ES2370315B1

ES2370315B1 - Instalación para aprovechamiento energético del carbón.

Info

Publication number: ES2370315B1
Application number: ES200900730A
Authority: ES
Inventors: Saúl Díez Valbuena
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: ES2370315A1

Abstract

Instalación para aprovechamiento energético del carbón.#La situación ideal para una central térmica es aquella en la que dicha central y la mina de carbón que la abastece resultan contiguas o extremadamente próximas, ya que esto elimina gastos de transporte del carbón. Sin embargo hasta la fecha esto no ha sido factible por cuanto las centrales térmicas requieren de un consumo masivo de agua para refrigeración, y en las zonas de ubicación de las minas de carbón no suele haber agua. La invención permite establecer la central térmica (4) en el seno de la propia mina, resolviendo el problema de refrigeración mediante el establecimiento de un circuito cerrado de refrigeración (9) que recorre la montaña (2) y/o galerías abandonadas de la mina, etc., de manera que el vapor generado por la turbina (8) de la central se enfría a lo largo de dicho circuito y, con la colaboración de un condensador (10), retorna en fase líquida a la central, para iniciación de un nuevo ciclo operativo de la misma.

Description

lerías ya explotadas de la mina, torres de enfriamien-

Instalación para aprovechamiento energético del carbón. Objeto de la invención

La presente invención se reﬁere a un sistema para la transformación del carbón en energía eléctrica, en base a la utilización de una central térmica de características peculiares, como se verá mas adelante, que permite por un lado abaratar considerablemente los costos de producción, por otro incrementar considerablemente el rendimiento energético, y todo ello con una incidencia medioambiental mínima.

La invención se sitúa a caballo entre la industria de extracción del carbón y la producción de energía eléctrica en base a centrales térmicas que queman dicho carbón. Antecedentes de la invención

Las minas de carbón tienen emplazamientos muy variados, pero habitualmente se sitúan en terrenos montañosos, donde apenas existe disponibilidad de agua. Por su parte las centrales térmicas requieren, para su refrigeración, de grandes cantidades de agua que en la actualidad obliga a su ubicación cerca de ríos, lagos, mar, etc., donde la disponibilidad de agua sea prácticamente ilimitada.

Esto tiene como consecuencia práctica el que la centrales térmicas estén considerablemente alejadas de las minas de carbón, en ocasiones a varios cientos de kilómetros, lo que repercute de forma muy negativa en la rentabilidad del carbón debido a los gastos de transporte, carga/descarga, etc. A este problema de costos hay que añadir además el efecto contaminante generado por los propios vehículos de transporte y la maquinaria de manipulación del carbón.

A la problemática anteriormente expuesta hay que añadir también que, en las explotaciones de carbón actuales, se produce un autoconsumo comprendido entre el 40% y el 60% de la energía que se produce, lo que disminuye aún mucho mas la rentabilidad y lo que hace que muchas minas que podrían seguir siendo explotadas por la existencia en las mismas de carbón, sean abandonadas. Además toda esa energía que se pierde pasa a ser la mas contaminante.

Por otro lado, en el laboreo de extracción del carbón, éste desprende gases, concretamente gas natural (grisú), y mas concretamente del orden de 15 m3 por tonelada de carbón, gases que en la actualidad pasan directamente a la atmósfera, lo que trae consigo un doble efecto negativo, por un lado la pérdida de dicho gas como materia combustible, y por otro lado una notable contaminación ambiental. Descripción de la invención

La instalación que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en los diferentes aspectos comentados, y ello en base a instalar la central térmica en la propia mina de carbón que ha de abastecerla,

o en su caso en sus inmediaciones. Esto es factible por cuanto que, a pesar de la inexistencia del agua necesaria para la refrigeración en el lugar de ubicación de la mina, se ha previsto un sistema de refrigeración en el que la cantidad de agua a utilizar es mínima, por cuanto que se utiliza de forma reciclada, concretamente utilizando el frío del interior de la propia mina y el entorno de la montaña para conseguir la condensación del vapor que sale de la central térmica y su retorno a la misma, en circuito cerrado, en fase líquida.

to, taladros en la propia montaña, etc, dando al citado circuito un recorrido a lo largo del cual se produce la disipación del calor residual del vapor que mueve las turbinas de movilización de los generadores eléctricos, convirtiendo el vapor en agua para iniciar un nuevo ciclo.

Esta ubicación de la central térmica en el seno de la mina, en zonas ya explotadas de la misma o por debajo de ella, permite a su vez canalizar el gas natural generado en la zona de extracción del carbón hacia la entrada de aire del quemador de la caldera, de manera que a través de dicha entrada no solo entre aire comburente sino también gas combustible. Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La ﬁgura 1.-Muestra una representación esquemática en alzado lateral de una instalación para aprovechamiento energético del carbón realizada de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La ﬁgura 2.-Muestra un detalle ampliado de la ﬁgura anterior, a nivel de la central térmica.

La ﬁgura 3.-Muestra, según una representación similar a la ﬁgura 1, otra instalación realizada de acuerdo con la invención. Realización preferente de la invención

En las ﬁguras reseñadas se observa la zona (1) de arranque del carbón en el seno de una montaña (2), su lugar mas habitual de ubicación, montaña en la que se establece un recinto (3), de dimensiones adecuadas para recibir en su seno una central térmica (4) de pequeño tamaño, en la que participa una caldera (5), un quemador (6) y una entrada (7) para el carbón pulverizado, generando dicha caldera vapor de agua que pasa a través de una turbina (8) para el accionamiento del correspondiente generador eléctrico.

En el ejemplo de realización practica representado en las ﬁguras 1 y 2 el vapor de agua generado por la caldera (5) y que acciona la turbina (8) pasa a una torre de enfriamiento (9), que en este ejemplo de realización practica se ubica en el interior de la montaña (2), de manera que es ésta la que absorbe el calor existente en el vapor de agua, pudiendo no obstante utilizarse al efecto y como ya se ha dicho galerías ya abandonadas de la propia mina, como el ejemplo de la ﬁgura 3, consiguiéndose en cualquier caso un circuito cerrado para el vapor que accede de nuevo a la caldera (5) tras haberse licuado, es decir convertido en agua, con la colaboración de un condensador (10).

Los humos generados por la caldera (5) son canalizados a un decantador de humos (11), pasan seguidamente por una estación de lavado (12) y ﬁnalmente por un separador de gases (13), con una salida (14) para los restos y una salida (15) para los humos limpios, éstos últimos suministrados a la atmósfera a través de una chimenea de humos (16) que atraviesa la montaña (2) y en la que se establecen ﬁltros (17) apropiados.

Tal como se ha representado en la ﬁgura 3, aun

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que obviamente puede participar también en la instalación de la ﬁgura 1, en cada punto de extracción del carbón en el área de arranque (1), donde se produce el desprendimiento del gas grisú, se situará una unidad de extracción de gases (18), con su correspondiente extractor (19), que los canaliza debidamente hacia la entrada de aire (20) a la caldera (5), de manera que, como anteriormente se ha dicho, a dicha caldera accede además del aire comburente el gas grisú combustible, que se quema y aprovecha en el interior de la misma conjuntamente con el carbón pulverizado que accede por la entrada (7), con la que conﬂuye la citada entrada (20).

Mientras que en la instalación de las ﬁguras1y2 la central térmica (4) se sitúa a nivel de la boca (21) de la mina, en el ejemplo de la ﬁgura (3) el recinto (3) de ubicación de la central térmica (4) se sitúa por debajo de dicha boca de entrada (21) de la mina, y además en esta instalación la torre de enfriamiento (9) utiliza las galerías (22) de la mina ya en desuso, además de la propia montaña (2), y en lugar de consistir en un circuito cerrado simple, como en el caso de la ﬁgura 1, consiste en una pluralidad de canalizaciones (23) conectadas en paralelo entre dos colectores extremos (24), desde los que se establece el circuito cerrado hacia el condensador (10).

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Instalación para aprovechamiento energético del carbón, concretamente para su transformación en energía eléctrica con la colaboración de una central térmica, caracterizada porque dicha central térmica

(4)

está ubicada en la propia mina (1) de arranque del carbón, o en sus inmediaciones, utilizando tal central térmica (4) para su refrigeración, un circuito cerrado de vapor/agua (9) que se sitúa en la propia montaña

o terreno en el que está ubicada la mina (1) o en las galerías ya utilizadas de la misma, de manera que el calor latente existente en el vapor de agua que abandona la turbina (8) de la central térmica (4) es cedido a la propia montaña en una torre de enfriamiento, en las galerías de la propia mina, o en cualquier otro lugar apropiado, todo ello de forma que el consumo de agua es prácticamente nulo.
2. Instalación para aprovechamiento energético del carbón, según reivindicación 1, caracterizada porque la conducción de salida de humos de la caldera (5) pasa a través de un decantador de humos (11), de un equipo de lavado (12), de un separador de gases

(13) y de un sistema de ﬁltros (17), para salir ﬁnalmente al exterior a través de una chimenea de humos (16).
3. Instalación para aprovechamiento energético del carbón, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en cada punto (18) de excavación del carbón en el seno de la mina (1) se establece un equipo de aspiración (19) que absorbe el gas natural desprendido del carbón y lo canaliza hacia la entrada de aire (20) a la caldera (5), de manera que a través de dicha entrada a la citada caldera (5) accede tanto aire comburente como gas natural combustible.

ES 2 370 315 A1

ES 2 370 315 A1

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 200900730

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 17.03.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : F01K13/00 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

US 5535591 A (PRIESEMUTH WOLFGANG) 16.07.1996, resumen; columna 1, líneas 4-9; columna 1, línea 63 – columna 3, línea 4; columna 3, líneas 24-55; columna 4, líneas 1-6; figura. 1-3

A

WO 2009025003 A2 (AST ENGINEERING S R L et al.) 26.02.2009, todo el documento 1,2

A

US 4670234 A (HOELTER HEINZ et al.) 02.06.1987, resumen; columna 15, líneas 18-52; figuras. 1,2

A

GB 793134 A (SULZER AG) 09.04.1958, página 1, líneas 9-18,34-46; página 2, líneas 75-80; figura. 3

A

GB 691261 A (ENGLISH ELECTRIC CO LTD) 06.05.1953, página 1, línea 10-40,86-90; figuras. 1,3

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 22.11.2011

Examinador P. Del Castillo Penabad Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200900730

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F01K Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900730

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.11.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900730

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 5535591 A (PRIESEMUTH WOLFGANG) 16.07.1996
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

Se considera que el documento D01 es, del estado de la técnica, el más próximo al objeto reivindicado.

Este documento D01 (las referencias se refieren a este documento) describe (resumen; columna 1 líneas 4-9, columna 1 línea 63-columna 3 línea 4, columna 3 líneas 24-55, columna 4 líneas 1-6; figura) una instalación para la transformación en energía eléctrica del carbón en una central térmica (10) que está ubicada en la propia mina o en sus inmediaciones (15), y cuyo circuito de refrigeración cede el calor de condensación del vapor que sale de la turbina (14) al agua que se encuentra en la mina. Es obvio para el experto en la materia que el circuito de refrigeración es el más utilizado en centrales térmicas de carbón: cerrado agua/vapor; y por tanto esta reivindicación carece de actividad inventiva.

Las reivindicaciones dependientes 2 y 3 no contienen ninguna característica que, en combinación con las características de la/s reivindicación/ones de que dependen, cumplan el requisito de actividad inventiva puesto que son características ampliamente conocidas en el sector técnico de la generación eléctrica.

El propio documento D01 también divulga la existencia de posibles elementos de filtración de gases (19) situados después de la caldera (11) y antes de la salida al exterior a través de una chimenea de humos (22), así como la utilización del propio aire de la mina para la combustión.

Por todo lo anterior las reivindicaciones 1-3 de la solicitud son nuevas pero carecen de actividad inventiva según los artículos 6 y 8 de la Ley 11/86 de Patentes.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4