WO2009106657A1 - Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada - Google Patents

Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada Download PDF

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José María MENÉNDEZ SALCEDO
Jerónimo ANGULO ARAMBURU
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    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Definitions

  • the present invention has application in the energy industry, and more specifically in the energy recovery of materials such as waste and biomass, as well as in the use of solar energy with concentration systems.
  • the use or energy recovery of materials such as waste and biomass consists of a cycle that is generally carried out in a combustion furnace, whose hot fumes are used in a boiler to generate water vapor superheated under pressure, for further expansion in a condensation turbine, which is usually coupled to an electric generator.
  • This process is based on a Rankine cycle and its energy efficiency is determined by the steam quality, so that said efficiency improves as water superheated steam is generated at the highest possible pressure and temperature.
  • US-5724807-A also describes a steam overheating process at pressures greater than 68 bar, generated in a waste boiler, using the fumes of a gas turbine, which also generate a low pressure steam that is used for services such as cooling the air of the gas turbine or preheating the combustion air of the waste furnace and condensates.
  • one of the most generalized procedures for solar energy use consists in concentrating direct solar irradiation, through the use of mirrors, on a receiver through which an intermediate thermal fluid circulates that serves to store and transport heat to the boilers of steam generation
  • This procedure is used in thermal power plants in which the maximum temperature level that intermediate organic fluids can withstand, without decomposition, is of the order of 400 0 C.
  • the present invention relates to a process for generating energy by thermal cycles with high pressure steam and moderate temperature, which allows to improve the energy and operational efficiency of the conversion of heat energy, from renewable fuels or heat sources, into mechanical energy or electric, through thermal cycles with high pressure steam, whose temperature is limited to moderate values in its generation.
  • the object of the present invention is to increase the energy efficiency of Rankine cycles in which the steam temperature is limited to moderate values, not exceeding values of the order of 38O 0 C 1 for reasons of corrosion in steam boilers or as a consequence of Ia decomposition of heat transfer fluids, as described above.
  • the invention is also applicable to any method for generating energy in which the steam temperature is limited for any reason, technical or economic, other than those set forth in the preceding paragraph.
  • the invention comprises several objectives described below.
  • a first objective of the present invention is to achieve a thermal cycle that uses high pressure and moderate temperature steam, without
  • the invention contemplates a procedure for the internal cleaning of the boilers by means of soot blowers, which contributes to reducing the operating costs of the installation and improving the operability of the thermal cycles that operate with high pressure and low temperature steam, which ultimately means reducing the downtime of the installation, and therefore increasing the efficiency.
  • Another objective of the present invention relates to achieving an increase in the energy and operational efficiency of thermal cycles that use high pressure steam and moderate temperature, when the steam thus generated is overheated outside the boiler, using a fuel auxiliary, or any other additional heat input.
  • the process for generating energy by thermal cycles with high pressure steam and moderate temperature comprises the following steps:
  • stage a) Generate steam at a pressure greater than 65 bar, and moderate temperature, below 400 0 C.
  • b) Expand the steam generated in stage a) in at least one two-body steam turbine comprising a high pressure body and a low pressure body, obtaining intermediate pressure steam, comprised between 10-40 bar and preferably between 15-30 bar, with moderate humidity, less than 15% and preferably less than 5%, in said high pressure body of the turbine steam.
  • step b) Dry the steam obtained in step b), by means of at least one moisture separator, and then reheat said steam.
  • thermal steam cycle is achieved, usually of high pressure water, with intermediate expansion to wet steam, highly regenerative, improving the energy efficiency that can be achieved with moderate temperature steam, preferably around 330-380 0 C.
  • step b) the expansion of the high pressure steam is carried out in a two-body turbine, obtaining in the high pressure body exhaust an intermediate pressure steam, at a temperature that can be less than the saturation temperature , obtaining wet steam.
  • step c) the liquid water is removed from the intermediate pressure wet steam, for which a moisture separator can be used, then proceeding with a reheating of the dry steam at moderate temperatures.
  • step e the use of a large number of extractions of the turbine allows preheating the boiler feed water or supplying other heat needs of the cycle, such as a preheating of the combustion air.
  • a singularity of the process of the invention is the intermediate expansion of the steam into the wet area and its subsequent drying before reheating, which is explained in view of the Mollier diagram represented in Figure 1, where it can be seen that the expansion of the High steam is limited by the proximity of the high steam temperature curve, slightly overheated and steam medium pressure saturated. The expansion is improved when the temperature difference between the high and the average steam is increased, bringing the expansion to temperatures below saturation, as can be seen in the Mollier diagram represented in Figure 2.
  • the subsequent separation of the water reduces the thermal impact on the steam reheater by preventing the re-evaporation of said water.
  • the separation of the water from the wet expanded steam can be carried out in a simple way by inserting a moisture separator in the steam line located between the outlet of the intermediate pressure steam of the turbine and its entrance to the tubular reheating beam.
  • drop separators can be used, such as a pressurized cylindrical tank with internal stainless steel baffles, which allow the moisture to be reduced almost completely and have a load loss of less than 50 mbar.
  • a two-body turbine is used, in the first of which high pressure steam is expanded, 90-110 bar, superheated at a temperature around 33O 0 C, to an intermediate pressure, 10-30 bar, with a temperature similar to or lower than that of saturation, so that it contains moisture, preferably not more than 5% ; proceeding then to the separation of the water by means of a moisture separator and its reheating in the oven, with the fumes of the combustion, at a temperature located around 33O 0 C, thus obtaining a superheated medium pressure steam that expands in the low pressure body of the turbine.
  • the procedures used today use a single-body turbine of medium pressure and relatively high temperature, without intermediate reheating, which entails external corrosion in the boiler tubes much higher than that achieved with the solution object of this invention.
  • the process of the invention uses a highly regenerative cycle in which a large number of steam extractions from the turbine are used, preferably from 5 to 6 extractions, to heat the boiler water before and after deaeration and to overheat the air of combustion, previously heated in parallel with the boiler feed water.
  • a large number of steam extractions from the turbine are used, preferably from 5 to 6 extractions, to heat the boiler water before and after deaeration and to overheat the air of combustion, previously heated in parallel with the boiler feed water.
  • the state of the art cycles are less regenerative, generally with three steam extractions from the turbine and preheating the combustion air directly with steam from one of these extractions.
  • Table 1 refers to a comparison between a process of electricity generation from urban solid waste (MSW) incinerating 30 t / h with a calorific value lower than 2,000 kcal / kg.
  • the improvement of the energy efficiency allows to increase the electrical energy generated per hour of operation, while the decrease in corrosion implies an increase in the hours of operation.
  • the effect of both factors is an increase in electricity production by 19.56%.
  • the effect of the expansion of wet steam and its subsequent drying, before reheating, represents a heat energy saving of the intermediate thermal fluid of the order of 1%, which is equivalent to a surface area of solar collectors 2% lower.
  • the boiler water feed pump has to drive said water from pressures slightly higher than atmospheric to pressures of the order of 50 bar, so that said pump is normally driven by an electric motor.
  • the boiler feed water pump has to pump up to pressure levels of the order of 100 bar, which means the highest electrical consumption of the installation itself.
  • a direct coupling of the boiler water feed pump to the axis of the steam turbine is carried out, whereby an energy saving that can represent an 8- is achieved.
  • 10% of the energy consumed by the pump by avoiding losses in the power generator coupled to the steam turbine, losses in the transformation of the mechanical energy of the axis of the turbine to electric power in generator bums, losses in the transformers of voltage and electrical conduction circuits as well as losses in the transformation of electrical energy into mechanics in the pump motor.
  • the direct coupling to the axis of the steam turbine implies a decrease in the self-consumption of electric energy, which allows generating more net electric energy, when the gross power of the Generator is limited by legal restrictions.
  • both effects, the energy saving and the decrease of the electric self-consumption can mean, in the case of direct coupling, an increase of the order of 1% in the energy discharged to the network, with respect to the use of a engine in conventional technology.
  • the generation of steam in stage a) and the reheating of dry steam in stage c) comprises using heat obtainable from combustion gases of selected matter among residues, biomass, assimilable materials and mixture thereof.
  • stage c) comprises the use of air in the combustion of the selected matter between waste, biomass, assimilable materials and mixture thereof, where said air is preheated by boiler feed water and water extracted from said, at least one, moisture separator used in said step c).
  • the combustion of selected material among residues, biomass, assimilable materials and mixture thereof is carried out in at least one furnace in whose cleaning superheated steam is used, obtained by The following stages:
  • stage f) Take part of the steam generated in stage a), and reduce its pressure, by using at least one reducing valve, to a level of pressure sufficient to overcome pressure losses of a system comprising a plurality of soot blowers , Y
  • step f) heating the steam obtained in step f) in at least one heat exchanger, in which a heating fluid is part of the steam generated in stage a), obtaining superheated steam, configured to operate the soot blowers.
  • soot blowers use steam at 5-25 bar superheated at temperatures that prevent moisture that can cause corrosion.
  • the availability of high pressure steam in these cycles makes it possible to use a simple and original means to generate soot-blowing steam, especially at startups, when no other type of steam is available.
  • the saturated or slightly overheating steam is taken from the waste boiler or incinerator furnace; its pressure is reduced with a reducing valve to a value slightly higher than that desired for soot blowing, in urban waste plants and normally assimilable 20-25 bar, to take into account the pressure losses between the valve and the blowers.
  • the wet steam thus obtained is superheated to the desired temperature in a heat exchanger in which the heating fluid is the same high pressure and saturated steam, or slightly superheated, generated by the incinerator, and also taken from the outlet manifold of that oven.
  • the excess wet steam of the heat exchanger is evacuated to an expansion tank of the continuous purge of the incinerator furnace, either to the drain or to any point of the plant that can receive said steam and take advantage of its energy.
  • figure 7 a diagram of the proposed system is presented, in which the soot blowers work at 20 bar absolute and 26O 0 C of temperature, and the characteristics of the steam generated in the incinerator furnace They are 105 bar absolute and 325 0 C.
  • the invention avoids having to have auxiliary boilers of non-renewable fuel, such as fuel or natural gas, or electrical, to generate steam of these characteristics or overheat steam generated at high pressure and saturated or barely reheated after reducing its pressure , and therefore with humidity.
  • auxiliary boilers of non-renewable fuel such as fuel or natural gas, or electrical
  • Any of these solutions is expensive to install and operate, taking into account that the annual use time of blowers is of the order of 2-3%.
  • the generation of steam in stage a) and the reheating of dry steam in stage c) comprises the use of heat of solar origin and heat obtained from combustion of matter selected from biogas, natural gas, synthesis gas, petroleum-derived fuels, waste, biomass, assimilable materials and mixture thereof.
  • stage b) superheat the steam generated in stage a) through the use of heat from combustion of an auxiliary fuel to an elevated temperature between 500-580 0 C, prior to stage b), and i) carry out the reheating of stage c) by reheating the steam obtained in stage b) by heat from the combustion of said auxiliary fuel at an elevated temperature between 500-
  • the procedure proposed in the present invention heating in the external boiler with additional fuels or auxiliary heats is carried out so that the steam is overheated or reheated, as the case may be, above 54O 0 C, up to the limit allowed by the materials of modern steam turbines that is usually in the order of 565-58O 0 C.
  • the auxiliary fuel is matter selected from biomass, biogas, natural gas, synthesis gas, waste, waste treatment rejections, petroleum derived fuels, assimilable materials and mixture of the same.
  • stage e) comprises using heat from the combustion of the auxiliary fuel to preheat the boiler water.
  • Figure 1. Shows a Mollier diagram for a saturated steam thermal cycle.
  • Figure 2. Shows a Mollier diagram for a thermal cycle of wet steam.
  • Figure 3. Shows a schematic diagram of the procedure for generating energy that the invention proposes.
  • Figure 4. Shows a schematic diagram of the process of the invention for a thermal steam cycle of high pressure and moderate temperature without overheating outside the waste boiler.
  • Figure 5. Shows a schematic diagram of the process of the invention for a thermal cycle of high pressure and low temperature steam, without the use of auxiliary fuel, for the recovery of solar energy.
  • Figure 6. Shows a schematic diagram of the process of the invention for a thermal cycle of high pressure and low temperature steam with overheating outside the waste boiler.
  • Figure 7.- Shows a diagram of the soot blower system proposed by the invention.
  • the invention comprises combinations of several inventive elements that have synergistic effects in the improvement of energy efficiency and in the availability of different facilities.
  • Three embodiments are described below, without these examples constituting a limitation to the possibilities of combining and applying the inventive concepts described above.
  • Figure 4 shows a thermal steam cycle of high pressure and moderate temperature without overheating outside the waste boiler for the thermal recovery of biomass or solid waste or materials similar to them.
  • the cycle represented in said figure 4 is a preferred embodiment of the invention for electric generation by means of a combustion boiler of urban solid waste or product assimilable thereto, which generates high pressure and low temperature steam.
  • This preferred embodiment in addition to the steam turbine with intermediate reheating and the multiple extractions of the turbine, as well as the preheating of the air with feed water of the preheated boiler, incorporates the coupling of the boiler feed water pump to the axis of the turbine and the soot blowing, which are not indicated in the diagram of figure 2, so as not to complicate their understanding.
  • the boiler (A) of urban solid waste generates steam at 92 bar and 33O 0 C, which expands in the first body
  • (B) of the steam turbine at 20 bar and about 212 0 C.
  • the expansion is carried out up to a pressure of 20 bar and a temperature below saturation, so that the expanded steam contains 5% humidity.
  • the steam is then conducted to a drop separator (C), from which a condensate is collected, which is sent to the combustion air heater (J) and a dry intermediate pressure steam.
  • This steam is reheated again in the boiler (A) at 33O 0 C to be expanded in the low body (E) of the steam turbine.
  • From the low body (E) of the turbine several steam streams are extracted, which preheat the condensate obtained in the condenser (G), in three water heaters (F1, F2, F3) and in a deaerator (F4) or Degassing tank, while an expanded steam stream or condensed water in the exhaust of the high body (B) of the turbine serves to heat the combustion air in a changer (J).
  • a pump, (K1) of high pressure, sends the boiler water at about 16O 0 C to the boiler (A).
  • a part of the deaerator water (F4) is also used to preheat the combustion air in a changer (I).
  • This embodiment allows to achieve increases of up to 20% in
  • a thermal cycle of high pressure and low temperature steam is shown, without the use of auxiliary fuel, for the recovery of solar energy.
  • a preferred embodiment for the use of solar energy is shown with a field of direct radiation collectors (X), which concentrate the heat on an organic thermal fluid that yields the solar heat in the boiler (A) where it is generated high pressure steam and a superheater (D) of the intermediate pressure steam leaving the discharge body of the steam turbine (B).
  • X direct radiation collectors
  • the boiler water is pumped to more than 100 bars through the exchangers (F1, F2, F3) where it is preheated with lateral steam extractions of the turbine, deaerated in the deaerator (F4) and undergoes a new preheating in two exchangers (F5, F6) with other side extractions of the turbine.
  • Water vaporization occurs in the boiler (A), with the heat of the thermal fluid, steam being generated at about 100 bar and 377 0 C which expands in the body of the turbine high steam.
  • the medium pressure wet steam is dried in the drop separator (C) and reheated to 380 0 C in the exchanger (D), using solar heat from the thermal fluid.
  • the medium pressure steam at 16 bar and 38O 0 C expands in the low body of the steam turbine (E) and condenses in the condenser (G).
  • Figure 6 shows a thermal cycle of high pressure and low temperature steam with reheating outside the Ia waste boiler
  • a preferred embodiment for electric generation is represented by an urban waste combustion boiler or product assimilable to the same boiler (A) that produces high pressure and low temperature steam with external overheating with the exhaust fumes of a turbine of gas in a boiler (Y).
  • the steam at about 100 bar and 560 0 C expands in the first body of the turbine (B) and reheats again in the boiler (Y) to about 56O 0 C, after which it is taken to the lower body of the steam turbine (E).
  • the condensate output condensate (G) is deaerated in
  • This embodiment also incorporates the device to remove the soot (L) described in step d), represented in Figure 7.
  • Figure 7 For not complicating the figure does not include the extraction system of the turbine and regenerative water heaters, also used for the combustion air in figure 6.

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Abstract

Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, que permite mejorar la eficiencia energética y operativa de la conversión de energía calorífica en energía mecánica o eléctrica, mediante ciclos térmicos en los que la temperatura del vapor está limitada a valores moderados en su generación, comprendiendo las siguientes etapas: a) generar vapor a presión superior a 65 bar, y temperatura moderada, inferior a 400°C, b) expandir dicho vapor en una turbina de vapor, obteniéndose vapor de presión intermedia, comprendida entre 10-40 bar, con humedad moderada, inferior al 15%, c) secar dicho vapor mediante un separador de humedad, y recalentar dicho vapor, d) expandir dicho vapor en la turbina, y e) calentar agua de calderas utilizada para generar el vapor, mediante una pluralidad de extracciones de vapor de la turbina, para intercambiar calor con dicho agua de calderas.

Description

PROCEDIMIENTO PARA GENERAR ENERGÍA MEDIANTE CICLOS TÉRMICOS CON VAPOR DE PRESIÓN ELEVADA Y TEMPERATURA
MODERADA
D E S C R I P C I Ó N
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene aplicación en Ia industria energética, y más concretamente en Ia valorización energética de materias tales como residuos y biomasas, así como en el aprovechamiento de energía solar con sistemas de concentración.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En Ia actualidad Ia utilización o valorización energética de materias tales como residuos y biomasas, con poder calorífico suficiente, consiste en un ciclo que generalmente se lleva a cabo en un horno de combustión, cuyos humos calientes se utilizan en una caldera para generar vapor de agua sobrecalentado a presión, para su posterior expansión en una turbina de condensación, que habitualmente se encuentra acoplada a un generador eléctrico.
Este proceso está basado en un ciclo Rankine y su eficiencia energética se encuentra determinada por Ia calidad del vapor, de forma que dicha eficiencia mejora a medida que se genera vapor de agua sobrecalentado a Ia mayor presión y temperatura posibles.
Sin embargo, en las calderas de los hornos existentes en Ia actualidad para Ia combustión de residuos y de algunas biomasas, en particular en el caso de calderas de residuos sólidos urbanos o materiales asimilables, la temperatura máxima alcanzable en el vapor se encuentra limitada como consecuencia de que por encima de temperaturas del orden de 35O0C, el haz tubular de sobrecalentamiento del vapor sufre una corrosión excesiva, producida por los humos de Ia combustión de los residuos y de las biomasas.
Entre los factores causantes de dichos efectos corrosivos, en el caso de los residuos sólidos urbanos o asimilables, destaca Ia presencia de cloruro de hidrógeno procedente de Ia combustión de productos que contienen cloro. Adicionalmente, en las plantas que utilizan residuos forestales o agrícolas, tales como paja de cereal, residuos del olivar, etc., hay que considerar los efectos corrosivos debidos al contenido de potasio presente en los residuos, que es arrastrado por las cenizas volantes depositándose en los sobrecalentadores, con Io que acaba fundiéndose, incrementando Ia dificultad que entraña su eliminación, a Ia vez que favorece Ia corrosión, al producirse el desprendimiento de estas cenizas fundidas.
Los sistemas convencionales existentes en Ia actualidad consisten en generar vapor a presiones en torno a 40 bar, sobrecalentado a temperaturas en torno a 4000C en Ia caldera del residuo, de forma que Ia velocidad de corrosión en el exterior de los haces tubulares es varias veces superior a Ia que se produce en aquellos casos en los que Ia temperatura del vapor se encuentra por debajo de 35O0C.
Con el objeto de superar los problemas de corrosión de los haces tubulares de sobrecalentamiento anteriormente expuestos, se han desarrollado procedimientos en los que se produce vapor en una caldera de incineración de residuos, de presión elevada, por encima de 70 bar y habitualmente con valores en torno a 100 bar, poco o nada sobrecalentado, es decir, a temperaturas del orden de 33O0C, en las que los efectos corrosivos son poco apreciables.
Para aumentar Ia eficiencia de Ia turbina de vapor, en las plantas que utilizan estos procedimientos, el vapor de presión elevada y de temperatura moderada generado se sobrecalienta en el exterior de Ia caldera de residuos. Para ello se utilizan humos procedentes de Ia combustión de un combustible limpio, como por ejemplo gas natural, que no produce corrosión.
De esta manera se obtiene vapor de alta presión, del orden de
70-110 bar, y alta temperatura, del orden de 500-5400C, sin que se produzca corrosión en el horno de residuos, Io que permite generar energía en Ia turbina con elevada eficiencia energética, pudiendo ser dicha energía mecánica o eléctrica, en este último caso cuando Ia turbina de vapor se acopla a un generador eléctrico.
Procedimientos como de este tipo se encuentran descritos en las patentes españolas no. ES-2006059-A6 y ES-2010890-A6, donde se describen procedimientos en los que el vapor de agua de alta presión generado en una caldera de residuos sólidos urbanos o materiales asimilables, a temperaturas inferiores a Ia temperatura en Ia que los efectos de Ia corrosión comienzan a ser apreciables, se recalienta en una caldera de recuperación del calor de los gases de combustión de un combustible limpio o los humos de escape de una turbina de gas. Con estos sistemas, no sólo se evitan los efectos de Ia corrosión, sino que se consigue incrementar Ia producción de energía eléctrica, con alta eficiencia energética en el uso de ambos combustibles.
Asimismo, en Ia patente estadounidense no. US-5724807-A también se describe un procedimiento de sobrecalentamiento de vapor a presiones superiores a 68 bar, generado en una caldera de residuos, utilizando los humos de una turbina de gas, que además generan un vapor de baja presión que se utiliza para servicios tales como enfriamiento del aire de Ia turbina de gas o precalentamiento del aire de combustión del horno de residuos y de los condensados.
Sin embargo, Ia aplicación industrial efectiva de los procedimientos anteriormente expuestos ha tenido escaso éxito, por Io que en Ia actualidad siguen siendo habituales las instalaciones convencionales que trabajan con vapor a presión inferior a 60 bar y temperaturas superiores a 35O0C, Io cual es debido a las dificultades que conlleva disponer de combustible auxiliar limpio y económico en las proximidades de una planta de incineración, y al hecho de que Ia mejora de Ia eficiencia energética que estos procedimientos conllevan no llega a compensar económicamente Ia necesidad de efectuar una mayor inversión y el sobrecoste del combustible auxiliar, resultando procedimientos inviables o ineficientes desde el punto de vista del rendimiento económico de los mismos.
Por otro lado, uno de los procedimientos más generalizados para aprovechamiento de energía solar consiste en concentrar irradiación solar directa, mediante Ia utilización de espejos, sobre un receptor por cuyo interior circula un fluido térmico intermedio que sirve para almacenar y transportar calor hasta las calderas de generación de vapor. Este procedimiento se utiliza en centrales térmicas en las que el nivel de temperatura máxima que pueden resistir los fluidos orgánicos intermedios, sin que se produzca su descomposición, es del orden de 4000C.
Como consecuencia de esta limitación técnica, las calderas de las instalaciones solares de concentración con fluido térmico intermedio están diseñadas para generar vapor a temperaturas del orden de 38O0C, Io que implica que los ciclos térmicos que tienen lugar en estas instalaciones solares tienen baja eficiencia energética. Con el objeto de mejorar Ia eficiencia energética de los ciclos térmicos basados en el aprovechamiento de energía solar se han planteado varios procedimientos, entre los que se encuentra Ia patente francesa no. FR-2450363-B1 , en Ia que se describe una central térmica para Ia producción de electricidad a partir de energía solar, mediante sobrecalentamiento de vapor a presión de 50 bar, generado con un fluido orgánico intermedio procedente de colectores solares, medíante una mezcla de sales fundidas, calentadas a alta temperatura en un colector solar de torre central y helióstatos.
Asimismo, en Ia solicitud de patente estadounidense no. US- 2006260314-A1 se describe un método y un sistema en los que se sobrecalienta vapor de baja temperatura, generado con fluidos orgánicos intermedios procedentes de colectores solares, con vapor de alta temperatura procedente de un ciclo combinado, Io cual también puede efectuarse con los humos de cola de un ciclo combinado, tal y como se describe en Ia solicitud de patente internacional PCT no. WO-9511371-A1.
Por otro lado, en las solicitudes de patente internacional PCT no. WO-2007093464-A1 y WO-2007093474-A1 , se describe el uso de un aporte de calor externo en un ciclo Rankine, para Io cual se utiliza una turbina con expansión y recalentamiento intermedio mediante un combustible no renovable.
Sin embargo, en Ia práctica, todas estas instalaciones y procedimientos para mejorar Ia eficiencia de Ia generación de energía eléctrica termosolar tienen una costosa y difícil aplicación industrial, al requerir Ia participación de sistemas complejos, como por ejemplo Ia asociación a ciclos combinados, el uso de combustibles no renovables y Ia utilización de sales fundidas a alta temperatura. En definitiva, el análisis del estado de Ia técnica muestra que se requieren ciclos térmicos más simples y eficientes para Ia generación de energía eléctrica con vapor de agua de temperatura moderada, tanto en calderas de residuos o biomasa, con el objeto de evitar los efectos de Ia corrosión, como en centrales termosolares, para evitar Ia descomposición de los fluidos térmicos orgánicos, sin Ia necesidad de tener que recurrir a Ia utilización combustibles auxiliares.
Asimismo, también se requieren ciclos térmicos más eficientes que sobrecalienten el vapor de alta presión y temperatura moderada, generado en calderas de residuos o biomasa, mediante Ia utilización de combustibles auxiliares, de forma que Ia ganancia de eficiencia energética compense los costes derivados del hecho de tener que realizar una mayor inversión y los costes correspondientes al consumo del combustible auxiliar.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, que permite mejorar Ia eficiencia energética y operativa de Ia conversión de energía calorífica, procedente de combustibles o fuentes de calor renovables, en energía mecánica o eléctrica, mediante ciclos térmicos con vapor de alta presión, cuya temperatura está limitada a valores moderados en su generación.
El objeto de Ia presente invención es aumentar Ia eficiencia energética de ciclos Rankine en los que Ia temperatura del vapor está limitada a valores moderados, no superior a valores del orden de 38O0C1 por motivos de corrosión en calderas de vapor o como consecuencia de Ia descomposición de fluidos de transmisión del calor, tal y como se ha expuesto anteriormente. Obviamente, la invención también es aplicable a cualquier procedimiento para generar energía en el que Ia temperatura del vapor se encuentre limitada por cualquier motivo, técnico o económico, diferente a los expuestos en el párrafo anterior.
La invención comprende varios objetivos que se describen a continuación.
Un primer objetivo de Ia presente invención es conseguir un ciclo térmico que utilice de vapor de presión elevada y temperatura moderada, sin
Ia participación de combustibles auxiliares o adicionales para sobrecalentar dicho vapor, y que al mismo tiempo presente mejor eficiencia energética y operativa que las que ofrecen los procedimientos utilizados en Ia actualidad.
Asimismo, es objetivo de Ia invención conseguir mayor eficiencia operativa en hornos de combustión de residuos, biomasas o materiales asimilables a estos, disminuyendo Ia corrosión en sus tubos de vapor, Io que tiene como consecuencia reducir los tiempos de parada de Ia instalación para Ia realización de operaciones de mantenimiento, con los costes asociados que ello conlleva, permitiendo aumentar el tonelaje anual de residuos incinerados en una instalación que utilice el procedimiento de Ia invención, así como un aumento de Ia energía eléctrica generada.
Directamente relacionado con el objetivo expuesto en el párrafo anterior, Ia invención contempla un procedimiento para Ia limpieza interna de las calderas mediante sopladores de hollín, Io que contribuye a reducir los costes operativos de Ia instalación y mejorar Ia operatividad de los ciclos térmicos que operan con vapor de elevada presión y baja temperatura, Io que en definitiva significa reducir los tiempos de parada de Ia instalación, y por Io tanto incrementar Ia eficiencia. Otro objetivo de Ia presente invención se refiere a conseguir un aumento de Ia eficiencia energética y operativa de ciclos térmicos que utilizan vapor de presión elevada y temperatura moderada, cuando el vapor así generado se sobrecalienta en el exterior de Ia caldera, utilizando para ello un combustible auxiliar, o bien cualquier otra aportación de calor adicional.
De acuerdo con Ia invención, el procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, comprende las siguientes etapas:
a) Generar vapor a presión superior a 65 bar, y temperatura moderada, inferior a 4000C. b) Expandir el vapor generado en Ia etapa a) en al menos una turbina de vapor de dos cuerpos que comprende un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión, obteniéndose vapor de presión intermedia, comprendida entre 10-40 bar y preferentemente entre 15-30 bar, con humedad moderada, inferior al 15% y preferentemente inferior al 5%, en dicho cuerpo de alta presión de Ia turbina de vapor.
c) Secar el vapor obtenido en Ia etapa b), mediante al menos un separador de humedad, y a continuación recalentar dicho vapor.
d) Expandir el vapor obtenido en Ia etapa c), en el cuerpo de baja presión de Ia turbina de vapor.
e) Calentar agua de calderas utilizada para generar el vapor en Ia etapa a), mediante Ia utilización de una pluralidad de extracciones de vapor de Ia turbina preferentemente no menos de 4 extracciones, para intercambiar calor con dicho agua de calderas y conseguir su calentamiento.
De este modo se consigue un ciclo térmico de vapor, habitualmente de agua, de elevada presión, con expansión intermedia a vapor húmedo, altamente regenerativo, mejorando Ia eficiencia energética que puede conseguirse con vapor de temperatura moderada, preferentemente en torno a 330-3800C.
En Ia etapa b) Ia expansión del vapor de presión elevada se realiza en una turbina de dos cuerpos, obteniendo en el escape del cuerpo de alta presión un vapor de presión intermedia, a una temperatura que puede llegar a ser inferior a Ia temperatura de saturación, obteniéndose vapor húmedo.
En Ia etapa c) se procede a Ia eliminación del agua líquida del vapor húmedo de presión intermedia, para Io cual puede utilizarse un separador de humedad, procediéndose a continuación con un recalentamiento del vapor seco a temperaturas moderadas.
En Ia etapa e), Ia utilización de un número elevado de extracciones de Ia turbina permite precalentar el agua de alimentación de las calderas o abastecer otras necesidades de calor del ciclo, como por ejemplo un precalentamiento del aire de combustión.
Una singularidad del procedimiento de Ia invención es Ia expansión intermedia del vapor a Ia zona húmeda y su posterior secado antes de su recalentamiento, Io que se explica a Ia vista del diagrama de Mollier representado en Ia figura 1 , donde puede apreciarse que Ia expansión del vapor de alta está limitada por Ia proximidad de Ia curva de temperaturas del vapor de alta, ligeramente sobrecalentado y Ia del vapor saturado de media presión. La expansión se mejora cuando se aumenta Ia diferencia de temperaturas entre el vapor de alta y el de media, llevando Ia expansión hasta temperaturas inferiores a las de saturación, tal y como puede apreciarse en el diagrama de Mollier representado en Ia figura 2.
La separación posterior del agua reduce el impacto térmico en el recalentador del vapor al evitar Ia reevaporación de dicho agua. La separación del agua del vapor expandido húmedo puede realizase de un modo simple intercalando un separador de humedad en Ia línea de vapor situada entre Ia salida del vapor de presión intermedia de Ia turbina y su entrada al haz tubular de recalentamiento.
Para separar el agua, pueden utilizarse separadores de gotas, tales como un depósito cilindrico a presión con deflectores internos de acero inoxidable, que permiten reducir Ia humedad prácticamente de manera total y tienen una pérdida de carga inferior a 50 mbar.
Las diferencias del procedimiento de Ia invención frente a los procedimientos utilizados en Ia actualidad pueden apreciarse, por ejemplo, cuando se aplica el procedimiento de Ia invención en Ia combustión de residuos sólidos urbanos. Las características que constituyen dichas diferencias se exponen a continuación.
En el procedimiento de Ia invención Ia generación de vapor en Ia caldera de incineración se realiza a 90-110 bar y temperaturas del orden de
315-35O0C, mientras que en los procedimientos del estado de Ia técnica Ia generación de vapor se realiza a presiones de 30-60 bar y temperaturas de
375-45O0C.
En el procedimiento de Ia invención se utiliza una turbina de dos cuerpos, en el primero de los cuales se expande el vapor de alta presión, 90-110 bar, sobrecalentado a una temperatura en torno a 33O0C, hasta una presión intermedia, 10-30 bar, con temperatura similar o inferior a Ia de saturación, por Io tanto que contenga humedad, preferiblemente no más de un 5 %; procediendo a continuación a Ia separación del agua mediante un separador de humedad y a su recalentamiento en el horno, con los humos de Ia combustión, a una temperatura situada alrededor de 33O0C, obteniendo así un vapor de media presión sobrecalentado que se expande en el cuerpo de baja presión de Ia turbina. Por el contrario, los procedimientos utilizados en Ia actualidad utilizan una turbina de un solo cuerpo de media presión y relativamente elevada temperatura, sin recalentamiento intermedio, que entraña una corrosión externa en los tubos de Ia caldera muy superior a Ia que se consigue con Ia solución objeto de esta invención.
El procedimiento de Ia invención utiliza un ciclo altamente regenerativo en el que se utiliza un número elevado de extracciones de vapor de Ia turbina, preferentemente de 5 a 6 extracciones, para calentar el agua de calderas antes y después de Ia desaireación y para sobrecalentar el aire de combustión, previamente calentado en paralelo con el agua de alimentación de las calderas. En cambio, los ciclos del estado de Ia técnica son menos regenerativos, generalmente con tres extracciones de vapor de Ia turbina y precalentando el aire de combustión directamente con vapor de una de esas extracciones.
Una vez identificadas las diferencias, a continuación se exponen las ventajas del procedimiento de Ia invención frente a un ciclo anterior menos regenerativo de baja presión y elevada temperatura, entre las que se encuentra el hecho de que el procedimiento de Ia invención tiene una eficiencia energética superior y que Ia corrosión en los haces tubulares del sobrecalentador y recalentador del vapor de alta presión no es significativa,
Io que reduce los costes y el tiempo que requieren las paradas de mantenimiento de planta. Así se aumenta Ia disponibilidad de Ia potencia eléctrica instalada, es decir el número de horas de funcionamiento al año a Ia potencia nominal; al igual que las toneladas de residuo incinerado al año.
Estas ventajas se observan en Ia tabla 1 que se refiere a una comparativa entre un procedimiento de generación eléctrica a partir de residuo sólido urbano (RSU) incinerando 30 t/h con un poder calorífico inferior de 2.000 kcal/kg.
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Tabla 1
La mejora de Ia eficiencia energética permite aumentar Ia energía eléctrica generada por hora de funcionamiento, en tanto que Ia disminución de Ia corrosión implica un aumento de las horas de funcionamiento. El efecto de ambos factores es un incremento de Ia producción eléctrica en un 19,56%.
La mejora de Ia eficiencia energética de Ia expansión de vapor de alta presión a un vapor de presión intermedia húmedo, tal y como se representa en el diagrama de Ia figura 2, con separación de Ia humedad antes del recalentamiento se evidencia a continuación en Ia tabla 2 para un caso de aprovechamiento de energía solar, mediante un ciclo de vapor de alta presión, 100 bar, y temperatura moderada, 3770C, con turbina de dos cuerpos, formando parte de un ciclo muy regenerativo con 6 extracciones laterales de vapor de Ia turbina para precalentar el agua de calderas.
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Tabla 2
El efecto de Ia expansión del vapor húmedo y su posterior secado, antes del recalentamiento, representa un ahorro de energía calorífica del fluido térmico intermedio del orden de 1%, que equivale una superficie de colectores solares un 2% inferior.
Se contempla Ia posibilidad de utilizar al menos una bomba para impulsar el agua de alimentación de calderas en Ia etapa e), estando acoplada dicha bomba un eje de Ia turbina de vapor.
En los ciclos del estado de Ia técnica, Ia bomba de alimentación del agua de calderas tiene que impulsar dicho agua desde presiones ligeramente superiores a Ia atmosférica hasta presiones del orden de 50 bar, por Io que normalmente dicha bomba está accionada mediante un motor eléctrico. Sin embargo, en los procesos que emplean vapor de elevada presión, Ia bomba del agua de alimentación a calderas tiene que bombear hasta niveles de presión del orden de 100 bar, Io que supone el mayor consumo eléctrico de Ia propia instalación.
Para aminorar este consumo energético, en los ciclos de Ia presente invención se realiza un acoplamiento directo de Ia bomba de alimentación de agua de calderas al eje de Ia turbina de vapor, con Io que se consigue un ahorro de energía que puede representar un 8-10% de Ia energía consumida por Ia bomba, al evitar pérdidas en el generador de energía acoplado a Ia turbina de vapor, pérdidas en Ia transformación de Ia energía mecánica del eje de Ia turbina a energía eléctrica en bomas de generador, pérdidas en los transformadores de tensión y los circuitos de conducción eléctrica así como pérdidas en Ia transformación de energía eléctrica en mecánica en el motor de Ia bomba.
Por otra parte, el acoplamiento directo al eje de Ia turbina de vapor supone una disminución del autoconsumo de energía eléctrica, Io que permite generar más energía eléctrica neta, cuando Ia potencia bruta del generador está limitada por restricciones legales. Cuando se da esta situación, ambos efectos, el ahorro energético y Ia disminución del autoconsumo eléctrico, pueden significar, en el caso de acoplamiento directo, un aumento del orden del 1 % en Ia energía vertida a Ia red, respecto de Ia utilización de un motor en Ia tecnología convencional.
De acuerdo con una realización de Ia invención, Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprende utilizar calor obtenible a partir de gases de combustión de materia seleccionada entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos.
Asimismo se contempla que Ia etapa c) comprende Ia utilización de aire en Ia combustión de Ia materia seleccionada entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos, donde dicho aire se precalienta mediante agua de alimentación de calderas y agua extraída de dicho, al menos un, separador de humedad utilizado en dicha etapa c).
De acuerdo con una realización preferente de Ia variante expuesta en los párrafos anteriores, Ia combustión de materia seleccionada entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos, se realiza en al menos un horno en cuya limpieza se utiliza vapor sobrecalentado, obtenido mediante las siguientes etapas:
f) Tomar parte del vapor generado en Ia etapa a), y reducir su presión, mediante Ia utilización de al menos una válvula reductora, hasta un nivel de presión suficiente para vencer perdidas de carga de un sistema que comprende una pluralidad de sopladores de hollín, y
g) calentar el vapor obtenido en Ia etapa f) en al menos un intercambiador de calor, en el que un fluido calefactor es parte del vapor generado en etapa a), obteniéndose vapor sobrecalentado, configurado para operar los sopladores de hollín.
Habitualmente, los sopladores convencionales de hollín utilizan vapor a 5-25 bar sobrecalentado a temperaturas que eviten humedades susceptibles de producir corrosiones. La disponibilidad de vapor de presión elevada en estos ciclos, permite utilizar un sencillo y original medio para generar el vapor de soplado de hollín, especialmente en los arranques, cuando no se dispone de otro tipo de vapor.
De acuerdo con Ia presente invención, para obtener el vapor con las características precisas para el soplado de hollín se parte del vapor saturado o ligeramente sobrecalentando tomado a Ia salida de Ia caldera de residuos u horno incinerador; se reduce su presión con una válvula reductora a un valor ligeramente superior al deseado para el soplado de hollín, en plantas para residuos urbanos y asimilables normalmente 20-25 bar, para tener en cuenta las pérdidas de carga entre Ia válvula y los sopladores. El vapor húmedo así obtenido se sobrecalienta a Ia temperatura deseada en un cambiador de calor en el que el fluido calefactor es el mismo vapor a alta presión y saturado, o ligeramente sobrecalentado, generado por el homo incinerador, y tomado igualmente del colector de salida de ese horno. El vapor húmedo excedente del cambiador de calor se evacúa a un tanque de expansión de Ia purga continua del horno incinerador, o bien al drenaje o a cualquier punto de Ia planta que pueda recibir dicho vapor y aprovechar su energía.
En Ia figura 7 se presenta un diagrama del sistema propuesto, en el que los sopladores de hollín trabajan a 20 bar absolutos y 26O0C de temperatura, y las características del vapor generado en el horno incinerador son 105 bar absolutos y 3250C.
Así, con Ia invención se evita tener que disponer calderas auxiliares de combustible no renovable, como por ejemplo fuel o gas natural, o eléctricas, para generar vapor de esas características o sobrecalentar vapor generado a alta presión y saturado o apenas recalentado tras reducir su presión, y por tanto con humedad. Cualquiera de estas soluciones resulta cara de instalación y operación, teniendo en cuenta que el tiempo de utilización anual, de los sopladores es del orden del 2-3%.
Por otro lado, en otra variante de Ia invención se contempla Ia posibilidad de que Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprenda Ia utilización de calor de origen solar.
De acuerdo con una realización preferente de Ia variante descrita en el párrafo anterior, Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprende Ia utilización de calor de origen solar y calor obtenido a partir de combustión de materia seleccionada entre biogás, gas natural, gas de síntesis, combustibles derivados de petróleo, residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos.
En cualquier caso, se contempla Ia posibilidad de que el procedimiento comprenda, adicionalmente, las siguientes etapas:
h) sobrecalentar el vapor generado en Ia etapa a) mediante Ia utilización de calor procedente de combustión de un combustible auxiliar hasta temperatura elevada comprendida entre 500-5800C, de manera previa a Ia etapa b),y i) realizar el recalentamiento de Ia etapa c) mediante recalentamiento del vapor obtenido en Ia etapa b) mediante calor procedente de Ia combustión de dicho combustible auxiliar a temperatura elevada comprendida entre 500-
58O0C.
En los procedimientos del estado de Ia técnica, con calderas de vapor que funcionan con combustibles que no producen corrosión en los haces tubulares, se genera vapor sobrecalentado a temperaturas de 530-
54O0C, ya que este rango suele ser el de Ia temperatura máxima que permiten utilizar materiales que tienen un coste razonable para Ia construcción de los sobrecalentadores/recalentadores, según el caso, de Ia caldera.
En el caso de calderas que recuperan el calor de los humos de residuos urbanos o similares, en las que se genera vapor a elevada presión y baja temperatura, para evitar Ia corrosión de los haces tubulares, las temperaturas de vapor de 530-5400C se consiguen calentando el vapor generado en Ia caldera de residuos mediante Ia utilización de otra caldera exterior que funciona con humos no corrosivos, tal como se ha descrito en los antecedentes de Ia presente memoria descriptiva.
Por el contrario, en el procedimiento propuesto en Ia presente invención, el calentamiento en Ia caldera exterior con combustibles adicionales o calores auxiliares se realiza de forma que el vapor se sobrecalienta o recalienta, según sea el caso, por encima de 54O0C, hasta el límite que permiten los materiales de las modernas turbinas de vapor que suele ser del orden de 565-58O0C. De esta manera, se consigue mejorar Ia eficiencia energética en un 2-3% adicional. De acuerdo con una realización preferente del procedimiento descrito en el párrafo anterior, el combustible auxiliar es materia seleccionada entre biomasa, biogás, gas natural, gas de síntesis, residuos, rechazos de tratamiento de residuos, combustibles derivados del petróleo, materiales asimilables y mezcla de los mismos. Asimismo, de forma preferente, Ia etapa e) comprende utilizar calor procedente de Ia combustión del combustible auxiliar para precalentar el agua de calderas.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
La figura 1.- Muestra un diagrama de Mollier para un ciclo térmico de vapor saturado.
La figura 2.- Muestra un diagrama de Mollier para un ciclo térmico de vapor húmedo.
La figura 3.- Muestra un diagrama esquemático del procedimiento para generar energía que Ia invención propone.
La figura 4.- Muestra un diagrama esquemático del procedimiento de Ia invención para un ciclo térmico de vapor de presión elevada y temperatura moderada sin recalentamiento en el exterior de Ia caldera de residuo. La figura 5.- Muestra un diagrama esquemático del procedimiento de Ia invención para un ciclo térmico de vapor de presión elevada y baja temperatura, sin utilización de combustible auxiliar, para Ia recuperación de energía solar.
La figura 6.- Muestra un diagrama esquemático del procedimiento de Ia invención para un ciclo térmico de vapor de presión elevada y baja temperatura con recalentamiento en el exterior de Ia caldera de residuos.
La figura 7.- Muestra un diagrama del sistema de sopladores de hollín que Ia invención propone.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Tal y como se ha expuesto, Ia invención comprende combinaciones de varios elementos inventivos que tienen efectos sinérgicos en Ia mejora de Ia eficiencia energética y en Ia disponibilidad de diferentes instalaciones. A continuación se describen tres realizaciones, sin que estos ejemplos constituyan una limitación a las posibilidades de combinación y aplicación de los conceptos inventivos, descritos anteriormente.
En Ia figura 4 se muestra un ciclo térmico de vapor de presión elevada y temperatura moderada sin recalentamiento en el exterior de Ia caldera de residuo para Ia valorización térmica de biomasas o residuos sólidos o materiales asimilables a ellos.
El ciclo representado en dicha figura 4, es una realización preferida de Ia invención para generación eléctrica mediante una caldera de combustión de residuo sólido urbano o producto asimilable al mismo, que genera vapor de elevada presión y baja temperatura. Esta realización preferida, además de Ia turbina de vapor con recalentamiento intermedio y las extracciones múltiples de Ia turbina, así como el precalentamiento del aire con agua de alimentación de Ia caldera precalentada, incorpora el acoplamiento de Ia bomba de agua de alimentación de las calderas al eje de Ia turbina y el soplado del hollín, que no se indican en el diagrama de Ia figura 2, para no complicar su comprensión.
A Ia vista de dicha figura 4, Ia caldera (A) de residuos sólidos urbanos genera vapor a 92 bar y 33O0C, que se expande en el primer cuerpo
(B) de Ia turbina de vapor a 20 bar y unos 2120C. La expansión se realiza hasta presión de 20 bar y temperatura por debajo de Ia de saturación, de forma que el vapor expandido contiene un 5 % de humedad.
A continuación el vapor se conduce a un separador de gotas (C), del que se recoge un condensado, que se envía al calentador del aire de combustión (J) y un vapor de presión intermedia seco. Este vapor se recalienta de nuevo en Ia caldera (A) a 33O0C para ser expandido en el cuerpo de baja (E) de Ia turbina de vapor. Del cuerpo de baja (E) de Ia turbina, se extraen varias corrientes de vapor, que precalientan el condensado obtenido en el condensador (G), en tres calentadores de agua (F1 , F2, F3) y en un desaireador (F4) o tanque desgasificador, en tanto que una corriente de vapor expandido o el agua condensada en el escape del cuerpo de alta (B) de Ia turbina sirve para calentar el aire de combustión en un cambiador (J). Desde el desaireador (F4), una bomba ,(K1), de presión elevada, envía el agua de calderas a unos 16O0C a Ia caldera (A). También se utiliza una parte del agua del desaireador (F4) en precalentar el aire de combustión en un cambiador (I).
Esta realización permite conseguir aumentos de hasta el 20% en
Ia generación de energía neta vertida a Ia red, respecto de un ciclo convencional de elevada temperatura y baja presión, por el efecto combinado de Ia mayor potencia generada por el nuevo ciclo, y en menor grado, por Ia mayor utilización de Ia planta. Una inspección de los tubos de generación de vapor y recalentamiento del vapor expandido seco, hecho a las 24000 horas de trabajo, no muestra evidencias de corrosión.
Por otro lado, de acuerdo con una segunda realización, representada en Ia figura 5 se muestra un ciclo térmico de vapor de presión elevada y baja temperatura, sin utilización de combustible auxiliar, para Ia recuperación de energía solar. En dicha figura 5 se muestra una realización preferida para el aprovechamiento de energía solar con un campo de colectores de radiación directa (X), que concentran el calor sobre un fluido térmico orgánico que cede el calor solar en Ia caldera (A) donde se genera vapor de alta presión y a un recalentador (D) del vapor de presión intermedia de salida del cuerpo de alta de Ia turbina de vapor (B).
El agua de calderas es bombeada a más de 100 bares a través de los intercambiadores (F1 , F2, F3) donde se precalienta con extracciones laterales de vapor de Ia turbina, se desairea en el desaireador (F4) y sufre un nuevo precalentamiento en dos intercambiadores (F5, F6) con otras extracciones laterales de Ia turbina. La vaporización del agua se produce en Ia caldera (A), con el calor del fluido térmico, generándose vapor a unos 100 bares y 3770C que se expansiona en el cuerpo de alta de Ia turbina de vapor.
El vapor húmedo de media presión se seca en el separador de gotas (C) y se recalienta a 3800C en el cambiador (D), utilizando calor solar del fluido térmico. El vapor de media presión a 16 bar y 38O0C se expande en el cuerpo de baja de Ia turbina de vapor (E) y se condensa en el condensador (G).
Por último, en Ia figura 6 se muestra un ciclo térmico de vapor de presión elevada y baja temperatura con recalentamiento en el exterior de Ia caldera de residuos. En dicha figura 6 se representa una realización preferida para generación eléctrica mediante una caldera de combustión de residuo urbano o producto asimilable a Ia misma caldera (A) que produce vapor de alta presión y baja temperatura con sobrecalentamiento exterior con los humos de escape de una turbina de gas en una caldera (Y). El vapor a unos 100 bar y 5600C se expande en el primer cuerpo de Ia turbina (B) y se recalienta de nuevo en Ia caldera (Y) a unos 56O0C, tras Io que es conducido al cuerpo de baja de Ia turbina de vapor (E).
El condensado de salida del condensador (G) es desaireado en
(F4) e impulsado por Ia bomba de alta presión (K2) a Ia caldera de vapor (A), siendo previamente calentado con los humos de Ia turbina de gas en Ia caldera (Y).
Aunque no se muestra en Ia figura 6, Ia bomba de alta presión
(K2) está directamente acoplada al eje de Ia turbina. El aire de combustión se calienta en el cambiador (I) con agua de calderas que toma calor de los humos de Ia turbina en Ia caldera (Y).
Esta realización incorpora también el dispositivo para eliminar el hollín (L) descrito en Ia etapa d), representado en Ia figura 7. Por no complicar Ia figura no se incluye el sistema de extracción de Ia turbina y calentadores de agua regenerativo, utilizado también para el aire de combustión en figura 6.
La incorporación de los conceptos inventivos en esta realización preferida permite conseguir aumentos del 3 al 4 % en Ia producción neta de energía eléctrica, respecto de un ciclo análogo con sobrecalentamiento del vapor de alta presión generado en Ia caldera de residuo mediante los humos de una turbina de gas. Esta ventaja se debe a Ia mayor potencia neta disponible como resultado de Ia mejora en Ia eficiencia energética del proceso.
A Ia vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en Ia materia podrá entender que las realizaciones de Ia invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de Ia invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de Ia misma, pero para el experto en Ia materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de Ia invención reivindicada.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) generar vapor a presión superior a 65 bar, y temperatura moderada, inferior a 4000C, b) expandir el vapor generado en Ia etapa a) en al menos una turbina de vapor de dos cuerpos que comprende un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión, obteniéndose vapor de presión intermedia, comprendida entre 10-40 bar, con humedad moderada, inferior al 15%, en dicho cuerpo de alta presión, c) secar el vapor obtenido en Ia etapa b), mediante al menos un separador de humedad, y recalentar dicho vapor, d) expandir el vapor obtenido en Ia etapa c), en el cuerpo de baja presión de dicha, al menos una, turbina, y e) calentar agua de calderas utilizada para generar el vapor en Ia etapa a), mediante Ia utilización de una pluralidad de extracciones de vapor de dicha, al menos una, turbina para intercambiar calor con dicho agua de calderas.
2.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según Ia reivindicación 1 , en el que el vapor obtenido en Ia etapa b) tiene una presión comprendida entre 15-30 bar y humedad inferior al 5%, y en Ia etapa e) se calienta el agua de calderas mediante Ia utilización de al menos 4 extracciones de vapor de dicha, al menos una, turbina.
3.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que Ia etapa e) comprende utilizar al menos una bomba para impulsar el agua de calderas, estando acoplada dicha bomba un eje de dicha, al menos una, turbina de vapor.
4.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprende Ia utilización de calor obtenible a partir de gases de combustión de materia seleccionada entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos.
5.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según Ia reivindicación 4, en el que Ia etapa c) comprende Ia utilización de aire en Ia combustión de la materia seleccionada entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos, donde dicho aire se precalienta mediante agua de alimentación de calderas y agua extraída de dicho, al menos un, separador de humedad utilizado en dicha etapa c).
6.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, en el que Ia combustión de materia seleccionada, entre residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos, se realiza en al menos un horno en cuya limpieza se utiliza vapor sobrecalentado, obtenido mediante las siguientes etapas:
f) tomar parte del vapor generado en Ia etapa a), y reducir su presión, mediante Ia utilización de al menos una válvula reductora, hasta un nivel de presión suficiente para vencer perdidas de carga de un sistema que comprende una pluralidad de sopladores de hollín, y g) calentar el vapor obtenido en la etapa f) en al menos un intercambiador de calor, en el que un fluido calefactor es parte del vapor generado en etapa a), obteniéndose vapor sobrecalentado, configurado para operar los sopladores de hollín.
7.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprende Ia utilización de calor de origen solar.
8.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según Ia reivindicación 7, en el que Ia generación de vapor en Ia etapa a) y el recalentamiento de vapor seco en Ia etapa c) comprende Ia utilización de calor de origen solar y calor obtenido a partir de combustión de materia seleccionada entre biogás, gas natural, gas de síntesis, combustibles derivados de petróleo, residuos, biomasas, materiales asimilables y mezcla de los mismos.
9.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo adicionalmente las siguientes etapas: h) sobrecalentar el vapor generado en Ia etapa a) mediante Ia utilización de calor procedente de combustión de un combustible auxiliar hasta temperatura elevada comprendida entre 500-5800C, de manera previa a Ia etapa b), y i) realizar el recalentamiento de Ia etapa c) mediante recalentamiento del vapor obtenido en la etapa b) mediante calor procedente de Ia combustión de dicho combustible auxiliar a temperatura elevada comprendida entre 500- 58O0C.
10.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según Ia reivindicación 9, en el que el combustible auxiliar es materia seleccionada entre biomasa, biogás, gas natural, gas de síntesis, residuos, rechazos de tratamiento de residuos, combustibles derivados del petróleo, materiales asimilables y mezcla de los mismos.
11.- Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada, según cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en el que Ia etapa e) comprende utilizar calor procedente de la combustión del combustible auxiliar para precalentar el agua de calderas.
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EP09713851.5A EP2264287B1 (en) 2008-02-25 2009-02-24 Energy generating method using thermal cycles with high-pressure and moderate-temperature steam
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CA2716639A CA2716639C (en) 2008-02-25 2009-02-24 Method for generating energy by means of thermal cycles with high pressure and moderate temperature steam
US12/918,623 US8904789B2 (en) 2008-02-25 2009-02-24 Method for generating energy by means of thermal cycles with high pressure and moderate temperature steam
CN200980114539.7A CN102016240B (zh) 2008-02-25 2009-02-24 通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法
AU2009218365A AU2009218365B2 (en) 2008-02-25 2009-02-24 Energy generating method using thermal cycles with high-pressure and moderate-temperature steam
RU2010139511/06A RU2501958C2 (ru) 2008-02-25 2009-02-24 Способ выработки энергии посредством осуществления термодинамических циклов с водяным паром высокого давления и умеренной температуры
MA33194A MA32163B1 (fr) 2008-02-25 2010-09-21 Procédé pour générer de l'énergie au moyen de cycles thermiques avec de la vapeur de pression élevée et de la température modérée

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102454438A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 株式会社东芝 汽轮机装置
CN102454439A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 株式会社东芝 汽轮机装置
US20140102073A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 General Electric Company Thermal energy storage
US9376962B2 (en) 2012-12-14 2016-06-28 General Electric Company Fuel gas heating with thermal energy storage
US9399929B2 (en) 2010-10-19 2016-07-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine plant
US9458739B2 (en) 2010-10-19 2016-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine plant

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2304118B1 (es) * 2008-02-25 2009-07-29 Sener Grupo De Ingenieria, S.A Procedimiento para generar energia mediante ciclos termicos con vapor de presion elevada y temperatura moderada.
ES2387173B1 (es) * 2008-11-11 2013-08-20 Josep Maria Manso I Camps Instalacion solar termoelectrica hibridada de pequeña escala
ITRM20110316A1 (it) * 2011-06-17 2012-12-18 Valerio Maria Porpora Impianto di produzione di energia elettrica con eventuale cogenerazione di calore utilizzante combustibile rinnovabile, in particolare biogas.
EP2546521A1 (de) * 2011-07-15 2013-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Niederdruck-Mehrleistungs-Vorwärmer für die Frequenz- bzw. Sekundär- und/oder Primärregelung bei einem solarthermischen Kraftwerk
EP2642084A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-25 Alstom Technology Ltd Valve arrangement for controlling steam supply to a geothermal steam turbine
EP2644848A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-02 Alstom Technology Ltd Method for operating a combined cycle power plant and combined cycle power plant for conducting said method
EP2666978B1 (en) * 2012-05-25 2016-08-24 General Electric Technology GmbH Steam Rankine plant
KR102021857B1 (ko) * 2013-07-23 2019-09-17 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 그의 파노라마 촬영방법
CN103953402B (zh) * 2014-04-11 2015-07-29 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统
EP3152412B1 (en) * 2014-06-04 2022-07-27 William M. Conlon Dispatchable solar hybrid power plant
CN104389646B (zh) * 2014-11-04 2016-02-03 袁雄俊 一种节能型生水加热系统
EP3371421B1 (en) 2015-11-05 2023-02-15 Pintail Power LLC Dispatchable storage combined cycle power plants
CN105331523A (zh) * 2015-12-02 2016-02-17 青岛天人环境股份有限公司 一种沼气工程快装模块化余热利用装置及其方法
RU2701650C1 (ru) * 2018-09-04 2019-09-30 Андрей Валерьевич Шеленин Водно-солнечная электростанция

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2450363B1 (es) 1979-02-28 1983-04-29 Anvar
ES2006059A6 (es) 1988-01-21 1989-04-01 Sener Ing & Sist Sistemas para la produccion de vapor de agua a alta presion y temperatura.
ES2010890A6 (es) 1989-03-15 1989-12-01 Sener Ing & Sist Sistema para la generacion de energia electrica a partir de la combustion de residuos solidos y urbanos y asimilables.
WO1995011371A1 (es) 1993-10-21 1995-04-27 Compañia Sevillana De Electricidad, S.A. Procedimiento de mejora para centrales electricas de ciclo combinado con apoyo solar
US5724807A (en) 1995-05-23 1998-03-10 Montenay International Corp. Combined gas turbine-steam cycle waste-to-energy plant
WO2001077500A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 N.V. Kema Installation and method for generating energy
WO2006111608A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Andritz Oy Apparatus and method for producing energy at a pulp mill
US20060260314A1 (en) 2005-03-25 2006-11-23 Kincaid Ronald F Method and system integrating combined cycle power plant with a solar rankine power plant
ES2272576T3 (es) * 2000-11-30 2007-05-01 Metso Automation Oy Metodo y aparato para eliminar el hollin por soplado de una caldera de recuperacion.
WO2007093474A1 (de) 2006-02-17 2007-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gezielten erhöhung der elektrischen energieerzeugung eines solarthermischen kraftwerks
WO2007093464A1 (de) 2006-02-17 2007-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur regelung eines solaren energieertrags in einem solarthermischen kraftwerk

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU419578A1 (ru) * 1972-02-14 1974-03-15 С. А. Козина, Ю. В. Зенкевич , А. А. Рум нцев Способ промывки паровой многоцилиндровойтурбины
US3935710A (en) * 1974-07-18 1976-02-03 Westinghouse Electric Corporation Gland steam reheater for turbine apparatus gland seals
US4628692A (en) * 1980-09-04 1986-12-16 Pierce John E Solar energy power system
US4415335A (en) * 1981-05-13 1983-11-15 B. P. Australia Ltd. Coal preparation
US4414813A (en) * 1981-06-24 1983-11-15 Knapp Hans J Power generator system
SU1114804A1 (ru) * 1982-09-17 1984-09-23 Предприятие П/Я А-3513 Паротурбинна установка
FR2641574B1 (fr) 1989-01-06 1991-03-22 Stein Industrie Procede et dispositif de protection contre l'erosion-corrosion de conduits de transport de vapeur a partir de l'etage a haute pression d'une turbine
US4897999A (en) * 1989-02-03 1990-02-06 Varney John W Steam power plant
US5140818A (en) * 1991-05-09 1992-08-25 Westinghouse Electric Corp. Internal moisture separation cycle
US5361377A (en) 1992-04-14 1994-11-01 Miller John A Apparatus and method for producing electrical power
US5346592A (en) * 1993-08-11 1994-09-13 Madani Anas A Combined water purification and power of generating plant
US6167706B1 (en) * 1996-01-31 2001-01-02 Ormat Industries Ltd. Externally fired combined cycle gas turbine
US5526386A (en) * 1994-05-25 1996-06-11 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for steam mixing a nuclear fueled electricity generation system
US5660037A (en) * 1995-06-27 1997-08-26 Siemens Power Corporation Method for conversion of a reheat steam turbine power plant to a non-reheat combined cycle power plant
DE60042640D1 (de) * 1999-12-17 2009-09-10 Nxp Bv Datenprozessor mit cachespeicher
DE19962386A1 (de) * 1999-12-23 2001-06-28 Alstom Power Schweiz Ag Baden Verfahren zum Nachrüsten eines Sattdampf erzeugenden Systems mit mindestens einer Dampfturbogruppe sowie nach dem Verfahren nachgerüstete Dampfkraftanlage
DE50214301D1 (de) * 2001-04-09 2010-05-06 Alstom Technology Ltd Dampfkraftwerk mit nachrüstsatz und verfahren zum nachrüsten eines dampfkraftwerks
US6463738B1 (en) * 2001-05-21 2002-10-15 Active Power, Inc. Method and apparatus for providing a continuous supply of electric power
JP3780884B2 (ja) * 2001-08-31 2006-05-31 株式会社日立製作所 蒸気タービン発電プラント
US8061139B2 (en) * 2002-05-22 2011-11-22 Ormat Technologies, Inc. Integrated engine generator rankine cycle power system
RU2253917C2 (ru) * 2003-01-27 2005-06-10 Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития" Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки и установка для его осуществления
EP1775430A1 (de) * 2005-10-17 2007-04-18 Siemens Aktiengesellschaft Dampfkraftwerk sowie Verfahren zum Nachrüsten eines Dampfkraftwerks
GB0522591D0 (en) * 2005-11-04 2005-12-14 Parsons Brinckerhoff Ltd Process and plant for power generation
US20080127647A1 (en) * 2006-09-15 2008-06-05 Skyfuel, Inc. Solar-Generated Steam Retrofit for Supplementing Natural-Gas Combustion at Combined Cycle Power Plants
ES2304118B1 (es) * 2008-02-25 2009-07-29 Sener Grupo De Ingenieria, S.A Procedimiento para generar energia mediante ciclos termicos con vapor de presion elevada y temperatura moderada.
US8631658B2 (en) * 2008-03-07 2014-01-21 Clean Energy Systems, Inc. Method and system for enhancing power output of renewable thermal cycle power plants
WO2010039813A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 Roger Ferguson Hybrid power facilities
US8402762B2 (en) * 2009-06-30 2013-03-26 Hatch Ltd. Power generation plant and method of generating electric energy
EP2467590A4 (en) * 2009-08-23 2014-04-16 Ferguson Roger HYBRID POWER PLANT

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2450363B1 (es) 1979-02-28 1983-04-29 Anvar
ES2006059A6 (es) 1988-01-21 1989-04-01 Sener Ing & Sist Sistemas para la produccion de vapor de agua a alta presion y temperatura.
ES2010890A6 (es) 1989-03-15 1989-12-01 Sener Ing & Sist Sistema para la generacion de energia electrica a partir de la combustion de residuos solidos y urbanos y asimilables.
WO1995011371A1 (es) 1993-10-21 1995-04-27 Compañia Sevillana De Electricidad, S.A. Procedimiento de mejora para centrales electricas de ciclo combinado con apoyo solar
US5724807A (en) 1995-05-23 1998-03-10 Montenay International Corp. Combined gas turbine-steam cycle waste-to-energy plant
WO2001077500A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 N.V. Kema Installation and method for generating energy
ES2272576T3 (es) * 2000-11-30 2007-05-01 Metso Automation Oy Metodo y aparato para eliminar el hollin por soplado de una caldera de recuperacion.
US20060260314A1 (en) 2005-03-25 2006-11-23 Kincaid Ronald F Method and system integrating combined cycle power plant with a solar rankine power plant
WO2006111608A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Andritz Oy Apparatus and method for producing energy at a pulp mill
WO2007093474A1 (de) 2006-02-17 2007-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gezielten erhöhung der elektrischen energieerzeugung eines solarthermischen kraftwerks
WO2007093464A1 (de) 2006-02-17 2007-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur regelung eines solaren energieertrags in einem solarthermischen kraftwerk

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2264287A4

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102454438A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 株式会社东芝 汽轮机装置
CN102454439A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 株式会社东芝 汽轮机装置
US9399929B2 (en) 2010-10-19 2016-07-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine plant
US9458739B2 (en) 2010-10-19 2016-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine plant
US20140102073A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 General Electric Company Thermal energy storage
US9322295B2 (en) * 2012-10-17 2016-04-26 General Electric Company Thermal energy storage unit with steam and gas turbine system
US9376962B2 (en) 2012-12-14 2016-06-28 General Electric Company Fuel gas heating with thermal energy storage

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Publication number Publication date
BRPI0908109A2 (pt) 2017-10-03
CN102016240B (zh) 2015-06-03
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MA32163B1 (fr) 2011-03-01
EP2264287B1 (en) 2018-06-20
AU2009218365A1 (en) 2009-09-03
EP2264287A1 (en) 2010-12-22

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