ES2284565T3 - Metodo y aparato para la generacion de energia. - Google Patents
Metodo y aparato para la generacion de energia. Download PDFInfo
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Abstract
Método para la generación de energía, que comprende las siguientes etapas: a) suministro de clinker de un horno de fabricación de cemento a un enfriador de rejilla para enfriar el clinker; b) extraer aire caliente del enfriador de rejilla y suministrarlo a un precipitador electrostático para extraer materia en partículas de dicho aire caliente; c) suministrar aire filtrado que sale de dicho precipitador electrostático a un cambiador de calor de aire fluido de transferencia térmica para el calentamiento del fluido de transferencia de calor; d) vaporizar fluido de trabajo en un vaporizador utilizando calor del fluido de transferencia de calor que se ha calentado, y producir fluido de trabajo vaporizado y fluido de transferencia de calor del que se ha extraído calor; e) precalentar fluido de trabajo utilizando el calor de dicho fluido de transferencia de calor del que se ha extraído calor; f) suministrar fluido de trabajo vaporizado producido en dicho vaporizador a una turbina para la generación de energía; g) suministrar fluido de trabajo vaporizado que sale de dicha turbina a un condensador de fluido de trabajo que condensa dicho fluido de trabajo vaporizado que sale de dicha turbina, produciendo condensado de fluido de trabajo; y h) suministrar dicho condensado de fluido de trabajo a dicho vaporizador.
Description
Método y aparato para la generación de
energía.
La presente invención se refiere a la generación
de energía, y más particularmente se refiere a un método y a un
aparato para la producción de energía en relación con la
fabricación de cemento.
Recientemente, la necesidad de generar
electricidad y potencia a partir de fuentes de calor disponibles
localmente ha pasado a ser de gran interés. En particular, una
fuente de calor de este tipo existe en las fábricas de producción
de cemento, tal como se puede observar en los documentos de la
técnica anterior EP-A-0 775 677 y
DE-U-29608816. Dado que las
exigencias medioambientales de dichas fábricas de producción de
cemento son muy estrictas, la producción de electricidad y potencia
en las fábricas de producción de cemento requiere especial
atención.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención dar a conocer un nuevo método y/o aparato mejorados para
la generación de energía, en los que se reducen o se superan
sustancialmente las desventajas que se han indicado en lo
anterior.
Un método para la producción de energía, de
acuerdo con la presente invención, comprende las siguientes etapas:
suministrar clinker de un horno de fabricación de cemento a un
enfriador de rejilla para enfriar el clinker, y extrayendo aire
caliente del refrigerador de rejilla y suministrándolo a un filtro,
por ejemplo, un precipitador electrostático o filtro de bolsas.
Cuando se utiliza un precipitador electrostático para la extracción
de materias en partículas del aire caliente procedente del
enfriador de rejilla, este aire caliente es suministrado al
precipitador electrostático.
Después de ello, el aire filtrado que sale del
precipitador electrostático es suministrado a un cambiador de calor
de aire-fluido de transferencia de calor, que
contiene por ejemplo, aceite térmico, etc., para calentar el fluido
de transferencia de calor. Un fluido de trabajo es vaporizado
utilizando el calor del fluido de transferencia de calor que se ha
calentado, y se producen fluido de trabajo vaporizado y fluido de
transferencia de calor del que se ha extraído el calor. El calor
del fluido de transferencia de calor que ha sido agotado es
utilizado para precalentar fluido de trabajo, mientras que el
fluido de trabajo vaporizado producido en el vaporizador es
suministrado a una turbina para producir potencia. El fluido de
trabajo vaporizado que sale de la turbina es suministrado a un
condensador de fluido de trabajo que condensa el fluido de trabajo
vaporizado que sale de la turbina y produce fluido de trabajo
condensado que es suministrado al vaporizador. Preferentemente, el
método comprende el suministro del fluido de trabajo vaporizado que
sale de la turbina a un recuperador que calienta el condensado de
fluido de trabajo suministrado desde el condensador de fluido de
trabajo antes de suministrar dicho condensado del fluido de trabajo
al vaporizador. Además, y de forma preferente, el condensado de
fluido de trabajo es suministrado a un precalentador que
precalienta el condensado de fluido de trabajo y produce fluido de
trabajo precalentado que es suministrado a dicho vaporizador.
Además, la presente invención comprende un
aparato para la producción de potencia, que está dotado de los
siguientes elementos: un enfriador de rejilla para enfriar el
clinker suministrado desde el horno de producción de cemento; un
filtro, por ejemplo, un precipitador electrostático o un filtro de
bolsas que extrae materia en partículas del aire caliente
suministrado desde dicho enfriador de rejilla; y un cambiador de
calor de aire-fluido de transferencia de calor que
contiene, por ejemplo, aceite térmico, que calienta dicho fluido de
transferencia de calor mediante calor procedente del aire filtrado
que sale del precipitador electrostático cuando se utiliza dicho
tipo de precipitador, además, el aparato comprende un vaporizador
que vaporiza fluido de trabajo utilizando calor en el fluido de
transferencia de calor, que ha sido calentado y produce fluido de
trabajo vaporizado y fluido de transferencia de calor del que se ha
extraído el calor. Además, el aparato comprende un precalentador
que precalienta fluido de trabajo utilizando calor del fluido de
transferencia de calor que ya ha sido agotado, y una turbina que
recibe fluido de trabajo vaporizado producido en dicho vaporizador
y produce
energía.
energía.
El aparato dispone también de un condensador de
fluido de trabajo que recibe fluido de trabajo vaporizado que sale
de la turbina y condensa el fluido de trabajo vaporizado que sale
de la turbina, produciendo un condensado de fluido de trabajo que es
suministrado a dicho vaporizador.
Preferentemente, el aparato incluye
adicionalmente un recuperador que calienta el condensado de fluido
de trabajo suministrado desde el condensador de fluido de trabajo
mediante el calor procedente del fluido de trabajo vaporizado que
sale de dicha turbina antes de suministrar condensado de fluido de
trabajo al vaporizador. Además, y de modo preferente, el aparato
comprende un precalentador separado que precalienta el condensado
del fluido de trabajo y produce fluido de trabajo precalentado que
es suministrado al vaporizador. En la realización preferente de la
presente invención, el fluido de trabajo comprende un fluido de
trabajo orgánico. De manera más preferente, el fluido de trabajo
orgánico comprende pentano.
Se describirán realizaciones de la presente
invención, a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un
aparato para la generación de potencia, de acuerdo con una
realización de la presente invención; y
la figura 2 es un diagrama de bloques de un
aparato para la generación de potencia, de acuerdo con otra
realización de la presente invención;
la figura 2A es un diagrama de bloques de otro
aparato para la generación de energía, de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2B es un diagrama de bloques de otro
aparato para la generación de potencia, de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2C es un diagrama de bloques de otro
aparato para la generación de potencia, de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2D es un diagrama de bloques de otro
aparato para la generación de potencia, de acuerdo con la presente
invención;
la figura 3 es un diagrama de bloques de otro
aparato para la producción de energía, de acuerdo con la presente
invención;
la figura 3A es un diagrama de bloques de un
cambiador de calor para su utilización conjuntamente con el aparato
descrito con referencia a la figura 3; y
la figura 3B es un diagrama de bloques de otro
cambiador de calor a utilizar conjuntamente con el aparato descrito
con referencia a la figura 3.
Iguales numerales de referencia y designaciones
en los diferentes dibujos se refieren a iguales elementos.
Haciendo referencia a la figura 1, el numeral de
referencia (10) indica una realización de un aparato para la
generación de energía de acuerdo con la presente invención. Se ha
mostrado, junto con el aparato para la generación de energía, un
horno de fabricación de cemento o de "clinker" (12), que es
suministrado a un enfriador de rejilla (14) para el enfriamiento
del clinker. El aire caliente del enfriador de rejilla (14) es
suministrado al precipitador electrostático (16) para la extracción
de materia en partículas del aire caliente. El aire filtrado que
sale del precipitador electrostático (16) es suministrado a un
cambiador de calor de fluido transferencia de
calor-aire, por ejemplo, un intercambiador de calor
(18) de aire-aceite, que contiene aceite térmico,
etc., para transferir calor desde el aire caliente al aceite
térmico contenido en su interior. El aire caliente del que se ha
agotado el calor es extraído del cambiador de calor
aire-aceite (18) mientras que el aceite térmico
caliente producido en el cambiador de calor (18) es suministrado
preferentemente al vaporizador (20) para vaporizar un líquido de
trabajo presente en el mismo. El aceite térmico que ha cedido calor
y que sale del vaporizador (20) es suministrado al precalentador
(22) para la producción de fluido de trabajo precalentado. Además,
el aceite térmico que ha cedido calor y que sale del precalentador
(22) es suministrado al cambiador de calor de
aire-aceite (18) para su calentamiento. El fluido
de trabajo vaporizado es suministrado desde el vaporizador (22) a
la turbina (24), a efectos de expansión y generación de energía, de
manera que un generador eléctrico (26) es impulsado preferentemente
para producir electricidad. El fluido de trabajo vaporizado y
expandido sale de la turbina (24) y es suministrado al condensador
(28) para producir condensado de fluido de trabajo que sea
suministrado al precalentador (20) utilizando la bomba (32).
Preferentemente, no obstante, antes de que el fluido de trabajo
expandido es suministrado al condensador (28), el fluido de trabajo
expandido es suministrado, en primer lugar, al recuperador (30)
para extraer calor del fluido de trabajo expandido y el fluido de
trabajo expandido que ha cedido calor es suministrado al
condensador (28). El calor extraído del fluido de trabajo expandido
en el recuperador (30) es extraído por el condensado de fluido de
trabajo suministrado desde el condensador (28), de manera que el
condensado de fluido de trabajo caliente es suministrado al
precalentador (20).
Cuando se utiliza un precipitador
electrostático, tal como el precipitador electrostático (16), se
pueden tener temperaturas que lleguen a los 400°C en el
precipitador electrostático.
En una alternativa, el cambiador de calor de
aire-aceite (18) puede quedar dispuesto antes del
precipitador electrostático (16). En este caso, un dispositivo de
extracción de partículas situado antes del cambiador de calor
aire-aceite, tal como un separador ciclónico, etc.,
es utilizado para extraer materia en partículas antes de que los
gases calientes que salen del enfriador de rejilla (14) sean
suministrados al cambiador de calor de aire-aceite
(18). En este caso, las dimensiones del precipitador electrostático
(16), que recibe el aire que ha cedido calor procedente del calor
de aire-aceite (18), se pueden reducir.
Haciendo referencia a continuación a la figura
2, el numeral de referencia (200) indica otra realización de
aparato para la producción de energía de acuerdo con la presente
invención. Se ha mostrado junto con el aparato para la producción
de energía un horno de cemento o clinker (212) que es suministrado
al enfriador de rejilla (214) para la refrigeración del clinker. El
aire caliente procedente del enfriador de rejilla (214) es
suministrado al cambiador de calor aire-aire (217)
para la transferencia de calor desde el aire que sale del enfriador
de rejilla (214) a otra masa de aire, y generando aire caliente del
que se ha extraído calor, que es suministrado a un filtro de bolsas
(216). En este caso, el intercambiador de calor
aire-aire (217) es utilizado como sistema de
refuerzo. En condiciones operativas habituales, el aire caliente
que sale del refrigerador de rejilla (214) es suministrado a un
cambiador de calor de aire-fluido de transferencia
térmica, por ejemplo, un cambiador de calor de
aire-aceite (218), que contiene aceite térmico,
etc., para transferir calor desde el aire caliente al aire térmico
contenido en aquél. Un extractor de material en partículas situado
antes del cambiador de calor (218) de aire-aceite,
tal como un separador ciclónico, etc., es utilizado para extraer
material en partículas antes de que los gases calientes que salen
del enfriador de rejilla (214) sean suministrados al cambiador de
calor de aire-aceite (218). Una cantidad adicional
de aire caliente del que se ha extraído calor es extraída del
cambiador de calor de aire-aceite (218), mientras
que el aceite térmico caliente producido en el cambiador de calor
(218) es suministrado preferentemente al vaporizador (220) para
vaporizar el fluido de trabajo presente en el mismo. Una cantidad
adicional de aire caliente que ha cedido calor y que sale del
cambiador de calor de aire-aceite (218) es
suministrada directamente al filtro de bolsas (216) para extraer la
materia en partículas del mismo. El aceite térmico que sale del
vaporizador (220), del que se ha extraído calor, es suministrado al
precalentador (222) para producir fluido de trabajo precalentado.
Una cantidad adicional de aceite térmico del que se ha extraído
calor que sale del precalentador (222) es suministrado al cambiador
de calor de aire-aceite (218) para su
calentamiento. Se suministra fluido de trabajo vaporizado desde el
vaporizador (222) a la turbina (224) para su expansión y producción
de potencia, de manera que preferentemente se impulsa un generador
eléctrico (226) para producir electricidad. El fluido de trabajo
vaporizado y expandido sale de la turbina (224) y es suministrado
al condensador (228) para producir condensado de fluido de trabajo
que es suministrado utilizando la bomba (232) al precalentador
(220). Preferentemente, no obstante, antes de que el fluido de
trabajo vaporizado sea suministrado al condensador (228), el fluido
de trabajo vaporizado y expandido es suministrado, en primer lugar,
al recuperador (230) para extraer calor del fluido de trabajo
vaporizado y expandido, y el fluido de trabajo expandido del que se
ha extraído calor es suministrado al condensador (228). El calor
extraído desde el fluido de trabajo vaporizado y expandido en el
recuperador (230) es extraído por el condensado de fluido de
trabajo suministrado desde el condensador (228), de manera que el
condensado de fluido de trabajo caliente es suministrado al
precalentador (220).
Cuando se utiliza un filtro de bolsas, tal como
el filtro de bolsas (216), se pueden tener en dicho filtro de
bolsas temperaturas de 120°C (hasta 200°C).
Haciendo referencia nuevamente a la figura 2A,
el numeral de referencia (200A) indica otro aparato para la
producción de energía de acuerdo con la presente invención. Se ha
mostrado conjuntamente con el aparato para generar energía el horno
de clinker de cemento (212), que es suministrado al enfriador de
rejilla (214) para el enfriamiento del clinker. El aire caliente
del enfriador de rejilla (214) es suministrado al cambiador de
calor aire-aire (217A) para transferir calor desde
el aire caliente que sale del refrigerador de rejilla (214) a otra
masa de aire, y produciendo aire caliente del que se ha extraído
calor, que es suministrado al filtro de bolsas (216A). En la
presente realización, el cambiador de calor
aire-aire (217A) es utilizado en el sistema de
transferencia de calor para la generación de energía. Por lo tanto,
en condiciones operativas normales, el aire adicional utilizado
para refrigerar el aire caliente que sale del refrigerador de
rejilla (214) es suministrado con intermedio de la conducción
(213A) al cambiador de calor de aire-fluido de
transferencia de calor, por ejemplo, el cambiador de calor
aire-aceite (218A), que contiene aceite térmico,
etc., para transferir calor desde el aire caliente al aceite
térmico contenido en el mismo. El aire caliente del que se ha
extraído calor es extraído del cambiador de calor de
aire-aceite (218A) mediante la conducción (215A),
siendo suministrado el cambiador de calor aire-aire
(217A) mientras que el aceite térmico caliente producido en el
cambiador de calor (218A) es suministrado preferentemente al
vaporizador (222A) para la vaporización del fluido de trabajo
presente en el mismo. El aceite térmico del que se ha extraído
calor que sale del vaporizador (222A) es suministrado
preferentemente al precalentador (220A) para producir fluido de
trabajo precalentado. Una cantidad adicional de aceite térmico del
que se ha extraído calor que sale del precalentador (220A) es
suministrada al cambiador de calor de aire-aceite
(218A) para su calentamiento. Se suministra fluido de trabajo
vaporizado desde el vaporizador (222A) a la turbina (224) para su
expansión y generación de energía, de manera que preferentemente se
impulsa un generador eléctrico (226) para producir electricidad.
Fluido de trabajo vaporizado y expandido sale de la turbina (24) y
es suministrado al condensador (228) para producir condensado de
fluido de trabajo que es suministrado utilizando la bomba (232) al
precalentador (220A). No obstante, de modo preferente, antes de
suministrar fluido de trabajo vaporizado y expandido al condensador
(228), el fluido de trabajo vaporizado y expandido es suministrado,
en primer lugar, al recuperador (230) para extraer calor desde el
fluido de trabajo vaporizado y expandido, y dicho fluido de trabajo
expandido del que se ha extraído calor es suministrado al
condensador (223). El calor extraído del fluido de trabajo
vaporizado y expandido en el recuperador (230) es extraído por el
condensado de fluido de trabajo suministrado desde el condensador
(228), de manera que el condensado de fluido de trabajo calentado
es suministrado al precalentador (220).
En la figura 2B, el numeral de referencia (200B)
designa un aparato adicional para la producción de potencia de
acuerdo con la presente invención. Se ha mostrado junto con el
aparato para generar energía un horno de cemento (212) que
suministra clinker al enfriador de rejilla (214) para el
enfriamiento del mismo. El aire caliente procedente del enfriador de
rejilla (214) es suministrado al cambiador de calor
aire-aire (217B) para la transferencia de calor
desde el aire caliente que sale del enfriador de rejilla (214) a
otra masa de aire adicional suministrada por la entrada de aire
(211B) al cambiador de calor aire-aire (217B) y
produciendo aire caliente del que se ha extraído calor que es
suministrado al filtro de bolsas (216B). En la presente
realización, el cambiador de calor aire-aire (217E)
es utilizado en el sistema de transferencia de calor para la
producción de energía. Por lo tanto, en condiciones operativas
usuales, el aire adicional utilizado para enfriar el aire caliente
que sale del enfriador de rejilla (214) es suministrado con
intermedio de la conducción (213B) al cambiador de calor de
aire-fluido de transferencia de calor, por ejemplo,
un cambiador de calor aire-aceite (218B), que
contiene aceite térmico, etc., para transferir calor desde el aire
caliente al aceite térmico contenido en aquél. El aire caliente del
que se ha extraído calor es extraído del cambiador de calor
aire-aceite (218B) por medio de la conducción
(215B) y es suministrado al aire ambiente con intermedio de dicha
salida de aire caliente, mientras que el aceite térmico calentado
producido en el cambiador de calor (218B) es suministrado
preferentemente al vaporizador (222B) para vaporizar el fluido de
trabajo presente en el mismo. El aceite térmico del que se ha
extraído calor que sale del vaporizador (222B) es suministrado
preferentemente al precalentador (220B) para producir fluido de
trabajo precalentado. Otro aceite térmico del que se ha extraído
calor y que sale del precalentador (20) es suministrado al cambiador
de calor aire-aceite (218B) para su
calentamiento.
El fluido de trabajo vaporizado es suministrado
desde el vaporizador (222B) a la turbina (224) para su expansión y
generación de energía, de manera que se impulsa preferentemente un
generador eléctrico (226) para producir electricidad. El fluido de
trabajo vaporizado y expandido sale de la turbina (224) y es
suministrado al condensador (228) para la producción de un
condensado de fluido de trabajo que es suministrado utilizando la
bomba (232) al precalentador (220). No obstante, de modo
preferente, antes de que el fluido de trabajo vaporizado y
expandido sea suministrado al condensador (228), el fluido de
trabajo vaporizado y expandido es suministrado, en primer lugar, al
recuperador (230) para la extracción de calor del fluido de
trabajo vaporizado y expandido, y dicho fluido de trabajo expandido
del que se ha extraído el calor es suministrado al condensador
(228). El calor extraído del fluido de trabajo vaporizado y
expandido en el recuperador (230) es extraído por el condensado de
fluido de trabajo suministrado desde el condensador (228), de
manera que se suministra condensado de fluido de trabajo caliente
al precalentador (220B).
El numeral de referencia (200C) de la figura 2C
indica un aparato adicional para la producción de potencia de
acuerdo con la presente invención. Se ha mostrado conjuntamente con
el aparato para la generación de energía un horno de clinker de
cemento (212) que es suministrado al enfriador de rejilla (214)
para el enfriamiento del clinker. El aire caliente procedente del
enfriador de rejilla (214) es suministrado al cambiador de calor
aire-aire (217C) para transferir aire del aire
caliente que sale del enfriador de rejilla (214) a otra masa de
aire suministrada por la conducción (211C) al cambiador de calor
aire-aire (217C) y producir aire caliente del que
se ha extraído calor que es suministrado al filtro bolsas (216C).
En la presente realización, se utiliza un cambiador de calor
aire-aire (217C) en el sistema de transferencia de
calor para la generación de energía. Por lo tanto, en condiciones
operativas normales, el aire adicional utilizado para enfriar el
aire caliente que sale del enfriador de rejilla (214) es
suministrado preferentemente con intermedio de la conducción (213C)
y el ventilador (219C) al vaporizador (222C) para vaporizar fluido
de trabajo presente en el mismo sin utilización de un cambiador de
calor de aire-fluido de transferencia de calor que
contiene, por ejemplo, aceite térmico, etc. El aire caliente del
que se ha extraído calor que sale del vaporizador (222C) es
suministrado preferentemente al precalentador (220C) para producir
fluido de trabajo precalentado. El aire adicional que sale del
precalentador (220C) y del que se ha extraído calor es suministrado
al cambiador de calor aire-aire (217C) para
calentamiento. Se suministra fluido de trabajo vaporizado desde el
vaporizador (222C) a la turbina (224) para su expansión y generación
de potencia de manera que el generador eléctrico (226) es impulsado
preferentemente para la producción de electricidad. El fluido de
trabajo vaporizado y expandido sale de la turbina (224) y es
suministrado al condensador (228) para producir un condensado de
fluido de trabajo que es suministrado utilizando la bomba (232) al
precalentador (220C). No obstante, de modo preferente, antes de que
el fluido de trabajo vaporizado es suministrado al condensador
(228), el fluido de trabajo vaporizado y expandido es suministrado,
en primer lugar, al recuperador (230) para extraer calor del fluido
de trabajo vaporizado y expandido, y el fluido de trabajo expandido
del que se ha extraído calor es suministrado al condensador (228).
El calor extraído del fluido de trabajo vaporizado y expandido en
el recuperador (230) es extraído mediante condensado de fluido de
trabajo suministrado desde el condensador (228), de manera que se
suministra condensado de fluido de trabajo caliente al
precalentados (220C).
Haciendo referencia nuevamente a la figura 2D,
el numeral (200D) indica un aparato adicional para la generación de
energía de acuerdo con la presente invención. Se ha mostrado
conjuntamente con el aparato para generación de energía el horno de
cemento clinker (212) que es suministrado al enfriador de rejilla
(214) para el enfriamiento del clinker. Se suministra aire caliente
del enfriador de rejilla (214) al cambiador de calor
aire-aire (217D) para transferir calor desde el
aire caliente que sale del enfriador de rejilla (214) al aire
suministrado por la conducción (211D) y el ventilador (219D) al
cambiador de calor aire-aire (217D), y produciendo
aire caliente del que se ha extraído calor que es suministrado al
filtro de bolsas (216D). En la presente realización, el cambiador
de calor aire-aire (217D) es utilizado en el
sistema de transferencia de calor para producir energía. Por lo
tanto, en condiciones habituales de funcionamiento, el aire
adicional utilizado para enfriar el aire caliente que sale del
enfriador de rejilla (214) es suministrado preferentemente por
intermedio de la conducción (213D) al vaporizador (222D) para
vaporizar fluido de trabajo presente en el mismo, sin utilización
de un cambiador de calor de aire-fluido de
transferencia térmica que contiene, por ejemplo, aceite térmico,
etc. El aire caliente del que se ha extraído calor que sale del
vaporizador (222D) es suministrado preferentemente al precalentador
(220D) para producir fluido de trabajo precalentado. Se suministra
otro aire adicional caliente que sale del precalentador (220D) del
que se ha extraído calor con intermedio de la conducción (215D) al
aire ambiente. El fluido de trabajo vaporizado es suministrado
desde el vaporizador (222D) a la turbina (224), a efectos de
expansión y producción de energía, de manera que se impulsa
preferentemente un generador eléctrico (226) para producir
electricidad. El fluido de trabajo vaporizado y expandido sale de
la turbina (224) y es suministrado al condensador (228) para
producir condensado de fluido de trabajo que es suministrado
utilizando la bomba (232) al precalentador (220D). Preferentemente,
no obstante, antes de que el fluido de trabajo vaporizado y
expandido sea suministrado al condensador (228), el fluido de
trabajo vaporizado y expandido es suministrado, en primer lugar, al
recuperador (230) para extraer calor de dicho fluido de trabajo
vaporizado y expandido, y el fluido de trabajo expandido del que se
ha extraído calor es suministrado al condensador (228). El calor
extraído del fluido de trabajo vaporizado y expandido en el
recuperador (230) es extraído por medio de condensado de fluido de
trabajo suministrado desde el condensador (228), de manera que el
condensado de fluido de trabajo calentado es suministrado al
precalentador (220D).
Otro aparato para la generación de energía de
acuerdo con la presente invención, indicado con el numeral (300),
se describe con referencia a la figura 3. Se ha mostrado
conjuntamente con el aparato para generación de energía un horno
para clinker de cemento (312) que es suministrado al enfriador de
rejilla (314) para enfriamiento del clinker. Se suministra al
cambiador de calor de tipo aire-fluido de
transferencia térmica aire caliente procedente del enfriador de
rejilla (314), por ejemplo, un cambiador de calor
aire-aceite, (317), que contiene aceite térmico,
etc., para transferir calor desde el aire caliente que sale del
enfriador de rejilla (314) al aceite térmico contenido en el mismo,
y produciendo aire caliente del que se ha extraído calor, que es
suministrado al filtro de bolsas (316). Preferentemente, un
extractor de partículas situado antes del cambiador de calor
aire-aceite (317), tal como un separador ciclónico,
etc., es utilizado para extraer material en partículas antes de que
los gases calientes que salen del enfriador de rejilla (314) sean
suministrados al cambiador de calor de aire-aceite
(317). Por lo tanto, en condiciones operativas usuales, el aceite
térmico caliente producido en el cambiador de calor (317) es
suministrado preferentemente solo al vaporizador (322) para
vaporizar el fluido de trabajo presente en el mismo. El aceite
térmico que sale del vaporizador (322), del que se ha extraído
calor, es suministrado preferentemente al precalentador (320) para
producir fluido de trabajo precalentado. Además, aceite térmico del
que se ha extraído calor, que sale del precalentador (320), es
suministrado al cambiador de calor aire-aceite
(317) a efectos de calefacción. El fluido de trabajo vaporizado es
suministrado desde el vaporizador (322) a la turbina (324) a efectos
de expansión y de producción de energía, de manera que
preferentemente se impulsa el generador eléctrico (326) para
producir electricidad. Fluido de trabajo vaporizado y expandido
sale de la turbina (324) y es suministrado al condensador (328)
para producir condensado de fluido de trabajo que es suministrado
utilizando la bomba (332) al precalentador (320). Preferentemente,
no obstante, antes de que el fluido de trabajo vaporizado y
expandido sea suministrado al condensador (328), el fluido de
trabajo vaporizado y expandido es suministrado, en primer lugar, al
recuperador (330) para extraer calor de dicho fluido de trabajo
vaporizado y expandido, y dicho fluido de trabajo expandido del que
se ha extraído calor es suministrado después al condensador (328).
El calor extraído del fluido de trabajo vaporizado y expandido en
el recuperador (330) es extraído por el condensado de fluido de
trabajo suministrado desde el condensador (328) de manera que el
condensado de fluido de trabajo caliente es suministrado al
precalentador (320).
En esta realización, un cambiador de calor
aire-aceite (317) puede adoptar preferentemente la
forma de un cambiador de calor de flujo en oposición, descrito con
referencia a la figura 3A, indicado con el numeral (300A). Tal como
se ha mostrado en la figura 3A, el cambiador de calor (300A) puede
adoptar la forma de una envolvente y cambiador de calor tubular en
los que el aire caliente que sale del enfriador de rejilla (314) y
entra en el cambiador de calor mediante la conducción (311) (ver
figura 3, cambiador de calor indicado con el numeral -317- en la
figura 3) pasa a través de la envolvente (350) y los pasos (352).
Por otra parte, el aceite térmico pasa por los tubos (354) del
cambiador de calor de envolvente y tubos (300A), preferentemente en
la dirección contraria de la dirección de flujo del aire caliente
que pasa por los conductos (352). De esta manera, se mejora la
transferencia de calor. Además, el ventilador (356) y las persianas
(358) están previstas para suministrar aire al cambiador para
refrigerar los tubos si por alguna razón se interrumpe el flujo del
aceite térmico.
Otra forma de cambiador de calor de flujo
contrario es el que se ha mostrado en la figura 3B, indicado con el
numeral (300B). En este cambiador de calor, el aceite térmico fluye
en la envolvente interna (352B) mientras el aire caliente que
contiene partículas fluye en la envolvente externa (354B). De esta
manera, el aire caliente debe ser enfriado de manera más efectiva
por el aire facilitado por el ventilador (356) a través de las
persianas (358) cuando no hay flujo de aceite térmico.
Preferentemente, el fluido de trabajo de todas
las realizaciones comprende un fluido de trabajo de tipo orgánico.
De modo más preferente, el fluido de trabajo de tipo orgánico está
constituido por pentano, alternativamente N-pentano
o isopentano.
Si bien la presente descripción se refiere
específicamente a aceite térmico como fluido de transferencia de
calor utilizado en el cambiador de calor aire-fluido
de transferencia térmica, la presente invención puede utilizar
agua a presión en un bucle de agua a presión, en vez del aceite
térmico. De manera alternativa, se puede utilizar, en vez de aceite
térmico, vapor, etc.
Además, se debe indicar que las realizaciones
descritas con referencia a las figuras 2A y 2B se pueden combinar.
En este caso, se pueden instalar deflectores en la conducción
(215A) de la figura 2A en dos lugares indicados por los círculos
presentes en esta conducción, de manera que el deflector situado
más abajo en la figura puede permitir que este punto funcione como
entrada de aire, mientras que el deflector situado en la parte alta
de la figura puede permitir que este punto funcione como salida de
aire. De manera alternativa, se puede añadir una conducción entre
la salida de aire caliente en la salida de la conducción (215B) y
la entrada de aire en el cambiador de calor
aire-aire (217B), que aparece en la figura 2B,
indicado mediante círculos, de manera que esta realización puede
funcionar de igual manera que la realización descrita con
referencia a la figura 2A.
Además, si bien la presente invención, tal como
se ha descrito, se refiere a la producción de energía a partir del
calor utilizado para enfriar el enfriador de rejilla del clinker de
cemento, la presente invención puede ser también utilizada para
utilizar el calor presente en la producción o proceso de
vidrio.
Además, se debe observar que los medios de
suministro o conducciones mencionadas en esta descripción se
refieren a conductos adecuados, etc.
Además, se debe indicar que la presente
invención incluye también el método operativo del aparato que se da
a conocer con referencia a las figuras anteriormente indicadas.
Se cree que las ventajas y resultados mejorados
conseguidos por el método y el aparato de la presente invención
quedarán evidentes de la descripción que se ha efectuado de la
invención. Diferentes cambios y modificaciones podrán ser
realizados sin salir del ámbito de la invención que se define en
las siguientes reivindicaciones.
Claims (8)
1. Método para la generación de energía, que
comprende las siguientes etapas:
a) suministro de clinker de un horno de
fabricación de cemento a un enfriador de rejilla para enfriar el
clinker;
b) extraer aire caliente del enfriador de
rejilla y suministrarlo a un precipitador electrostático para
extraer materia en partículas de dicho aire caliente;
c) suministrar aire filtrado que sale de dicho
precipitador electrostático a un cambiador de calor de
aire-fluido de transferencia térmica para el
calentamiento del fluido de transferencia de calor;
d) vaporizar fluido de trabajo en un vaporizador
utilizando calor del fluido de transferencia de calor que se ha
calentado, y producir fluido de trabajo vaporizado y fluido de
transferencia de calor del que se ha extraído calor;
e) precalentar fluido de trabajo utilizando el
calor de dicho fluido de transferencia de calor del que se ha
extraído calor;
f) suministrar fluido de trabajo vaporizado
producido en dicho vaporizador a una turbina para la generación de
energía;
g) suministrar fluido de trabajo vaporizado que
sale de dicha turbina a un condensador de fluido de trabajo que
condensa dicho fluido de trabajo vaporizado que sale de dicha
turbina, produciendo condensado de fluido de trabajo; y
h) suministrar dicho condensado de fluido de
trabajo a dicho vaporizador.
2. Método, según la reivindicación 1, que
comprende el suministro del fluido de trabajo vaporizado que sale
de dicha turbina a un recuperador que calienta el condensado de
fluido de trabajo facilitado por el condensador de fluido de
trabajo antes de facilitar el condensado de fluido de trabajo al
vaporizador.
3. Método, según la reivindicación 1, en el que
dicho condensado de fluido de trabajo es suministrado a un
precalentador que precalienta dicho condensado de fluido de trabajo
y produce fluido de trabajo precalentado que es suministrado a
dicho vaporizador.
4. Aparato para la generación de energía, que
comprende:
a) un enfriador de rejilla (14) para enfriar
clinker suministrado desde un horno de producción de cemento;
b) precipitador electrostático (16) que extrae
materia en partículas del aire caliente suministrado desde dicho
enfriador de rejilla (14);
c) cambiador de calor de tipo
aire-fluido de transferencia térmica (18) que
calienta el fluido de transferencia térmica con calor procedente de
aire filtrado que sale de dicho precipitador electrostático
(16);
d) un vaporizador (20) que vaporiza fluido de
trabajo utilizando calor en el fluido de transferencia térmica
caliente, y que produce fluido de trabajo vaporizado y fluido de
transferencia térmica del que se ha extraído calor;
e) un precalentador (22) que vaporiza fluido de
trabajo precalentado en un precalentador utilizando calor en dicho
fluido de transferencia de calor del que se ha extraído calor;
f) una turbina (24) que recibe fluido de trabajo
vaporizado producido en dicho vaporizador (20) y genera energía;
y
g) un condensador de fluido de trabajo (28) que
recibe el fluido de trabajo vaporizado que sale de dicha turbina
(24) y condensa dicho fluido de trabajo vaporizado que sale de la
turbina, produciendo condensado de fluido de trabajo que es
suministrado a dicho vaporizador (20).
5. Aparato, según la reivindicación 4, que
comprende un recuperador (30) que calienta condensado de fluido de
trabajo suministrado desde dicho condensador (28) de fluido de
trabajo, mediante calor procedente del fluido de trabajo vaporizado
que sale de la turbina (24) antes de suministrar dicho condensado
de fluido de trabajo al vaporizador (20).
6. Aparato, según la reivindicación 4, en el
que dicho precalentador (22) precalienta dicho condensado de fluido
de trabajo (24) y produce fluido de trabajo precalentado que es
suministrado a dicho vaporizador (20).
7. Aparato, según la reivindicación 4, en el
que dicho fluido de trabajo comprende un fluido de trabajo
orgánico.
8. Aparato, según la reivindicación 7, en el
que dicho fluido de trabajo orgánico comprende pentano.
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