MX2012006356A - Sistema de enfriamiento hibrido. - Google Patents
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Abstract
La invención es un sistema de enfriamiento híbrido para condensar el vapor de agua de escape de una turbina de vapor (10), sistema de enfriamiento el cual comprende un circuito de enfriamiento seco (11), una unidad enfriada por aire seco (12) que efectúa la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el interior, y un circuito de enfriamiento húmedo (14) y una unidad enfriada húmeda (15) que efectúan la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el interior. De acuerdo con la invención, el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco (11) se separa del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo (14), y los circuitos de enfriamiento húmedos y secos (11, 14) se conectan a un condensador común.
Description
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO HÍBRIDO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona a sistemas de enfriamiento húmedo/seco que ahorran agua, es decir, sistemas de enfriamiento híbrido para su uso en plantas de energía y otros procesos cíclicos industriales.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En una técnica previa, la planta de energía más ampliamente usada y sistema de enfriamiento industrial es el tan llamado sistema de enfriamiento húmedo, en el que se permite que el agua de enfriamiento se evapore libremente al medio ambiente. La aplicación de este sistema, además del costo extra de agua adicional requerida, implica problemas ambientales, como, por ej emplo, el impacto negativo del volumen alto emitido de vapor sobre el microclima, formación de hielo en las carreteras cercanas en época de invierno, así como también la deposición del agua saturada con contaminantes que debe de drenarse del circuito de agua de enfriamiento. Al mismo tiempo, se conocen sistemas secos o en otras palabras sistemas de enfriamiento de aire, que eliminan de manera absoluta el consumo de agua y el daño ambiental asociado en el que el agua de enfriamiento circula en un circuito de enfriamiento cerrado. Estos sistemas requieren una inversión de costos mucho más alta y su aplicación es limitada por la producción más baj a en el verano .
También se conocen ciertas combinaciones de sistemas de enfriamiento húmedo-seco, es decir sistemas de enfriamiento híbrido, que son diseñados para combinar las características positivas de los sistemas de enfriamiento húmedo y seco. Un tipo de sistema híbrido frecuentemente aplicado es el enfriamiento híbrido con abatimiento de descargas, el cual elimina las desventajas de los sistemas de enfriamiento húmedos respecto a la emisión de vapor intensa, aunque tiene una habilidad para ahorrar agua más baja. Este es un sistema de enfriamiento de un circuito sencillo, una parte relevante de lo que es enfriamiento húmedo suplementado con intercambiadores de calor enfriados con aire seco, ubicados en la misma torre de enfriamiento (o celdas de enfriamiento). De manera que el arreglo es tal que el aire emitido en época invernal por la torre de enfriamiento está libre de descargas al menos en la salida de la torre como resultado de ser mezclado, debido al efecto de calor de los componentes de enfriamiento seco. El diseño del circuito sencillo en el lado del agua implica que el agua de enfriamiento calentada por condensador y circulada primero entra primero a la parte del enfriador de aire, y entonces se toma para llenar la torre húmeda (es decir en el lado del agua las partes de enfriamiento húmedo y seco se conectan en serie) . En la solución conocida, se aplica un condensador de superficie convencional. Esta parece ser una solución
simple y obvia, que incluso podría aplicarse como una solución ahorradora de agua por el incremento sustancial de la proporción de superficie enfriada por aire seco .
Sin embargo, debido a la solución de circuito sencillo, la misma agua de enfriamiento circula en los tubos enfriados con aire seco como se toman en el llenado del enfriador húmedo, que se considera como contaminado desde el aspecto de intercambiadores de calor enfriados con aire. Esto determina la selección del material del tubo del intercambiador de calor, en un enfriador de aire seco, para prevenir la corrosión, prácticamente acero inoxidable o incluso se requiere un material de tubo mucho más caro como por ej emplo, titanio. Además una desventaja es el número extendido y la longitud de los tubos en el enfriador de aire pues los hace más difíciles de limpiar. Por lo tanto, la sección de enfriador de aire seco de los sistemas de enfriamiento con abatimiento de descargas se usa frecuentemente durante el día, así como para minimizar la deposición en los tubos enfriadores de aire reduciendo el número de horas de trabajo. Usando el si stema de enfriamiento híbrido conocido, todo esto también limita la habilidad de lograr un ahorro de agua sustancial incrementando la superficie enfriadora de aire.
Los sistemas de enfriamiento híbrido se describen en las patentes de EUA 4 296 802 A, EUA 3 83 1 667 A, EUA 6 233 941 B l , RU 2 075 019 C l , EUA 3 935 902 A y EP 0 342 005 A l .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de nuestra invención es proporcionar un sistema de enfriamiento seco/húmedo es decir híbrido que esté exento de las desventaj as de las soluciones de la técnica previa. El objeto de la invención es especialmente crear un sistema de enfriamiento híbrido, que combine las ventaj as del enfriamiento húmedo y seco, mientras no se impliquen requisitos de mantenimiento extra. Un objeto adicional es hacer uso de otros beneficios ofrecidos por el uso combinado de enfriamiento seco y húmedo, así como también la creación de un sistema de enfriamiento híbrido en el que la proporción de secciones secas y húmedas pueda alterarse arbitrariamente dependiendo de los parámetros ambientales y circunstancias actuales.
En consecuencia, la invención es un sistema de enfriamiento híbrido definido en la reivindicación 1 . Las modalidades preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones 1 y 14.
Una idea importante de la solución de acuerdo a la invención es que en lugar de un circuito de agua sencillo, se apliquen los circuitos de agua separados para el enfriamiento húmedo y el enfriamiento seco. Como una modalidad preferida, un circuito de enfriamiento de aire indirecto y un circuito de enfriamiento húmedo separado pueden aplicarse, lo que se convertiría de acuerdo a la invención en un sistema de enfriamiento seco/húmedo como resultado de un condensador común acoplado a la
turbina. Esto permite el uso de un material enfriador de aire óptimo en el circuito de enfriamiento seco y debido al agua de alta pureza circulada, pueden eliminarse los depósitos dentro los tubos enfriadores de aire.
En el caso dado, el condensador común puede designarse como un condensador de superficie, el cual comprende una parte de condensador de superficie para cada uno de los dos circuitos enfriadores. Por medio de válvulas ubicadas de manera idónea, las partes de condensador de superficie o segmentos preferiblemente se designan de manera que en invierno cuando el enfriamiento húmedo no es necesario, la parte de condensador de superficie asociada con el enfriamiento húmedo puede unirse en el circuito de enfriamiento seco al menos temporalmente.
Haciendo el uso del hecho de que el sistema de enfriamiento seco constituye un circuito cerrado separado y por lo tanto agua enfriadora absolutamente pura fluye en el interior, en lugar de la parte de condensador de superficie asociada con el circuito de enfriamiento seco, preferentemente una parte de condensador de mezcla (es decir parte del condensador de contacto directo) también puede usarse. En este caso, el circuito de enfriamiento de aire indirecto puede implementarse en la forma de un sistema Heller clásico. En el caso de la modalidad más favorable de acuerdo a la invención, la parte de condensador de superficie aplicada para el circuito de enfriamiento húmedo y el condensador de contacto directo usado para el circuito de enfriamiento de aire se localizan en un solo cuerpo, y constituyen un condensador híbrido de superficie/mezcla. La condensación de vapor que viene de la turbina se realiza por los dos circuitos de enfriamiento en paralelo desde el aspecto del efecto de enfriamiento.
La solución de acuerdo a la invención puede aplicarse preferentemente en el caso de colocar por separado las torres de enfriamiento seca y húmeda, pero también en una torre híbrida combinando las dos.
Además del condensador común, la integración de los circuitos húmedo y seco también es posible a través de la aplicación de intercambiadores de calor agua-agua. Combinando estos enfoques, puede mejorarse la flexibilidad operacional de los sistemas de enfriamiento híbridos. Esto es porque ciertos intercambiadores de calor agua-agua no sólo son más baratos que un condensador de superficie, sino que también permiten una potenciación muy rápida de la capacidad de enfriamiento como una función de disponibilidad de agua adicional, incluso incluyendo cambios dentro de una hora.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las modalidades preferidas de ejemplificación de la invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos, donde
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de enfriamiento híbrido de acuerdo a la invención.
La Fig. 2 es un diagrama esquemático del sistema de enfriamiento híbrido mostrado en la Fig. 1 con la unidad de afinado de condensado y el de-aereador.
La Fig. 3 es un diagrama esquemático de una modalidad preferida aplicable en una torre de enfriamiento híbrida.
La Fig. 4 es un diagrama esquemático de una modalidad preferida que comprende intercambiadores de calor agua-agua conectados en serie.
La Fig. 5 es un diagrama esquemático de una modalidad preferida que tiene intercambiadores de calor agua-agua en conexión en serie y paralela desde el aspecto de circuito seco y conexiones seriales desde el aspecto de circuito húmedo .
La Fig. 6 es una modificación simplificada de la Fig. 5 desde el aspecto de intercambiadores de calor agua-agua, con ambas partes de condensador teniendo un condensador de superficie en lugar de un condensador de contacto directo y los segmentos de condensador de superficie, y
Las Figs. 7 y 8 muestran una integración húmeda-seca proporcionada por los intercambiadores de calor agua-agua y teniendo una disposición similar a la de la Fig. 5 , donde el condensador total apoya sólo al circuito seco, ya sea en una modalidad de condensador de contacto directo o en una modalidad de condensador de superficie.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La solución de acuerdo a la invención reduce costos incluso de dos formas. Una ventaj a de los sistemas de enfriamiento húmedo-seco contra los sistemas húmedos convencionales es que en el periodo más frío del año, por medio de una extracción de calor más alta en el sistema de enfriami ento seco, es decir por medio de una extracción de calor más baja en la parte de sistema de enfriamiento húmedo, la evaporación y pérdidas de deposición del sistema de enfriamiento húmedo se reducen, y por lo tanto puede ahorrarse una parte del consumo de agua total anual.
Al mismo tiempo, la aplicación de intercambiadores de calor seco en un circuito de agua pura separado a la invención permite el uso de materiales estructurales de costo más baj o, así como también la reducción sustancial de costos de mantenimiento, también la mejoría de disponibilidad.
En la Fig. 1 se muestra el diagrama esquemático de una modalidad preferida de la invención. Este sistema de enfriamiento híbrido sirve para condensar el vapor de escape de una turbina de vapor 10, y comprende un circuito de enfriamiento seco 1 1 y una unidad enfriadora de aire seco 12 para efectuar la disipación de calor del agua de enfriamiento que corre en el circuito de enfriamiento seco 1 1 , así como también un circuito de enfriamiento húmedo 14 y una unidad enfriada húmeda 1 5 para afectar la disipación de calor del agua de enfriamiento circulada en el circuito de enfriamiento húmedo 14. La unidad enfriadora de aire seco 1 2 es preferentemente una torre de enfriamiento seco como se muestra en la figura, y la unidad enfriada húmeda 1 5 es preferentemente una torre de enfriamiento húmeda. En el circuito de enfriamiento seco 1 1 , una bomba de agua de enfriamiento 13 , y en el circuito de enfriamiento húmedo 14 se usa para recirculación de una bomba de agua de enfriamiento 16. De acuerdo a la invención, el agua de enfriamiento circulando en el circuito de enfriamiento seco 1 1 se separa del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo 14, es decir el agua de enfriamiento de los dos circuitos de enfriamiento 1 1 y 14 no se mezclan, y los circuitos de enfriamiento seco y húmedo se conectan a un condensador común.
El condensador común para los dos circuitos de enfriamiento 1 1 y 14 puede ser, por ej emplo, un condensador de superficie que comprenda una parte de condensador de superficie para cada uno de los dos circuitos enfriadores 1 1 y 14. Esto puede ser preferido principalmente en el enfriamiento de las plantas de energía nuclear, donde por razones de seguridad es necesario limitar la extensión del circuito de turbina (es decir el circuito de turbina no debe extenderse más allá de la parte constructora que sirve para alojar los condensadores de superficie convencionales). Sin embargo, la figura muestra una modalidad preferida (principalmente aplicable en las plantas de energía no nuclear), donde el condensador es un condensador híbrido 1 7 que comprende una parte de condensador de
contacto directo conectada al circuito de enfriamiento seco 1 1 , y una parte de condensador de superficie conectada al circuito de enfriamiento húmedo 14. En el condensador híbrido 1 7, la parte de condensador de mezcla y la parte de condensador de superficie se ubican preferentemente en una secuencia arbitraria una después de la otra en dirección del vapor de flujo o lado por lado. La configuración secuencial es más ventajoso debido a la uniformidad de las relaciones de presión en la envolvente del condensador de vapor que en la configuración lado por lado.
De manera consecuente, el vapor de escape que sale de la turbina de vapor 10 es condensado por el condensador híbrido 1 7 que consiste de una parte de condensador de superficie y una parte de condensador de contacto directo. Sobre los tubos enfriados de agua de enfriamiento de la parte de condensador de la superficie, algo del vapor de escape se condensa, y el condensado se recolecta en el fondo del condensador híbrido 1 7. El agua que enfría los tubos de la parte de condensador de la superficie ahora se proporciona a la torre de enfriamiento húmeda, donde se enfría parcialmente por evaporación, y entonces se regresa por bombeo a los tubos de la parte de condensador de la superficie. El condensado del vapor que se condense en la parte de condensador de contacto directo se recolecta en el fondo del condensador híbrido 1 7 junto con el condensado generado en la parte húmeda. Desde aquí, la proporción correspondiente al flujo de agua de la torre seca es seguida por la bomba de agua de enfriamiento 13 a la torre de enfriamiento seca, mientras que una parte más pequeña se regresa como agua de suministro de caldera (no mostrado) para generar el vapor de trabajo de la turbina de vapor 1 0.
En el caso de condensadores de superficie convencionales, en verano cuando la mezcla de condensado y agua de enfriamiento se recolectan en el fondo del condensador pueden estar en una temperatura más alta que 60 °C, una unidad de afinado de condensado de lecho mixto 1 8 mostrada en la Fig. 2 y usualmente aplicada en el suministro de agua de la planta de energí a debe desconectarse, debido al límite de tolerancia de temperatura de la carga de resina en ella. Sin embargo, en el sistema de enfriamiento de acuerdo a la invención, un agua de pureza condensada es circulada en el condensador de contacto directo del circuito de enfriamiento seco, por lo tanto el agua en verano puede ser tomada del flujo del agua de enfriamiento fría de retorno del circuito de enfriamiento seco 1 1 , y por lo tanto puede mantenerse la operación continua de la unidad de afinado de condensado 1 8.
Por lo tanto, en la manera mostrada de la Fig. 2, la invención preferentemente comprende una unidad de afinado de condensado 1 8 , así como también una línea de suministro de condensado 19 que permite alimentar a la unidad de afinado de condensado 1 8 al menos parcialmente con agua de enfriamiento saliendo de la unidad de aire enfriado seco 12, en caso de que la temperatura del condensado recolectado en el condensador sea más alto que una temperatura límite predeterminada.
Desde la unidad de afinado de condensado 1 8 , el agua dej a a un recipiente de-aereador 20 y desde ahí al circuito de suministro de agua de la caldera. El recipiente de-aereador 20 tiene una capacidad de amortiguamiento, y por lo tanto el caldera ni siquiera queda sin suministro de agua entre las remociones de condensado alternativas baj o temperaturas de condensado de por ej emplo debajo de o arriba de 60 °C, al momento de la conexión a la línea secundaria (temperatura controlada) automatizada. La conexión a la línea secundaria significa que una rama de remoción se desconecta gradualmente y la otra rama de remoción se abre gradualmente, pero claro que también puede aplicarse cualquier método de mezcla preferido . Por medio de las válvulas mostradas en la figura, las secciones individuales de condensador de híbrido 1 7 pueden segregarse y atenderse por separado.
En la Fig. 3 se muestra un diagrama esquemático de la modalidad preferida donde la transmisión de calor del circuito de enfriamiento seco 1 1 y el circuito de enfriamiento húmedo 14 se implementa por la misma torre de enfriamiento híbrida 21 . En este caso, consecuentemente, la unidad enfriadora de aire seco 12 se configura como parte de enfriamiento seco de la torre de enfriamiento híbrido 2 1 , y la unidad enfriada húmeda 1 5 como la parte húmeda de la torre de enfriamiento híbrida 21 . En adición a las ventaj as de arriba, esta modalidad también tiene la ventaja de reducir la descarga visible de vapor como se mencionó en la introducción. En la
práctica, la variabilidad de esta modalidad puede ser limitada por el hecho de que generalmente para la configuración de una superficie de enfriamiento seco sólo está disponible un espacio restringido, por lo tanto sólo puede lograrse un ahorro de agua anual limitado . Consecuentemente, las torres o celdas de enfriamiento del enfriamiento de aire y enfriamiento húmedo pueden ajustarse en una unión de cuerpo de torre de enfriamiento o también por separado.
El sistema de enfriamiento híbrido de acuerdo a la invención implica ventaj as adicionales. Puede llevarse a cabo el mantenimiento de cualquier parte de condensador, cerrando o abriendo apropiadamente las válvulas asociadas con el condensador común, mientras la otra parte se mantiene en operación, poniendo ahí por partes una carga en operación del sistema de enfriamiento completo. Además, el condensador híbrido 1 7 puede formarse de un condensador de superficie existente, por ej emplo en una planta de energía donde la intención es cambiar a una operación de ahorro de agua: removiendo una parte de los registros de tubo de condensación de superficie, pueden ser remplazados con cámaras de agua internas y boquillas de la parte de condensador de contacto directo.
De acuerdo a una modalidad especialmente preferida de la invención que también se muestra en la Fig. 4, las características, la eficiencia de conservación de agua y flexibilidad de operación de los sistemas de enfriamiento húmedos/secos unidos por el condensador común pueden
mejorarse de manera adicional, si además del condensador, los circuitos de enfriamiento húmedo y seco se juntan térmicamente por medio de un intercambiador de calor agua-agua 24. Debe notarse que la aplicación de los sistemas de enfriamiento húmedo/seco unidos por el condensador representan un acoplamiento paralelo. El acoplamiento a través del intercambiador de calor agua-agua permite tanto el acomplamiento paralelo como en serie. Consecuentemente, esta modalidad preferida de la invención comprende un intercambiador de calor agua-agua 24 idóneo para una transferencia de calor entre el agua de enfriamiento que fluye en el fluido de enfriamiento seco 1 1 y el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo 14.
En esta modalidad mostrada en la Fig. 4, por medio del intercambiador de calor agua-agua 24, los dos circuitos de enfriamiento se conectan en serie preferentemente en contrafluj o en una manera que es idónea para el enfriamiento adicional de al menos una parte de agua de enfriamiento enfriada en la unidad enfriadora de aire seco 12, con al menos una parte del agua de enfriamiento enfriada en la unidad enfriada húmeda 1 5.
Conectar el sistema híbrido a través del condensador común proporciona una posibilidad relativamente limitada desde el aspecto de la relación de rechazo de calor de los sistemas húmedo y seco, que va a determinarse y optimizarse sobre la base de la temperatura ambiente (y a menor grado de humedad de aire). Al mismo tiempo, el condensador como un intercambiador de calor es mucho más costoso que el intercambiador de calor agua-agua (por ejemplo un intercambiador de calor tipo placa). El incremento en la capacidad que se vuelve necesario en los días calurosos de verano puede proporcionar más flexibilidad, si, - además de acoplar a través del condensador, el uso incrementado se hace de la parte 24 del intercambiador de calor agua-agua. La conexión en serie por medio del intercambiador de calor agua-agua representa una solución de ahorro de agua muy alta, aunque el consumo de energía auxiliar de sistemas de enfriamiento es incrementado de alguna manera debido al hecho como se muestra en la Fig. 4, una turbina de agua de recuperación 23 conocida per se es parcialmente desviada por el fluj o de enfriamiento. Haciendo uso del cabezal indeseable en la rama de retorno del circuito de enfriamiento seco 1 1 , la turbina de agua 23 contribuye a conducir el motor 22 que conduce la bomba de agua de enfriamiento 13. Si el sistema de enfriamiento no comprende la turbina de agua 23, debido al goteo de presión sobre el intercambiador de calor agua-agua 24 es necesario proporcionar energía adicional para volver a alimentar la salida de flujo de agua de enfriamiento desde el intercambiador de calor en el circuito de enfriamiento seco 1 1 .
La conexión paralela por medio del intercambiador de calor agua-agua requiere el uso de alguna manera de más agua para el mismo rechazo de calor, pero al mismo tiempo disminuye el propio consumo. También es relevante los intercambiadores de calor agua-agua que se seleccionen apropiadamente (por ej emplo intercambiadores de calor de placa) puedan limpiarse más fácilmente que la tubería de condensadores de superficie.
Esta solución puede aplicarse ya sea en el caso de un condensador donde tanto el circuito de enfriamiento húmedo y el circuito de enfriamiento seco comprendan una parte de condensador de superficie, o en el caso de un condensador donde el circuito húmedo comprenda una parte de condensador de superficie y el circuito de enfriamiento seco una parte de condensador de contacto directo.
En el caso del sistema de enfriamiento híbrido seco/húmedo de acuerdo a la invención, la conexión a través del intercambi ador de calor agua-agua puede implementarse ya sea en un acoplamiento en serie o paralelo, pero incluso pueden aplicarse ambas soluciones de manera simultánea, que proporcione la flexibilidad operacional más alta posible para satisfacer la energía de enfriamiento estacional, semanal, diaria o incluso por horas, así como también desde el aspecto de requerimiento de agua.
La Fig. 4 representa un sistema de enfriamiento seco/húmedo, donde los circuitos de enfriamiento húmedo/seco se conectan en paralelo uno al otro a través de un condensador de contacto directo combinado y condensador híbrido tipo superficie 1 7, y al mismo tiempo están conectados en serie a través del intercambiador de calor agua-agua 24.
La Fig. 5 muestra una modalidad preferida, donde el acoplamiento a través de intercambiadores de calor agua-agua puede implementarse tanto en serie como en paralelo. Otra vez la figura muestra la conexión de un sistema de enfriamiento seco de tiro natural y un sistema de enfriamiento húmedo a través del condensador híbrido 1 7. Desde el aspecto de rechazo de calor, el intercambiador de calor agua-agua 24 establece una conexión en serie entre el enfriamiento de aire y el enfriamiento húmedo del aspecto del circuito seco, mientras los intercambiadores de calor agua-agua 25a y 25b están realizando una conexión en paralelo. Este sistema permite la flexibilidad operacional extrema, por medio de un ajuste de las válvulas apropiadas, donde, además de mejorar el consumo de agua y el vacío, también es posible optimizar el consumo de energía auxiliar. En la configuración representada en la figura, la parte del flujo de agua enfriada en el circuito de enfriamiento húmedo 1 4, que proporciona el enfriamiento de los intercambiadores de calor agua-agua 24, 25a, 25b, puede dividirse en dos corrientes parciales adicionales. Una de las corrientes parciales va al intercambiador de calor agua-agua 24 conectado en serie, donde además enfría el agua enfriada en el circuito de enfriamiento seco 1 1 , antes de que entre en la parte de condensador de contacto directo . La otra corriente de parte de circuito húmedo en el intercambiador de calor agua-agua 25b, conectado en paralelo con el circuito de enfriamiento seco, proporciona la segunda etapa de enfriamiento de la rama caliente, el intercambiador de
calor agua-agua 25a, otra vez conectado en paralelo desde el aspecto del sistema de enfriamiento seco, asegura la primera etapa de enfriamiento de la rama caliente de enfriamiento seco, junto con el lado del circuito húmedo enfriando el flujo de agua que sale del intercambiador de calor agua-agua 24.
Consecuentemente, a través de los intercambiadores de calor agua-agua, los dos circuitos de enfriamiento se acoplan preferentemente en contraflujo, parcialmente en serie y parcialmente en paralelo de una manera que es idónea para el enfriamiento de una parte del agua de enfriamiento calentada que viene de la parte de condensador asociada con el circuito de enfriamiento seco 1 1 en los intercambiadores de calor agua-agua 25a, 25b en lugar de la unidad enfriadora de aire seco 1 2, usando al menos una parte del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo 14. Preferentemente, los intercambiadores de calor agua-agua 24, 25a, 25b pueden acoplarse y desacoplarse de manera selectiva por medio de válvulas.
La Fig. 6 representa una modalidad modificada de la solución mostrada en la Fig. 5 , donde desconectando el intercambiador de calor agua-agua 25b por medio de válvulas, u omitiendo el intercambiador de calor, la conexión de los intercambiadores de calor agua-agua 24 y 25a puede simplificarse y por lo tanto su costo de inversión puede reducirse, y puede implementarse un consumo de agua más eficiente en el circuito húmedo . De acuerdo a la solución mostrada en la Fig. 6, el enfriamiento de una parte del flujo del circuito de enfriamiento seco se lleva a cabo en serie desde el aspecto del circuito seco en el intercambiador de calor agua-agua 24, y en paralelo en el intercambiador de calor agua-agua 25a. Al mismo tiempo, visto desde el lado del circuito de enfriamiento húmedo, los intercambiadores de calor agua-agua 24 y 25 a están conectados en serie. En la modalidad representada, los circuitos de enfriamiento húmedo y seco se conectan para unir un condensador de superficie 27, pero cada uno tiene su propia parte de condensador por separado.
La conexión mostrada en la modalidad previa tiene dos beneficios importantes. Por un lado, el volumen de agua circulado en el circuito húmedo puede reducirse, que también implica reducir el tamaño del enfriador húmedo. Por otro lado, el efecto de enfriamiento más alto puede lograrse de esta forma con la pérdida de agua más baj a y requisito de agua adicional, es decir con la cantidad más baj a de agua de purga y evaporada.
Puede ocurrir que junto con una capacidad de enfriamiento necesaria a temperaturas cambiantes altas y no predecibles dentro de un periodo relativamente corto, también tenga una importancia sobresaliente el ahorro de agua medido sobre un nivel anual. Entonces, como se muestra en las Figs. 7 y 8, el segmento condensador de superficie del circuito húmedo mostrado en la Fig. 5 puede omitirse, y la integración de los circuitos de enfriamiento húmedo y seco se realiza por medio de los intercambiadores de calor agua-agua 24, 25a y 25b, tanto para la realización del circuito de
enfriamiento húmedo ya sea con un condensador de contacto directo 28 (Fig. 7) o con un condensador de superficie 29 (Fig. 8). Por lo tanto, en estas modalidades de la invención, el circuito de enfriamiento húmedo está conectado indirectamente al condensador común, ya que la operación de los circuitos de enfriamiento húmedo y seco se realiza a través de los intercambiadores de calor agua-agua 24, 25a y 25b.
Por supuesto que esta invención no está limitada a las modalidades preferidas detalladas arriba, pero modificaciones, variaciones y desarrollos adicionales son posibles dentro del enfoque definido por las reivindicaciones. Esta invención puede aplicarse tanto para enfriamiento con aire de tiro natural o de tiro por ventilador, y puede implementarse libremente con intercambiadores de calor agua-agua acoplados en serie o en paralelo.
Claims (14)
1 . Un sistema de enfriamiento híbrido para condensar el vapor de escape de una turbina de vapor, el sistema de enfriamiento que comprende: - un circuito de enfriamiento seco y una unidad enfriadora de aire seco para afectar la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco, - un circuito de enfriamiento húmedo y una unidad enfriada húmeda para efectuar la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo, en donde el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco se separa del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo, y los circuitos de enfriamiento secos y húmedos se conectan a un condensador común, caracterizado porque comprende un intercambiador de calor agua-agua idóneo para la transferencia de calor entre el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco y el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo.
2. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el condensador es un condensador de superficie que comprende una parte de condensador de superficie para cada uno de los dos circuitos de enfriamiento.
3. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende, en caso de que se desconecte el sistema de enfriamiento húmedo, las válvulas idóneas para cambiar la parte de condensador del circuito de enfriamiento húmedo al circuito de enfriamiento seco.
4. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el condensador es un condensador híbrido, que comprende una parte de condensador de contacto directo asociada con el circuito de enfriamiento seco y una parte de condensador de superficie asociada con el circuito de enfriamiento húmedo.
5. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque en el condensador híbrido, la parte de condensador de contacto directo y la parte de condensador de superficie se ajustan una después de la otra en la dirección del fluj o de vapor.
6. El sistema de enfriamiento de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a 5 , caracterizado porque la unidad enfriadora de aire seco es una torre de enfriamiento seco de tiro natural o de tiro de ventilador, y la unidad enfriada húmeda es una torre de enfriamiento húmedo de tiro natural o de tiro de ventilador
7. El sistema de enfriamiento de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5 , caracterizado porque la unidad enfriadora de aire seco se configura como una parte enfriadora seca de una torre de enfriamiento híbrido y la unidad enfriada húmeda como una parte húmeda de la torre de enfriamiento híbrida.
8. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque a través del intercambiador de calor agua-agua, los dos circuitos de enfriamiento se conectan en contraflujo de una forma que es idónea para el enfriamiento adicional en serie de al menos un flujo parcial del agua de enfriamiento enfriada en la unidad enfriadora de aire seco con al menos una parte de flujo del agua de enfriamiento enfriada en la unidad enfriada húmeda.
9. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque a través del intercambiador de calor agua-agua, los dos circuitos de enfriamiento se acoplan en contrafluj o en paralelo de una manera que es idónea para enfriar una parte del agua de enfriamiento calentada que sale de la parte del condensador con el circuito de enfriamiento seco en los intercambiadores de calor agua-agua, en lugar de la unidad enfriadora de aire seco, usando al menos una parte del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo.
1 0. El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende un intercambiador de calor agua-agua conectado en serie y también en paralelo.
1 1 . El sistema de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque desde el aspecto de circuito de enfriamiento seco, el enfriamiento del intercambiador de calor agua-agua conectado en serie y el intercambiador de calor agua-agua conectado en paralelo se efectúa en serie desde un aspecto del flujo de agua de enfriamiento del circuito húmedo.
12. El sistema de enfriamiento de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones de la 8 a la 1 1 , caracterizado porque comprende válvulas idóneas para una conexión o desconexión selectiva de los intercambiadores de calor agua-agua.
1 3. El sistema de enfriamiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 9 a la 12, caracterizado porque el circuito de enfriamiento húmedo se conecta al circuito de enfriamiento seco térmicamente por medio de los intercambiadores de calor agua-agua.
14. Un sistema de enfriamiento híbrido para condensar vapor de escape de una turbina de vapor, el sistema de enfriamiento que comprende - un circuito de enfriamiento seco y una unidad enfriadora de aire seco para efectuar la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco, - un circuito de enfriamiento húmedo y una unidad enfriada húmeda para efectuar la disipación de calor del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo, el agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento seco se separa del agua de enfriamiento que fluye en el circuito de enfriamiento húmedo, y los circuitos de enfriamiento seco y húmedo se conectan a un condensador común, en donde el condensador es un condensador híbrido, que comprende una parte de condensador de contacto directo asociada con el circuito de enfriamiento seco y una parte de condensador de superficie asociada con el circuito de enfriamiento húmedo, caracterizado porque en caso de que el condensado recolectado en el condensador tenga una temperatura más alta que la temperatura límite predeterminada, comprenda una línea de suministro de condensado para permitir la alimentación de una unidad de afinado condensado al menos parcialmente con el agua de enfriamiento que viene de la unidad enfriadora de aire seco.
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