energía desde noviembre de 2016. 

El uso de sistemas de vacío mecánicos de Busch para evacuar ambos condensadores ha garantizado un factor de eficiencia óptimo de las turbinas de vapor, con lo cual ha contribuido a aumentar el rendimiento y reducir los costes energéticos. Tanto para el proceso de evacuación constante (aire principal) como para la evacuación inicial durante el proceso de puesta en marcha (aire de arranque) se utilizan estos sistemas de vacío mecánicos equipados con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin.


Fig. 2: Uno de los tres sistemas de vacío con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin para la evacuación constante del aire filtrado de los condensadores (aire principal), cada uno de los cuales cuenta con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de doble etapa.

El aire que se filtra accidentalmente se evacua de forma constante (aire principal) del condensador por medio de tres sistemas de vacío idénticos (fig. 2), cada uno de los cuales está equipado con una bomba de vacío de anillo líquido Dolphin de doble etapa. Cada bomba de vacío tiene un caudal nominal de 3700 metros cúbicos por hora y una presión máxima alcanzable de 33 milibares. Se necesitan tres sistemas de vacío porque la central eléctrica opera en los modos «funcionamiento de invierno» y «funcionamiento de verano». La central eléctrica depende tanto de la temperatura ambiente como de las fluctuaciones estacionales, porque el agua de refrigeración se obtiene del mar.

Durante el «funcionamiento de invierno», la temperatura ambiente y la temperatura del agua de refrigeración son más bajas, con lo cual la necesidad de evacuar el aire filtrado es menor debido a que el condensador funciona en condiciones óptimas. Por tanto, durante el «funcionamiento de invierno» solo se utiliza uno de los sistemas de vacío. Cuando las temperaturas suben, se activa adicionalmente un segundo sistema de vacío para poder evacuar de forma segura una cantidad mayor del aire que se filtra accidentalmente. Esta situación suele darse durante los meses de verano. El tercer sistema de vacío con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin solo funciona como apoyo para el aire principal y para garantizar un caudal nominal más elevado durante la fase de aire de arranque cuando las tres bombas funcionan en paralelo. La implementación de los tres sistemas de vacío en el sistema de control general de las turbinas de vapor permite conectarlos o apagarlos de forma totalmente automatizada. Dado que el aire debe evacuarse continuamente del condensador, como mínimo uno de los tres sistemas de vacío debe estar en funcionamiento en todo momento, y el sistema de control debe estar programado para que los tres sistemas de vacío funcionen de forma intermitente. De este modo se consigue que los tres sistemas de vacío funcionen durante el mismo número de horas. El hecho de mantener un nivel de vacío constante en el condensador también ayuda a eliminar el vapor de la turbina para que esta no necesite funcionar a contrapresión al arrancar, lo cual es favorable para el factor de eficiencia.

Para la aplicación de cebado de las cajas de aguas del condensador se utilizan dos sistemas de vacío adicionales con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de simple etapa (fig. 3). Si bien estos sistemas son similares en cuanto a diseño, los tamaños de las Dolphin que se utilizan en este caso son más pequeños. Funcionan con un caudal de 1230 metros cúbicos por hora en cada caso y una presión máxima de 130 milibares. También se han integrado en el sistema de control global. Durante una fase inicial de degasificación, ambos sistemas de vacío funcionan simultáneamente. Crean un vacío y evacuan las cajas de agua del condensador, con lo cual se eleva el agua de refrigeración de forma que inunda la parte de refrigeración del condensador. A continuación, la bomba se detiene. En la práctica diaria, uno de estos dos sistemas de vacío funciona durante un periodo de tiempo corto, dos o tres veces al día, para volver a cebar el condensador eliminando el aire disuelto adicional que sale del agua de refrigeración a medida que aumenta su temperatura a través del condensador.

Antes, en estas aplicaciones se usaban eyectores de vapor de varias fases con un condensador intermedio. Actualmente, las bombas de vacío mecánicas de anillo líquido Dolphin están adquiriendo un papel cada vez más protagonista como generadores de vacío fiables y eficaces.
Los operarios de las centrales eléctricas y las constructoras de centrales energéticas apuestan cada vez más por la tecnología de vacío de anillo líquido por razones obvias. Los eyectores de vapor de varias fases requieren mucho más espacio y su instalación es costosa. Además, requieren vapor, que debe someterse a varios procesos de condensación intermedia. 


Fig. 3Estos dos sistemas de vacío con bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de simple etapa se usan para la evacuación inicial durante el proceso de puesta en marcha.


Las bombas de vacío de anillo líquido Dolphin utilizan agua del mar como líquido de refrigeración. Por tanto, los intercambiadores de calor de los sistemas de vacío están fabricados con materiales anticorrosivos, y en el sistema de cebado de las cajas de aguas las bombas de vacío en sí y todo el sistema están fabricados con materiales anticorrosivos. El líquido de servicio se bombea a través del circuito y se refrigera mediante un intercambiador de calor. Un separador de descarga permite ventilar los gases bombeados al tubo de escape mientras separa el líquido de servicio que se reutilizará reciclándolo de vuelta 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 un periodo de dos a tres semanas para realizar las tareas de mantenimiento generales.

Dado que este proyecto solo incluye a empresas coreanas, KOMIPO ha decidido trabajar con Busch Korea Ltd. Por tanto, KOMIPO ha encontrado a un socio que forma parte del grupo Busch internacional y que ha conseguido un prestigio a escala global por su tecnología de vacío en una amplia gama de aplicaciones industriales. Los sistemas de vacío Dolphin están fabricados específicamente según las necesidades particulares de cada aplicación en cada caso. El proceso de ingeniería, el diseño y el montaje de los sistemas de vacío se llevan a cabo íntegramente en Busch Korea. Las recomendaciones y el servicio de atención al cliente también se realizan en persona e in situ. Por tanto, KOMIPO cuenta con un socio local que también tiene presencial global con respecto a la creación de vacío. Otro de los puntos clave ha sido la calidad europea de las bombas de vacío Dolphin fabricadas en Gran Bretaña.


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