ES2436700A2 - Planta térmica de ciclos rankine en serie - Google Patents
Planta térmica de ciclos rankine en serie Download PDFInfo
- Publication number
- ES2436700A2 ES2436700A2 ES201200701A ES201200701A ES2436700A2 ES 2436700 A2 ES2436700 A2 ES 2436700A2 ES 201200701 A ES201200701 A ES 201200701A ES 201200701 A ES201200701 A ES 201200701A ES 2436700 A2 ES2436700 A2 ES 2436700A2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- rankine
- cycle
- series
- heat
- cycles
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 6
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
- F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
La invención denominada "Planta térmica de ciclos Rankine en serie", consiste en el proceso de conversión de energía térmica a eléctrica vía energía mecánica mediante asociación de dos ciclos Rankine regenerativos en serie en donde los gases de la combustión ceden primeramente el calor de alta temperatura al ciclo Rankine de alta temperatura operando con dióxido de carbono y seguidamente ceden calor a menor temperatura al ciclo Rankine de baja temperatura, el cual opera opcionalmente con xenón, etano, amoníaco o agua. El calor rechazado por el sistema de combustión después de ceder el calor posible a los ciclos Rankine en serie, es aprovechado para calentar el aire necesario para la combustión.
Description
PLANTA TÉRMICA DE CICLOS RANKINE EN SERIE
La presente invención pertenece al campo técnico de la conversión de energía térmica procedente de combustibles fósiles en energía eléctrica mediante ciclos termodinámicos del tipo Rankine con regeneración.
El objetivo de la presente invención denominada "Planta térmica de ciclos Rankine en
serie", es el incremento de la eficiencia térmica del proceso de conversión de energía térmica a eléctrica vía energía mecánica, mediante asociación de dos ciclos Rankine
regenerativos en serie en donde los gases de la combustión ceden primeramente calor
serie", es el incremento de la eficiencia térmica del proceso de conversión de energía térmica a eléctrica vía energía mecánica, mediante asociación de dos ciclos Rankine
regenerativos en serie en donde los gases de la combustión ceden primeramente calor
, -
al ciclo Rankine de alta temperatura y seguidamente ceden calor al ciclo Rankine de
baja temperatura. El ciclo Rankine de alta temperatura opera con dióxido carbono, mientras que el ciclo Rankine de baja temperatura opera opcionalmente con xenón, etano, propileno, propano, amoníaco o agua. El calor rechazado por el sistema de combustión es aprovechado para recalentar el aire de combustión. El incremento de eficiencia térmica de esta planta obedece al aprovechamiento del calor de los gases de combustión al ser capturado en su mayor parte por los haces tubulares de los ciclos de Rankine en serie y al aprovechamiento del calor residual de los gases de combustión el cual es transferido al aire de alimentación de combustión, devolviendo el calor residual al ciclo.
Las plantas de conversión de energía térmica a eléctrica actuales vía energía mecánica proporcionada por turbinas operando con ciclos de Rankine, utilizando combustibles fósiles están basadas en dos estructuras de planta:
Ciclos de Rankine regenerativos operando con un fluido de trabajo como el
agua o un fluido orgánico,
Ciclos de Rankine binarios operando con dos fluidos de trabajo como el
mercurio en el ciclo de alta temperatura y el agua en el ciclo de baja
temperatura.
En el estado actual de la tecnología relacionada con la conversión de energía tanto de alta como de baja temperatura que operan mediante el ciclo Rankine convencional, no es conocida ninguna alternativa semejante a la de las características de este invento. No son conocidas las plantas térmicas que utilizan dos ciclos de Rankine en serie, donde el ciclo de alta temperatura opera con dióxido de carbono y el ciclo de baja temperatura opera opcionalmente con xenón, etano, propileno, propano, amoníaco o agua.
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integral de la misma, un conjunto de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:
:2.-
Figura 1. Sistema de combustión de la planta térmica de ciclos Rankine en serie. Figura 2. Ciclos Rankine en serie.
Los componentes referenciados en las figuras 1 y 2 se identifican como sigue:
- 1.
- Conducto de alimentación de aire al calentador de aire
- 2.
- Salida de gases de combustión
- 3.
- Calentador de aire
- 4.
- Cámara de combustión
- 5.
- Conducto de alimentación de combustible a la cámara de combustión
- 6.
- Conductos de alimentación de aire a la cámara de combustión
- 7.
- Conducto de aire a la cámara de combustión
- 8.
- Compresor de alimentación de aire de combustión
- 9.
- Haz tubular vaporizador-sobrecalentador del ciclo Rankine de alta temperatura
- 10.
- Haz tubular recalentador del ciclo Rankine de alta temperatura
- 11.
- Turbina de alta presión del ciclo Rankine de alta temperatura
- 12.
- Turbina de baja presión del ciclo Rankine de alta temperatura
- 13.
- Condensador del ciclo Rankine de alta temperatura
- 14.
- Bomba de alimentación del ciclo Rankine de alta temperatura
- 15.
- Regenerador del ciclo Rankine de alta temperatura
- 16.
- Generador eléctrico del ciclo Rankine de alta temperatura
- 17.
- Haz tubular vaporizador-sobrecalentador del ciclo Rankine de baja temperatura
- 18.
- Haz tubular recalentador del ciclo Rankine de baja temperatura
- 19.
- Turbina de alta presión del ciclo Rankine de baja temperatura
- 20.
- Turbina de baja presión del ciclo Rankine de baja temperatura
- 21.
- Condensador del ciclo Rankine de baja temperatura
- 22.
- Bomba de alimentación del ciclo Rankine de baja temperatura
- 23.
- Regenerador del ciclo Rankine de baja temperatura
- 24.
- Generador eléctrico del ciclo Rankine de baja temperatura
La planta térmica de ciclos Rankine en serie está constituida por: -Un sistema de combustión dotado de la planta térmica de ciclos Rankine en serie para utilizar combustibles fósiles mostrada en la figura 1. -Dos ciclos Rankine en serie aguas abajo con respecto a la captación de energía de los gases de la combustión, mostrados en la figura 2, donde el primer ciclo que absorbe calor de los gases de combustión se denomina ciclo de alta temperatura y el ciclo que absorbe calor de los gases procedentes del primer ciclo recibe el nombre de ciclo de baja temperatura. El ciclo Rankine en serie de alta temperatura opera con dióxido de carbono mientras que el ciclo rankine en serie de baja temperatura opera opcionalmente con xenón, etano, propileno, propano, amoníaco o agua. Tanto el ciclo de alta temperatura como el de baja temperatura, el fluido de trabajo transforma su energía térmica en mecánica mediante turbinas de alta presión (11),
- (19)
- Y baja presión (12), (20) respetivamente. La energía mecánica desarrollada se transforma en eléctrica en generadores (16) y (24). La turbina de baja temperatura
- (12)
- del ciclo de alta temperatura es de contrapresión, para favorecer la condensación cuasi-crítica. La turbina de baja presión (20) del ciclo de baja temperatura es de contrapresión o no en función del fluido de trabajo.
Los gases de la combustión a alta temperatura en la cámara de combustión (4) ceden calor al haz vaporizador-sobrecalentador del ciclo de alta temperatura (9), seguidamente al circular hacia la atmósfera ceden calor al haz recalentador de ciclo de alta temperatura (10). Posteriormente, en su desplazamiento ceden calor al haz vaporizador-sobrecalentador del ciclo de baja temperatura (17), seguidamente cede calor al haz recalentador del ciclo de baja temperatura (18) y finalmente ceden calor al aire de combustión procedente de la atmósfera por medio de un calentador de aire (3).
El aire aspirado de la atmósfera es impulsado por el compresor (8) que lo fuerza a atravesar el calentado de aire (3) para ser transferido a la cámara de combustión por el exterior de la envolvente de la cámara de combustión (7) de manera que realice la función de aislante térmico de la cámara de combustión y captador de la máxima cantidad posible de energía térmica evadida de la cámara de combustión para evitar que sea perdida por transferencia de calor al exterior.
En coherencia con la descripción del invento se resalta una realización preferente de la invención mostrada en la figura 2 y constituida por: El ciclo de alta temperatura constituido por dos turbinas que consisten en turbinas de alta (11) y baja presión (12) operando con dióxido de carbono, donde la turbina de baja es de contrapresión para favorecer la condensación del dióxido de carbono a su temperatura y presión cuasi-crítica (300 K Y 67 bar). El ciclo de baja temperatura constituido opcionalmente por una o dos turbinas dependiendo del fluido de trabajo. Tanto en el caso de una turbina como en el caso de dos turbinas de alta presión (19) y baja presión (20), los fluidos de trabajo como el xenón y el etano realizan la condensación a sus correspondientes temperaturas presiones cuasi-críticas, mientras que en el caso del amoníaco, propileno y propano como fluidos de trabajo se realiza la condensación a temperatura ambiente y su correspondiente presión, resultando una turbina de baja presión de contrapresión. En caso de que el ciclo de baja temperatura opere con agua, la turbina de baja presión es de evacuación a la presión del condensador que coincide con la temperatura ambiente de condensación, es decir no es una turbina de contrapresión. Tanto el ciclo de alta temperatura como el de baja temperatura ceden la energía mecánica desarrollada por las turbinas a los respectivos generadores (16) y (24).
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1a. PLANTA TÉRMICA DE CICLOS RANKINE EN SERIE, caracterizado porque comprende:5 Dos ciclos de Rankine en serie con respecto a los gases de la combustión, en donde el primer ciclo Rankine de alta temperatura opera con dióxido de carbono y el segundo ciclo Rankine de baja temperatura operando opcionalmente con xenón, etano, propileno, propano, amoníaco o agua.
10 2a. Planta, según la reivindicación 1, caracterizada porque la los gases de combustión
evacuados ceden el calor residual al aire de combustión mediante un intercambiador
de calor (3).3a. Planta, según la reivindicación 1, caracterizada porque el fluido de trabajo del ciclo15 Rankine de alta temperatura es el dióxido de carbono y los fluidos de trabajo del ciclo Rankine de baja temperatura son opcionalmente el xenón, etano, propileno, propano,
amoníaco o agua.6 4FIGURA 117 18--+- --
- +
- --
- +
- --
- +
FIGURA 2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201200701A ES2436700B1 (es) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Planta térmica de ciclos rankine en serie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201200701A ES2436700B1 (es) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Planta térmica de ciclos rankine en serie |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2436700A2 true ES2436700A2 (es) | 2014-01-03 |
| ES2436700R1 ES2436700R1 (es) | 2014-02-13 |
| ES2436700B1 ES2436700B1 (es) | 2015-01-05 |
Family
ID=49767430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201200701A Active ES2436700B1 (es) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Planta térmica de ciclos rankine en serie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2436700B1 (es) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000204909A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-25 | Osaka Gas Co Ltd | 液化天然ガス冷熱利用発電装置 |
| JP4920051B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2012-04-18 | 株式会社日立製作所 | 酸素燃焼ボイラプラント及び酸素燃焼ボイラプラントの運転方法 |
| US8387355B2 (en) * | 2009-07-15 | 2013-03-05 | Ormat Technologies Inc. | Gas turbine exhaust gas cooling system |
| WO2011081666A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Ecothermics Corporation | Heating cooling and power generation system |
| ITMI20100047A1 (it) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | Alstom Technology Ltd | Centrale elettrica geotermica multi ciclo |
-
2012
- 2012-06-29 ES ES201200701A patent/ES2436700B1/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2436700B1 (es) | 2015-01-05 |
| ES2436700R1 (es) | 2014-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Loni et al. | A review of solar-driven organic Rankine cycles: Recent challenges and future outlook | |
| US8661777B2 (en) | Solar combined cycle power systems | |
| ES2719811T3 (es) | Proceso y dispositivo para almacenamiento y recuperación de energía | |
| Schöffer et al. | A solid oxide fuel cell-supercritical carbon dioxide Brayton cycle hybrid system | |
| JP6280275B2 (ja) | 特性吸収スペクトルに基づくガス吸熱による太陽熱発電方法及び装置 | |
| CN101915224B (zh) | 塔式太阳能循环热力发电系统 | |
| ES2402073T3 (es) | Instalación y procedimiento asociado para la conversión de energía calorífica en nergía mecánica, eléctrica y/o térmica | |
| ES3023282T3 (en) | System and method for recovery of waste heat from dual heat sources | |
| JP2016513201A (ja) | 改善された有機ランキンサイクル減圧熱機関 | |
| CN104832229A (zh) | 一种布列顿-有机朗肯型太阳能热发电方法及装置 | |
| Kurşun | Theoretical energy and exergy analysis of a combined cooling, heating and power system assisted by a low concentrated photovoltaic recuperator | |
| Karabuga et al. | Assessment of thermodynamic performance of a novelty solar-ORC configuration based hydrogen production: An experimental study | |
| Kizilkan et al. | Feasibility research on the novel experimental solar-assisted CO2 based Rankine cycle integrated with absorption refrigeration | |
| WO2013068607A1 (es) | Captador solar con turbina solar o con turbocompresor | |
| ES2595552B1 (es) | Planta solar de potencia de alta eficiencia y su procedimiento de funcionamiento | |
| WO2013087949A1 (es) | Sistema híbrido de generación eléctrica a partir de energía solar y biomasa | |
| CN204691835U (zh) | 一种布列顿-有机朗肯型太阳能热发电装置 | |
| KR20130119162A (ko) | 태양열을 이용한 직접증발식 유기 랭킨 사이클 발전 시스템 | |
| CN201916139U (zh) | 塔式太阳能循环热力发电系统 | |
| US9121392B2 (en) | Geothermal power generation system and method using heat exchange between working fluid and molten salt | |
| ES2436700A2 (es) | Planta térmica de ciclos rankine en serie | |
| KR101488656B1 (ko) | 폐열 회수 발전 시스템 | |
| CN105840255B (zh) | 以燃煤布雷顿循环发电为基荷集成风力发电的发电系统 | |
| MX2013006582A (es) | Central electrica con sistema de energia solar. | |
| ES2914625T3 (es) | Sistema de cogeneración para una caldera |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2436700 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20150105 |