MX2007010601A - Caldera de combustible con oxigeno a base de modulos. - Google Patents

Abstract

Un sistema de caldera para producir vapor a partir de agua incluye una pluralidad de calderas de combustible con oxigeno arregladas en serie. Cada caldera tiene una entrada en comunicacion para flujo por una pluralidad de tubos. Los tubos de cada caldera forman al menos una pared de agua. Cada una de las calderas se configuran para impedir sustancialmente la introduccion de aire. Cada caldera incluye un sistema de combustion de combustible con oxigeno que incluye un suministro de oxigeno para suministrar oxigeno que tiene una pureza de mas de 21 por ciento, un suministro de combustible basado en carbono para suministrar un combustible basado en carbono y al menos un sistema de quemador de combustible basado en oxigeno para alimentar el oxigeno y el combustible basado en carbono en su respectiva caldera en una proporcion casi estequiometrica. El sistema de combustible con oxigeno se configura para limitar un exceso de ya sea el oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada. Los tubos de la caldera de cada caldera se configuran para la exposicion directa de energia radiante para la transferencia de energia. Cada una de las calderas es independiente de cada una de las otras calderas.

Description

CALDERA DE COMBUSTIBLE CON OXIGENO A BASE DE MÓDULOS Campo de la Invención La presente invención se refiere a una caldera abastecida con oxigeno. De manera más particular, la presente invención se refiere a una caldera de combustible con oxigeno a base de módulos que tiene un diseño flexible.

Antecedentes de la Invención Las ventajas de los sistemas de combustión de combustible con oxigeno son bien reconocidas. Por ejemplo, Gross, patentes de los Estados Unidos números 6,436,337 y 6,596,220, prevé que algunas de las ventajas de los sistemas de combustión de combustible con oxigeno son contaminación ambiental reducida (generación reducida de NOx) , alta eficiencia, alta temperatura de flama y diseño fisico total más pequeño de la planta. Las patentes de Gross, que se poseen comúnmente con la presente solicitud se incorporan en la presente como referencia. A fin de extraer la energía del combustible, las calderas proporcionan típicamente alguna manera por la cual se introduce energía a un fluido (a través de la combustión del combustible) en general para cambiar el estado del fluido. Entonces se extrae la energía del fluido típicamente en la forma de movimiento mecánico (o energía cinética) . La mayoría de las calderas usan agua como el fluido de trabajo para extraer energía del combustible. Se hace pasar agua a través de tubos que forman una o más "paredes" o fajos dentro de la caldera. Típicamente, las paredes de tubo de la caldera se diseñan para transferir energía (en la forma de calor) a través de la pared de los tubos hacia el agua en varios circuitos y pasadas de las paredes. Conforme el agua pasa a través de los tubos, se calienta el agua, bajo presión y se pone a un alto nivel de energía (y cambio de fase) a través de las etapas de sobrecalentamiento, recalentamiento y/o súper critica. Otras etapas, tal como una unidad economizadora también se pueden usar a través de las cuales se hace pasar agua en las secciones de pared del horno antes de las pasadas de sobrecalentamiento. El agua se calienta adicionalmente por transferencia convectiva de calor desde los gases calentados que fluyen más allá de los fajos de tubos (por ejemplo, en el economizador). Cada una de las etapas o regiones de la caldera se diseña para operar en base a un cierto tipo de mecanismo o fenómeno de transferencia de calor. Por ejemplo, las paredes inferiores del horno se diseñan para la transferencia radiante de calor en tanto que los fajos superiores, las secciones de sobrecalentamiento, recalentamiento y las secciones economizadoras se diseñan para funcionar por un principio de transferencia convectiva de calor. Se reconocerá por aquéllos expertos en la técnica que los mecanismos de transferencia de calor no son exclusivos entre si puesto que el agua se calienta en la caldera . Aunque estas configuraciones de caldera continúan sirviendo bien para sus propósitos y aplicaciones, no aprovechan necesariamente de forma completa las altas temperaturas de flama y los bajos volúmenes de los gases de escape de los sistemas de combustión de combustible con oxigeno. Por consiguiente, existe la necesidad de una caldera que use un sistema de combustión de combustible con oxigeno para reducir la contaminación ambiental. De manera deseable, este diseño de caldera proporciona alta eficiencia (con relación a una alta relación de calor transferido al fluido de trabajo al calor disponible de los productos de combustión) y hace uso de altas temperaturas de flama. De manera más deseable, esta configuración de caldera puede proporcionar un diseño fisico total más pequeño de la planta.

Breve Descripción de la Invención Un sistema de caldera basado en módulos usa una pluralidad de calderas independientes, configuradas en serie, de combustible con oxigeno para producir vapor a partir de agua. Las calderas se configuran para llevar a cabo una diferente función de transferencia de energía una de otra. Una primera o principal caldera tiene una entrada de agua de alimentación en comunicación para flujo por una pluralidad de tubos para transportar el agua. Las calderas se configuran para impedir sustancialmente la introducción de aire. Los tubos de la caldera principal forman al menos una pared de agua. Cada caldera incluye un suministro de oxigeno para suministrar oxigeno que tiene una pureza de más de 21 por ciento y de manera preferente al menos aproximadamente 85 por ciento, un suministro de combustible basado en carbono para suministrar un combustible basado en carbono y al menos un sistema quemador de combustible con oxigeno. El sistema quemador alimenta el oxigeno y el combustible en la caldera en una proporción casi estequiométrica para limitar un exceso de ya sea el oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada. Los tubos de cada caldera se configuran para la exposición directa de energía radiante para la transferencia de energía desde la flama a los tubos de la pared de agua. En consideración a la nomenclatura tradicional, la referencia a las paredes de agua se propone que incluya todos los tubos de la caldera en una zona radiante aunque los tubos puedan transportar vapor. En una modalidad del sistema de caldera, la segunda caldera es una caldera de sobrecalentamiento y el vapor producido por la primera caldera se alimenta directamente a la caldera de sobrecalentamiento. El vapor sale de la caldera de sobrecalentamiento y fluye a una turbina principal de vapor. De manera alternativa, el sistema puede incluir una caldera de recalentamiento (que toma la alimentación del escape de turbina de vapor de alta presión) , recalienta el vapor en una caldera de combustible con oxigeno similar a la caldera principal, y alimenta una turbina de vapor de recalentamiento. La transferencia de energía o la función de calentamiento de cada una de las calderas son diferentes entre si de las otras calderas. Esto es, en la caldera principal, se calienta agua desde un valor de energía relativamente bajo (entalpia) a vapor saturado. En la caldera de sobrecalentamiento (si se usa), el vapor se calienta adicionalmente a condiciones sobrecalentadas. Entonces, en el recalentador, el vapor de escape de la turbina de alta presión se recalienta para la alimentación a una turbina de vapor de recalentamiento. El sistema de caldera puede incluir un condensador configurado tal que los escapes de vapor de la turbina de vapor de alta presión a una o más turbinas de vapor de recalentamiento a opcionalmente una o más turbinas de baja presión y al condensador. Un sistema preferido de caldera incluye un economizador. El economizador tiene un lado de gas que recibe los productos de combustión ("gases de escape" o "gases de chimenea") de las calderas y un lado de agua de alimentación tal que los productos de combustión precalientan el agua de alimentación de la caldera antes de introducir el agua de alimentación a la caldera principal. Después del escape del economizador, los gases de escape se pueden usar para precalentar el agente oxidante para el sistema de combustión de combustible con oxigeno, vinculándose en general al sistema de gases de escape antes de cualquier tratamiento de procesamiento de gases de escape corriente abajo que se pueda desear. Se puede lograr potencia incrementada por agrupamientos paralelos de sistemas modulares de caldera. Los quemadores de combustible con oxigeno se pueden configurar para muchos tipos diferentes de combustible, tal como gas natural, petróleo, carbón y otros combustibles sólidos. Cuando se usa un combustible sólido, se puede usar una porción de los gases de escape (opcionalmente mezclados con oxigeno) para transportar el combustible sólido a las calderas. Los gases de alimentación de combustible pueden ser gases de escape desde corriente abajo del economizador. Éstas y otras caracteristicas y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, en unión con las reivindicaciones anexas .

Breve Descripción de las Varias Vistas de las Figuras Los beneficios y ventajas de la presente invención llegarán a ser más fácilmente evidentes para aquéllos expertos en la técnica después de revisar la siguiente descripción detallada y las figuras anexas, en donde: La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema individual de caldera de recalentamiento/subcritica que tiene calderas de combustible con oxigeno basadas en módulos que incorporan los principios de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema de caldera de no recalentamiento/subcritica que tiene calderas de combustible con oxigeno basadas en módulos que incorpora los principios de la presente invención; La Figura 3 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema individual de caldera de recalentamiento/súper critica que tiene calderas de combustible con oxigeno basadas en módulos que incorpora los principios de la procesamiento; y La Figura 4 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema de caldera de vapor saturado que tiene una caldera de combustible con oxigeno basado en módulos que incorpora los principios de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención En tanto que la presente invención es susceptible de la modalidad en varias formas, se muestra en las figuras y se describirá más adelante en la presente una modalidad actualmente preferida con el entendimiento que la presente descripción se va a considerar una ejemplificación de la invención y no se propone que limite la invención a la modalidad especifica ilustrada. Adicionalmente se debe entender que el titulo de esta sección de esta especificación, específicamente "Descripción Detallada de la Invención", se refiere a un requerimiento de la Oficina Norteamericana de Patentes, y no implica, ni debe inferir el limitar la materia descrita en la presente. Un sistema de combustión de combustible con oxigeno usa esencialmente oxigeno puro, en combinación con una fuente de combustible para producir calor, por producción de flama (es decir, combustión) , de una manera eficiente, ambientalmente no adversa. Este sistema de combustión proporciona combustión de alta eficiencia (con relación a una alta relación del calor transferido al fluido de trabajo al calor disponible de los productos de combustión) y hace uso de altas temperaturas de flama. Un sistema preferido de combustión usa oxigeno a una pureza relativamente alta (por arriba de aproximadamente 21 por ciento y de manera preferente al menos aproximadamente 85 por ciento de oxigeno) y como tal el volumen total de gas que pasa a través de la caldera es en proporción menor. Usando el combustible con oxigeno, se anticipan temperaturas de flama de más de aproximadamente 3000 °F y hasta aproximadamente 5000°F en la caldera. Además, uno de los parámetros de operación del presente sistema de caldera es el uso de un sistema de combustión de combustible con oxigeno en el cual se usa oxigeno relativamente puro, en lugar de aire, como el agente oxidante. Como se usa en la presente, el agente oxidante se propone que signifique el gas que se transporta en el oxigeno para combustión. Por ejemplo, cuando se suministra oxigeno puro (100 por ciento) al sistema, el oxigeno comprende 100 por ciento del agente oxidante, en tanto que cuando se usa aire como el agente oxidante, el oxigeno comprende aproximadamente 21 por ciento del agente oxidante. De esta manera, el volumen del agente oxidante que se necesita es significativamente menor (debido a que se usa sustancialmente sólo oxigeno en lugar de aire) que las calderas convencionales, lo que da por resultado una entrada de volumen de gas (y de esta manera rendimiento) a la caldera que es menor y a una velocidad de flujo de gas a través de la caldera que es menor que las calderas convencionales. Una ventaja principal ofrecida por una baja velocidad de flujo y volumen es que puede ser más pequeño el tamaño total del sistema fisico de la planta que los sistemas convencionales de caldera y como tales se anticipa que sea en proporción menor del costo de capital de este sistema de caldera. Uno de los aspectos funcionales u objetivos funcionales del presente sistema de caldera es extraer una cantidad máxima de energía (en la forma de transferencia de calor desde los productos de combustión/gases de escape) del proceso de combustión. Esto, en unión con la menor velocidad de flujo, proporciona menos pérdida de energía a temperaturas comparables de la pila de gas de escape. Otro aspecto u objetivo funcional de la presente invención es hacer el uso practicable máximo de las mayores temperaturas de flama. Como tales, como se describirá más adelante, toma lugar una proporción considerablemente mayor de la transferencia de calor desde los productos de combustión a los tubos de la caldera y por lo tanto al fluido de trabajo (agua o vapor) por la transferencia radiante de calor, en lugar de la transferencia convectiva de calor. En la Figura 1 se muestra una ilustración esquemática de una modalidad de un sistema 10 de caldera. El sistema 10 ilustrado es una unidad de recalentamiento/subcritica. El sistema incluye tres calderas separadas y distintas, específicamente la caldera número 1 (caldera principal 12), para producir vapor a partir de agua, la caldera número 2 (caldera 14 de sobrecalentamiento) para producir calor sobrecalentado, y la caldera número 3 (caldera 16 de recalentamiento) . Se alimentan oxigeno y combustible a cada una de las calderas por los sistemas 18, 20 de suministro de combustible y agente oxidante. Como se ilustra esquemáticamente, y como se analizará más adelante, cada una de las calderas 12, 14, 16 incluye su propio sistema 22, 24, 26 independiente de combustión de combustible por oxigeno. En este sistema de combustión de combustible con oxigeno, las paredes de agua (tubos T ver caldera 12 en la Figura 1) de cada caldera 12-16 se exponen de manera suficiente a la flama tal que tome lugar la porción mayor de transferencia de calor por un mecanismo de transferencia radiante de calor en lugar de un mecanismo de transferencia convectiva. Esto es, la mayoría de la transferencia de calor se presenta debido a la exposición directa a la flama de los tubos, en lugar del movimiento de los gases de escape calentados sobre los tubos. Este mecanismo preferido de transferencia radiante de calor es en contraste agudo a las calderas convencionales que usan mayores, más largas y complejas rutas de flujo de los gases de escape (a través de pasadas convectivas, pasadas convectivas de sobrecalentamiento, secciones economizadoras y similares), para aumentar al máximo la transferencia de calor a través de mecanismos convectivos . El presente sistema 10 de caldera incluye adicionalmente un economizador 28 que transfiere energía desde los gases de chimenea de la caldera (de manera preferente en todas las calderas) al agua principal de alimentación de la caldera (en la linea 30 de agua de alimentación) para precalentar el agua de alimentación antes de la introducción a la caldera principal 12. En un presente sistema, se produce oxigeno por separación de, por ejemplo, aire en un generador 32 de oxigeno. Aquéllos expertos en la técnica reconocerán que se pueden proporcionar varias maneras por las cuales el oxigeno se alimente a las calderas 12-16, por ejemplo, de modo que se pueda suministrar oxigeno desde las fuentes tal como almacenamiento, separación de agua y similares, todas las cuales están dentro del alcance de la presente invención. El suministro 20 de combustible puede ser cualquiera de varios tipos de combustibles y varios tipos de suministros. Por ejemplo, el combustible puede ser un combustible gaseoso (por ejemplo, gas natural) , un combustible liquido tal como aceite combustible, aceite diesel, u otros combustibles líquidos de base orgánica o inorgánica, o un combustible sólido tal como carbón, subproductos agrícolas o ganaderos. Todas las configuraciones 18 de suministro y producción de oxigeno asi como todos los arreglos 20 de suministro de combustible y los combustibles están dentro del alcance y espíritu de la presente invención. Regresando ahora a la Figura 1, el sistema 10 de caldera se muestra como un suministro para un generador eléctrico 34. Para este fin, el sistema incluye un conjunto 36 de turbina/generador que tiene el generador eléctrico 34, una turbina 38 de vapor principal o alta presión, una turbina 40 de vapor de presión intermedia, una turbina 41 de vapor de baja presión y un condensador 42. El sistema 10 se configura tal que agua de alimentación entra a la caldera principal a través de la linea 30 de agua de alimentación y se calienta conforme fluye a través de los tubos T de agua de la caldera 12. En una configuración tipica de caldera, el agua entra a la caldera 12 en una ubicación relativamente baja en la caldera y sube a través de los tubos conforme se calienta. Esto sirve para mantener los tubos en un estado inundado y para mantener el fluido de los tubos a presión. El fluido calentado se separa y el vapor saturado sale de la caldera principal 12 a través de la linea 44 y entra a la caldera 14 de sobrecalentamiento. Aqui, el vapor se calienta adicionalmente a condiciones sobrecalentadas, fluyendo nuevamente a través de los tubos de pared. El vapor sobrecalentado sale de la caldera 14 de sobrecalentamiento a través de la linea 46 de vapor principal y entra a la turbina 38 de presión alta (vapor principal). El vapor de menor presión sale de la turbina 38 de vapor principal y alta presión y regresa a la caldera 16 de recalentamiento a través de la linea 48 de vapor de recalentamiento. El vapor sale de la caldera 16 de recalentamiento a través de la linea 50 de flujo de vapor de recalentamiento y entra a la turbina de presión intermedia.

El vapor que escapa de la turbina 40 intermedia fluye a través de la linea 43 de cruce y entre a la turbina 41 de baja presión. El vapor se expele de la turbina 41 de baja presión a través de la linea 52 de escape de turbina y se condensa completamente en el condensador 42 (en general a una presión baja - menor que la presión atmosférica, de modo que se extrae una cantidad máxima de energía por la turbina 40 del vapor) y entonces se regresa (bombea) a la caldera principal 12 a través del economizador 28 que precalienta (como se expone anteriormente) el agua antes de la introducción a la caldera 12. En cuanto al circuito de combustible, como se señala anteriormente, se alimenta combustible y agente oxidante en cada una de las calderas 12, 14 y 16 independientemente. Los gases de chimenea salen todos de sus respectivas calderas a través de las lineas 13, 15 y 17, respectivamente, y entran al economizador 28 en el cual los gases precalientan el agua de alimentación de la caldera principal. Los gases de chimenea salen del economizador 28 y se pueden usar para precalentar el agente oxidante en el precalentador 60 de agente oxidante. Los gases de escape, después de salir del economizador 28, se encaminan al precalentador 60 de agente oxidante (a través de la linea 61) y luego se retornan (a través de la linea 63) para la introducción a cualquier equipo necesario de procesamiento corriente abajo indicado en general en 54, tal como depuradores, precipitadores o similares. De manera adicional, en el caso que se desee, se puede hacer recircular una porción del gas de chimenea, siguiendo en general el precalentamiento del agente oxidante (a través de las lineas 56 de recirculación del gas de chimenea) a las calderas 12-16. Las lineas 56 de recirculación también se pueden usar como un vehiculo (por desviación a las lineas 58 de transporte de combustible) para transportar combustible a las calderas 12-16 para transportar, por ejemplo, carbón pulverizado a las calderas. Como se apreciará por aquéllos expertos en la técnica, debido a que la velocidad de flujo y el volumen total del gas que entra a la caldera (como oxigeno sustancialmente puro) es menor que las calderas convencionales, la velocidad de flujo y el volumen del gas de escape o de chimenea también es en proporción menor que las calderas convencionales. Como tal el equipo 54 de procesamiento corriente abajo puede ser más pequeño y menos costoso que el equipo convencional de una planta de energía (capacidad disponible) de igual tamaño. En la Figura 2 se muestra una ilustración esquemática de una segunda modalidad de un sistema 110 de caldera. El sistema 110 ilustrado de caldera es una unidad de no recalentamiento/subcritica, y como tal, el sistema incluye dos calderas separadas y distintas, específicamente la caldera número 1 (caldera principal 112) para producir vapor a partir de agua y la caldera número 2 (caldera 114 de sobrecalentamiento) para producir vapor sobrecalentado. No hay caldera de recalentamiento. Este sistema 110 es de otro modo similar a la modalidad del sistema 10 de la Figura 1 e incluye los sistemas 118, 120 de suministro de combustible y agente oxidante (en los sistemas 122, 124 independientes de combustión de combustible con oxigeno) para alimentar independientemente cada una de las calderas 112, 114. El sistema 110 de caldera incluye un economizador 128 que usa el gas de chimenea para precalentar el agua de alimentación antes de la introducción a la caldera principal 112. Se pueden usar gases de escape después del economizador 128 para precalentar el agente oxidante en un precalentador 160 de agente oxidante. Aqui también, el sistema 110 de caldera se configura con un conjunto 136 de turbina/generador que tiene un generador eléctrico 134, una turbina 138 de alta presión (o de vapor principal), una turbina 140 de presión intermedia, una turbina 141 de baja presión y un condensador 142. El agua de alimentación entra a la caldera principal a través de la linea 130 de agua de alimentación y se calienta conforme fluye a través de los tubos de agua.

El fluido calentado se separa y el vapor saturado sale de la caldera principal 112 a través de la linea 144 y entra a la caldera 114 de sobrecalentamiento donde se calienta el vapor a una condición sobrecalentada. El vapor sobrecalentado sale de la caldera 114 de sobrecalentamiento a través de la linea 146 de vapor principal y entra a la turbina 138 de alta presión. Diferente de la modalidad anterior, en este sistema 110, el vapor que sale de la turbina 138 de alta presión atraviesa a través de una linea 143 de cruce y entra a la turbina 140 de presión intermedia (por ejemplo, no hay recalentador) . El vapor sale de la turbina 140 de presión intermedia y atraviesa a través del cruce 148 y entra a la turbina 141 de baja presión. El vapor de baja presión entonces se expele de la turbina 141 de baja presión a través de la turbina de baja presión a la linea 152 de condensador y entonces se regresa (bombea) a la caldera principal 112 a través del economizador 128. En cuanto al circuito de combustible, como con la modalidad anterior, el combustible y el agente oxidante se alimentan en cada una de las calderas 112, 114 independientemente. Los gases de chimenea salen de sus respectivas calderas a través de las lineas 113 y 115, respectivamente, y entran al economizador 128 para precalentar el agua de alimentación de la caldera principal. Los gases de chimenea salen del economizador 128 y se pueden usar para precalentar el agente oxidante en el precalentador 160 de agente oxidante. Los gases de escape, después de salir del economizador 128 se encaminan al precalentador 160 de agente oxidante (a través de la linea 161) y entonces se regresan (a través de la linea 163) para la introducción a cualquier equipo necesario de procesamiento corriente abajo (como se indica en 154) después de la salida del economizador 128. El gas de chimenea se puede recircular 156 y/o usar como un vehiculo para transportar el combustible (por ejemplo, carbón pulverizado) a las calderas 112, 114. En la Figura 3 se ilustra otra modalidad de un sistema 210 de caldera que muestra una unidad individual de caldera súper critica de recalentamiento. Este sistema incluye dos calderas separadas y distintas, específicamente la caldera número 1 (caldera 212 principal súper critica) para producir vapor súper critico a partir de agua y la caldera número 2 (caldera 216 de recalentamiento) . Se alimentan oxigeno y combustible (en los sistemas 222, 226 independientes de combustión de combustible con oxigeno) a cada una de las calderas 212, 216 por los sistemas 218, 220 de suministro de agente oxidante y combustible. El sistema 210 de caldera incluye un economizador 228 que usa gas de chimenea para precalentar el agua de alimentación antes de la introducción a la caldera principal 212. Aqui también, el sistema 210 de caldera se configura con un conjunto 236 de turbina/generador que tiene un generador eléctrico 234, una turbina súper critica 238, una turbina 240 de presión intermedia, una turbina 241 de baja presión y un condensador 242. El agua de alimentación entra en la caldera principal 212 a través de la linea 230 de agua de alimentación y se calienta conforme fluye a través de los tubos de agua. El fluido calentado sale de la caldera súper critica 212 a través de la linea 246 de vapor súper critico y entra en la turbina 238 súper critica. El fluido (vapor) se expele de la turbina 238 súper critica entra a la caldera 216 de recalentamiento a través de la linea 248 de recalentamiento y luego fluye a la turbina 240 de presión intermedia a través de la linea 250 de vapor de recalentamiento. El vapor se expele de la turbina 240 intermedia a través del cruce 243 a la turbina 241 de baja presión. El vapor de baja presión sale de la turbina 241 de baja presión y se condensa en el condensador 242. El condensado entonces se regresa (bombea) a la caldera súper critica 212 a través del economizador 228. En cuanto al circuito de combustible, como con las modalidades anteriores, el combustible y el agente oxidante se alimentan a cada una de las calderas 212, 216 independientemente. Los gases de chimenea salen de sus respectivas calderas a través de las lineas 213 y 217, respectivamente, y entran al economizador 228 para precalentar el agua de alimentación de la caldera principal. Los gases de chimenea salen del economizador 228 y se pueden usar para precalentar el agente oxidante en el precalentador 260 de agente oxidante. Los gases de escape, después de salir del economizador 228, se encaminan al precalentador 260 de agente oxidante (a través de la linea 261) y luego se regresan (a través de la linea 263) para la introducción a cualquier equipo 254 necesario de procesamiento corriente abajo conforme sea necesario después de la salida del economizador 228. El gas de chimenea se puede hacer recircular 256 y/o usar como un vehiculo para transportar el combustible (por ejemplo, carbón pulverizado) a las calderas . En la Figura 4 se ilustra aún otra modalidad de un sistema 310 de caldera que muestra una unidad de caldera de vapor saturado. Este sistema incluye una caldera 312 de vapor saturado para producir vapor saturado y un sistema 322 de combustión de combustible con oxigeno. El sistema 310 de caldera puede incluir un economizador 328 que usa el gas de chimenea para precalentar el agua de alimentación antes de la introducción a la caldera principal 312. Este sistema 310 de caldera se configura para suministrar vapor saturado a un proceso 360 deseado (actualmente no especificado) corriente abajo. Para este fin, el sistema 310 se muestra con un "requerimiento de vapor" (el proceso corriente abajo que requiere vapor) y un condensador 342, la necesidad para los cuales dependerá del requerimiento 360 de vapor. El agua de alimentación entra a la caldera principal 312 a través de la linea 330 de agua de alimentación y se calienta conforme fluye a través de los tubos de agua. El fluido calentado se separa en, por ejemplo, un tambor 313 de vapor, en vapor saturado y agua. El vapor saturado sale de la caldera 312 del tambor 313 a través de la linea 346 de vapor y fluye al requerimiento 360 de vapor. El fluido (vapor) entonces se puede condensar en el condensador 342 (opcional), que entonces se regresará (bombeará como agua de alimentación) a la caldera 312 a través del economizador 328. En cuanto al circuito de combustible, como con las modalidades anteriores, el combustible y el agente oxidante se alimentan en la caldera 312 a través de un sistema 322 de combustión de combustible con oxigeno. Los gases de chimenea salen de la caldera 312 a través de la linea 313 y entran al economizador 328 para precalentar el agua de alimentación de la caldera principal 312. Los gases de chimenea salen del economizador 328 y se pueden usar para precalentar el agente oxidante en el precalentador 370 de agente oxidante. Los gases de escape, después de salir del economizador 328, se encaminan al precalentador 370 de agente oxidante (a través de la linea 371) y luego se regresan (a través de la linea 373) para la introducción a cualquier equipo 354 necesario de procesamiento corriente abajo como sea necesario después de la salida del economizador 328. El gas de chimenea se puede hacer recircular 356 y/o usar como un vehiculo para transportar el combustible (por ejemplo, carbón pulverizado) en la caldera 312. Se suministra oxigeno por el suministro 318 de agente oxidante y se suministra el combustible por el suministro 320 de combustible. En cada una de las modalidades de los sistemas 10, 110, 210, 310 de caldera, las calderas son esencialmente unidades independientes que se construyen para operar para aumentar al máximo la transferencia de calor que se presenta por medio de un mecanismo de transferencia radiante de calor. Como tales, las calderas son relativamente pequeñas (para asegurar la exposición efectiva de las paredes/tubos T de agua) , o al menos más pequeñas que una caldera convencional comparable que depende de la transferencia convectiva de calor. Aquéllos expertos en la técnica reconocerán que aunque cada una de las calderas en cada sistema (por ejemplo, la caldera 12 principal, la caldera 14 de sobrecalentamiento y la caldera 16 de recalentamiento del sistema 10 individual de caldera de recalentamiento) se muestra y describe como una unidad individual de caldera, se anticipa que cada una de estas calderas se puede configurar como unidades múltiples en serie. Nuevamente, por ejemplo, la caldera principal 12 se puede configurar como dos o tres calderas más pequeñas en serie. Además, aunque cada una de las calderas se muestra como que tiene un quemador de combustible con oxigeno, se anticipa que cada caldera puede tener múltiples quemadores, conforme se necesite. Se apreciará que el uso de una caldera individual o múltiples calderas para cada una de las etapas de calentamiento y el uso de una caldera individual o múltiples calderas para cada caldera mejorará adicionalmente la capacidad para controlar la entrada de calor en las calderas individuales para controlar más eficientemente las condiciones totales del proceso y vapor. Como se proporciona en las patentes señaladas anteriormente de Gross, la energía se introduce en las calderas por los sistemas de combustión de combustible con oxigeno. Usando este arreglo, el modo principal de transferencia de calor al horno es radiante, con alguna transferencia convectiva de calor. Debido a que estos quemadores (y en general los sistemas de combustible con oxigeno) producen altas temperaturas de flama, los sistemas de combustión de combustible con oxigeno proporcionan esta eficiente transferencia radiante de calor. La geometría de la caldera (por ejemplo, exposición directa de la flama de los tubos de la caldera, incrementa adicionalmente la velocidad de transferencia de calor al aumentar al máximo el área superficial metálica sobre la cual se presenta la transferencia de calor de la flama al metal. De manera ventajosa, las presentas calderas aumentan al máximo el uso de la transferencia radiante de calor en combinación con el uso de combustión de combustible con oxigeno que puede permitir que la caldera sea físicamente más pequeña que una caldera convencional de un tamaño aproximadamente igual (capacidad disponible) . Esto es, debido a que se usa oxigeno esencialmente puro (en lugar de aire) como el agente oxidante, la totalidad del agente oxidante está disponible para combustión y el volumen de gas introducido a la caldera es aproximadamente 21 por ciento del volumen de gas que se necesitarla si se usa aire como el agente oxidante para proporcionar el oxigeno necesario para la combustión. De esta manera, la caldera puede ser considerablemente más pequeña debido a que se usa oxigeno esencialmente puro en lugar de aire. Además, la mezcla de combustible/oxigeno (nuevamente, en lugar de una mezcla de combustible/aire) da por resultado mayores temperaturas de flama en las calderas. Usando combustible con oxigeno, se pueden lograr temperaturas de flama de aproximadamente 5000 °F en la caldera. Esto es mayor, por aproximadamente 1500°F a 2000°F, que las calderas convencionales. También se observa que usando combustible con oxigeno, en unión con estas mayores temperaturas de flama, se da por resultado un proceso altamente eficiente. En los presentes sistemas de caldera se usa gas natural como combustible, las proporciones de oxigeno/gas natural son aproximadamente 2.36:1. Esta relación variará dependiendo de la pureza del suministro de oxigeno y de la naturaleza del combustible. Por ejemplo, bajo condiciones ideales de 100 por ciento de oxigeno puro, la relación se calcula teóricamente que es de 2.056:1. Sin embargo, ya que el suministro de oxigeno puede tener un porcentaje de constituyentes no de oxigeno (en general de hasta aproximadamente 15 por ciento) y el gas natural no siempre puede ser 100 por ciento puro, se espera esta variación. Como tal, aquéllos expertos en la técnica apreciarán y entenderán que las relaciones pueden variar ligeramente, pero la base para el cálculo de las relaciones, que es proporciones aproximadamente estequiométricas de combustible y oxigeno, permanecen válidas. Esta proporción de oxigeno a combustible proporciona varias ventajas. Por ejemplo, las proporciones aproximadamente estequiométricas proporcionan combustión completa del combustible, dando por resultado de esta manera un volumen sustancialmente menor de NOx y otras emisiones nocivas de gases residuales. Es importante señalar que el control exacto de la relación de oxigeno a combustible asegura la combustión completa del combustible. Esto es en contraste severo a lo convencional (por ejemplo, plantas de generación de energía eléctrica abastecidas con combustibles fósiles) , que se esfuerzan con LOI (pérdida en la ignición) . Esencialmente, la LOI iguala la combustión incompleta del combustible. Los presentes sistemas 10, 110, 210, 310 de caldera, por otra parte, usan oxigeno sustancialmente puro, en una proporción casi estequiométrica estrictamente controlada al combustible (con calderas que son "estrictas", es decir, configuradas para prevenir esencialmente la introducción de aire) , en un intento de reducir al minimo y posiblemente eliminar estas pérdidas. Además, cuando se usan estos quemadores (en un sistema de combustible con oxigeno) , el único NOx teórico disponible es de nitrógeno traído del combustible, en lugar que lo que puede resultar de otro modo de la combustión usando aire. De esta manera, el NOx, si no se elimina completamente se reduce a una cantidad insignificativa en comparación a los sistemas convencionales de combustión. Además, debido a que la transferencia radiante de calor es el mecanismo deseado de transferencia de calor, se fia menos de las pasadas convectivas (de gas) dentro de la caldera. Esto también permite un diseño más pequeño, menos complejo de la caldera. Estas consideraciones de diseño permiten que las calderas se configuren como unidades modulares independientes. Es decir, con referencia a la Figura 1, una caldera 12 principal independiente se puede agrupar con una caldera 14 de sobrecalentamiento independiente que puede agruparse con una caldera 16 independiente de recalentamiento. Igualmente, con referencia a la Figura 3, se puede agrupar una caldera 212 principal súper critica independiente con una caldera 216 de recalentamiento independiente como el núcleo del sistema 210 de caldera. Esta configuración independiente da ventajas de control con respecto a los sistemas convencionales donde la temperatura del vapor sobrecalentado se controla por atemperación (des-sobrecalentamiento) . El proceso de dessobrecalentamiento enfria el vapor sobrecalentado por la adición de agua o vapor (como vapor o aspersión) y hace caer la eficiencia del sistema y se puede eliminar al usar calderas separadas para ebullición y sobrecalentamiento. También hay ventajas durante la operación de reducción (que opera a menos capacidad que la capacidad de diseño) . Bajo las condiciones de reducción, la entrada de calor en la región de ebullición se puede controlar independientemente de la entrada de calor en la región de sobrecalentamiento o la región de recalentamiento y conduce a una operación más eficiente . Un estudio de los equilibrios de calor y masa acerca de las varias configuraciones de caldera muestra que las eficiencias proyectadas de la caldera son bastante altas, y considerablemente mayores que los sistemas conocidos de caldera. Por ejemplo, en la primer unidad de recalentamiento/subcritica, en la caldera principal, el cambio en la entalpia de la entrada de agua a la salida de vapor es aproximadamente 1.95E9 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 2.08E9 BTU/hr. En la caldera de sobrecalentamiento, el cambio en la entalpia de la entrada de vapor a la salida de vapor es aproximadamente 7.30E8 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 8.32E8 BTU/hr, y en la caldera de recalentamiento, el cambio en la entalpia de la entrada de agua a la salida de vapor es aproximadamente 5.52E8 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 6.22E8 BTU/hr. Esto da por resultado eficiencias en la caldera principal, la caldera de sobrecalentamiento y la caldera de recalentamiento de 93.8 % (incluyendo la ganancia del economizador), 87.8 % y 88.7 %, respectivamente . Igualmente, en la segunda unidad subcritica, no de recalentamiento, en la caldera principal, el cambio en la entalpia de la entrada de agua a la salida de vapor es aproximadamente 1.99E9 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 1.97E9 BTU/hr. En la caldera de sobrecalentamiento, el cambio en la entalpia de la entrada de vapor a la salida de vapor es aproximadamente 1.22E9 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 1.60E9 BTU/hr. Esto da por resultado eficiencias en la caldera principal y la caldera de sobrecalentamiento de 101.0 % (incluyendo la ganancia del economizador) y 76.2 %, respectivamente. Es importante señalar que se incluye el economizador en los cálculos para la caldera principal (que toma el escape tanto de la caldera como de la caldera de sobrecalentamiento) y como tal, se toma crédito para la energía del gas de escape de la caldera de sobrecalentamiento que permite que la eficiencia parezca ser mayor que 100 % (que no lo es) . En la tercera caldera de recalentamiento-súper critica, en la caldera principal súper critica, el cambio en la entalpia de la entrada de agua a la salida de vapor es aproximadamente 2.37E9 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 2.72E9 BTU/hr. En la caldera de recalentamiento, el cambio en la entalpia de la entrada de vapor a la salida de vapor es aproximadamente 6.23E8 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 7.24E8 BTU/hr. Esto da por resultado eficiencias en la caldera principal súper critica y la caldera de recalentamiento de 87.2 % (incluyendo la ganancia del economizador) y 86.0 %, respectivamente. En el último sistema o sistema de caldera de vapor saturado, el cambio en la entalpia de la entrada de agua a la salida de vapor es aproximadamente 3.42E9 BTU/hr con una entalpia de entrada de combustible de aproximadamente 3.73E9 BTU/hr. Hay una pérdida de purga de aproximadamente 0.13E8 BTU/hr. Esto da por resultado una eficiencia en la caldera principal de 91.7 %. La Tabla 1 muestra a continuación los componentes del balance parcial de masa y energía para la unidad de recalentamiento/subcritica descompuesta por las calderas. La Tabla 2 muestra los componentes del balance parcial de masa y energía para la unidad de no recalentamiento/subcritica descompuesta por las calderas, la Tabla 3 muestra los componentes del balance parcial de masa y energía para la unidad de caldera de recalentamiento-supercritica descompuesta por calderas, y la Tabla 4 muestra los componentes de masa y energía parciales para la unidad de caldera de vapor saturado. Se debe señalar que los valores del balance parcial de masa y energía en la Tabla 3 para la unidad de caldera de recalentamiento-súper critica muestran la primera y segunda secciones de caldera, que se han adicionado conjuntamente para determinar la eficiencia y para ajustarse a la ilustración esquemática de la Figura 3. En cada uno de los resúmenes de los valores del balance parcial de masa y energía en las Tablas 1-3, los valores de entalpia total y especifica son entrada de agua a la primera sección respectiva de combustión antes del economizador.

Tabla 1.- Balance Parcial de Masa y Energía para Sistema de Caldera de Recalentamiento/Supercritica Tabla 2. Balance Parcial de Masa y Energía para Sistema de Caldera de No Recalentamiento/Subcritica Tabla 3. Balance Parcial de Masa de Energía para Sistema de Caldera de Recalentamiento/Supercritica Tabla . Balance Parcial de Masa y Energía para Sistema de Caldera de Vapor Saturado Como se expone anteriormente, cada uno de los sistemas de caldera se aparta de los procesos convencionales en dos áreas principales. Primero, los procesos convencionales de combustión usan aire (como un agente oxidante para suministrar oxigeno) , en lugar de oxigeno esencialmente puro, para combustión. El componente de oxigeno del aire (aproximadamente 21 por ciento) se usa en la combustión, en tanto que los componentes restantes (esencialmente nitrógeno) se calientan y se expelen del horno. Segundo, el presente proceso usa oxigeno y combustible en una proporción casi estequiométrica entre si (dentro de una tolerancia de aproximadamente ± 5 por ciento) . Es decir, solo se alimenta suficiente agente oxidante en proporción al combustible para asegurar combustión completa del combustible dentro de la tolerancia predeterminada. Y, esto se lleva a cabo en múltiples componentes o módulos de caldera configurados como un sistema coordinado, cada módulo que calienta en una etapa respectiva, deseada (por ejemplo, caldera principal, región de sobrecalentamiento, región del recalentamiento) . Muchas ventajas y beneficios se logran usando el presente sistema de combustión. Se ha observado, como se describirá más adelante, que se reduce el consumo de combustible, para producir una cantidad equivalente de energía o calor. De manera significativa, esto puede proporcionar una reducción tremenda en la cantidad de contaminación que resulta. Nuevamente, en ciertas aplicaciones, se puede reducir la emisión de NOx a esencialmente cero. Además, se ha observado que debido a que la producción total de gases es considerablemente menor que las calderas convencionales, es en proporción menor el volumen de descarga de los gases de escape. En realidad, ya que la entrada del agente oxidante (oxigeno en el presente sistema en comparación a aire en el sistema convencional) es aproximadamente 21 por ciento de los sistemas convencionales, la descarga también es aproximadamente 21 por ciento de los sistemas convencionales (con combustibles sólidos esto puede ser, por ejemplo, 40 por ciento ya que hay una cantidad de gas motivante que se necesita para mover el combustible sólido en la caldera) . Y, se anticipa que el constituyente principal de los gases de descarga será agua (como vapor) que se puede condensar o liberar de otro modo y C02. También se anticipa que el C02 se captura en forma concentrada para el uso en otras aplicaciones industriales y/o comerciales y/o para secuestro. También se ha encontrado que el uso de una mezcla de combustible/oxigeno (nuevamente, en lugar de una mezcla de combustible/aire) da por resultado mayores temperaturas de flama como se analiza anteriormente. Usando un combustible con oxigeno, se pueden lograr temperaturas de flama de aproximadamente 5000°F. Esto es mayor, por aproximadamente 1500°F a 2000°F, de otras calderas conocidas. También se ha observado que al usar combustible con oxigeno, en unión con estas mayores temperaturas de flama, se da por resultado un proceso de una forma extremadamente alta eficiente. En la presente descripción, las palabras "un" o "unas" se van a tomar que incluyan tanto lo singular como lo plural. Por el contrario, cualquier referencia a los artículos plurales debe incluir, donde es apropiado, lo singular . De lo anterior, se observará que se pueden efectuar numerosas modificaciones y variaciones sin apartarse del espíritu y alcance verdadero de los nuevos conceptos de la presente invención. Se va a entender que no se propone ni se debe inferir limitación con respecto a las modalidades especificas ilustradas. La descripción se propone que cubra por las reivindicaciones anexas todas estas modificaciones como caigan dentro del alcance de las reivindicaciones .

Claims (26)

1. REIVINDICACIONES 1. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos para producir vapor a partir de agua, caracterizado porque comprende: una primera caldera que tiene una entrada de agua de alimentación en comunicación para flujo con una pluralidad de tubos para transportar el agua, los tubos que forman al menos una pared de agua, la primera caldera esta configurada para impedir sustancialmente la introducción de aire; un suministro de oxigeno de la primera carrera para suministrar oxigeno que tiene una pureza de más de 21 por ciento; un suministro de combustible basado en carbono de la primera caldera para suministrar un combustible basado en carbono; al menos un sistema de quemador de combustible con oxigeno de la primera caldera, el sistema de quemador de combustible con oxigeno de la primera caldera que alimenta el oxigeno y el combustible basado en carbono en la primera caldera en una proporción casi estequiométrica entre si para limitar un exceso de ya sea un oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada; en donde los tubos de la primera caldera se configuran para la exposición directa de energía radiante para la transferencia de energía al agua para producir vapor; una segunda caldera que tiene una pluralidad de tubos, la segunda caldera que esta en serie con la primera caldera y esta configurada para llevar a cabo una diferente función de transferencia de energía que la primera caldera, los tubos en la segunda caldera que forman al menos una pared de tubo, la segunda caldera esta configura para impedir sustancialmente la introducción de aire; un suministro de oxigeno de la segunda caldera, para suministrar oxigeno que tiene una pureza de más de 21 por ciento; un suministro de combustible basado en carbono de la segunda caldera para suministrar un combustible basado en carbono; al menos un quemador de combustible con oxigeno de la segunda caldera, el quemador de combustible con oxigeno de la segunda caldera que alimenta el oxigeno y el combustible basado en carbono en la segunda caldera en una proporción casi estequiométrica entre si para limitar un exceso de ya sea el oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada, en donde los tubos de la segunda caldera se configuran para la exposición directa de energía radiante para transferencia de energía para producir vapor, y en donde la primera y segunda caldera son independientes y están en serie entre si.
2. 2. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el suministro de oxigeno de la primera caldera suministra oxigeno que tiene una pureza de aproximadamente 85 por ciento.
3. 3. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el suministro de oxigeno de la segunda caldera suministra oxigeno que tiene una pureza de aproximadamente 85 por ciento.
4. 4. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera caldera es una caldera principal y la segunda caldera es una caldera de sobrecalentamiento y en donde el vapor producido por la primera caldera se alimenta directamente a la caldera de sobrecalentamiento .
5. 5. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque incluye una turbina de vapor, en donde el vapor que sale de la caldera de sobrecalentamiento se alimenta a la turbina de vapor.
6. 6. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque incluye una caldera de recalentamiento, en donde la caldera de recalentamiento tiene una pluralidad de tubos, la caldera de recalentamiento que esta en serie con la caldera principal y la caldera de sobrecalentamiento y se configura para llevar a cabo una diferente función en la transferencia de energía que la caldera principal y la caldera de sobrecalentamiento, los tubos en la caldera de recalentamiento que forman al menos una pared de tubo, la caldera de recalentamiento esta configurada para impedir sustancialmente la introducción de aire, el sistema de recalentamiento que incluye un suministro de oxigeno para suministrar oxigeno que tiene una pureza de más de 21 por ciento, un suministro de combustible basado en carbono para suministrar un combustible basado en carbono y al menos un quemador de combustible con oxigeno de la caldera de recalentamiento, el quemador de combustible con oxigeno que alimenta el oxigeno y el combustible basado en carbono en la caldera de recalentamiento en una proporción casi estequiométrica casi entre si para limitar un exceso de ya sea el oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada, en donde los tubos de la caldera de recalentamiento se configuran para exposición directa de energía radiante para la transferencia de energía para sobrecalentar el vapor y en donde la caldera del recalentamiento es independiente de la caldera principal y la caldera de sobrecalentamiento, la caldera de sobrecalentamiento que se alimenta de un escape de la turbina de vapor y se configura para producir vapor.
7. 7. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el suministro de oxigeno de caldera de recalentamiento suministra oxigeno que tiene una pureza de aproximadamente 85 por ciento.
8. 8. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque incluye una turbina de presión intermedia, en donde el vapor producido por la caldera de recalentamiento se alimenta a la turbina de presión intermedia.
9. 9. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque incluye una turbina de baja presión, en donde el vapor expulsado de la turbina de presión intermedia se alimenta a la turbina de baja presión y en donde el vapor expulsado de la turbina de baja presión se alimenta a un condensador .
10. 10. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un economizador que tiene un lado de gas y un lado de agua de alimentación, en donde los gases de escape de la primera y segunda caldera fluyen hacia el lado del gas del economizador y en donde el agua de alimentación fluye a través del economizador y hacia la entrada del agua de alimentación.
11. 11. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la primera y segunda calderas son calderas de combustible sólido y en donde una porción de los gases de escape se usa para transportar combustible sólido en al menos una de las calderas.
12. 12. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque una porción de los gases de escape se usa para transportar combustible sólido en la primera y segunda calderas.
13. 13. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la porción de los gases de escape que se usa para transportar combustible sólido en al menos una de las calderas se expulsa de la ruta de flujo de gases de escape corriente abajo del economizador.
14. 14. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los gases de escape que se expulsan del lado del gas del economizador precalientan el suministro de oxigeno para los suministros de oxigeno de la primera y segunda caldera.
15. 15. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera caldera es una caldera principal y la segunda caldera es una caldera de recalentamiento y que incluye una turbina de vapor principal y una turbina de presión intermedia, en donde el vapor que sale de la caldera principal se alimenta a la turbina de vapor principal, el vapor expulsado de la turbina principal se alimenta a la caldera de recalentamiento y el vapor que sale de la caldera de recalentamiento se alimenta a la turbina de presión intermedia.
16. 16. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque incluye una turbina de baja presión, en donde el vapor se expulsa de la turbina de presión intermedia a la turbina de baja presión.
17. 17. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque incluye un condensador y en donde el vapor que se expulsa de la turbina de baja presión se expulsa al condensador.
18. 18. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque incluye un economizador que tiene un lado de gas y un lado de agua de alimentación, en donde los gases de escape de la caldera principal y de recalentamiento se expulsan a través del economizador y en donde el agua de alimentación del condensador fluye a través del economizador y hacia la entrada del agua de alimentación.
19. 19. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque las calderas principales y de recalentamiento son calderas de combustible sólido y en donde una porción de los gases de escapes se usa para transportar combustible sólido a al menos una de las calderas .
20. 20. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque una porción de los gases de escape se usa para transportar combustible sólido a las calderas principal y de recalentamiento.
21. 21. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la porción de los gases de escape que se usan para transportar combustible sólido en una de las calderas se expulsa de una ruta de flujo de gases de escape corriente abajo del economizador.
22. 22. Sistema de caldera de combustible con oxigeno basado en módulos de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque los gases de escape que se expulsan del lado del gas del economizador precalientan el oxigeno para los suministros de oxigeno de la carrera principal y de recalentamiento .
23. 23. Sistema de caldera para producir vapor a partir de agua, caracterizado porque comprende una pluralidad de calderas arregladas en serie, cada caldera que tiene una entrada en comunicación para flujo con una pluralidad de tubos para transportar el agua, los tubos que forman al menos una pared de tubos, cada una de las calderas se configura para impedir sustancialmente la introducción de aire, cada una de las calderas que incluye un suministro de oxigeno para suministrar oxigeno que tiene una pureza de más de 21 por ciento, un suministro de combustible basado en carbono para suministrar un combustible basado en carbono y al menos un sistema de quemador de combustible con oxigeno para alimentar el oxigeno y el combustible basado en carbono en su respectiva caldera en una proporción casi estequiométrica para limitar un exceso de ya sea el oxigeno o el combustible basado en carbono a una tolerancia predeterminada, en donde los tubos de la caldera de cada caldera se configuran para la exposición directa de energía radiante para la transferencia de energía, en donde cada una de las calderas es independiente de cada una de las otras calderas .
24. 24. Sistema de caldera de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque los suministros de oxigeno de las calderas suministran cada uno oxigeno que tiene una pureza de aproximadamente 85 por ciento.
25. 25. Sistema de caldera de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque incluye múltiples pluralidades de calderas arregladas en serie, cada una de las múltiples que esta en paralelo entre si.
26. 26. Sistema de caldera de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque cada una de las múltiples es similar a cada una de las otras de las múltiples .