ES2284919T3 - Generador de vapor de lecho fluidizado circulante con combustion de oxigeno. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el funcionamiento de un generador de vapor de lecho fluidizado circulante (10), el cual comprende las fases de: Introducir en el generador de vapor de lecho fluidizado circulante (10) una corriente de alimentación de un oxigeno principalmente puro; Quemar un combustible en la presencia de la corriente de alimentación de un oxígeno principalmente puro para producir un gas de combustión, que tiene en el dióxido de carbono y en el vapor de agua sus elementos constituyentes más importantes por volumen; Hacer pasar el gas de combustión por un precalentador de corriente de alimentación de oxígeno (144) en el cual el calor procedente del gas de combustión es transmitido a la corriente de alimentación de oxígeno; Separar el gas de combustión en una parte de producto final y en una parte de reciclaje; así como Dirigir la parte de reciclaje del gas de combustión hacia el generador de vapor de lecho fluidizado circulante a los efectos de fluidización para así contribuir alproceso de combustión dentro del generador.
Description
Generador de vapor de lecho fluidizado
circulante con combustión de oxígeno.
La presente invención se refiere a un generador
de vapor de lecho fluidizado circulante así como a un procedimiento
para hacer funcionar este generador de vapor de lecho fluidizado
circulante para obtener un producto final de dióxido de
carbono.
La Patente Núm. 5.175.995 de los Estados Unidos,
concedida a Pak y sus colaboradores, describe una convencional
planta de generación de energía que funciona para quemar
combustible con aire dentro de una cámara de combustión para
proporcionar, de este modo, una energía de gas de combustión a los
efectos de impulsar una turbina de vapor o de gas. En aquellas
versiones de esta convencional planta de generación de energía, las
cuales queman gas natural, gas de fuel-oil o gas de
carbón como combustible para el proceso de combustión, este
combustible comprende ciertos componentes del carbón como, por
ejemplo, el carbono (C), el monóxido de carbono (CO) así como otros
hidrocarburos (C_{m}H_{n}). Por consiguiente, el gas de
combustión, producido por un proceso de combustión que quema el
combustible en la presencia del aire, este gas, pues, comprende el
dióxido de carbono (CO_{2}), el óxido de nitrógeno (NO_{x}), el
óxido de azufre (SO_{x}) así como el gas de nitrógeno
(N_{2}).
La Patente Núm. 5.175.995 de los Estados Unidos
indica, además, que el abandono de los gases -como, por ejemplo,
del NO_{x}, del SO_{x} y del CO_{2}- al medio ambiente
produce una polución ambiental. Las convencionales plantas de
generación de energía han contrarrestado normalmente una polución de
este tipo con el despliegue de unos equipos de eliminación como,
por ejemplo, de purificadores para quitar estos contaminantes de
NO_{x} y de SO_{x}. Además, un equipo de depuración ha sido
empleado para eliminar también el dióxido de carbono (CO_{2}),
presente en el gas de combustión, incluyendo este equipo unos
medios de limpieza del tipo que aplica un disolvente para absorber
de forma selectiva el dióxido de carbono (CO_{2}) del gas de
combustión. Sin embargo, la forma de proceder con el disolvente,
conforme a la Patente Núm. 5.175.995 de los Estados Unidos,
requiere, de una manera inconveniente, una adicional energía de
calor para calentar el disolvente, y esta forma de proceder no
resulta práctica para proporcionar un tiempo de contacto
relativamente largo entre el disolvente y el dióxido de carbono
(CO_{2}) para que el disolvente pueda absorber el dióxido de
carbono (CO_{2}) por completo.
Además, la Patente Núm. 5.175.995 de los Estados
Unidos revela varias versiones de una planta de generación de
energía del tipo de ciclo combinado y cerrado, la cual reivindica
poder mejorar algunos de los inconvenientes de la forma de proceder
para absorber el dióxido de carbono (CO_{2}) mediante el
disolvente. Según cada versión de la planta de generación de
energía, revelada en la referida Patente de los Estados Unidos, el
combustible es aportado a una cámara de combustión en la presencia
de oxígeno, en lugar de la presencia de aire, por lo cual se
produce un gas de combustión que comprende principalmente un
componente acuoso así como el dióxido de carbono (CO_{2}). Este
gas de combustión es tratado con el fin de separar el componente
acuoso y el dióxido de carbono (CO_{2}) de tal manera, que el
dióxido de carbono (CO_{2}) separado pueda ser reciclado como el
fluido de trabajo para impulsar una turbina de la planta de
generación de energía de ciclo combinado. A la vista de que la
combustión del combustible en la presencia de oxígeno -en lugar de
la presencia de aire- impide principalmente la formación del óxido
nítrico NO_{x} y, además, dado que el dióxido de carbono
(CO_{2}) queda retenido como el fluido de trabajo dentro del
ciclo cerrado, es así que la forma de proceder, revelada en la
Patente Núm. 5.175.995 de los Estados Unidos, impide, de una manera
conveniente, una descarga al medio ambiente, tanto del NO_{x}
como del dióxido de carbono (CO_{2}).
También la Patente Núm. 4.498.289 de los Estados
Unidos, concedida a Osgersby, revela un sistema de generación de
energía que emplea un combustible de hidrocarburo en la presencia
de oxígeno, en lugar de la presencia de aire, con el objeto de
obtener un fluido de trabajo, constituido por el dióxido de carbono
(CO_{2}). Mientras que las Patentes Núms. 5.175.995 y 4.498.289 de
los Estados Unidos, concedidas a Pax y a Osgersby, respectivamente,
revelan cada una un dispositivo para reducir las emisiones de
dióxido de carbono (CO_{2}) a través de la combustión del
combustible en la presencia de oxígeno, en lugar de la presencia de
aire, el estado de la técnica puede beneficiarse todavía de una
forma de disposición para los diseños nuevos o diseños ya
existentes de los sistemas de generación de energía, la cual ofrece
para ambos una flexibilidad en producir el dióxido de carbono
(CO_{2}) como el soporte para el proceso de combustión. Asimismo,
el estado de la técnica puede aprovecharse también de una forma de
disposición, que comprende un generador de vapor de lecho
fluidizado circulante cuya temperatura de combustión puede ser
controlada con la ayuda de hasta solamente la mitad de las
necesidades normales para la recirculación del gas de combustión,
las cuales son exigidas por un generador de vapor de carbón
pulverizado de una capacidad compa-
rable.
rable.
De la Patente Alemana Núm. DE - A - 43 03 174
(Documento D1) se dice que revela un procedimiento para hacer
funcionar un generador, el cual comprende las fases de quemar,
dentro de una cámara de combustión 1, un combustible 4 en la
presencia de un oxígeno principalmente puro para obtener un gas de
combustión, que tiene en el dióxido de carbono CO_{2} y en el
vapor de agua (columna 2, línea 27) sus elementos constituyentes
más importantes; de hacer pasar el gas de combustión por un
precalentador de vapor 9, con la alimentación de oxígeno, y de
separar el gas, de combustión en un producto final 16 y en una
parte de reciclaje de circulación; así como de reenviar esta parte
de reciclaje al generador, a través de 1 y 6, para así contribuir al
proceso de combustión.
La Figura 4 de la Patente Internacional Núm. WO
- A - 9607024 (Documento D2) dicen que representa una planta de
generación de energía eléctrica 4000, de gran eficiencia y de una
polución mínima, la cual comprende un sistema de inducción
reactante 100; un sub-sistema de generación de gas
200; un sub-sistema de impulsión de turbina 300; un
sub-sistema de generación eléctrica 400; como
asimismo comprende un sub-sistema de tratamiento
limitado de agua 600.
La presente invención tiene el objeto de
proporcionar una forma de disposición para los diseños nuevos o los
diseños ya existentes de los sistemas de generación de energía, la
cual ofrezca una flexibilidad en producir el dióxido de carbono
(CO_{2}), tanto como un deseable producto final como asimismo
como un soporte para el proceso de la combustión.
Otro objeto de la presente invención consiste en
proporcionar una forma de disposición para producir un dióxido de
carbono líquido (CO_{2}), que mejore el rendimiento calorífico de
un sistema de generación de energía, que utiliza un combustible
fósil.
Según un aspecto de la presente invención es
así, que un procedimiento para el funcionamiento de un generador de
vapor de lecho fluidizado circulante es proporcionado para los
diseños nuevos o los diseños ya existentes de los sistemas de
generación de energía; procedimiento éste que ofrece la
flexibilidad de emplear el dióxido de carbono (CO_{2}) tanto como
un deseable producto final como asimismo como un soporte para el
proceso de la combustión. Este procedimiento comprende la fase de
introducir una corriente de alimentación de un oxígeno
principalmente puro en el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante así como la fase de quemar un combustible en la
presencia de una corriente de alimentación de oxígeno principalmente
puro para producir un gas de combustible, que tiene en el dióxido
de carbono y en el vapor de agua sus elementos constituyentes más
importantes por volumen.
El procedimiento para hacer funcionar un
generador de vapor de lecho fluidizado circulante comprende las
fases de introducir una corriente de alimentación de un oxígeno
principalmente puro en el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante; de quemar un combustible en la presencia de la
corriente de alimentación de un oxígeno principalmente puro para
producir un gas de combustión, que tiene en el dióxido de carbono y
en el vapor de agua sus elementos constituyentes más importantes por
volumen; de hacer pasar el gas de combustión por un precalentador
de alimentación de oxígeno en el cual el calor, procedente del gas
de combustión, es transmitido a la corriente de alimentación de
oxígeno; de separar el gas de combustión en una parte de producto
final y en una parte de reciclaje; como asimismo comprende la fase
de dirigir la parte de reciclaje del gas de combustión hacia el
generador de vapor de lecho fluidizado circulante para así
contribuir al proceso de combustión dentro de éste. De forma
preferente, este procedimiento puede comprender también el
enfriamiento de la parte del producto final del gas de combustión y
la compresión de la misma, con el fin de obtener el dióxido de
carbono en una fase líquida.
Conforme a otro aspecto de la presente
invención, resulta que es proporcionado un generador de vapor de
lecho fluidizado circulante, que comprende unos medios para
introducir en el generador de vapor de lecho fluidizado circulante
una corriente de alimentación de un oxígeno principalmente puro;
unos medios para quemar un combustible en la presencia de una
corriente de alimentación de oxígeno principalmente puro para así
producir un gas de combustión, que tiene en el dióxido de carbono y
en el vapor de agua sus elementos constituyentes más importantes
por volumen; unos medios para hacer pasar el gas de combustión por
un precalentador de vapor con alimentación de oxígeno en el que el
calor, procedente del gas de combustión, es transmitido a la
corriente de alimentación de oxígeno; unos medios para separar el
gas de combustión en una parte de producto final y en una parte de
reciclaje; como asimismo comprende este generador unos medios para
dirigir la parte de reciclaje del gas de combustión hacia el
generador de vapor de lecho fluidizado circulante para así
contribuir al proceso de la combustión dentro del mismo. De forma
preferente, este generador de vapor de lecho fluidizado circulante
puede comprender también unos medios para enfriar la parte del
producto final del gas de combustión y para comprimir la misma al
objeto de obtener el dióxido de carbono en una fase líquida.
La Figura 1 muestra la vista esquematizada de un
generador de vapor de lecho fluidizado circulante; mientras que
La Figura 2 indica la vista esquematizada de una
planta de generación de energía de ciclo combinado, la cual
comprende el generador de vapor de lecho fluidizado circulante,
indicado en la Figura 1, para producir un producto final de dióxido
de carbono.
Haciendo inicialmente referencia a la Figura 2
de los planos adjuntos, se puede observar en la misma una forma de
realización del generador de vapor de lecho fluidizado circulante
de la presente invención, el cual es de combustión de oxígeno. Este
generador de vapor de lecho fluidizado circulante -que está
indicado, en su conjunto, por la referencia 10- emplea para la
combustión el oxígeno, en lugar de aire, para así reducir, de una
manera conveniente, al mínimo la cantidad de gas de combustión
recirculado, con el fin de bajar los costos. No obstante, antes de
facilitar una detallada descripción del conjunto del generador de
vapor de lecho fluidizado circulante 10 y, a continuación,
facilitar una detallada descripción de una planta de generación de
energía de ciclo combinado, la cual comprende este generador de
vapor de lecho fluidizado circulante 10, se hace previamente
referencia a la Figura 1 de los planos adjuntos para facilitar una
descripción general de un sub-grupo de componentes
de combustión y de separación de gas y de sólidos calientes del
generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10.
Es evidente que la configuración del generador
de vapor de lecho fluidizado circulante 10, tal como aquí indicado
y descrito -incluyendo la presencia o la ausencia de sus elementos
correspondientes y la colocación así como la conexión entre los
mismos- ha de ser entendida como meramente ejemplar para una
configuración, en la cual es empleado un sistema de lecho
fluidizado circulante con combustión de oxígeno según la presente
invención. Por esta razón, debe tenerse en cuenta que la siguiente
discusión sobre el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante 10 revela sencillamente una sola forma de disposición de
funcionamiento posible y está contemplado que, según sea deseado o
quede impuesto por las circunstancias, la configuración del
generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10 -incluyendo la
presencia o la ausencia de sus elementos correspondientes y la
colocación así como la conexión entre los mismos- puedan ser
modificadas para, no obstante, representar otra forma de
realización del sistema de lecho fluidizado circulante de la
presente invención.
Según lo indicado en la Figura 1, el generador
de vapor de lecho fluidizado circulante 10 comprende un espacio de
horno, indicado aquí por la referencia 12, el cual queda definido
por los tubos de pared tubular, aquí indicado por la referencia 14;
el generador comprende asimismo una primera sección de conductos,
indicada aquí por la referencia 16; comprende un separador
combinado de gas y sólidos calientes, aquí indicado por la
referencia 18; una sección intermedia de conductos de retroceso,
indicada aquí por la referencia 20; como también comprende un
espacio de retroceso, aquí indicado por la referencia 22, desde el
cual se extienden los otros conductos, indicados aquí por la
referencia 24.
El espacio de horno 12 está refrigerado por el
agua, que se hace pasar por las paredes de tubos 14, mientras que
el separador combinado 18 para gas y sólidos calientes así como el
espacio de retroceso 22 están siendo enfriados por el vapor a
través de unos tubos, integrados en las estructuras de pared de los
mismos.
El segmento inferior del separador combinado 18
para gas y sólidos calientes - el cual puede ser, por ejemplo, un
ciclón convencional- se encuentra comunicado, para una relación de
fluido con el segmento inferior del espacio de horno 12, a través
de un sistema de flujo de fluido que consiste, según lo indicado en
la Figura 1, en un inicial conducto colector, indicado aquí por la
referencia 26; en un dispositivo alimentador medidor de retorno
directo, aquí indicado por la referencia 28; en un conducto de
retorno directo, indicado aquí por la referencia 30; en una entrada
del recuperador térmico de lecho fluidizado, aquí indicada por la
referencia 32; en una válvula de control de cenizas, indicada aquí
por la referencia 34; en un recuperador térmico de lecho
fluidizado, aquí indicado por la referencia 36; como asimismo
consiste este sistema en una salida del recuperador térmico de lecho
fluidizado, indicada aquí por la referencia 38. A efectos de la
descripción, relacionada a continuación, la sección de conductos
16, el separador combinado de gas y sólidos calientes 18 así como
el sistema de flujo de fluido 26, 28, 30, 32, 34, 36 y 38 serán
considerados como unos conductos para la circulación de sólidos
calientes, los cuales están indicados por las referencias 40, 42 y
44. Además, debe tenerse en cuenta que el sistema de flujo de fluido
26, 28, 30, 32, 34, 36 y 38 es un típico sistema de flujo de fluido
que, a efectos de su trabajo, se encuentra unido con el separador
combinado de gas y sólidos calientes 18. Haciendo referencia a la
Figura 1 de los planos adjuntos, puede ser apreciado que el espacio
de horno 12 se encuentra comunicado con una fuente -indicada aquí
por la referencia 46- de combustible y de un agente absorbente a
través de una tubería de suministro, indicada aquí por la
referencia 48, como asimismo está en comunicación con otra fuente
-aquí indicada por la referencia 50- de oxígeno a través de otra
tubería de suministro, aquí indicada por la referencia 52.
En relación con la Figura 1 de los planos
adjuntos puede ser apreciado que dentro del segmento inferior del
espacio de horno 12 es efectuada una mezcla entre el combustible y
el agente absorbente -la cual está indicada aquí con la referencia
54- con el fin de quemar la misma con el oxígeno, aquí indicado por
la referencia 56. De forma preferente, un medio fluidizante, que
comprende el oxígeno 56, es aportado a través de una rejilla de
fondo, en la cual está dispuesto el lecho fluidizado del espacio de
horno 12, y un oxígeno adicional es aportado, a dos niveles, por
encima de la rejilla de fondo. Además, es preferido configurar la
tubería de alimentación y de suministro del agente absorbente 48 de
tal modo, que la misma incluya el combustible, que es soportado por
aire, así como unas toberas de alimentación del agente absorbente
para así reducir, de una manera conveniente, al mínimo el tamaño de
la abertura de penetración en la pared de agua y también reducir al
mínimo la posibilidad de un atascamiento por caída del combustible.
El drenaje de las cenizas puede ser efectuado desde la parte
inferior del espacio de horno 12 del generador de vapor de lecho
fluidizado circulante 10 por medio de un convencional enfriador de
cenizas 58, indicado en la Figura 2.
En la manera ya conocida, con esta combustión se
producen unos gases de combustión calientes, aquí indicados por la
referencia 40, y los sólidos calientes -indicados por la referencia
42- son arrastrados por los gases de combustión calientes 40. Estos
gases de combustión calientes 40 se elevan -en conjunto con los
sólidos calientes 42, arrastrados por los mismos- dentro del
espacio de horno 12, después de lo cual por la parte superior del
espacio de horno 12 los gases de combustión calientes 40 se hacen
pasar -en conjunto con los sólidos calientes 42, arrastrados por
los mismos- a través del conducto 16 y hacia el separador combinado
18 para el gas y para los sólidos calientes.
Dentro de este separador combinado de gas y
sólidos calientes 18, los sólidos calientes 42 -que se hacen pasar
por el separador y que son de un tamaño previamente determinado-
son separados de los gases de combustión calientes 40 dentro de los
cuales están siendo arrastrados. Los sólidos calientes 42, una vez
separados y con un contenido en combustible sin quemar, en cenizas
volátiles y en agente absorbente, al igual que el dióxido de
carbono (CO_{2}) y el vapor de agua (HO_{2}), fluyen a través
del separador combinado de gas y sólidos calientes 18. Desde el
separador de gas y de sólidos calientes 18, los sólidos calientes
42 son descargados, por la acción de gravedad, hacia el interior
del inicial conducto colector 26, desde el cual una parte de los
sólidos calientes 42 fluye, a través del inicial conducto colector
26, hacia el dispositivo alimentador medidor de retorno directo 28
para pasar por el mismo. A continuación, desde el dispositivo
alimentador medidor de retorno directo 28, esta parte de tos sólidos
calientes 42 es otra vez introducida -por medio de un
correspondiente conducto de retorno directo 30- al segmento
inferior del espacio de horno 12, después de lo cual esta parte de
sólidos calientes 42 es sometida de nuevo al proceso de combustión,
que tiene lugar dentro del generador de vapor de lecho fluidizado
circulante 10. El resto de los sólidos calientes 42 -que sobrepasan
de un tamaño previamente determinado y que aquí están indicados
como los sólidos calientes de intercambio térmico 44- son desviados
desde el separador combinado de gas y sólidos calientes 18 hacia el
recuperador térmico de lecho fluidizado 36 a través de la entrada
32 al recuperador térmico y, por consiguiente, hacia el segmento
inferior del espacio de horno 12 a través de una correspondiente
salida 38 del recuperador térmico. Los sólidos calientes 42,
desviados por medio del recuperador térmico de lecho fluidizado 36,
son luego enfriados dentro de un proceso de intercambio térmico,
durante el cual los sólidos calientes transmiten el calor sobre un
fluido de trabajo que fluye, de una manera convencional, por el
recuperador térmico de lecho fluidizado 36. La temperatura dentro
del generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10 puede, por
consiguiente, ser controlada por el hecho de distribuirse, de una
manera apropiada, el flujo de los sólidos calientes recirculados 42,
que salen del ciclón, de tal modo que una corriente no enfriada de
los sólidos pueda fluir directamente de retorno hacia el generador
de vapor de lecho fluidizado circulante 10 o bien pueda ser
enfriada por el recuperador térmico de lecho fluidizado 36 antes de
pasar hacia el generador de vapor de lecho fluidizado circulante
10.
Como continuación, y por el otro lado, los gases
de combustión calientes 40, que salen del separador combinado de
gas y sólidos calientes 18, y los cuales se llaman en lo sucesivo
sólo gases de combustión, son dirigidos -desde el separador
combinado de gas y sólidos calientes 18 y a través de la sección de
conductos de retroceso 20- hacia el espacio de retroceso 22
mientras que, entretanto, es llevada a efecto una adicional
transmisión de calor, tal como esto será descrito con más detalle a
continuación. Desde el espacio de retroceso 22, los gases de
combustión 40 salen, a través de los otros conductos 24, hacia un
sub-grupo de componentes para el tratamiento del
gas de combustión, los que
están situados corriente abajo y los cuales se describen seguidamente de forma detallada con referencia a la Figura 2.
están situados corriente abajo y los cuales se describen seguidamente de forma detallada con referencia a la Figura 2.
La Figura 2 muestra, a título de ejemplo, la
vista esquematizada de una planta de generación de energía de ciclo
combinado 110, que comprende el generador de vapor de lecho
fluidizado circulante 10, que puede funcionar tanto para generar la
energía eléctrica como para producir un producto final de dióxido
de carbono (CO_{2}) u, opcionalmente, un producto de nitrógeno
(N_{2}). Los detalles de la forma de disposición -referidos, a
continuación y de forma general, como el producto final y como el
grupo reciclable EPRG- se dan ahora, comenzando con una descripción
de los detalles referentes a la planta de generación de energía de
ciclo combinado 110. Se hace ahora referencia a la Figura 2 que
indica, a título de ejemplo, la planta de generación de energía de
ciclo combinado 110, la que posee un recipiente de combustión para
quemar el combustible, el cual constituye el generador de vapor de
lecho fluidizado circulante 10, y esta planta comprende,
adicionalmente el sub-grupo de componentes para el
tratamiento del gas de combustión corriente abajo así como un
sub-grupo de componentes para el suministro de
oxígeno; a continuación, estos últimos dos
sub-grupos son referidos al producto final y al
grupo reciclable EPRG, respectivamente. Uno de los componentes del
suministro de oxígeno efectúa el tratamiento de una corriente de
aire para obtener de la misma un oxígeno con la pureza deseada.
La planta de generación de energía de ciclo
combinado 110 comprende asimismo una turbina para la generación de
electricidad bajo la acción impulsora del vapor, que pasa por la
turbina. Desde el generador de vapor de lecho fluidizado circulante
10, el vapor es conducido hacia la turbina a través de una multitud
de conductos 138, y este vapor es inyectado contra la turbina para
así impulsar la misma.
Otra vez con referencia a la Figura 2, se puede
observar en la misma que el producto final y el grupo reciclable
EPRG comprenden también una fuente de oxígeno 140 para aportar la
particular variedad de gas de combustión a través de unos medios
apropiados como, por ejemplo, con los elementos de introducción de
oxígeno 142. Estos elementos de introducción de oxígeno 142
comprenden la tubería de suministro 50 así como una tubería de
suministro que aporta los adicionales dos niveles superiores de
oxígeno que introducen, respectivamente, el oxígeno en el espacio
inferior del generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10 y
en por lo menos un lugar, situado por encima de la mezcla de
combustible y de agente absorbente 54. El oxígeno (O_{2}),
aportado al interior del generador de vapor de lecho fluidizado
circulante 10, entra en reacción con el combustible con el cual
está siendo alimentado el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante 10, y este combustible es, de forma preferente, un
combustible fósil con un elevado contenido en carbono como, por
ejemplo, el carbón o el coque triturado o una biomasa.
El oxígeno (O_{2}), aportado a la fuente de
oxígeno 140, es producido preferentemente por un proceso de
separación de aire, realizado por un equipo de separación de aire
que separa el oxígeno (O_{2}) de una corriente de aire ambiental
y, en relación con ello, la fuente de oxígeno 140 puede estar
configurada, por ejemplo, en forma de una planta criogénica con la
capacidad de producir el oxígeno (O_{2}) con una pureza de por lo
menos un noventa y cinco por ciento (95%). En el caso de ser
deseado, este equipo de separación de aire puede estar previsto
para generar asimismo un producto de nitrógeno (N_{2}) 141. Como
alternativa, la fuente de oxígeno 140 puede estar configurada como
un aparato que comprende una membrana para el transporte del
oxígeno.
El oxígeno (O_{2}), suministrado por la fuente
de oxígeno 140, es precalentado corriente arriba de los elementos
de introducción de oxígeno 142 por un precalentador de oxígeno puro
144, que posee una entrada de lado frío que se encuentra en
comunicación con un conducto de salida 164 de la fuente de oxígeno,
como asimismo posee una salida de lado frío que está en comunicación
con un conducto 148 que, a su vez, está conectado -a través de un
conducto de conexión múltiple- con los elementos de introducción de
oxígeno 142. A lado caliente del precalentador de oxígeno puro 144
es aportado el gas de combustión que ha salido del espacio de
retroceso 22 a través de los otros
conductos 24.
conductos 24.
El gas de combustión, que ha sido suministrado
desde el espacio de retroceso 22, para luego por un conducto 150,
que están en comunicación con la entrada del lado caliente del
precalentador de oxigeno puro 144. Este gas de combustión entrega
ahora un calor adicional al oxígeno (O_{2}), que está fluyendo a
través del precalentador de oxígeno puro 144 en su camino hacia el
generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10.
Por su volumen, los elementos constituyentes más
importantes del gas de combustión, que sale del espacio de
retroceso 22, son el dióxido de carbono (CO_{2}) y el vapor e
agua (H_{2}O). Esta composición del gas de combustión es el
resultado de la combustión del carbón dentro del generador de vapor
de lecho fluidizado circulante 10 en la presencia de un oxígeno
puro o casi puro -suministrado por la fuente de oxígeno 140- así
como en la presencia de unos sólidos reciclados, con los cuales el
generador de vapor de lecho fluidizado circulante 10 está siendo
alimentado por el recuperador térmico de lecho fluidizado 36.
Tal como esto puede ser apreciado en la Figura
1, el producto final y el grupo reciclable EPRG comprenden
adicionalmente un sistema de eliminación de partículas para quitar
unas partículas relativamente finas; sistema éste que tiene la
forma de un precipitador electrostático 152 que puede funcionar para
eliminar, de una manera convencional, unas seleccionadas materias
sólidas que son arrastradas con el gas de combustión. Este
precipitador electrostático 152 está comunicado -a través del
conducto 154- con el precalentador de oxigeno puro 144 para recibir
el gas de combustión al término de su paso por el precalentador de
oxígeno puro 144. El gas de combustión, que sale del precipitador
electrostático 152, pasa luego -a través del conducto 158- hacia un
enfriador de gas 160, en el cual algo del vapor de agua (H_{2}O)
es separado por condensación antes de que este gas de combustión
pase luego, corriente abajo, hacia un
ventilador-extractor inducido 162. Previo al
reciclaje, el enfriador de gas 160 enfría el gas de combustión a la
temperatura más baja posible al objeto de reducir al mínimo los
requisitos de fuerza del soplador de aire. A la manera de una
contra-corriente, el enfriador de gas 160 entra en
contacto con el gas de combustión con un agua relativamente más
fría, y este contacto hace que una parte relativamente importante
del vapor de agua dentro del gas de combustión se condense en agua,
que después es separada del gas de combustión.
El gas de combustión -que sale del
ventilador-extractor inducido 162 dentro de una
corriente 164, que se compone principalmente de dióxido de carbono
(CO_{2})- es dividido o separado de tal modo, que la mayor parte
del gas de combustión sea conducida hacia un lugar 166 en el cual
el gas de combustión puede ser ulteriormente procesado, empleado o
retenido. Por ejemplo, el producto final y el grupo reciclable EPRG
pueden comprender un dispositivo de recuperación de líquido 168,
que es operativo para licuar una parte del dióxido de carbono
(CO_{2}) del gas de combustión, por lo que un producto de dióxido
de carbono líquido se vuelve apropiado para unas operaciones
comerciales como, por ejemplo, para facilitar la recuperación de
aceite. Además, el producto de nitrógeno (N_{2}) 141, producido
por la fuente de oxigeno 140 (si esta fuente está configurada de
este modo para obtener este producto), puede ser empleado también
para mejorar la recuperación de aceite.
Una parte relativamente pequeña del gas de
combustión, la cual es desviada hacia el punto 166, es reciclada
finalmente dentro del generador de vapor de lecho fluidizado
circulante 10 en una corriente de reciclaje 170. Por regla general,
esta parte del gas de combustión representa solamente una pequeña
fracción de la totalidad del gas de combustión, que pasa por el
enfriador de gas 160, y las necesidades en esta parte del gas de
combustión son fijadas en función de la cantidad que sea necesaria
para los efectos fluidizantes dentro del generador de vapor de
lecho fluidizado circulante 10. Esta fluidización es llevada a
efecto, por lo menos en parte, por un soplador de aire fluidizante
172, que dirige esta parte del gas de combustión hacia el
recuperador térmico de lecho fluidizado 36.
El producto final y el grupo reciclable EPRG
proporcionan, por consiguiente, un sistema que puede ser aplicado,
de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, para
obtener un producto final de dióxido de carbono líquido (CO_{2})
así como un gas de combustión reciclable como el soporte para el
proceso de la combustión. Adicionalmente, la recirculación de los
sólidos es empleada, conforme al proceso de la presente invención,
para controlar las temperaturas de la combustión dentro del
generador de vapor de lecho fluidizado circulante. Existe, además,
una reducción relativa en la formación de nitrógeno en comparación
con un convencional generador de vapor de lecho fluidizado
circulante sin una combustión de oxígeno. Debido al empleo del
oxígeno, en lugar del aire, y a causa de reducir al mínimo la
recirculación del gas de combustión, resulta que según la presente
invención pueden ser realizados unos diseños relativamente
compactos del generador de vapor de lecho fluidizado circulante, del
separador combinado de gas y de sólidos calientes así como del
recuperador térmico del espacio de retroceso o retorno.
Claims (5)
1. Procedimiento para el funcionamiento de un
generador de vapor de lecho fluidizado circulante (10), el cual
comprende las fases de:
Introducir en el generador de vapor de lecho
fluidizado circulante (10) una corriente de alimentación de un
oxigeno principalmente puro;
Quemar un combustible en la presencia de la
corriente de alimentación de un oxígeno principalmente puro para
producir un gas de combustión, que tiene en el dióxido de carbono y
en el vapor de agua sus elementos constituyentes más importantes
por volumen;
Hacer pasar el gas de combustión por un
precalentador de corriente de alimentación de oxígeno (144) en el
cual el calor procedente del gas de combustión es transmitido a la
corriente de alimentación de oxígeno;
Separar el gas de combustión en una parte de
producto final y en una parte de reciclaje; así como
Dirigir la parte de reciclaje del gas de
combustión hacia el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante a los efectos de fluidización para así contribuir al
proceso de combustión dentro del generador.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1)
el cual comprende, además, el enfriamiento y la compresión de la
parte de producto final del gas de combustión con el fin de obtener
el dióxido de carbono en una fase líquida.
3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2)
en el cual la fase de dirigir la parte de reciclaje del gas de
combustión hacia el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante comprende la fase de desviar por lo menos parcialmente
la parte de reciclaje del gas de combustión a través de un
recuperador térmico de sólidos para llevar a efecto una transmisión
del calor de la parte de reciclaje del gas de combustión a los
sólidos, que se hacen pasar por el recuperador térmico de sólidos
(36).
4. Generador de vapor de lecho fluidizado
circulante, que comprende:
Medios para introducir en el generador de vapor
de lecho fluidizado circulante una corriente de alimentación de un
oxígeno principalmente puro;
Medios para quemar un combustible en la
presencia de una corriente de alimentación de un oxígeno
principalmente puro para producir un gas de combustión, que tiene
en el dióxido de carbono y en el vapor de agua sus elementos
constituyentes más importantes por volumen;
Medios para hacer pasar el gas de combustible a
través de un precalentador de corriente de alimentación de oxígeno
en el cual el calor, procedente del gas de combustión, es
transmitido a la corriente de alimentación de oxígeno;
Medios para separar el gas de combustión en una
parte de producto final y en una parte de reciclaje; así como
Medios para dirigir la parte de reciclaje del
gas de combustión hacia el generador de vapor de lecho fluidizado
circulante a los efectos de la fluidización y para así contribuir
al proceso de combustión dentro del generador.
5. Generador de vapor de lecho fluidizado
circulante conforme a la reivindicación 4), el cual comprende,
además, unos medios para el enfriamiento y la compresión de la
parte de producto final del gas de combustión con el fin de obtener
el dióxido de carbono en una fase líquida.
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