ES2973084T3 - Conjunto que comprende un saturador de vapor y método de funcionamiento de dicho conjunto - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un conjunto que comprende un saturador de vapor (10) para generar vapor saturado y un dispositivo para retroalimentar el fluido evaporado en el saturador de vapor, donde el saturador de vapor (10) comprende una entrada de vapor (12), a través de la cual sale vapor. se suministra al saturador de vapor, el saturador de vapor (10) comprende una salida de vapor (11) para el vapor saturado generado, el saturador de vapor (10) también comprende una entrada de condensado (13) a través de la cual se suministra condensado al saturador de vapor, el saturador de vapor (10) comprende un retorno de condensado (27) y un nivel de fluido de condensado se mantiene en la región inferior del saturador de vapor (10), que está conectado de manera fluida al retorno de condensado (27), en donde el retorno de condensado (27) está conectado al dispositivo para la retroalimentación del fluido evaporado, y en el que, según la invención, el dispositivo para la retroalimentación está diseñado como un condensador (22) y comprende un dispositivo de enfriamiento (26) para condensar el vapor suministrado a mismo. En lo que respecta al saturador de vapor (10), el fluido evaporado se reemplaza efectivamente sólo según sea necesario, si el nivel de condensado en el saturador de vapor (10) desciende, concretamente mediante la condensación de vapor saturado, que se suministra al condensador (22) desde el saturador de vapor y luego condensado en el condensador mediante el dispositivo de enfriamiento. La retroalimentación se produce sin presión y sin fuente de alimentación externa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto que comprende un saturador de vapor y método de funcionamiento de dicho conjunto

La presente invención se refiere a un conjunto que comprende un saturador de vapor para generar vapor saturado y un dispositivo de reposición del líquido vaporizado en el saturador de vapor, en donde el saturador de vapor comprende una entrada de vapor a través de la cual se suministra vapor al saturador de vapor, el saturador de vapor comprende una salida de vapor para el vapor saturado generado, el saturador de vapor comprende un retorno de condensado, y en donde se mantiene un nivel líquido de condensado en la porción inferior del saturador de vapor, que está en comunicación de fluidos con el retorno de condensado, en donde el retorno de condensado está en comunicación con el dispositivo de reposición del líquido vaporizado.

Estado de la técnica

El vapor saturado se utiliza en muchos procesos porque tiene dos ventajas sobre el vapor sobrecalentado: en primer lugar, la temperatura está directamente vinculada a la presión, por lo que la temperatura también puede regularse muy bien mediante el control de la presión. En segundo lugar, el vapor saturado es más adecuado para calentar otros fluidos en intercambiadores de calor, ya que puede condensarse inmediatamente con altos coeficientes de transferencia de calor al entrar en contacto con superficies más frías. En cambio, en el caso del vapor sobrecalentado, primero debe enfriarse hasta la temperatura de saturación con coeficientes más bajos antes de que se produzca la condensación.

El vapor saturado se prepara directamente en generadores de vapor o se produce a partir de vapor sobrecalentado en saturadores de vapor. Por ejemplo, a partir del documento EP 1300630 A1 se conoce un generador de vapor para esterilizar productos sanitarios, en donde el agua se convierte directamente en vapor sobrecalentado en un circuito, que se condensa en una bobina de calentamiento y se devuelve como agua. La bobina de calentamiento se utiliza para convertir el agua de una cámara de esterilización en vapor saturado, que luego se utiliza para esterilizar los productos sanitarios. Sin embargo, como también hay aplicaciones para el vapor sobrecalentado y el transporte de vapor sobrecalentado ofrece ventajas, un saturador de vapor sólo suele utilizarse cuando realmente se necesita vapor saturado.

Un saturador de vapor suele consistir en un recipiente a presión parcialmente lleno de líquido (condensado de vapor o agua de alimentación de caldera). El recipiente puede estar en posición vertical u horizontal. Por debajo del nivel del líquido se encuentra un distribuidor de vapor, a través del cual el vapor sobrecalentado se introduce en el líquido. Un sistema de mantenimiento de la presión garantiza la alimentación de cantidades suficientes de vapor sobrecalentado para mantener la presión de proceso deseada en el lado de vapor saturado. Como el vapor inyectado debe fluir a través del líquido a una presión definida, emerge de la superficie del líquido como vapor saturado a esta presión y puede extraerse del recipiente a presión y alimentar a los consumidores.

Mientras el saturador de vapor funcione con un nivel de líquido suficientemente alto, se garantiza la generación de vapor saturado. El saturador de vapor puede equiparse con relativa facilidad con dispositivos de seguridad para sobretemperatura y sobrepresión, así como para un nivel de llenado demasiado alto o bajo.

Sin embargo, como la introducción de vapor sobrecalentado provoca la evaporación de una parte del líquido contenido en el saturador de vapor, el nivel de llenado disminuye. Este líquido debe reponerse para mantener el funcionamiento previsto del saturador de vapor y proteger los sistemas aguas abajo de una temperatura de vapor excesiva. Esto es especialmente importante para aplicaciones en las que temperaturas de vapor excesivamente altas pueden dañar un producto o plantear riesgos para la seguridad, como ocurre con el nitrato de amonio.

Hasta la fecha, la reposición se ha realizado de dos maneras diferentes: En el caso de los saturadores de vapor que sólo abastecen a un consumidor, por ejemplo el concentrador de una planta de nitrato de amonio, el condensado del consumidor puede volver directamente al saturador de vapor. El saturador de vapor tiene en este caso un desagüe y/o rebosadero a través del cual el exceso de condensado puede salir del sistema saturador de vapor o del consumidor. La alternativa anterior consiste en un conducto de condensado que rellena el saturador de vapor con condensado de vapor o agua de alimentación de caldera, a través de un conducto de presión externa o mediante un retorno interno de condensado de vapor a través de las bombas de condensado de vapor.

Para la reposición con una fuente externa (como un conducto de presión de agua de alimentación de caldera), se requiere la presencia de este conducto y de una fuente de presión externa, así como una válvula automática para controlar el nivel en el saturador de vapor. Cuando se suministra condensado de vapor desde bombas internas, estas bombas deben estar en funcionamiento y proporcionar la presión de bombeo necesaria para poder bombear al saturador de vapor presurizado. Esto encarece la compra y el funcionamiento de estas bombas, para pequeñas cantidades de condensado de vapor que deben devolverse al saturador de vapor. En este caso también debe utilizarse una válvula automática.

A partir del documento DE 27 18 927 A1 se conoce un saturador de vapor para dispositivos de acabado textil, en donde el saturador de vapor está diseñado como un recipiente vertical y tiene una sección cónica inferior en la que se acumula el agua no absorbida por el vapor. Para mantener constante el nivel del baño en esta sección cónica inferior, un conducto con un sifón de flotador se abre en la parte inferior del recipiente. El nivel actual del baño puede leerse en un indicador de nivel de agua. El exceso de agua puede evacuarse mediante una válvula de drenaje situada en el punto más bajo del recipiente. El agua sobrante puede introducirse en una bomba a través de un conducto y, a continuación, recircularse mediante válvulas y, de este modo, devolverse al recipiente.

A partir del documento DE 2046753 A1 se conocen un método y un sistema para desulfurar gases calientes a presión. Un gas que contiene H2S y vapor de agua se enfría y pasa por una torre de absorción donde se lava el H2S y luego fluye a un saturador de vapor donde se calienta mediante un líquido calentado en un radiador y saturado con vapor. Para la saturación se utiliza agua circulante, que es condensado de dos radiadores. Parte del autocondensado se extrae y parte del agua necesaria para complementar el circuito se extrae a través de un conducto, se conduce a un anillo rascador y, a continuación, se introduce en el saturador de vapor a través de un conducto del circuito situado en la porción superior. El agua se vaporiza del circuito al gas limpio en el saturador de vapor. En este sistema conocido, no existe correlación entre el nivel de condensado de vapor en el saturador de vapor y el nivel de líquido en los radiadores. También en este caso se requieren equipos de medición y control para determinar el volumen de condensado necesario para complementar la cantidad de agua necesaria para la reposición. Además, en este caso el sistema utilizado es bastante complejo.

Descripción de la presente invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un conjunto con un saturador de vapor con las características mencionadas al principio, en el que la reposición del condensado vaporizado en el saturador de vapor sea casi automática.

La solución al problema mencionado proporciona un conjunto que comprende un saturador de vapor del tipo mencionado al principio con las características de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de reposición del condensado está diseñado como un condensador y comprende un dispositivo de enfriamiento para condensar el vapor suministrado a este dispositivo.

La solución de acuerdo con la invención proporciona que el saturador de vapor sea prolongado por un condensador operado con un medio refrigerante, por ejemplo con agua de refrigeración. Este condensador accionado por refrigerante puede ser preferentemente relativamente pequeño en relación con el volumen y el tamaño del saturador de vapor al que está asignado el condensador. Preferentemente, este condensador tiene un tamaño y está dispuesto de manera que sólo produce las cantidades de condensado de vapor necesarias para la reposición a partir de vapor saturado. Esto también requiere un medio secundario, en particular agua de refrigeración. Sin embargo, esto ya está disponible en los sistemas de este tipo y ya se controla con respecto al régimen de flujo. Por lo tanto, no se necesita tecnología adicional de medición y control.

De acuerdo con la invención, el saturador de vapor tiene al menos un retorno de condensado que está en comunicación de fluidos con la porción inferior del condensador a través de al menos un conducto conector. Si en el condensado se genera en el condensador para el saturador de vapor según las necesidades, éste puede fluir del condensador al saturador de vapor a través del conducto conector y el retorno de condensado. Preferentemente, este retorno de condensado se encuentra en una porción inferior del saturador de vapor. Además, el saturador de vapor tiene preferentemente una salida de condensado regular además del retorno de condensado en un punto por encima del retorno de condensado cuando se mira en la dirección de la altura del saturador de vapor, a través del cual el condensado puede descargarse del saturador de vapor si, por ejemplo, el nivel en el saturador de vapor es demasiado alto.

De acuerdo con la invención, el saturador de vapor también está acoplado al condensador a través de los conductos conectores en forma de tubos comunicantes, de manera que cuando el nivel de líquido del condensado en el saturador de vapor cambia, el nivel de líquido del condensado en el condensador también cambia en consecuencia. Esta acción significa que un descenso del nivel de condensado en el saturador de vapor conduce inevitablemente a un descenso del nivel en el condensador, por lo que el proceso de condensación de vapor en el condensador se activa casi automáticamente cuando se necesita más condensado en el saturador de vapor.

La solución de acuerdo con la invención toma de este modo un enfoque diferente al de la técnica anterior mencionada. El condensado evaporado no se alimenta al saturador de vapor como líquido circulante, es decir, agua circulante, sino que el condensado sólo se produce en el condensador cuando es necesario, es decir, cuando desciende el nivel de condensado en el saturador de vapor, mediante la condensación del vapor saturado que es alimentado al condensador por el saturador de vapor y condensado a continuación en el condensador mediante el dispositivo de enfriamiento.

Preferentemente, el conjunto de acuerdo con otra realización de la invención comprende al menos un conducto conector para vapor saturado que va desde el saturador de vapor hasta el condensador, que se proporciona para transportar vapor saturado desde el saturador de vapor hasta el condensador. El vapor para formar condensado para rellenar (reponer) el saturador de vapor se suministra al condensador a través de este conducto conector, de modo que no es necesaria una fuente de vapor adicional.

De acuerdo con una desarrollo más avanzado preferido de la invención, el saturador de vapor comprende, además de la salida de vapor (primera) para vapor saturado, al menos otra salida de vapor (segunda) que está en comunicación de fluidos con el condensador a través de un conducto conector. El vapor saturado generado en el saturador de vapor es descargado a través de la salida de vapor (primera) mencionada y posteriormente alimentado a los correspondientes puntos de consumo que requieran vapor saturado. La otra salida de vapor (segunda) está conectada al condensador a través del conducto conector y lo alimenta con vapor saturado, necesario para generar condensado para la reposición.

Preferentemente, de acuerdo con un desarrollo más avanzado de la presente invención, el dispositivo de enfriamiento del condensador tiene superficies de transferencia de calor que se inundan con condensado al nivel de llenado normal en el saturador de vapor. Mientras se mantenga este nivel de llenado normal en el saturador de vapor, no se producirá condensado adicional en el condensador. Sin embargo, si el nivel de llenado en el saturador de vapor desciende, el nivel en el condensador inevitablemente también desciende y las superficies de transferencia de calor del dispositivo de enfriamiento mencionadas quedan entonces parcialmente expuestas y condensan en el condensador el vapor saturado que le llega desde el saturador de vapor. A continuación, el nivel de líquido condensado en el saturador de vapor vuelve a subir.

De este modo, la instalación del condensador fuera del saturador de vapor tiene la ventaja de que el condensado de vapor no se enfría continuamente. Sin embargo, en el contexto de la presente invención, el condensador puede estar dispuesto alternativamente tanto dentro como fuera del saturador de vapor. Si se encuentra dentro del saturador de vapor, no necesita necesariamente su propia carcasa.

Otro desarrollo preferido de la presente invención proporciona que el condensador tenga menos de la mitad, preferentemente menos de un tercio, más preferentemente sólo una fracción, por ejemplo sólo un quinto o sólo un décimo del tamaño del recipiente y del volumen del recipiente del saturador de vapor. En particular, si el condensador está dispuesto fuera del saturador de vapor y tiene su propia carcasa, es una ventaja de coste si el condensador es más pequeño que el saturador de vapor, preferentemente considerablemente más pequeño que este último. Por ejemplo, el condensador puede unirse al saturador de vapor real a través de dos uniones con bridas. Una de estas uniones con bridas está situada en la porción de otra salida de vapor (segunda) del saturador de vapor, desde la que el vapor fluye desde el saturador de vapor hasta el condensador a través de al menos un conducto conector. La segunda de estas uniones con bridas está situada en la porción del retorno de condensado, a través de este el condensado producido en el condensador fluye hacia el saturador de vapor para alimentar condensado.

Para un condensador situado fuera de la carcasa del saturador de vapor, por ejemplo, se puede utilizar un componente estándar barato y, además, sólo se requiere una superficie de transferencia de calor comparativamente pequeña. Por lo tanto, el condensador puede construirse relativamente pequeño en comparación con el tamaño del saturador de vapor, ya que el condensador sólo tiene que producir condensado cuando desciende el nivel de líquido en el saturador de vapor, es decir, el condensador sólo tiene que reponer la proporción de líquido que se ha evaporado en el saturador de vapor. Un ejemplo de ello es una planta de nitrato de amonio con una capacidad de 1500 toneladas diarias. En un sistema de este tipo, por ejemplo, el condensador tendría una potencia de alrededor de 20 kW, que habría que verter al agua de refrigeración.

Por ejemplo, el condensador puede ser pedido y especificado por el usuario junto con el saturador de vapor, reduciendo de este modo los costes de administración.

De acuerdo con un desarrollo más avanzado preferido de la presente invención, el dispositivo de enfriamiento del condensador tiene una entrada de medio refrigerante y una salida de medio refrigerante, en donde la entrada de medio refrigerante se alimenta preferentemente de un medio refrigerante suministrado desde el exterior, que no es el condensado producido en el saturador de vapor. Para la solución conocida a partir del documento DE 2046753 A1, el condensado se descarga del saturador de vapor como agua circulante y se utiliza como agua de refrigeración en un radiador, donde se calienta y el agua calentada se mezcla con el condensado del radiador y se vuelve a introducir en el saturador de vapor como agua circulante. Se trata, por tanto, de condensado de proceso en combinación con condensado del saturador de vapor, que se utiliza para llenar el saturador de vapor. Por otro lado, en la solución de acuerdo con la invención, preferentemente sólo una pequeña proporción del vapor saturado generado en el saturador de vapor se alimenta al dispositivo de enfriamiento en el condensador y se condensa allí utilizando, en consecuencia, una cantidad también comparativamente pequeña de un medio refrigerante y también sólo cuando es necesario y se alimenta al saturador de vapor a través del retorno de condensado con el fin de mantener en el mismo el nivel de líquido constante.

De acuerdo con un desarrollo más avanzado preferido de la presente invención, el saturador de vapor comprende un recipiente a presión horizontal o vertical, dentro del cual se dispone un distribuidor de vapor en la porción inferior por debajo del nivel de líquido. En principio, sin embargo, la presente invención es adecuada para saturadores de vapor con recipientes a presión tanto verticales como horizontales. En ambas variantes, se utiliza preferentemente un distribuidor de vapor, que se sitúa por debajo del nivel de líquido en el saturador de vapor y, de este modo, introduce el vapor sobrecalentado en el líquido (condensado), de forma que se obtiene vapor saturado después de descargar el líquido.

Preferentemente, este distribuidor de vapor está diseñado como un tubo que tiene numerosos orificios para la salida de vapor y que está conectado en su única porción de extremo a la entrada de vapor del saturador de vapor.

Otra ventaja significativa de la solución de acuerdo con la invención es que se puede prescindir de una fuente de agua externa (incluidas las tuberías necesarias para ello en el puente de tuberías y una válvula automática). El condensador del saturador de vapor puede funcionar con un medio ya disponible y controlado para el sistema. Además del posible ahorro en la compra de componentes, también se reducen los costes de ingeniería, ensamble y puesta en marcha de los sistemas. La disponibilidad del sistema aumenta, al tiempo que se reducen los costes de funcionamiento (por ejemplo, la energía para la generación de presión y el transporte hasta el saturador de vapor), mantenimiento y pruebas.

Otro objeto de la presente invención es un método para hacer funcionar un conjunto que comprende un saturador de vapor y un dispositivo de reposición del líquido vaporizado en el saturador de vapor, en particular para hacer funcionar un conjunto con las características descritas anteriormente, en donde se genera vapor saturado en el saturador de vapor, en el que se alimenta vapor sobrecalentado (o vapor saturado de un nivel de presión y temperatura más elevado) al saturador de vapor, dicho vapor se introduce a través de un distribuidor de vapor en un volumen de líquido condensado situado en la porción inferior del saturador de vapor, manteniéndose un nivel de líquido condensado en el saturador de vapor en el que el condensado se repone a través del dispositivo de reposición, que está en comunicación con el saturador de vapor, cuando desciende el nivel de líquido, en donde, de acuerdo con la invención, se alimenta vapor desde el saturador de vapor al dispositivo de reposición, este vapor se condensa en un dispositivo de enfriamiento en el dispositivo de reposición y el dispositivo de reposición está acoplado al saturador de vapor a través de un conducto conector para el condensado, de manera que cuando el nivel de líquido en el saturador de vapor desciende, el nivel de líquido en el dispositivo de reposición también desciende, condensando de este modo vapor automáticamente en el dispositivo y alimentando este condensado al saturador de vapor.

De acuerdo con un desarrollo adicional preferido del método, las superficies de transferencia de calor del dispositivo de enfriamiento se inundan con condensado de vapor en el dispositivo de reposición al nivel de llenado normal en el saturador de vapor. En este estado, no se condensa ningún vapor en el condensador. Sin embargo, si el nivel de llenado en el saturador de vapor desciende por debajo del nivel de llenado normal, las superficies de transferencia de calor del dispositivo de enfriamiento en el dispositivo de reposición quedan parcialmente expuestas, ya que el nivel de líquido del condensado también desciende allí debido al principio de tubos comunicantes, provocando la condensación del vapor en estas superficies de transferencia de calor más frías ahora expuestas y la condensación del vapor en el dispositivo. Debido al principio de los tubos comunicantes, el condensado que se obtiene fluye hacia la porción inferior del saturador de vapor, y de esta manera hace que el nivel de líquido aumente en el mismo. Este proceso puede repetirse alternativamente, de forma que el líquido del saturador de vapor se rellena siempre con el condensado producido en el condensador.

De acuerdo con un desarrollo más avanzado preferido del método, el condensado producido en el dispositivo de reposición del líquido vaporizado fluye desde el dispositivo hacia el saturador de vapor sin presión y sin dispositivo transportador separado. Esto es ventajoso en comparación con los conceptos de sistemas conocidos, en los que deben proporcionarse conductos de presión, una fuente de presión externa, válvulas automáticas para controlar el nivel de llenado en el saturador de vapor y bombas internas para el reposición, a fin de aplicar la presión de bombeo necesaria para poder bombear al saturador de vapor presurizado.

A continuación, la presente invención se describe con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos mediante un ejemplo de realización.

En las figuras se muestra:

La Figura 1 es una representación esquemática simplificada de un conjunto de acuerdo con la invención con saturador de vapor y condensador;

la Figura 2 es una vista frontal del conjunto con saturador de vapor y condensador mostrado en la Figura 1; la Figura 3 es una representación esquemática ampliada de un detalle de la Figura 1 relativo al distribuidor de vapor dispuesto en el saturador de vapor;

la Figura 4 es una vista en sección del distribuidor de vapor de la Figura 3.

A continuación, se hace referencia a la Figura 1 y se explica con más detalle una realización ilustrativa del conjunto de acuerdo con la invención. El diagrama de la Figura 1 está muy simplificado y sólo se muestran los componentes del sistema que son importantes en el contexto de la presente invención. El conjunto comprende un saturador de vapor, que se designa en su conjunto con el número de referencia 10. El saturador de vapor 10 es un recipiente a presión y, en el ejemplo, un recipiente a presión horizontal, es decir, el eje del recipiente a presión aproximadamente cilíndrico es prácticamente horizontal. El saturador de vapor 10 de acuerdo con la invención se utiliza para generar vapor saturado, para lo cual un nivel líquido de condensado está presente en el saturador de vapor hasta un determinado nivel de llenado, en donde este condensado puede a su vez obtenerse condensando vapor. El vapor sobrecalentado (o vapor saturado a un nivel superior de presión y temperatura) pasa a través de este condensado, que se satura con líquido (agua) para producir vapor saturado. El vapor suministrado se introduce en el recipiente a presión 10 a través de una entrada de vapor 12 en la porción inferior y entra en un distribuidor de vapor tubular 28, que tiene numerosos orificios por los que sale el vapor, se introduce en el líquido, pasa a través del líquido y sale de él como vapor saturado. El vapor saturado puede descargarse a través de la salida de vapor 11 situada en la porción superior del recipiente a presión y utilizarse para otros fines.

Además, el saturador de vapor 10 comprende una entrada de condensado 13, que está dispuesta, por ejemplo, en una porción superior y a través de la cual se puede suministrar condensado al saturador de vapor 10. El saturador de vapor 10 también comprende una salida de condensado 14, que puede estar dispuesta, por ejemplo, en una porción lateral del recipiente a presión a una altura intermedia, preferentemente a una altura que corresponda al nivel máximo de líquido previsto del condensado en el saturador de vapor 10, de modo que si se supera este nivel de líquido, el exceso de condensado pueda abandonar el recipiente a presión a través de la salida de condensado 14.

Por ejemplo, en una porción central inferior, el recipiente a presión del saturador de vapor 10 tiene una descarga 16, a través de la cual se puede vaciar y drenar el saturador de vapor. Además, se proporciona un conducto de llenado 17 en una porción superior o, alternativamente, inferior del recipiente a presión, a través del cual se puede llenar el saturador de vapor con agua o condensado. Además, en la porción superior del recipiente a presión hay una conexión 15 para una válvula de seguridad, de modo que, en caso de sobrepresión cuando la válvula de seguridad está activada, los vapores pueden salir del recipiente a presión a través de esta conexión 15. Además, una conexión para un conducto de ventilación 18 se proporciona preferentemente en una porción superior del recipiente a presión. Por ejemplo, el recipiente a presión tiene un orificio de acceso 19 en una porción lateral, de modo que se puede acceder al recipiente a través del orificio de acceso para realizar tareas de mantenimiento y limpieza. Por último, el recipiente a presión puede tener otras conexiones en la porción superior, por ejemplo, que se proporcionan como una especie de reserva, por ejemplo, para conectar otras unidades. Las conexiones para los dispositivos de medición (por ejemplo, presión, temperatura, nivel de llenado) no se han mostrado para tener una mejor visión general.

Un retorno de condensado 27 está dispuesto en el recipiente a presión en una porción de extremo inferior, en donde el retorno de condensado 27 también puede estar dispuesto, por ejemplo, en el lateral. Este retorno de condensado 27 se conecta a través de un conducto conector 25 a un condensador 22, que en este ejemplo de realización está dispuesto fuera del saturador de vapor y tiene su propia carcasa. Como puede verse en el dibujo, el condensador 22 tiene un tamaño considerablemente menor que el saturador de vapor 10, en donde por lo general es suficiente con que sea una fracción del tamaño del saturador de vapor 10. Este condensador 22 sirve de dispositivo de reposición del líquido vaporizado en el saturador de vapor por el proceso de saturación de vapor. A medida que el vapor sobrecalentado se introduce en el líquido en la porción inferior del saturador de vapor a través del distribuidor de vapor 28, parte de este líquido se evapora y, por lo tanto, debe reponerse. Sin embargo, en comparación con el volumen total de líquido en el saturador de vapor 10, sólo se evapora una proporción relativamente pequeña, por lo que un pequeño condensador 22 es suficiente para la reposición. El condensado producido en el condensador 22 fluye hacia la porción inferior del saturador de vapor 10 a través del retorno de condensado 27 y garantiza que siempre se mantenga un nivel de líquido suficiente en el saturador de vapor. Este proceso de reposición es prácticamente automático en el conjunto de acuerdo con la invención y se explica con más detalle a continuación.

El saturador de vapor 10 comprende otra (segunda) salida de vapor 20 en la porción superior, a la que está conectada un conducto conector 21 que conduce al condensador 22, de modo que el vapor puede pasar del saturador de vapor 10 al condensador 22 a través de este conducto conector 21. El condensador 22 contiene un dispositivo de enfriamiento 26 con superficies de intercambio de calor, que en la Figura 1 sólo se muestra esquemáticamente de forma simplificada. Normalmente, estas superficies de intercambio de calor se inundan de condensado para que no se produzca más condensado en el condensador 22. Como ya se ha mencionado, el saturador de vapor 10 y el condensador 22 están conectados entre sí en la porción inferior a través del conducto conector 25 y el retorno de condensado 27. Dado que el retorno de condensado 27 en el saturador de vapor 10 se encuentra a una altura en la que hay líquido en el saturador de vapor, la conexión a través del conducto conector 25 funciona según el principio de los tubos comunicantes. Cuando desciende el nivel de líquido en el saturador de vapor 10, también desciende en consecuencia en el condensador 22. Esto significa que las superficies de intercambio de calor previamente inundadas del dispositivo de enfriamiento 26 están ahora parcialmente expuestas. A través del dispositivo de enfriamiento 26 se alimenta, por ejemplo a un bucle de refrigerante, un medio refrigerante, por ejemplo, agua de refrigeración, que entra a través de la entrada de agua de refrigeración 23 y sale de nuevo a través de la salida de agua de refrigeración 24. En este caso se puede utilizar un refrigerante disponible en el sistema. Dado que el dispositivo de enfriamiento 26 es relativamente pequeño, para alimentar el dispositivo de enfriamiento 26 es suficiente un flujo de medio refrigerante de menor volumen. Si las superficies de intercambio de calor están en su caso parcialmente expuestas debido al descenso del nivel de líquido en el condensador 22, esto provoca que el vapor se condense en estas superficies de intercambio de calor más frías, con lo que se forma condensado y, en consecuencia, el nivel de líquido en el condensador 22 vuelve a subir hasta que las superficies de intercambio de calor del dispositivo de enfriamiento se inundan de condensado de nuevo. Dado que el condensador 22 y el saturador de vapor 10 están conectados entre sí a través del conducto conector 25 y el retorno de condensado 27 en forma de tubos comunicantes, el nivel de líquido en el saturador de vapor 10 también vuelve a subir debido a la formación de condensado en el condensador 22. Por lo tanto, sólo se forma temporalmente condensado que llega al saturador de vapor y que éste necesita para mantener su nivel de líquido.

La Figura 2 muestra el saturador de vapor 10 visto de frente y en ella puede verse la salida de vapor adicional (segunda) 20 en la porción superior para el suministro de vapor desde el saturador de vapor 10 al condensador y el retorno de condensado 27 en la porción inferior del saturador de vapor para la reposición del condensado desde el condensador 22 al saturador de vapor. También puede verse el bucle de agua de refrigeración 26 del condensador 22, que se alimenta a través de la entrada de agua de refrigeración 23. La ilustración es esquemática y sólo se indican las superficies de intercambio de calor.

Las figuras 3 y 4 muestran una vista ampliada de un detalle del interior del saturador de vapor 10. La Figura 3 muestra una sección del distribuidor de vapor 28, que es un tubo cilíndrico con numerosos orificios 29, situado en la porción inferior del saturador de vapor por debajo del nivel de líquido. Cuando el vapor sobrecalentado fluye hacia la tubería del distribuidor de vapor 28 a través de la entrada de vapor 12, este vapor sale de la tubería a través de los orificios 29 y fluye a través del líquido, formando vapor saturado que puede descargarse del saturador de vapor (véase también la Figura 1) a través de la salida de vapor 11. La Figura 4 muestra una sección transversal a través del tubo del distribuidor de vapor 28, que es cilíndrico, por ejemplo, y tiene numerosos orificios 29 para la salida del vapor.

Lista de números de referencia

10

Saturador de vapor

11

Salida de vapor

12

Entrada de vapor

13

Entrada de condensado

14

Salida de condensado

15

Conexión para válvula de seguridad

16

Descarga para vaciado

17

Conducto de llenado

18

Conducto de ventilación

19

Orificio de acceso

20

Otra salida de vapor

21

Conducto conector al condensador

22

Condensador, dispositivo de reposición del condensado

23

Entrada de agua de refrigeración, entrada de medio refrigerante

24

Salida de agua de refrigeración, salida de medio refrigerante

25

Conducto conector del condensado al saturador de vapor

26

Circuito de agua de refrigeración, dispositivo de enfriamiento

27

Retorno de condensado en el saturador de vapor

28

Distribuidor de vapor

29

Orificios

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Conjunto que comprende un saturador de vapor (10) para generar vapor saturado y un dispositivo de reposición del líquido vaporizado en el saturador de vapor, en donde el saturador de vapor (10) comprende una entrada de vapor (12) a través de la cual se suministra vapor al saturador de vapor, el saturador de vapor (10) comprende una salida de vapor (11) para el vapor saturado generado, el saturador de vapor (10) comprende un retorno de condensado (27) y en donde se mantiene un nivel de líquido condensado en la porción inferior del saturador de vapor (10), que está en comunicación de fluidos con el retorno de condensado (27), en donde el retorno de condensado (27) está en comunicación con el dispositivo de reposición del líquido vaporizado, en donde el dispositivo de reposición está diseñado como un condensador (22) y comprende un dispositivo de enfriamiento (26) para condensar el vapor suministrado al mismo, en donde el saturador de vapor (10) tiene al menos un retorno de condensado (27) que está en comunicación de fluidos con la porción inferior del condensador (22) a través de al menos un conducto conector (25),

caracterizado por que

el saturador de vapor (10) está acoplado al condensador (22) a través del conducto conector (25) en forma de tubos comunicantes, de manera que cuando cambia el nivel de líquido del condensado en el saturador de vapor (10), el nivel de líquido del condensado en el condensador (22) cambia en consecuencia.

2. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde este comprende al menos un conducto conector (21) para el vapor saturado que va desde el saturador de vapor (10) hasta el condensador (22), que se proporciona para transportar vapor saturado desde el saturador de vapor (10) hasta el condensador (22).

3. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el saturador de vapor (10) comprende, además de la salida de vapor (11) para vapor saturado, al menos otra salida de vapor (20) que está en comunicación de fluidos con el condensador (22) a través de un conducto conector (21).

4. Conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el dispositivo de enfriamiento (26) del condensador (22) tiene superficies de transferencia de calor que se inundan con condensado al nivel normal de llenado del saturador de vapor (10).

5. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 4, en donde las superficies de transferencia de calor del condensador (22) están colocadas en el condensador de manera que quedan parcialmente expuestas cuando el nivel de llenado en el saturador de vapor (10) es demasiado bajo.

6. Conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el condensador (22) está dispuesto dentro de la carcasa del saturador de vapor (10).

7. Conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el condensador (22) está dispuesto fuera de la carcasa del saturador de vapor (10) y tiene su propia carcasa o el condensador (22) está situado dentro de la carcasa del saturador de vapor (10) y opcionalmente no tiene su propia carcasa.

8. Conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en donde el condensador (22) tiene menos de la mitad, preferentemente menos de un tercio, más preferentemente sólo una fracción del tamaño del recipiente y del volumen del recipiente del saturador de vapor (10).

9. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 2 o cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8 referidas a la reivindicación 2, en donde el conducto conector (21) para el vapor saturado que va desde el saturador de vapor (10) al condensador (22) desemboca en el condensador en una porción superior del condensador (22).

10. Conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el dispositivo de enfriamiento (26) del condensador (22) comprende una entrada de medio refrigerante (23) y una salida de medio refrigerante (24), en donde la entrada de medio refrigerante (23) se alimenta con un medio refrigerante suministrado desde el exterior, que no es el condensado producido en el saturador de vapor.

11. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el saturador de vapor (10) comprende un recipiente a presión horizontal o vertical, dentro del cual está dispuesto un distribuidor de vapor (28) en la porción inferior por debajo del nivel de líquido.

12. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el distribuidor de vapor (28) está diseñado como un tubo que tiene numerosos orificios (29) para la salida de vapor y está conectado en su única porción de extremo a la entrada de vapor (12).

13. Método para hacer funcionar un conjunto que comprende un saturador de vapor y un dispositivo de reposición del líquido vaporizado en el saturador de vapor, en particular para hacer funcionar un conjunto que tiene las características de una de las reivindicaciones 1 a 12, en donde se genera vapor saturado en el saturador de vapor (10) suministrando vapor sobrecalentado al saturador de vapor, que se introduce a través de un distribuidor de vapor en un volumen líquido de condensado que se encuentra en la porción inferior del saturador de vapor (10), en donde se mantiene un nivel de líquido del condensado en el saturador de vapor cuando desciende el nivel de líquido, suministrando condensado mediante el dispositivo de reposición (22), que está en comunicación con el saturador de vapor (10),caracterizado por queel vapor del saturador de vapor (10) se alimenta al dispositivo de reposición (22), este vapor se condensa en el dispositivo de reposición (22) en un dispositivo de enfriamiento (26) y el dispositivo de reposición (22) se acopla al saturador de vapor (10) a través de un conducto conector (25) para condensado de manera que cuando desciende el nivel de líquido en el saturador de vapor (10), desciende también el nivel de líquido en el dispositivo de reposición (22), el vapor se condensan automáticamente en el dispositivo y este condensado se alimenta al saturador de vapor (10).

14. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde las superficies de transferencia de calor del dispositivo de enfriamiento (26) en el dispositivo de reposición (22) se inundan con condensado de vapor al nivel de llenado normal en el saturador de vapor.

15. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, en donde las superficies de transferencia de calor del dispositivo de enfriamiento (26) en el dispositivo de reposición (22) están parcialmente expuestas a un nivel de llenado inferior al nivel de llenado normal en el saturador de vapor, condensando de este modo el vapor en el dispositivo (22).

16. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el saturador de vapor (10) y el condensador (22) que funciona como dispositivo de reposición de líquido vaporizado están acoplados a través del conducto conector (25) en forma de tubos comunicantes, de manera que cuando cambia el nivel de líquido de condensado en el saturador de vapor (10), el nivel de líquido de condensado en el condensador (22) cambia en consecuencia.

17. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el condensado que se acumula en el dispositivo de reposición (22) de líquido vaporizado fluye desde el dispositivo (22) hacia el saturador de vapor (10) sin presión y sin un dispositivo transportador separado.