ES1290529U - Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares - Google Patents
Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares Download PDFInfo
- Publication number
- ES1290529U ES1290529U ES202230526U ES202230526U ES1290529U ES 1290529 U ES1290529 U ES 1290529U ES 202230526 U ES202230526 U ES 202230526U ES 202230526 U ES202230526 U ES 202230526U ES 1290529 U ES1290529 U ES 1290529U
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- circuit
- heat recovery
- heat
- fluid
- condensate tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 11
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 3
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares, que comprende un primer circuito (180) de trabajo, con una bomba (174), que conecta el sistema de captación solar (175), el sistema de generación de vapor (35), y un recuperador de calor (170), teniendo el sistema de generación de vapor (35) un circuito con una turbina de alta presión (HPT) y un circuito una turbina de baja presión (LPT) con un tanque de condensado (TC), caracterizado por que el recuperador de calor (170) transmite calor a un tercer circuito (110) en el que se dispone al menos un generador (118) de un ciclo de absorción configurado para reducir la temperatura de parte del fluido saliente de la turbina de baja presión (LPT) previa a la entrada al tanque de condensado (TC).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a sistemas y técnicas que se relacionan con la generación de energía con el uso de calor. Más en particular, es un sistema de recuperación de calor integrado en el sistema de generación de vapor de plantas termosolares, donde un ciclo de absorción aprovecha el calor recuperado del fluido caloportador de transferencia del sistema de captación solar para mejorar la eficiencia del ciclo de vapor.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En las plantas termosolares a las que se hace referencia, la generación de electricidad se lleva a cabo mediante un ciclo Rankine. En él, la generación de vapor consiste en un proceso de intercambio de calor de fluidos térmicos como aceites térmicos sintéticos o una mezcla de sales fundidas que previamente han sido calentados en captadores o concentradores solares para posteriormente ser utilizado este fluido caloportador en el sistema de generación de vapor del ciclo Rankine.
En el proceso de generación de vapor, una corriente de un fluido térmico es recibida en el sistema de captación solar donde puede ser calentado hasta, por ejemplo 550 °C. El fluido térmico a alta temperatura es conducido a un tren de generación de vapor, donde cede parte de su energía siendo enfriado hasta un intervalo de, por ejemplo, 280-300 °C. El fluido más frío es devuelto nuevamente al sistema de captación solar a través de una bomba sin mayor aprovechamiento térmico para la generación de vapor.
La capacidad de generación de energía térmica del sistema de captación solar es variable a lo largo de las horas y de los días del año, lo que implica que, para una potencia de diseño del sistema de generación de vapor, se dé lugar a excedentes de energía durante determinados periodos de tiempo que puede ser aprovechada.
Existe una necesidad en las plantas termosolares de incrementar el aprovechamiento térmico en la generación de energía y/o de reducir el consumo de agua según la condensación sea húmeda o seca.
El solicitante no conoce ningún dispositivo o instalación que pueda ser considerado similar a la invención, o que proponga una solución a los mismos problemas técnicos.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares según las reivindicaciones.
La invención consiste en un sistema de aprovechamiento de la capacidad calorífica residual del fluido de transferencia del sistema de captación solar, sales fundidas o aceites térmicos, después de proceso de generación de vapor de ciclo Rankine. Esto permite mejorar el sistema de enfriamiento y precalentamiento del fluido de trabajo del ciclo de vapor, lo que proporciona una mejora de rendimiento neto en la generación de electricidad. También permite una reducción del consumo de agua en los ciclos con sistema de condensación húmeda, contribuyendo así a paliar la escasez mundial de agua en las zonas con déficit de recursos hidráulicos.
Esta mejora contribuye a una mayor sostenibilidad energética con un menor impacto ambiental, pudiendo además ser integrado e instalado fácilmente como unidades independientes en el sistema de generación de energía existente
El sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares comprende un primer circuito de trabajo, con una bomba de sales fundidas, aceite térmico... El primer circuito de trabajo conecta el sistema de captación solar, el sistema de generación de vapor y un recuperador de calor. Por su parte, el sistema de generación de vapor tiene un circuito con una turbina de alta presión y un circuito con una turbina de baja presión que posee además un tanque de condensado. El recuperador de calor transmite calor a un tercer circuito en el que se dispone al menos un generador de uno o más ciclos de absorción configurados para reducir la temperatura de parte del fluido saliente de la turbina de baja presión previa a la entrada al tanque de condensado.
Preferiblemente, al menos un ciclo de absorción enfría el fluido de un circuito frío que se utiliza para bajar la temperatura del fluido saliente de la turbina de baja presión en un condensador de inmersión.
Además, comprende un cuarto circuito entre los absorbedores y condensadores correspondientes al ciclo de absorción. Este cuarto circuito puede disponer de al menos un recuperador de calor del cuarto circuito configurado para elevar la temperatura del fluido saliente del tanque de condensado.
Adicionalmente, el cuarto circuito puede comprender un segundo recuperador de calor del cuarto circuito que calienta el fluido entrante al tanque de condensado tras el condensador de inmersión.
Otras realizaciones particulares se comentarán más adelante con apoyo de las figuras.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la invención, se incluyen las siguientes figuras.
La figura 1 es una representación esquemática de un sistema de generación de energía a partir de un fluido de transferencia de un sistema termosolar de acuerdo con el estado de la técnica.
La figura 2 es un diagrama ilustrativo del ciclo Rankine del proceso mostrado en la figura 1 donde se representa por un diagrama de presión-entalpia de acuerdo con el estado de la técnica.
La figura 3 es una representación esquemática de un sistema de recuperación de calor del fluido de transferencia de un sistema termosolar de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama ilustrativo del ciclo Rankine del proceso mostrado en la figura 3 donde se representa por un diagrama de presión-entalpia de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
A continuación, se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de esta.
En la figura 3 se aprecia un ejemplo de realización formado por un primer circuito (180) de trabajo que conecta el sistema de generación de vapor (35), el sistema de captación solar (175) y un recuperador de calor (170), Una bomba (174) impulsa el fluido térmico por ese primer circuito (180), que puede llegar a alcanzar 400-550 °C según la tecnología. El sistema de generación de vapor (35) incorpora una turbina de baja presión (LPT) y una turbina de alta presión (HPT) con uno o más generadores de electricidad (G) asociados. El fluido que pasa por la turbina de alta presión (HPT) vuelve al sistema de generación de vapor (35) en un ciclo cerrado, para volver a aumentar su temperatura. El fluido que pasa por la turbina de baja presión (LPT) sin embargo es afectado por la invención para mejorar el rendimiento termodinámico y/o reducir el consumo de agua en la condensación. Una parte de este fluido se deriva por un segundo circuito de trabajo (200) a la salida de la turbina de baja presión (LPT) hasta llegar al tanque de condensado (TC). Del tanque de condensado (TC) hasta el sistema de generación de vapor (35) retorna el fluido por un circuito de retorno (300).
El circuito tradicional, ahora recorrido por parte del fluido, conduce parte del fluido al condensador principal (166) de donde es llevado al tanque de condensado (TC). La bomba (169) aspira del tanque de condensado (TC) para aumentar la presión del agua de ciclo y conducirla a un recuperador de calor del cuarto circuito (210), añadido sobre el estado de la técnica, y de aquí nuevamente al sistema de generación de vapor (35).
Un tercer circuito (110) conecta el recuperador de calor (170) con el generador (118) de uno o más ciclos de absorción que utilizan una solución de bromuro de litio en agua como fluido de trabajo. Estos ciclos de absorción enfrían el fluido de un circuito frío (150) que se utiliza para bajar la temperatura en un condensador de inmersión (195) al fluido (191) que discurre por el segundo circuito de trabajo (200).
Un cuarto circuito (130) realiza la extracción de calor para la absorción y la condensación de los ciclos de absorción, pasando por lo tanto entre el absorbedor (140) y el condensador (142) correspondiente. Tras el condensador (142) pasa por al menos el recuperador de calor del cuarto circuito (210) donde todo o parte del calor extraído del ciclo de absorción es transferido al circuito de retorno (300) citado. También pasa por un segundo recuperador de calor del cuarto circuito (190) donde una parte del calor extraído del ciclo de absorción puede ser trasferido al segundo circuito de trabajo (200) antes del tanque de condensado (TC).
Un quinto circuito o circuito frío (150) conecta el evaporador (155) del ciclo de absorción con un condensador de inmersión (195), donde el fluido que circula por el segundo circuito de trabajo (200) es condensado.
El tercer circuito (110) es el principal de la invención. Es el encargado de aprovechar la capacidad calorífica del sistema de captación que no se puede aprovechar para la generación de vapor del ciclo Rankine, pero sí para desorber el refrigerante en el generador (118) del ciclo de absorción. Esta energía transformada en el sistema de absorción se aprovecha doblemente. Por un lado, el evaporador (195) condensa una porción del fluido de trabajo (191) cediendo su energía al circuito frío (150) a menor temperatura que el condensado (162) sistema principal con condensación seca, generando por ello un trabajo adicional. Por otro lado, se recupera el calor generado en los procesos de absorción y condensación del cuarto circuito (130) de mayor temperatura que el segundo circuito de trabajo (200) y el circuito de retorno (300) en los recuperadores de calor adicionales (190) y (210) de cada uno de los circuitos respectivamente.
La figura 4 representa un diagrama presión-entalpía de un ciclo Rankin mejorado por la implementación de la invención. Donde una porción del fluido de trabajo q2 es condensada en el condensador de inmersión (195) a menor presión, esto ocurre en los sistemas con condensación seca, produciendo un trabajo adicional a la turbina, W=q2*(h161-h191). Esta porción del fluido de trabajo una vez condensado puede ser calentado en el segundo recuperador de calor del cuarto circuito (190) aprovechando/recuperando parte el calor extraído en el proceso de absorción y condensación del ciclo de absorción, siendo el calor recuperado Q190=q2*(h193-h197). El resto o la totalidad del calor extraído del ciclo de absorción puede ser recuperado en el primer recuperador de calor del cuarto circuito (210) haciendo pasar por este ultimo la totalidad del fluido de trabajo del ciclo q1+q2, siendo en este caso el calor recuperado Q210= (q1 q2)*(h168-h163)
En el caso de los sistemas de condensación húmeda tal y como se explica en la descripción no se produce este trabajo adicional ya que todo el fluido de trabajo condensa aproximadamente a la misma temperatura. Las mejoras de rendimiento de ciclo en este caso serían al igual que en el caso anterior, la recuperación de calor Q190 y Q210 del ciclo de absorción y el ahorro en el consumo de agua en el proceso de
condensación adiabático de la torre de refrigeración y que a efectos prácticos es de 1,4 l/h/kW extraído en el condensador de inmersión (195) teniendo en cuenta que el calor de vaporización del agua es de 2550kJ/kg (fuente IDAE).
Los diferentes circuitos tendrán sus respectivas bombas, preparadas para las temperaturas, viscosidades y presiones de trabajo correspondientes.
El sistema de recuperación de calor del proceso de generación de vapor permite que el intercambiador de calor (170), diseñado para recibir el fluido térmico del sistema de captación tras la generación de vapor en el generador de vapor (35), transmita parte de su energía al fluido del tercer circuito (110). Este fluido pasa por el generador (118) del sistema de absorción cediendo toda o parte de la energía recuperada a este sistema de absorción y desde el que retorna nuevamente al intercambiador (170).
En un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de estas modalidades, todas las características de una implementación pueden no ser descritas en la memoria. Se debe apreciar que, en el desarrollo de un proyecto de ingeniería o diseño, se deben tomar decisiones específicas para llevar a cabo los objetivos específicos del diseñador, tal como la compatibilidad con el sistema relacionado y las restricciones del negocio, que pueden variar de una situación a otra. Además, se debe apreciar que tal esfuerzo de desarrollo puede ser complejo, pero aun así puede ser una rutina con consideraciones de diseño y fabricación por parte de las personas experimentadas en la técnica quienes dispondrán del beneficio de la presente invención.
Las modalidades de la invención aquí descritas están orientadas a superar las desventajas mencionadas de que adolece el estado de la técnica, determinándose cómo estas modalidades proporcionan ventajosamente un sistema de generación de energía mejorado, que se describe en las reivindicaciones siguientes.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1- Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares, que comprende un primer circuito (180) de trabajo, con una bomba (174), que conecta el sistema de captación solar (175), el sistema de generación de vapor (35), y un recuperador de calor (170), teniendo el sistema de generación de vapor (35) un circuito con una turbina de alta presión (HPT) y un circuito una turbina de baja presión (LPT) con un tanque de condensado (TC), caracterizado por que el recuperador de calor (170) transmite calor a un tercer circuito (110) en el que se dispone al menos un generador (118) de un ciclo de absorción configurado para reducir la temperatura de parte del fluido saliente de la turbina de baja presión (LPT) previa a la entrada al tanque de condensado (TC).2- Sistema de recuperación de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un ciclo de absorción enfría el fluido de un circuito frío (150) que se utiliza para bajar la temperatura del fluido saliente de la turbina de baja presión (LPT) en un condensador de inmersión (195).3- Sistema de recuperación de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un cuarto circuito (130) que realiza la extracción de calor para la absorción y la condensación de los ciclos de absorción, entre el absorbedor (140) y el condensador (142) correspondiente, y que comprende un recuperador de calor del cuarto circuito (210) configurado para elevar la temperatura del fluido saliente del tanque de condensado (TC).4- Sistema de recuperación de calor, según la reivindicación 2 y 3, caracterizado por que el cuarto circuito (130) comprende un segundo recuperador de calor del cuarto circuito (190) que calienta el fluido entrante al tanque de condensado (TC) tras el condensador de inmersión (195).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230526U ES1290529Y (es) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230526U ES1290529Y (es) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1290529U true ES1290529U (es) | 2022-05-13 |
| ES1290529Y ES1290529Y (es) | 2022-08-03 |
Family
ID=81534042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202230526U Active ES1290529Y (es) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1290529Y (es) |
-
2022
- 2022-03-30 ES ES202230526U patent/ES1290529Y/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1290529Y (es) | 2022-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2692118T3 (es) | Sistema de almacenamiento y de descarga de energía eléctrica | |
| ES2655713T3 (es) | Sistema de almacenamiento y descarga de energía eléctrica | |
| CN202579063U (zh) | Tr有机郎肯循环地热发电装置 | |
| ES2427835T3 (es) | Aparato para obtener electricidad a partir de energía solar | |
| JP2014092086A (ja) | 太陽熱発電プラント及び太陽熱蓄熱放熱装置 | |
| ES2401582T3 (es) | Sistema para aprovechamiento de calor | |
| ES3023282T3 (en) | System and method for recovery of waste heat from dual heat sources | |
| ES2371607A1 (es) | Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante. | |
| KR101236070B1 (ko) | 발전소 복수기의 온배수를 이용한 고효율 온도차 발전시스템 | |
| CN105464728B (zh) | 中高温热源闪蒸‑有机朗肯循环的热水联合发电测试系统 | |
| KR101397621B1 (ko) | 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템 | |
| US9869495B2 (en) | Multi-cycle power generator | |
| CN101696642A (zh) | 以中低焓能源为热源的热电联产系统 | |
| ES2636924T3 (es) | Sistema de almacenamiento de manera reversible de energía eléctrica como energía térmica | |
| CN116608022A (zh) | 蒸汽循环型卡诺电池及其储能方法 | |
| KR20130119162A (ko) | 태양열을 이용한 직접증발식 유기 랭킨 사이클 발전 시스템 | |
| KR101528935B1 (ko) | 복수기 폐열 발전시스템 | |
| CN103410691A (zh) | 一种用于小温差发电的热力循环系统 | |
| ES2440391B2 (es) | Método para operar una central eléctrica con múltiples fuentes térmicas y dispositivo empleado | |
| CN103452783B (zh) | 一种小温差热力发电系统 | |
| KR101208459B1 (ko) | 냉방 및 난방용수를 생산하는 ｏｒｃ 터보발전 시스템 | |
| ES1290529U (es) | Sistema de recuperación de calor integrado en plantas termosolares | |
| CN203499934U (zh) | 一种用于小温差发电的热力循环系统 | |
| CN103148587A (zh) | 发电厂余热制取生活热水的方法及装置 | |
| CN102383882A (zh) | 新型空气能制冷发电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CA1K | Utility model application published |
Ref document number: 1290529 Country of ref document: ES Kind code of ref document: U Effective date: 20220513 |
|
| FG1K | Utility model granted |
Ref document number: 1290529 Country of ref document: ES Kind code of ref document: Y Effective date: 20220728 |