ES2352636A1 - Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. - Google Patents
Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2352636A1 ES2352636A1 ES201001257A ES201001257A ES2352636A1 ES 2352636 A1 ES2352636 A1 ES 2352636A1 ES 201001257 A ES201001257 A ES 201001257A ES 201001257 A ES201001257 A ES 201001257A ES 2352636 A1 ES2352636 A1 ES 2352636A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- air
- tank
- liquid
- exchanger
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 26
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 206010003830 Automatism Diseases 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
- F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
- F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas, que consta de un circuito cerrado (9) de un líquido que se enfría por la noche en un intercambiador (7) cuyo secundario es el aire nocturno, y se almacena frío en un tanque (12) de baja temperatura; y se emplea posteriormente en los momentos diurnos de más calor para refrigerar en el mismo intercambiador (7) el aire que se va a inyectar en el componente adecuado de la central, como es el compresor (22) de un ciclo Brayton abierto, recogiéndose el líquido caliente en otro tanque de almacenamiento (17), desde el que se repite el ciclo, mejorándose así el rendimiento del ciclo en los momentos de mayor temperatura del aire atmosférico.
Description
Sistema de alimentación de aire frío en
centrales térmicas.
La invención se encuadra en el campo de las
centrales térmicas dedicadas a la generación de electricidad, o de
energía mecánica de rotación, mediante un ciclo termodinámico que
requiere aire para su funcionamiento, particularmente como
comburente de la combustión de un combustible, como puede ser en
particular un ciclo Brayton abierto, aunque el sistema propuesto en
la invención funciona asimismo con cualquier otro ciclo que requiera
aire con la menor temperatura posible, y por tanto con la mayor
densidad para una presión atmosférica dada.
La invención utiliza el hecho físico de que por
la noche la temperatura ambiental es menor que por el día, y el aire
más frío; y además hay muy baja demanda de electricidad, e incluso
excedentes de ésta, y por tanto existe una mayor facilidad para
refrigerar una determinada sustancia, usando precisamente el aire
frío ambiental como materia refrigeradora, y las bombas,
ventiladores o compresores que hagan falta, activados por
electricidad.
Esto permite generar un foco frío durante la
noche, con un fluido de alto calor específico como materia de base,
que se puede usar como refrigerador del aire atmosférico que se va a
inyectar en la central.
Hay que dejar constancia de la patente ES 2 334
758 B2, "Sistema de refrigeración de centrales térmicas", cuyo
primer inventor es el primer solicitante de esta solicitud, y que
consiste en abordar un problema relativamente similar al de esta
invención, pero radicalmente no el mismo, pues se refiere al sistema
de refrigeración del foco frío del ciclo termodinámico, sea un
condensador o una caldera de recuperación de calor, o cualquier otro
dispositivo. En algunos emplazamientos existe el inconveniente de
que el aire se calienta mucho durante el día, de modo que, a las
horas en que es más necesario refrigerar la central, las condiciones
del sumidero último de calor (el aire) son las peores. Por el
contrario, cuando menos necesario es el funcionamiento de la
central, que es por la noche, mejores son las condiciones de
refrigeración, y las condiciones para inyectar aire frío y
denso.
La invención de la patente ES 2 334 758 B2
consiste en un montaje y modo de funcionamiento en los cuales se
refrigera la central durante su funcionamiento diurno con
condiciones que sean cercanas a la temperatura nocturna, mediante un
sistema de enfriamiento del foco frío de la central con un circuito
cerrado de líquido, habiéndose enfriado dicho líquido durante la
noche.
Desde el punto de vista de las condiciones
ambientales cíclicas, la presente solicitud tiene las mismas
condiciones, pero el problema es distinto, dado que el material a
enfriar es el aire que se inyecta en la instalación. Por descontado,
los elementos ya existentes en la invención anteriormente aludida,
no se reivindican en ésta.
Por último, cabe señalar que en todas las
centrales térmicas existe imprescindiblemente un sistema de
refrigeración del foco frío del ciclo, por ser consustancial con la
propia idea de ciclo termodinámico. Sin embargo, no tiene por qué
existir un sistema de refrigeración del aire alimentado a la
central, de modo que la invención es novedosa de raíz; y tiene su
fundamento termodinámico en que, para una presión dada, el aire frío
tiene mayor densidad que el caliente, y además se comprime mejor, lo
cual es muy beneficioso para ciclos tales como el Brayton, así como
otros.
La invención consiste en configurar un sistema
de enfriamiento del aire que se va a inyectar en el correspondiente
componente de la central, aprovechando las condiciones de un líquido
enfriado durante la noche. Dicho líquido circula, cuando se
requiere, por el circuito primario de un intercambiador de calor (el
intercambiador del sistema) en un sentido o en el otro, según actúen
las bombas y se cierren o abran las válvulas; circulando aire por el
circuito secundario de dicho intercambiador.
La invención pues consiste en:
- -
- Un circuito cerrado de líquido, que se enfría por la noche, gracias al calor extraído por el aire frío circundante, a través del intercambiador antedicho; y se calienta durante el día, cuando refrigera el aire que se va a inyectar en la central.
- -
- Un circuito abierto de aire, que pasa por el secundario del intercambiador, y que en condiciones especificadas de funcionamiento inyecta el aire, emergente del intercambiador, en el componente adecuado de la central.
- -
- El intercambiador del sistema, que es un intercambiador de calor líquido-aire, cuya salida de su circuito secundario puede estar abierta a la atmósfera, en condiciones nocturnas, merced a la apertura de la válvula correspondiente, o puede estar conectada al componente adecuado de la central, en el que inyecta el aire enfriado, merced asimismo a la apertura de otra válvula que le corresponde.
A su vez el circuito cerrado de líquido
contiene:
- -
- Un depósito térmicamente aislado en el que se almacena el líquido cuando se ha calentado, por lo que denomina de alta temperatura (T) (aunque lo de "alta" es en sentido relativo);
- -
- Un depósito térmicamente aislado en el que se almacena el líquido cuando se ha enfriado, por lo que denomina de baja T
- -
- Una tubería de conexión entre ambos depósitos, siendo a su vez parte de esa tubería el circuito primario del antedicho intercambiador, que en su constitución y geometría internas puede adoptar las configuraciones que sean oportunas, aunque en general el tubo o tubos del circuito primario irán aleteados por el exterior, por donde va al circuito secundario, por el que circula el aire.
- -
- En cada extremo de la tubería hay una válvula todo-o-nada, que desvía el flujo de líquido a uno u otro ramal final, de los dos existentes en paralelo entre la válvula y el correspondiente tanque,
- -
- El doble ramal antedicho, al final de cada extremo de la tubería, tiene por un lado la conducción de llenado, que vierte el líquido en el depósito de ese extremo de la tubería; y por otro lado la conducción de descarga del tanque, que consta de una bomba, sumergida o exterior, que sirve para hacer circular el líquido desde dicho depósito hasta el depósito contrario, al cual llega por su correspondiente ramal de llenado, tras haber atravesado el intercambiador.
A su vez el circuito de aire consta de:
- -
- Una carcasa que configura la pared exterior del circuito secundario del intercambiador, y por dentro de la cual siempre circula el aire.
- -
- Un ventilador, aguas arriba o aguas debajo de la zona de intercambio de calor primario-secundario, que activa el movimiento del aire.
- -
- Una válvula todo-o-nada en la embocadura de salida del aire desde el intercambiador, que da paso al aire a uno u otro de los ramales de salida; que corresponden a:
- \circ
- salida libre a la atmósfera, en el funcionamiento nocturno, por un conducto que hace difícil la recirculación del aire por el intercambiador;
- \circ
- inyección del aire de salida del intercambiador en la entrada del componente adecuado de la central, que en el caso de un ciclo Brayton abierto es el compresor, lo cual se produce en ciertas condiciones del funcionamiento diurno.
La invención consiste además en hacer funcionar
el sistema así compuesto, según el siguiente procedimiento:
- -
- en condiciones de funcionamiento nocturno, el líquido es circulado desde el tanque de alta T al de baja T, estando activada la bomba del tanque de alta T, y abierto el ramal de llenado del de baja T; y el aire impulsado por el ventilador en el circuito secundario del intercambiador, sale de él por el ramal de descarga en la atmósfera, estando su válvula todo-o-nada abierta hacia ese ramal;
- -
- en condiciones de funcionamiento diurno, la central funciona convencionalmente cuando la temperatura del aire atmosférico esté por debajo de un valor de consigna; y no entra en funcionamiento la invención;
- -
- en condiciones de funcionamiento diurno, cuando la temperatura del aire atmosférico esté por encima de un valor de consigna, el líquido es circulado desde el tanque de baja T al de alta T, a través del intercambiador, estando activada la bomba del tanque de baja T, y abierto el ramal de llenado del de alta T; y el aire impulsado por el ventilador en el circuito secundario del intercambiador, sale de él por el ramal de inyección en el correspondiente componente de la central, estando su válvula todo-o-nada abierta hacia ese ramal de inyección;
- -
- como variante del funcionamiento diurno, el aire que sale del secundario del intercambiador es mezclado con aire atmosférico antes de su inyección en el correspondiente componente de la central, para situar la mezcla en el punto termodinámico deseado.
Para decidir el modo de funcionamiento de la
central, se definen dos valores de la temperatura del aire, que son
el valor de consigna para la central en sí, y el de referencia para
el sistema de la invención; de tal manera que la central trabaja en
funcionamiento convencional si la temperatura del aire atmosférico
está por debajo del valor de consigna; y el proceso de enfriamiento
del líquido del sistema de la invención se pone en marcha cuando la
temperatura del aire atmosférico está por debajo del valor de
referencia, siempre y cuando el líquido en el tanque de alta T esté
más caliente que el aire atmosférico; y la central trabaja en
funcionamiento asistido por la invención, de la cual recibe parte o
todo el aire insuflado en el ciclo, cuando la temperatura del aire
atmosférico está por encima del valor de consigna, y está parcial o
totalmente lleno el tanque de baja T.
Como variante de la invención, referente a la
tipología del intercambiador del sistema, éste se configura de
contacto directo entre el aire y el líquido en el modo diurno de
funcionamiento de refrigeración del aire, con aspersión del líquido
frío sobre el aire interno del intercambiador, en dicho modo diurno
de refrigeración del aire, recogiéndose el líquido por gravedad tras
la aspersión, para ser canalizado al depósito de alta T, lo cual
cierra el circuito, aunque se haya evaporado parte del líquido en el
contacto; teniendo el circuito de líquido la misma configuración
cerrada que la del caso base, en el modo de funcionamiento de
enfriamiento del líquido, que en esta variante sigue yendo
canalizado desde el tanque de alta T al de baja T. Esta variante
puede hacerse siempre que el líquido sea de abundancia natural y no
perturbe apreciablemente los procesos del ciclo de la central, en
particular la combustión; por lo cual esta variante es aplicable
esencialmente al agua como líquido de circuito primario.
La figura 1 muestra el esquema de una central
térmica con ciclo de Brayton abierto, en la que se incluyen los
elementos de la invención.
La figura 2 muestra el esquema de funcionamiento
de la central en el modo convencional.
La figura 3 muestra el esquema del circuito
cerrado de líquido en su modo de enfriamiento del líquido. Las
válvulas representadas son las únicas que están abiertas en el
circuito; y los circuladores, los únicos en funcionamiento.
La figura 4 muestra el esquema de funcionamiento
de la central con apoyo de la invención, en el funcionamiento
diurno. Las válvulas representadas son las únicas que están abiertas
en el circuito; y los circuladores, los únicos en
funcionamiento.
La figura 5 muestra el esquema de una central
con la invención aplicada en su variante de intercambiador de
contacto o evaporativo.
Para facilitar la comprensión de las
materializaciones preferentes de la invención, a continuación se
relacionan los elementos relevantes de la misma, que aparecen en las
figuras:
- 1.
- Entrada de aire atmosférico.
- 2.
- Mezclador/separador de aire. Según la posición de las aletas de sus válvulas, abre el paso de aire del conducto 1, o del conducto 3, separadamente, o bien abre parcialmente los dos, mezclando caudales.
- 3.
- Conducto de aire desde el intercambiador de calor, 7.
- 4.
- Válvula todo-o-nada en el conducto de aire, 5, de salida del intercambiador, que deja pasar el aire al conducto 3 o a la evacuación 6.
- 5.
- Conducto de aire de salida del intercambiador.
- 6.
- Evacuación del aire a la atmósfera.
- 7.
- Intercambiador de calor. Por el exterior del circuito 9, que puede ir aleteado exteriormente, circula el aire atmosférico, impelido por la acción del ventilador 8.
- 8.
- Ventilador, o batería de ventiladores, que puede ponerse aguas arriba o aguas abajo del intercambiador, por el interior de cuya carcasa circula el aire.
- 9.
- Circuito o tubería por cuyo interior circula el líquido de enfriamiento.
- 10.
- Aire atmosférico succionado hacia el interior del intercambiador 7.
- 11.
- Válvula todo-o-nada en el extremo de la tubería o circuito, 9, correspondiente al tanque de baja T, 12.
- 12.
- Tanque de baja T, de almacenamiento de líquido.
- 13.
- Boca de la tubería de llenado del tanque de baja T.
- 14.
- Bomba sumergida de descarga del líquido desde el tanque de baja T.
- 15.
- Aislamiento del tanque de baja T.
- 16.
- Válvula todo-o-nada en el extremo de la tubería o circuito, 9, correspondiente al tanque de alta T, 17.
- 17.
- Tanque de alta T, de almacenamiento de líquido.
- 18.
- Boca de la tubería de llenado del tanque de alta T.
- 19.
- Bomba sumergida de descarga del líquido desde el tanque de alta T.
- 20.
- Aislamiento del tanque de alta T.
- 21.
- Aire aportado al compresor, 22.
- 22.
- Compresor del aire necesario para el ciclo.
- 23.
- Cámara de combustión.
- 24.
- Aportación de combustible.
- 25.
- Eje común compresor-turbina (opcional).
- 26.
- Turbina de gas.
- 27.
- Alternador eléctrico.
- 28.
- Tubería de escape de la turbina de gas 26.
- 29.
- Caldera de recuperación de calor.
- 30.
- Aleteado exterior del tubo del intercambiador.
- 31.
- Tubería de descarga del tanque de alta T, en el caso de intercambiador evaporativo, para su enfriamiento en el evaporador
- 32.
- Tubería de llenado del tanque de baja T, en el caso de intercambiador evaporativo.
- 33.
- Tubería de descarga del tanque de baja T, en el caso de intercambiador evaporativo, que conecta con el aspersor 34.
- 34.
- Aspersor de líquido frío (agua) sobre el aire del intercambiador.
- 35.
- Balsa de recogida del agua rociada desde el aspersor 34.
- 36.
- Líquido recogido en la balsa.
- 37.
- Tubería de llenado del tanque de alta T, en el caso de intercambiador evaporativo.
La realización de la invención se ejecuta
añadiendo, a una central dada, el conjunto de componentes
identificados en la "Descripción de la invención", con tamaños
geométricos, datos termo-físicos y potencias de
bombeo en los circuladores, que sean conmensurados con los valores
que se han de satisfacer para el funcionamiento de la
central.
central.
La materialización de cada componente puede
hacerse en materiales muy diversos, y lógicamente se exige que sean
químicamente compatibles entre sí y no presenten tasas de corrosión
apreciables. Similarmente deben soportar las temperaturas de
funcionamiento previstas, que en los componentes de la invención en
sí, son del orden de las ambientales. Eso quiere decir que el
material común para los diversos componentes puede ser cobre, o
acero galvanizado, o aluminio, exigiendo la lógica atención si se
producen soldaduras entre ellos, pues pueden ser origen de efectos
de corrosión importantes. Por lo que corresponde a los tanques,
pueden hacerse subterráneos, y cabe emplear material cerámico de
construcción, similarmente a como se suele hacer en piscinas
recreativas.
En cuanto a las válvulas, son convencionales,
sin exigencias especiales salvo por el cumplimiento de la apertura o
cierre total del paso, al ser
todo-o-nada. Pueden ser de mariposa,
de asiento, de bola, o de cualquier otra forma, aunque su definición
estará finalmente ligada a las características de la instalación. El
accionamiento será electromagnético, por control remoto, teniendo
siempre la opción dominante de accionamiento manual.
Análogamente pasa con las bombas del líquido y
el ventilador del aire (los circuladores de fluido) sobre los que no
recae ninguna cuestión especialmente exigente, ni en temperatura, ni
en saltos de presión, ni en caudal; aunque la utilización de la
invención comporta el accionamiento de ventiladores, que pueden
producir mucho ruido, por lo que se han de adecuar las
insonorizaciones oportunas.
Se implanta en la central un procedimiento de
operación automático regido por los criterios formulados a
continuación, aunque dicho automatismo puede ser inhabilitado por
decisión del operador de la planta, pasando a control manual. En
todo caso, manual o automático, se pone en marcha el operativo que
selecciona el funcionamiento de la central en sus diversos modos,
por lo que al aire respecta, según los criterios siguientes:
- -
- con temperatura del aire atmosférico por debajo del valor de consigna, o en caso de no tener el tanque de baja T cargado, la central opera en funcionamiento convencional, sin participación de la invención;
- -
- durante la noche, y con temperaturas del aire por debajo del valor de referencia, y por debajo también de la temperatura del líquido en el tanque de alta T, se pone en marcha el funcionamiento de enfriamiento del líquido, activándose la bomba 19 de descarga del tanque de alta, y abriéndose la válvula todo-o-nada 16 para que sólo circule líquido por el ramal de la bomba 19, quedando conectado ese ramal con el circuito 9, que atraviesa el intercambiador 7, donde se enfría por la corriente de aire impulsada o succionada por el ventilador 8, que se pone en marcha; llegando el líquido hasta el tanque de baja T, 12, a través del ramal de llenado de dicho tanque por la boquilla 13, estando la válvula todo-o-nada,11, de dicho tanque sólo abierta para dicho ramal; lo cual se visualiza en la figura 3;
- -
- cuando la temperatura del aire atmosférico está por encima del valor de consigna, y se tiene cargado de líquido frío el tanque de baja T, la central opera en funcionamiento asistido por la invención, abriéndose total o parcialmente el mezclador/separador, 2, y activándose el ventilador 8, por lo que corresponde al circuito del aire; y activándose la bomba, 14, de descarga del tanque de baja T, 12, con la válvula todo-o-nada,11, de dicho tanque sólo abierta para dicho ramal de la bomba; circulando el líquido por la tubería 9 hasta su descarga en el tanque de alta T, 17, a través de la boquilla de llenado 18, estando la válvula todo-o-nada, 16, sólo abierta para el ramal de esta boquilla; lo cual se visualiza en la figura 4;
- -
- en condiciones iguales a las del epígrafe anterior, es decir, cuando la temperatura del aire atmosférico está por encima del valor de consigna, y se tiene cargado de líquido frío el tanque de baja T, se aplica también el funcionamiento asistido por la invención cuando en ésta se usa la variante del intercambiador por contacto directo y refrigeración evaporativa, abriéndose total o parcialmente el mezclador/separador, 2, y activándose el ventilador 8, por lo que corresponde al circuito del aire; y activándose la bomba, 14, de descarga del tanque de baja T, 12, circulando el líquido en este caso por la tubería 33 hasta el aspersor 34, desde el cual el agua pulverizada cae por el interior del intercambiador, cuya tubería interior 9 y su aleteado 30 sirven para fragmentar más las gotas y aumentar la superficie de termo-transferencia, recogiéndose el agua caída, 36, en la balsa 35, desde la que termina cayendo, por gravedad o por bombeo al tanque de alta T, 17, a través del conducto 37 y de la boquilla de llenado del tanque, 18; lo cual se visualiza en la figura 5;
- -
- para el caso de usar la variante del intercambiador por contacto directo y refrigeración evaporativa, durante la noche, y con temperaturas del aire por debajo del valor de referencia, y por debajo también de la temperatura del líquido en el tanque de alta T, se pone en marcha el funcionamiento de enfriamiento del líquido, activándose la bomba 19 de descarga del tanque de alta, circulando el fluido por la tubería 31, que conecta con el circuito 9, que atraviesa el intercambiador 7, donde se enfría por la corriente de aire impulsada o succionada por el ventilador 8, que se pone en marcha; llegando el líquido hasta el tanque de baja T, 12, a través de la tubería 32 de llenado de dicho tanque por la boquilla 13; lo cual también se visualiza en la figura 5.
Una vez descrita de forma clara la invención, se
hace constar que las realizaciones particulares anteriormente
descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre que
no alteren el principio fundamental y la esencia de la
invención.
Claims (6)
1. Sistema de alimentación de aire frío en
centrales térmicas, que se aplica a una central térmica con un ciclo
termodinámico que requiera aire de densidad relativamente alta y
temperatura relativamente baja, como puede ser particularmente un
ciclo Brayton abierto, caracterizado por que el sistema de
alimentación de aire frío está constituido por:
- -
- un circuito cerrado (9) de líquido, que se enfría por la noche, gracias al calor extraído por el aire frío circundante, a través del intercambiador (7) del sistema; y se calienta durante el día, cuando refrigera el aire que se va a inyectar en la central;
- -
- un circuito abierto de aire, que pasa por el secundario del intercambiador (7) del sistema, y que en condiciones especificadas de funcionamiento inyecta el aire, emergente del intercambiador, en el componente adecuado de la central;
- -
- el intercambiador (7) del sistema, que es un intercambiador de calor líquido-aire, cuya salida de su circuito secundario puede estar abierta a la atmósfera, merced a la apertura de la válvula correspondiente, o puede estar conectada al componente adecuado de la central, en el que inyecta el aire enfriado, merced asimismo a la apertura de otra válvula que le corresponde;
estando a su vez el circuito cerrado de líquido
formado por:
- -
- un depósito (17) térmicamente aislado en el que se almacena el líquido cuando se ha calentado, por lo que denomina de alta T;
- -
- un depósito (12) térmicamente aislado en el que se almacena el líquido cuando se ha enfriado, por lo que denomina de baja T;
- -
- una tubería (9) de conexión entre ambos depósitos, siendo a su vez parte de esa tubería el circuito primario del antedicho intercambiador (7).
2. Sistema de alimentación de aire frío en
centrales térmicas, según reivindicación primera,
caracterizado por que el circuito cerrado de líquido contiene
además:
- -
- el circuito primario del intercambiador (7), que en su constitución y geometría internas puede adoptar las configuraciones que sean oportunas, aunque en general el tubo o tubos del circuito primario irán aleteados por el exterior, por donde va al circuito secundario, por el que circula el aire;
- -
- habiendo en cada extremo de la tubería una válvula todo-o-nada (11, 16), que desvía el flujo de líquido a uno u otro ramal final, de los dos existentes en paralelo entre cada válvula y el correspondiente tanque (12, 17);
- -
- y habiendo el doble ramal antedicho, al final de cada extremo de la tubería, siendo un ramal la conducción de llenado, que vierte el líquido en el depósito de ese extremo (13, 18) de la tubería; y por otro lado la conducción de descarga del tanque, que consta de una bomba (14, 19), sumergida o exterior, que sirve para hacer circular el líquido desde dicho depósito (12, 17) hasta el depósito contrario (17, 12), al cual llega tras atravesar el intercambiador (7).
3. Sistema de alimentación de aire frío en
centrales térmicas, según reivindicaciones primera y segunda,
caracterizado por que el circuito de aire consta de:
- -
- una carcasa que configura la pared exterior del circuito secundario del intercambiador (7), y por dentro de la cual siempre circula el aire;
- -
- un ventilador (8), aguas arriba o aguas debajo de la zona de intercambio de calor primario-secundario, que activa el movimiento del aire;
- -
- una válvula todo-o-nada (4) en la embocadura de salida del aire desde el intercambiador (7), que da paso al aire a uno u otro de los ramales de salida; que corresponden a:
- \circ
- salida libre a la atmósfera;
- \circ
- inyección del aire de salida del intercambiador en la entrada del componente adecuado de la central, que en el caso de un ciclo Brayton abierto es el compresor (22), lo cual se produce en ciertas condiciones del funcionamiento diurno.
4. Sistema de alimentación de aire frío en
centrales térmicas, según cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por que en una variante de
configuración, el intercambiador (7) del sistema es de contacto
directo entre el aire y el líquido en el modo diurno de
funcionamiento de refrigeración del aire; con aspersión del líquido
frío sobre el aire interno del intercambiador, en dicho modo diurno
de refrigeración del aire, recogiéndose el líquido (36) por gravedad
tras la aspersión, para ser canalizado al depósito de alta T, lo
cual cierra el circuito, aunque se haya evaporado parte del líquido
en el contacto; teniendo el circuito de líquido la misma
configuración cerrada que la del caso base, en el modo de
funcionamiento de enfriamiento del líquido, que en esta variante
sigue yendo canalizado desde el tanque de alta T (17) al de baja T
(12).
5. Procedimiento de funcionamiento de un sistema
de alimentación de aire frío en centrales térmicas, según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se
definen dos valores de la temperatura del aire, que son el valor de
consigna para la central en sí, y el de referencia para el sistema
de la invención; de tal manera que la central trabaja en
funcionamiento convencional si la temperatura del aire atmosférico
está por debajo del valor de consigna; y el proceso de enfriamiento
del líquido del sistema de la invención se pone en marcha cuando la
temperatura del aire atmosférico está por debajo del valor de
referencia, siempre y cuando el líquido del tanque (17) de alta T
esté más caliente que el aire atmosférico; y la central trabaja en
funcionamiento asistido por la invención, de la cual recibe parte o
todo el aire insuflado en el ciclo, cuando la temperatura del aire
atmosférico está por encima del valor de consigna, y está parcial o
totalmente lleno el tanque (12) de baja T.
6. Procedimiento de funcionamiento de un sistema
de alimentación de aire frío en centrales térmicas según la
reivindicación precedente, caracterizado por que el
funcionamiento de la central en sus diversos modos, se rige por los
criterios siguientes, relativos a la invención:
- -
- con temperatura del aire atmosférico por debajo del valor de consigna, o en caso de no tener el tanque de baja T cargado, la central opera en funcionamiento convencional, sin participación de la invención;
- -
- durante la noche, y con temperaturas del aire por debajo del valor de referencia, y por debajo también de la temperatura del líquido en el tanque de alta T, se pone en marcha el funcionamiento de enfriamiento del líquido, activándose la bomba (19) de descarga del tanque de alta, y abriéndose la válvula todo-o-nada (16) para que sólo circule líquido por el ramal de la bomba (19), quedando conectado ese ramal con el circuito (9), que atraviesa el intercambiador (7), donde se enfría por la corriente de aire impulsada o succionada por el ventilador (8), que se pone en marcha; llegando el líquido hasta el tanque de baja T, (12), a través del ramal de llenado de dicho tanque por la boquilla (13), estando la válvula todo-o-nada, (11), de dicho tanque sólo abierta para dicho ramal;
- -
- cuando la temperatura del aire atmosférico está por encima del valor de consigna, y se tiene cargado de líquido frío el tanque de baja T, la central opera en funcionamiento asistido por la invención, abriéndose total o parcialmente el mezclador/separador, (2), y activándose el ventilador (8), por lo que corresponde al circuito del aire; y activándose la bomba, (14), de descarga del tanque de baja T, (12), con la válvula todo-o-nada, (11), de dicho tanque sólo abierta para dicho ramal de la bomba; circulando el líquido por la tubería (9) hasta su descarga en el tanque de alta T, (17), a través de la boquilla de llenado (18), estando la válvula todo-o-nada, (16), sólo abierta para el ramal de esta boquilla;
- -
- en condiciones iguales a las del epígrafe anterior, es decir, cuando la temperatura del aire atmosférico está por encima del valor de consigna, y se tiene cargado de líquido frío el tanque de baja T, se aplica también el funcionamiento asistido por la invención cuando en ésta se usa la variante del intercambiador por contacto directo y refrigeración evaporativa, abriéndose total o parcialmente el mezclador/separador, (2), y activándose el ventilador (8), por lo que corresponde al circuito del aire; y activándose la bomba, (14), de descarga del tanque de baja T, (12), circulando el líquido en este caso por la tubería (33) hasta el aspersor (34), desde el cual el agua pulverizada cae por el interior del intercambiador, cuya tubería interior (9) y su aleteado (30) sirven para fragmentar más las gotas y aumentar la superficie de termo-transferencia, recogiéndose el agua caída, (36), en la balsa (35), desde la que termina cayendo, por gravedad o por bombeo al tanque de alta T, (17), a través del conducto (37) y de la boquilla de llenado (18) del tanque;
- -
- y para el caso de usar la variante del intercambiador por contacto directo y refrigeración evaporativa, durante la noche, y con temperaturas del aire por debajo del valor de referencia, y por debajo también de la temperatura del líquido en el tanque de alta T, se pone en marcha el funcionamiento de enfriamiento del líquido, activándose la bomba (19) de descarga del tanque de alta, circulando el fluido por la tubería (31), que conecta con el circuito (9), que atraviesa el intercambiador (7), donde se enfría por la corriente de aire impulsada o succionada por el ventilador (8), que se pone en marcha; llegando el líquido hasta el tanque de baja T, (12), a través de la tubería (32) de llenado de dicho tanque por la boquilla (13).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201001257A ES2352636A1 (es) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201001257A ES2352636A1 (es) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2352636A1 true ES2352636A1 (es) | 2011-02-22 |
Family
ID=43557974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201001257A Withdrawn ES2352636A1 (es) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2352636A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102589068A (zh) * | 2012-03-03 | 2012-07-18 | 万建红 | 重力循环空调末端装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1555408A (en) * | 1976-03-15 | 1979-11-07 | Gen Atomic Co | Power plant cooling system |
| US6408609B1 (en) * | 2000-06-09 | 2002-06-25 | Chicago Bridge & Iron Company | Method and apparatus for enhancing power output and efficiency of combustion turbines |
| US20050056023A1 (en) * | 1999-08-06 | 2005-03-17 | Pierson Tom L. | Method of chilling inlet air for gas turbines |
| WO2009089618A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Mcnnnac Energy Services Inc. | Cooling system for building air supply |
-
2010
- 2010-09-30 ES ES201001257A patent/ES2352636A1/es not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1555408A (en) * | 1976-03-15 | 1979-11-07 | Gen Atomic Co | Power plant cooling system |
| US20050056023A1 (en) * | 1999-08-06 | 2005-03-17 | Pierson Tom L. | Method of chilling inlet air for gas turbines |
| US6408609B1 (en) * | 2000-06-09 | 2002-06-25 | Chicago Bridge & Iron Company | Method and apparatus for enhancing power output and efficiency of combustion turbines |
| WO2009089618A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Mcnnnac Energy Services Inc. | Cooling system for building air supply |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102589068A (zh) * | 2012-03-03 | 2012-07-18 | 万建红 | 重力循环空调末端装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2219686T3 (es) | Instalacion generadora de ciclo combinado alimentada por gas natural licuado (gnl) e instalacion de turbina de gas alimentada por gnl. | |
| ES2716376T5 (es) | Circuito de refrigeración de un vehículo | |
| US9188373B2 (en) | Gas-fired heat pump water heater | |
| ES2678208T3 (es) | Tanque de almacenamiento térmico de hielo y enfriador de agua que tienen el mismo | |
| ES2299160T3 (es) | Dispositivo de gestion de energia termica para un vehiculo. | |
| ES2677253T3 (es) | Calentador de agua de CO2 | |
| ES2955994T3 (es) | Acumulador térmico de energía eléctrica con un acumulador de calor de lecho fijo y un acumulador de frío de lecho fijo, y procedimiento de funcionamiento de un acumulador térmico de energía eléctrica | |
| CN102198783A (zh) | 一种利用液化天然气冷量的汽车空调系统 | |
| ES2283566T3 (es) | Dispositivo para la refrigeracion del refrigerante de una turbina de gas y una instalacion de turbina de gas y de vapor con este tipo de dispositivo. | |
| ES2872251T3 (es) | Caldera termodinámica de CO2 y compresor térmico | |
| ES2259109T3 (es) | Sistema de recuperacion termica del escape. | |
| ES2352636A1 (es) | Sistema de alimentación de aire frío en centrales térmicas. | |
| ES2397837T3 (es) | Refrigerador de aire para centrales eléctricas así como aplicación de un refrigerador de aire de este tipo | |
| WO2011144779A1 (es) | Torre solar generadora de electricidad y agua potable de la humedad del aire atmosférico | |
| ES2880445T3 (es) | Unidad de refrigeración de agua para sistemas de acondicionamiento | |
| CN108954899A (zh) | 湿膜式低温型风冷热泵多联机组 | |
| KR102139626B1 (ko) | 태양열을 이용한 이원냉동사이클 히트펌프장치 | |
| ES2350347B2 (es) | Sistema de almacenamiento de aire frio para uso en centrales termicas. | |
| CN209310299U (zh) | 湿膜式低温型风冷热泵多联机组 | |
| CN202442544U (zh) | 冷风冷水机 | |
| ES2208139B1 (es) | Generador termodinamico mejorado para la produccion de agua caliente sanitaria y agua caliente o fria para climatizacion. | |
| CN106224768B (zh) | 一种液化天然气汽化冷量回收装置 | |
| ES2334758B2 (es) | Sistema de refrigeracion de centrales termicas. | |
| ES2961828T3 (es) | Sistema de producción de frío y de electricidad a partir de una fuente térmica de baja temperatura, que permite ajustar la relación entre la producción de frío y la producción de electricidad | |
| WO2017144761A1 (es) | Turbina de gas, y método de operación asociado, con dos etapas de compresión y enfriamiento intermedio mediante máquina frigorífica |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20110520 |