control de caldera, automatizacion y mejora

1. Sección Española
_________________________________________________________________________________________
CONTROL DE CALDERAS EN CENTRALES TERMICAS
JOSE MARIN MARIN
INITEC ENERGIA
_________________________________________________________________________________________
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
aire-gases.
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.
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.
-1-

2. Sección Española
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:
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.
2. Control de Temperatura Vapor Sobrecalentado y Recalentado. La función de este lazo de control es
mantener la temperatura del vapor Sobrecalentado y Recalentado constante para cualquier nivel de Carga de
Planta.
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.
-2-
..
Figura 1 – Principales Lazos de Control de una Caldera de
Combustión
Control
Combustión
Control Nivel
Calderín
PT
C
T
Control
Temperatura
Vapor
Control
Presión
Hogar
Control
Temperatura
Extremo Frío
P
L
T
1
4
2
5
3
P
T
VTF
VRG
VTI
TURBINA
CALDERA
COMBUSTIBLE
AIRE
GASES
VAPOR
AGUA
ALIMENTACION