ES2218962T3 - Procedimiento e instalacion combinados de produccion de aire comprimido y de al menos un gas del aire. - Google Patents

Procedimiento e instalacion combinados de produccion de aire comprimido y de al menos un gas del aire.

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ES2218962T3 ES99400267T ES99400267T ES2218962T3 ES 2218962 T3 ES2218962 T3 ES 2218962T3 ES 99400267 T ES99400267 T ES 99400267T ES 99400267 T ES99400267 T ES 99400267T ES 2218962 T3 ES2218962 T3 ES 2218962T3
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Abstract

LA INSTALACION COMPRENDE, IN SITU, UN SISTEMA DE ALIMENTACION Y DE DISTRIBUCION DE AIRE COMPRIMIDO (L A ) CON AL ME NOS UN COMPRESOR DE AIRE DEDICADO (CO2, CO3), UN SISTEMA DE PRODUCCION Y DE ALIMENTACION DE GAS DEL AIRE (L G ) QUE COMP RENDE UNA UNIDAD DE TRATAMIENTO DEL AIRE (S), CON UN DEPOSITO R LLAMADO GAS DEL AIRE, NORMALMENTE ALIMENTADO POR UN COMPRESOR (CO1). EN MODO DE FUNCIONAMIENTO TEMPORAL, CON UN COMPRESOR DE AIRE INACTIVO (CO2), EL AIRE COMPRIMIDO DEL COMPRESOR (CO1) DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DE GAS DEL AIRE (S) ESTA AL MENOS PARCIALMENTE DESVIADO (C), NORMALMENTE CON EXPANSION (D), PARA SOSTENER LA PRODUCCION DEL SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO (L A), ESTANDO ENTONCES EL GAS DEL AIRE AL MENOS PARCIALMENTE ALIMENTADO POR EL DEPOSITO (R).

Description

Procedimiento e instalación combinados de producción de aire comprimido y de al menos un gas del aire.
Casi todas las industrias disponen hoy en día de al menos una red de aire comprimido para suministrar aire comprimido a cualquier clase de máquinas o de aparatos.
Numerosas industrias explotan por otro lado los gases del aire proporcionados por redes de distribución, depósitos o instalaciones de producción in situ.
Por norma general, los sistemas de producción y de suministro de aire comprimido y de gas del aire están separados e independientes, y puestos en funcionamiento por operarios diferentes.
En el ámbito particular de los grupos de turbina de gas, el documento EP-A-0 568 431, describe un acoplamiento entre un grupo de turbina de gas y una unidad de separación de gas del aire presentando cada uno un compresor de aire aplicado, pudiendo combinarse una parte del flujo de aire comprimido del compresor del grupo de turbina de gas con el del compresor de la unidad de separación para aliviar la turbina en ciertas condiciones climáticas.
En el ámbito particular de la metalurgia, se ha propuesto, particularmente en los documentos US-A-5 538 534 y US-A-5 244 489 utilizar un grupo de compresión común para el suministro de aire comprimido a aparatos de tratamiento de metales, por una parte, y a una unidad de separación de gas del aire, por otra parte.
La presente invención tiene por objeto proponer un procedimiento y una instalación combinados de suministro de aire comprimido a una red de distribución y de producción de al menos un gas del aire realizando una sinergia entre los sistemas de producción y de suministro de estos fluidos y permitiendo reducir los costes de inversión y de explotación garantizando una seguridad de suministro de gas suficiente.
Para ello, la invención propone un procedimiento según la reivindicación 1.
La invención propone igualmente una instalación combinada según la reivindicación 12.
Así, según la invención, las redes de aire comprimido y de gas del aire son interconectables con el fin de permitir un reparto de las capacidades de aire bajo presión disponibles en el emplazamiento en función de las necesidades de aire comprimido y de las necesidades de gas, permitiendo reducir las inversiones de las fuentes de aire a presión, típicamente de las unidades de compresión, así como la potencia eléctrica instalada y consumida, asegurando una flexibilidad de producción incrementada.
Según la invención, la prioridad de aplicación del aire a presión se facilita al sistema de suministro de aire comprimido en la medida en que este último sea difícilmente almacenable para el suministro de caudales importantes o prolongados mientras que el gas del aire es fácilmente almacenable, particularmente en reservas de seguridad pre-existentes y que los sistemas usuarios pueden frecuentemente contentarse con una producción en funcionamiento reducido del sistema de producción del gas de aire, llegado el caso complementada por las indicadas reservas.
Así, según una característica particular de la invención, en la modalidad de funcionamiento temporal, el gas del aire es suministrado al menos en parte por un depósito de dicho gas, almacenado típicamente en forma líquida.
Según una característica más particular de la invención, en la modalidad de funcionamiento temporal, el segundo flujo es aplicado en su totalidad al suministro de aire comprimido, comprendiendo los medios de conmutación medios para separar el sistema de producción de gas de la segunda fuente así aplicada al sistema de suministro de aire.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción siguiente de modos de realización, dada a título ilustrativo pero en modo alguno limitativo, realizada en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es una vista esquemática de un primer modo de realización de una instalación combinada según la invención;
La Figura 2 es una vista esquemática análoga de un modo de realización de una instalación combinada convencional; y
Las Figuras 3 y 4 ilustran respectivamente las configuraciones de las instalaciones de las Figuras 1 y 2 en la modalidad de funcionamiento temporal, la figura 2 ilustra una instalación convencional.
En el ejemplo de la Figura 1 se ha representado al menos un conducto L_{A} de una red de distribución de aire comprimido suministrado por dos fuentes de aire a presión CO2, CO3, por ejemplo dos unidades de compresión en paralelo, idénticas o diferenciadas.
Se ha representado igualmente al menos un conducto L_{G} de una red de distribución de al menos un gas de aire suministrado, por separación o tratamiento de aire comprimido procedente de al menos una fuente de aire a presión CO1, típicamente una unidad de compresión de aire, en una unidad de separación o de tratamiento de aire S y/o al menos un depósito R que contiene el indicado gas, típicamente en forma al menos parcialmente líquida, conectado con el conducto L_{G} por una válvula sensible a la presión V y/u otra válvula controlada. Típicamente, la presión del aire suministrado por la fuente CO1 al sistema es superior a la suministrada por las fuentes CO2 y CO3 al conducto L_{A}.
Según la invención, un conducto C, ventajosamente provisto de una válvula de control y reductora de la presión D, permite establecer selectivamente una conexión entre las partes río arriba de los conductos L_{G} y L_{A}.
En funcionamiento normal o nominal, al menos el conducto L_{G} es alimentado con gas del aire separado o tratado en la unidad S, así mismo alimentado con aire a presión procedente de la fuente CO1, sin utilizar normalmente el depósito R, salvo eventualmente en caso de subida de demanda en el conducto L_{G}. Paralelamente, el conducto L_{A} se alimenta con aire a presión procedente de al menos una de las fuentes CO2, CO3. En caso de fallo de una de estas fuentes CO2, CO3, como se ha representado en la figura 3, al menos una parte del flujo de aire procedente de la fuente CO1 es dirigida, típicamente descomprimida o rebajada mediante control de la fuente CO1, por el conducto C, al conducto L_{A} para mantener en esta el flujo de aire comprimido requerido. Si es necesario, la unidad S puede ser al menos parcialmente aislada río arriba por una válvula de control y/o de separación V, funcionando la unidad S en este caso en marcha reducida, siendo el gas del aire en el conducto L_{G} proporcionado en su totalidad o en parte por la reserva auxiliar en el depósito R. La válvula V puede ser de accionamiento manual, sincronizado con el accionamiento de la válvula D o ser accionada en respuesta a por lo menos un parámetro a la salida del sistema S, típicamente el caudal y/o la presión del gas del aire en el conducto L_{G}.
En la Figura 2, se ha representado una instalación convencional donde la unidad de separación S funciona con una presión de alimentación de aire a presión sensiblemente idéntica a la del aire comprimido en la red L_{A}. En este caso, las tres fuentes CO1, CO2, CO3 proporcionan a un mismo conducto T de donde se reparte el aire a presión a la red de aire comprimido L_{A} y a la unidad de separación S para el suministro al conducto L_{G}. En caso de fallo de una de las fuentes COi, típicamente en caso de parada de un compresor (CO1 en la figura 4) las fuentes que quedan CO2, CO3 son totalmente aplicadas al suministro de aire comprimido al conducto L_{A}, cerrándose la válvula V y aislando el sistema S, tomando la reserva de gas en el depósito R el relevo para asegurar el suministro de gas del aire en el conducto L_{G}.
La unidad de separación o de tratamiento S es al menos en parte del tipo de destilación criogénica y/o del tipo de membrana de permeación y/o del tipo de adsorción de variación de presión para el suministro de nitrógeno y/o de aire enriquecido en oxígeno y/o de oxígeno puro y/o de aire seco deshidratado y, llegado el caso, descarbonatado, y es capaz de funcionar, a petición o automáticamente según la demanda de gas, en al menos una condición de funcionamiento reducido, permitiendo así reducir su consumo de aire comprimido.
En el caso, en que las fuentes de aire a presión COi, sean compresores independientes, estos están generalmente provistos de medios m de control y/o de regulación automática (funcionamiento a vacío, parada, regulaciones de caudal...) que los hace adaptarse a las necesidades momentáneas del conducto de aire L_{A} y/o de la unidad S, permitiendo así optimizar los consumos de energía.
Además, un par según la invención permite obtener un funcionamiento reducido sobre la producción de gas del aire con economía de energía pues el aire sobrante disponible para la separación puede ser en parte rebasculado a la red de aire comprimido, con reducción de la potencia consumida correlativa de los compresores aplicados normalmente a esta red de aire comprimido.
Se preverá ventajosamente a este respecto un sistema de control de las fuentes de aire comprimido capaz de modular los caudales de aire suministrados en función de la presión y/o del caudal deseados en uno u otro de los conductos, por ejemplo por puesta a vacío o parada de algunos compresores o reducción de caudal de estos últimos.
A título de ejemplo, con una unidad S del tipo de destilación criogénica para el suministro de nitrógeno, una instalación combinada según la Figura 1, con un compresor CO1 capaz de suplir el fallo o la interrupción para el mantenimiento de uno de los compresores del par CO2, CO3, permite reducir la inversión y la potencia instalada para la compresión de aire aproximadamente un 25% y optimizar la energía específica en fases de producción de nitrógeno en funcionamiento reducido.
Aunque la presente invención haya sido descrita en relación con modos de realización particulares, la misma no se encuentra limitada por ello sino que por el contrario es susceptible de realizar modificaciones y variantes que aparecerán al experto en la materia, dentro del marco de las reivindicaciones dadas a continuación.
Así si, por norma general, los conductos L_{A} y L_{G} aprovisionan emplazamientos en parte comunes, los mismos pueden igualmente provisional, al menos en parte, una o varias idénticas instalaciones en un emplazamiento dado, por ejemplo quemadores o unidades de combustión, unidades de tratamiento de afluentes particularmente utilizando ozonadores alimentados con aire y/u oxígeno, o más generalmente toda instalación que utilice al menos un gas del aire y que utilice al menos un equipo o un instrumento que utiliza aire comprimido, llegado el caso, deshidratado, mediante el paso por una unidad S de tipo secador, de membrana y/o de adsorción.

Claims (20)

1. Procedimiento de suministro de aire comprimido a sistemas utilizadores y de producción y de distribución de al menos un gas del aire separado en al menos un aparato de tratamiento del aire (S), que comprende las etapas de generar, en la modalidad de funcionamiento nominal, al menos un primer flujo de aire bajo una primera presión y un segundo flujo de aire bajo una segunda presión aplicados respectivamente al suministro de aire comprimido y a la producción de dicho gas del aire, siendo la segunda presión superior a la primera presión, y, en la modalidad de funcionamiento temporal, aplicar al menos una parte del segundo flujo de aire, descomprimida, al suministro de aire comprimido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la modalidad de funcionamiento temporal, el gas del aire es suministrado al menos en parte por un depósito de dicho gas (R).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque, en la modalidad de funcionamiento temporal, la totalidad del segundo flujo de aire es aplicada al suministro de aire comprimido.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el segundo flujo de aire es regulable en presión.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se hace funcionar al menos temporalmente el aparato de separación de aire (S) en al menos una condición de funcionamiento reducido.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas del aire es nitrógeno.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas del aire es oxígeno.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas del aire es aire seco.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se explota, en una misma instalación consumidora, al menos una parte del aire comprimido y al menos una parte de dicho gas del aire.
10. Instalación combinada que comprende al menos un sistema de distribución de aire comprimido (L_{A}) en sistemas utilizadores, conectado con al menos una primera fuente (CO2, CO3) de aire bajo una primera presión y al menos un sistema (L_{G}) de producción y de distribución de al menos un gas del aire normalmente conectado con al menos una segunda fuente (CO1) de aire bajo una segunda presión superior a la primera presión, y medios (V; D) para conmutar al menos temporalmente y descomprimir el flujo de aire de la segunda fuente (CO1) en el sistema de suministro de aire (L_{A}).
11. Instalación según la reivindicación 10, caracterizada porque los medios de conmutación comprenden medios (V) para separar el sistema de producción de gas del aire (L_{G}) de la segunda fuente (CO1).
12. Instalación según la reivindicación 11, caracterizada porque los medios de separación comprenden un medio de válvula sensible a por lo menos un parámetro (x) a la salida del sistema de producción de gas del aire.
13. Instalación según la reivindicación 12, caracterizada porque el parámetro (x) es el caudal de gas del aire producido.
14. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque el sistema de producción (L_{G}) comprende además al menos un depósito (R) de dicho gas del aire.
15. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque comprende medios (m) de control de los parámetros de los flujos de aire proporcionados por las fuentes (COi).
16. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizada porque al menos una de las primera y segunda fuentes (CO1, CO2, CO3) está constituida por una unidad de compresión.
17. Instalación según la reivindicación 15, y la reivindicación 16, caracterizada porque comprende medios (m) de control de las unidades de compresión (COi).
18. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada porque el sistema de producción de gas del aire comprende al menos una unidad de separación (S) al menos en parte del tipo de adsorción.
19. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 18, caracterizada porque el sistema de producción de gas del aire comprende al menos una unidad de separación (S) al menos en parte del tipo de permeación.
20. Instalación según una de las reivindicaciones 10 a 19, caracterizada porque el sistema de producción de gas del aire comprende al menos una unidad de separación (S) al menos en parte del tipo de destilación criogénica.
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