ES2209626B2 - Aparato y metodo para generar energia utilizando gas sintetico. - Google Patents

Aparato y metodo para generar energia utilizando gas sintetico.

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Abstract

Aparato y método para generar energía utilizando gas sintético, comprendiendo una unidad de turbina de gas auxiliar con un compresor auxiliar para comprimir el aire ambiente, un colector solar que recibe el aire comprimido para calentar el mismo y una turbina auxiliar acoplada al compresor auxiliar y a un generador auxiliar para expandir el aire comprimido calentado y controlar el compresor auxiliar y el generador auxiliar. Cuando se puede disponer de radiación solar incidente, un control de flujo suministra de forma selectiva los gases de escape calientes desde el equipo de actualización tecnológica hacia una caldera alimentada con combustible fósil convencional. La caldera posee elementos en espiral de intercambio de calor en los que se vaporiza agua que se suministra a una turbina de vapor para controlar un generador de vapor expandido, que se condensa y es devuelto expandido a la caldera. Cuando no se puede disponer de radiación solar incidente, el control de flujo suministra a la caldera gases calientes desde una unidad de turbina de gas primaria que incluye un compresor primario que comprime el aire ambiente, y un dispositivo de combustión que recibe el aire comprimido para quemar combustible fósil y calentar el aire comprimido.

Description

Aparato y método para generar energía utilizando gas sintético.
La presente invención se refiere a un equipo de actualización tecnológica para reducir el consumo de combustible fósil de una central generadora de energía que utiliza radiación solar incidente.
Debido al problema del recalentamiento global, el suministro finito de combustibles fósiles, y el estigma asociado a la utilización de energía nuclear, existe un interés en desarrollar un equipo y procesos que, para la generación de energía, confíen en fuentes de energía renovable, y en particular, en la energía solar. No obstante, probablemente pasarán muchas décadas antes de realizar el cambio completo con respecto a los combustibles fósiles.
Por esta razón un objetivo de la presente invención es la reducción de los costes así como del tiempo que conlleva el cambio hacia centrales generadoras de energía que se basan en radiación solar mediante la actualización tecnológica con equipo basado en energía solar de las centrales generadoras de energía existentes alimentadas con combustible fósil. Lo anterior permitirá la sustitución gradual de las centrales generadoras de energía existentes alimentadas con combustible fósil con un riesgo mínimo y unos gastos de capital reducidos.
Sumario de la invención
El equipo de actualización tecnológica según la presente invención incluye una unidad de turbina de gas auxiliar que incluye un compresor auxiliar para comprimir el aire ambiente de manera que produce aire comprimido, un colector solar que recibe el aire comprimido para calentar el mismo de manera que produce aire comprimido calentado durante la exposición a radiación solar incidente, y una turbina auxiliar acoplada al compresor auxiliar y a un generador auxiliar para expandir el aire comprimido calentado y controlar el compresor auxiliar y el generador auxiliar produciendo de este modo energía y gases de escape calientes. Cuando se puede disponer de radiación solar incidente, un control de flujo suministra de forma selectiva los gases de escape calientes desde el equipo de actualización tecnológica hacia una caldera que forma parte de una central generadora de energía convencional alimentada con combustible fósil. La caldera posee unos elementos en espiral de intercambio de calor que contienen agua y recibe gases de escape calientes para vaporizar el agua en los elementos en espiral y producir vapor que se suministra a una turbina de vapor acoplada a un generador para expandir el vapor producido por la caldera, y controlar el generador y producir energía y vapor expandido. Un condensador condensa el vapor expandido para obtener el condensado, y una bomba devuelve el condensado a la caldera. Cuando no se puede disponer de radiación solar incidente, el control de flujo suministra a la caldera gases calientes desde una unidad de turbina de gas primaria que incluye un compresor primario que comprime el aire ambiente para producir aire comprimido, y un dispositivo de combustión que recibe el aire comprimido para quemar el combustible fósil y calentar el aire comprimido de manera que produce aire comprimido calentado que se suministra hacia la turbina primaria.
Por la noche y durante los días nublados u otros periodos de condiciones climáticas inclementes, la unidad de turbina de gas primaria está operativa, y la turbina de gas secundaria está en reposo. En dicho caso, la central generadora de energía funciona quemando combustible fósil. Durante el día, la unidad de turbina de gas secundaria funciona y la unidad de turbina de gas primaria está en reposo y no se quema combustible fósil, dirigiendo el control de flujo los gases de escape desde la unidad de turbina de gas secundaria hacia la caldera.
Preferentemente, la caldera incluye un conducto que posee un extremo en el inicio según la dirección del flujo para recibir los gases de escape calientes que fluyen a través del conducto hacia un extremo en el final según la dirección del flujo a través del cual se emiten los gases hacia la atmósfera. La caldera también puede incluir una cámara de combustión para quemar combustible y producir gases de combustible calientes que interactúan con los elementos en espiral de intercambio de calor en el conducto para calentar el condensado de vapor y producir vapor que se suministra hacia la turbina de vapor. El enfriamiento de los gases de combustible introduce un gradiente de temperatura en los gases de combustible que fluyen en el conducto; y los gases de escape calientes se introducen en el conducto en una posición donde la temperatura de los gases de combustible es aproximadamente la misma que la temperatura de los gases de escape calientes.
El equipo de actualización tecnológica según la presente invención puede incluir también un dispositivo de soplado secundario para presurizar el aire ambiente, y un colector solar que caliente el aire ambiente presurizado producido por el anteriormente mencionado dispositivo de soplado para producir aire ambiente calentado. Durante la exposición a la radiación solar incidente, un control de flujo suministra de forma selectiva el aire ambiente calentado desde el equipo de actualización tecnológica como aire secundario hacia una cámara de combustión adaptada para recibir aire primario y combustible fósil que se quema y produce productos de combustión. Durante la noche, o con tiempo nublado, el dispositivo de soplado secundario está en reposo. La central generadora de energía incluye también un dispositivo de soplado primario que introduce aire secundario en la cámara de combustión produciendo gases de combustible calientes que son recibidos en el extremo del inicio de un conducto según la dirección del flujo. Los gases de combustible fluyen a través del conducto hacia un extremo en el final según la dirección del flujo a través del cual los gases de combustible son emitidos hacia la atmósfera. Los elementos en espiral de intercambio de calor que contienen agua se colocan en la posición donde se produce el calor de transferencia del conducto en los gases del combustible y producen vapor que se suministra hacia una turbina de vapor acoplada a un generador. El vapor producido por los elementos en espiral se expande en la turbina y ejerce un control sobre el generador produciendo energía y vapor expandido. Un condensador condensa el vapor expandido de manera que se obtiene el condensado; y una bomba devuelve el condensado a los elementos en espiral.
Descripción breve de los dibujos
A continuación se describen a modo de ejemplo formas de realización de la presente invención, y haciendo referencia al dibujo adjunto en donde:
la Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático nuevamente de otra forma de realización de la presente invención;
la Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático de una forma de realización adicional de la presente invención; y
la Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático nuevamente de una forma de realización adicional de la presente invención.
La Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático de todavía una forma de realización adicional de la presente invención.
Las denominaciones y los numerales de referencia de un determinado valor en los diversos dibujos se refieren siempre a los mismos elementos.
Descripción detallada
La presente invención incluye la central 80 generadora de energía para generar energía utilizando gas sintético tal como se muestra en la Figura 1. La central 80 generadora de energía incluye el aparato solar 81 de reformación, la unidad 82 de turbina de gas, y la unidad 83 de turbina de vapor. El aparato 81 de reformación se construye con un equipo y se dispone de manera que reforma un gas de hidrocarburos de una fuente para obtener gas sintético. En realidad el término reformación se refiere a la utilización de calor para controlar una reacción química endotérmica entre una materia prima de alimentación de hidrocarburos y vapor o CO_{2} en presencia de un catalizador. El resultado o productos de dicha reacción es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y frecuentemente, cantidades residuales de la materia prima de alimentación. A dicha mezcla se le hace referencia habitualmente como gas sintético o syngas. La materia prima de alimentación para un aparato de reformación puede ser un gas tal como gas natural, gas GNL, gas GLP, biogás producido a partir de una digestión anaerobia, gas de vertedero, gas producido a partir de un proceso de fermentación, gas producido a partir de un sistema de pirólisis, gas producido a partir de un sistema de gasificación, etc. La materia prima de alimentación para el aparato de reformación, así como para dichos sistemas de producción de gas, puede ser también un material carbonoso sólido o líquido tal como carbón, biomasa, esquisto bituminoso, residuos de aceite, coque de petróleo, asfaltenos, etc. El gas sintético enriquecido con hidrógeno reformado posee una energía calorífica que es aproximadamente un 30% superior a la materia prima de alimentación original.
La unidad 82 de turbina de gas incluye el compresor 84 para comprimir aire de manera que produce aire comprimido, el calentador 85 para calentar el aire comprimido de manera que produce aire comprimido calentado, y la turbina 86 acoplada al generador 87 y al compresor para expandir el aire comprimido calentado y producir energía y gases de escape calientes en la línea 101. El calentador 85 está diseñado para quemar gas natural (GN) y gas sintético; y la línea 88 que suministra gas sintético desde el tanque 89 de almacenamiento, y la línea 90 que suministra gas GN desde el tanque 91 de almacenamiento constituyen medios para suministrar al calentador 85 tanto gas sintético producido por el aparato 81 como gas GN desde el tanque 91. Preferentemente, el aparato 81 utiliza radiación solar como una fuente de calor en la reformación del gas GN para obtener gas sintético. El aparato 81 de reformación incluye la caldera 92 para quemar gas GN de los medios 91 de almacenamiento y producir vapor en la línea 93, conteniendo el aparato solar 94 de reformación un catalizador y un condensador 95. El aparato 94 de reformación recibe gas GN del tanque 91 de almacenamiento, y responde a la radiación solar y al vapor de la caldera para reformar el gas GN obteniendo un precursor de gas sintético que sale del aparato de reformación en la línea 96.
El dispositivo 97 de intercambio de calor asociado a la caldera 92 añade calor a la caldera 92 y permite la reducción, o finalización de la transferencia de calor suministrado por el quemador 100. El vapor de agua en el gas sintético se extrae en el condensador 95 y el gas sintético secado se suministra a la bomba 99 que entrega el gas sintético al tanque 89 de almacenamiento. Durante los periodos de radiación solar incidente, el aparato 81 convierte el gas GN de una fuente en gas sintético que se almacena en el tanque 89. Dependiendo de la velocidad del flujo de gas GN hacia el tanque 91 de almacenamiento, de las dimensiones de los tanques 89 y 91 de almacenamiento, del consumo de combustible de la turbina 86, y de la cantidad de radiación solar incidente, se puede mantener el funcionamiento de la unidad 82 de turbina de gas suministrando sólo gas sintético al calentador 85. No obstante, por razones prácticas, es preferible proporcionar una cantidad auxiliar de gas GN para el funcionamiento de la central generadora de energía. De este modo, se suministra el gas GN al quemador 100 que enciende la caldera 92 del aparato 81 así como hacia la línea 90 que suministraba el gas GN al calentador 85.
Tal como se muestra en la Figura 1, la unidad 83 incluye el vaporizador 102 que contiene agua y que responde a los gases de escape calientes en la línea 101 para producir vapor, y la turbina 103 de vapor acoplada al generador 104 para expandir el vapor producido por el vaporizador y producir energía y vapor expandido. El vapor expandido se condensa en el condensador 105 de manera que se obtiene condensado que la bomba 106 devuelve al vaporizador.
El vaporizador 102 en la Figura 1 puede adoptar varias formas; y el indicador X-X representa un separador simbólico que indica una conexión a cualquiera de los diversos dispositivos que funcionan con gases de escape de una turbina. Por ejemplo, se podría utilizar una caldera de calor residual debajo del indicador X-X, o se podría utilizar una caldera de vapor.
En una forma de realización adicional, se puede actualizar tecnológicamente una central generadora de energía siendo suministrado el combustible para el quemador desde unos medios de almacenamiento de gas sintético. En dicha forma de realización, se puede producir el gas sintético utilizando uno de los muchos métodos para producir gas sintético a partir de material carbonoso, por ejemplo, el gas sintético se puede producir utilizando un aparato solar de reformación del tipo dado a conocer con referencia a la Figura 1 siendo suministrado el gas sintético desde los medios 89 de almacenamiento de gas sintético mostrados en la Figura 1.
En las formas de realización de la presente invención, antes de utilizar el vapor producido para hacer funcionar una turbina de vapor, se puede utilizar el vapor o parte del mismo para calentamiento del proceso o en otros procesos de cogeneración.
Además, en términos de equipo de actualización tecnológica, la presente invención se puede utilizar para producir energía en las centrales generadoras de energía nuevas, incluyendo la mejora real de los componentes de la central generadora de energía tales como una caldera, una cámara de combustión asociada a una caldera, etc.
En situaciones donde la canalización del gas pasa a través de una región donde la radiación solar incidente es relativamente elevada, se puede utilizar la presente invención para aplicar la reformación solar de la totalidad del gas o de parte del mismo para obtener gas sintético. El gas sintético producido de este modo se puede añadir al gas que fluye en la canalización, y/o se puede dirigir hacia una unidad de turbina de gas, o una central generadora de energía de ciclo combinado asociada al aparato de reformación solar para producir electricidad.
Haciendo referencia a continuación a la Figura 2, el numeral de referencia 110 indica una forma de realización de una central generadora de energía según la presente invención para generar energía utilizando gas sintético. La central 110 incluye una unidad 120 de turbina de gas, un aparato 140 productor de combustible, un aparato 160 de reformación, y una unidad 180 de turbina de reaprovechamiento. El aparato 160 de reformación posee un equipo construido y dispuesto de manera que reforma un material o gas de hidrocarburos de una fuente para obtener gas sintético. En realidad el término reformación se refiere a la utilización de calor para controlar una reacción química endotérmica entre una materia prima de alimentación de hidrocarburos y vapor o CO_{2} en presencia de un catalizador. El resultado o productos de dicha reacción es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y frecuentemente, cantidades residuales de la materia prima de alimentación. A dicha mezcla se le hace referencia habitualmente como gas sintético o syngas.
La materia prima de alimentación para un aparato de reformación puede ser un gas tal como gas natural, gas GNL, gas GLP, gas de hidrocarburos o biogás, se puede producir a partir de digestión anaerobia, gas de vertedero, gas producido por un sistema de fermentación que utilice un proceso de fermentación, gas producido a partir de un sistema de pirólisis, gas producido a partir de un sistema de gasificación, etc. tal como se muestra en la Figura 2. El caudal 141 para dicho aparato productor de combustible, indicado como el numeral 140, también puede ser un material carbonoso sólido o líquido tal como carbón, y/o residuos sólidos municipales (por ejemplo residuos industriales, lodo de aguas cloacales, etc.), biomasa, otros combustibles de calidad inferior por ejemplo esquisto bituminoso, residuos de aceite, coque de petróleo, asfaltenos, etc. y mezclas de los mismos. El gas sintético enriquecido con hidrógeno reformado posee una energía calorífica que es aproximadamente un 25% superior a la correspondiente a la materia prima de alimentación.
En esta forma de realización de la presente invención, el caudal 141 se suministra a uno de entre varios dispositivos, indicados mediante 142A - 142E, para producir un producto, un material o gas de hidrocarburos o biogás, que se puede almacenar como materia prima de alimentación en los medios de almacenamiento de producto, indicados mediante 146A - 146E, para el suministro posterior hacia el aparato de reformación. La totalidad de los dispositivos anteriores utilizan radiación solar como al menos una de sus entradas o fuentes de calor. De este modo, por ejemplo el sistema 142B de gasificación utiliza radiación solar como una de sus fuentes de calor. El biogás o producto gasificado, producido por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se puede almacenar como materia prima de alimentación en los medios 146B de almacenamiento de producto y suministrar al aparato 164 de reformación solar. De forma similar, los otros sistemas, indicados mediante 142A - 142E, mostrados en la figura funcionan de una manera análoga al sistema de gasificación descrito anteriormente. Si no se puede disponer de la suficiente radiación solar o uno de los sistemas mencionados no está operativo, se cierra la válvula 147 y el aparato 164 de reformación recibe gas natural (GN) desde los medios 146 de almacenamiento de gas GN a través de la válvula 148.
La unidad 120 de turbina de gas incluye el compresor 124 para comprimir aire de manera que produce aire comprimido y el dispositivo 125 de combustión para calentar el aire comprimido de manera que produce aire comprimido calentado. La turbina 126, incluida en la unidad 120 de turbina de gas, está acoplada preferentemente al generador 127 y al compresor para expandir el aire comprimido calentado y producir energía y gases de escape calientes en la línea 181. El dispositivo 125 de combustión está diseñado para quemar gas natural (GN), biogás o gas sintético. La línea 158 que suministra gas sintético desde el tanque 159 de almacenamiento, y la línea 161 que suministra gas GN desde el tanque 146 de almacenamiento o biogás desde el aparato 140 constituyen los medios de suministro para suministrar gas sintético producido por el aparato 160, biogás producido por el aparato 140 y gas GN del tanque 146 hacia el dispositivo 125 de combustión. Además, preferentemente, la radiación solar a través de un receptor solar se puede utilizar tal como se muestra por ejemplo para calentar el aire comprimido del compresor 124. En dicho caso, el combustible, por ejemplo el gas sintético, el gas natural (GN) o el material, gas de hidrocarburos o biogás se puede utilizar como calentamiento suplementario para llevar la temperatura del aire calentado al nivel requerido si así fuera necesario. Preferentemente, el aparato 160 utiliza radiación solar como una fuente de calor en la reformación del gas GN u otro gas suministrado desde el aparato 140 productor de combustible para obtener gas sintético. El aparato 160 de reformación incluye la caldera 162 para producir vapor en la línea 163, el aparato 164 de reformación solar que contiene un catalizador y el condensador 165. El aparato 164 de reformación recibe el gas GN del tanque 146 de almacenamiento u otro gas de los medios 146A - 146E de almacenamiento de producto, y responde a la radiación solar y al vapor de la caldera de manera que reforma el gas GN u otro gas obteniendo en un precursor de gas sintético que sale del aparato de reformación en la línea 166. La modalidad de funcionamiento que utiliza el gas GN tendrá lugar normalmente durante la puesta en marcha o durante el encendido suplementario cuando, por ejemplo no haya suficiente radiación solar tal como durante los periodos nublados. Debido a que en el aparato de reformación se utiliza radiación solar, en dicho aparato de reformación solar se consiguen temperaturas relativamente elevadas. De este modo, la cantidad de contaminantes presentes en el gas sintético producido a partir del material de hidrocarburos o a partir del gas natural, incluso si dichos contaminantes estaban presentes en el material de hidrocarburos o gas natural, será mínima.
El dispositivo 167 de intercambio de calor asociado a la caldera 162 añade calor a la caldera y permite la reducción, o finalización del calor suministrado por el quemador 170. El vapor de agua en el gas sintético se extrae en el condensador 165 y el gas sintético secado se suministra a la bomba 69 que entrega el gas sintético al tanque 159 de almacenamiento.
Durante los periodos de radiación solar, el aparato 160 convierte el gas GN o el gas producido a partir de la fuente 141 en gas sintético que se almacena en el tanque 159. Dependiendo de la velocidad del flujo de gas GN hacia el tanque 146 de almacenamiento, de las dimensiones de los medios 159 y 146 de almacenamiento, del consumo de combustible de la turbina 126, y de la cantidad de radiación solar, se puede mantener el funcionamiento de la unidad 120 de turbina de gas suministrando sólo gas sintético hacia el dispositivo 125 de combustión. No obstante, por razones prácticas, es preferible proporcionar una cantidad auxiliar de gas GN para el funcionamiento de la central generadora de energía. De este modo, el gas GN se suministra al quemador 170 que enciende la caldera 162 del aparato 160 así como hacia la línea 161 que suministraba el gas GN al dispositivo 125 de combustión.
Tal como se muestra en la Figura 2, la central 110 generadora de energía incluye el vaporizador 182 que contiene preferentemente agua y que responde a los gases de escape calientes en la línea 181 para producir vapor, y la turbina 183 de vapor acoplada al generador 184 para expandir el vapor producido por el vaporizador y producir energía y vapor expandido. El vapor expandido se condensa en el condensador 185 para obtener condensado que la bomba 186 devuelve hacia el vaporizador.
El vaporizador 182 en la Figura 5 puede adoptar varias formas y el indicador X-X en la Figura 2 representa un separador simbólico que indica una conexión a cualquiera de los diversos dispositivos que funcionan con gases de escape de una turbina. Por ejemplo, se podría utilizar una caldera de calor residual como la correspondiente mostrada en la Figura 2 debajo del indicador X-X, o se podría utilizar una caldera de vapor. En dichos sistemas de caldera de calor residual se puede utilizar o consumir mediante combustión combustible sólido o cenizas 144. Alternativamente, en una forma de realización adicional de la presente invención, antes que utilizar el vapor producido para hacer funcionar una turbina de vapor se puede utilizar el vapor o parte del mismo para calentamiento del proceso o en otros procesos de cogeneración. Además, parte del vapor producido se puede utilizar como vapor opcional para el aparato 164 de reformación.
Además, tal como se muestra en la Figura 2 antes que utilizar agua como fluido motor en el ciclo 180 de reaprovechamiento de energía, se puede utilizar un fluido motor orgánico, tal como pentano, isopentano, etc., en dicho ciclo de reaprovechamiento, de energía para producir energía expandiendo vapor orgánico en la turbina.
Además, antes que para obtener un ciclo de energía de reaprovechamiento, los gases de escape calientes se pueden utilizar para recuperar calor o para calentar, en el dispositivo 129 de intercambio de calor, el aire comprimido que sale del compresor 124 de la unidad 112 de turbina de gas antes de suministrar el aire comprimido hacia el dispositivo 125 de combustión.
Adicionalmente, el gas sintético producido (es decir el gas enriquecido con hidrógeno) se puede utilizar para otros propósitos tal como se muestra en la Figura 2 como por ejemplo para alimentar con combustible las pilas de combustible o como combustible para vehículos terrestres, marítimos o aéreos, etc.
En una alternativa adicional, el aparato 140 productor de combustible puede funcionar o producir un producto, un material o gas de hidrocarburos o biogás, según la presente invención, con fuentes de calor diferentes a la radiación solar como una de sus entradas o fuentes de calor.
Además, se debería observar que los medios de suministro o líneas mencionados en esta especificación se refieren a conductos adecuados, etc. En situaciones en donde la canalización del gas pasa a través de una región donde la radiación solar es relativamente elevada, se puede utilizar la presente invención para la reformación solar de la totalidad del gas o de parte del mismo para obtener gas sintético. El gas sintético producido de este modo se puede añadir al gas que fluye en la canalización, y/o se puede dirigir hacia una unidad de turbina de gas, o una central generadora de energía de ciclo combinado asociada al aparato de reformación solar para producir electricidad.
Aunque se puede utilizar gas de vertedero (LFG) u otro gas materia prima de alimentación como biogás o gas de hidrocarburos para producir gas del aparato de reformación y hacer funcionar el quemador de la turbina de gas, en una forma de realización adicional de la presente invención, al aparato de reformación se le suministra gas de vertedero u otro gas materia prima de alimentación como biogás o gas de hidrocarburos mientras que al quemador de la turbina de gas (ver Figura 3) se le suministra gas natural (así como gas sintético). Aunque se muestra un quemador dual, si se prefiere se pueden colocar quemadores independientes.
De este modo, en esta forma de realización, se utiliza gas natural (GN) como el combustible para el dispositivo 225 de combustión de la unidad de turbina de gas. No obstante, además, el gas natural se puede utilizar como elemento de apoyo auxiliar para el aparato de reformación así como, y en algunos casos, el elemento de apoyo auxiliar del quemador 225 cuando, por ejemplo, en los medios 246A-246E de almacenamiento de producto del aparato 240 productor de combustible no se disponga de suficiente producto. Además, si se prefiere, en ubicaciones específicas, en el calentador 230 de radiación solar se puede utilizar radiación solar, tal como radiación solar residual, para calentar o precalentar aire comprimido del compresor 224 de la unidad 220 de la turbina de gas. Adicionalmente, si se prefiere o si fuera necesario el aparato 240 productor de combustible puede funcionar o producir un producto, un material o gas de hidrógeno o biogás, sin radiación solar y utilizando otras fuentes de calor.
Además, aunque el quemador o quemadores alimentados con gas sintético y/o gas GN se muestran de manera que producen gases de combustión para hacer funcionar una turbina de gas tal como se ha descrito anteriormente, en una forma de realización adicional, los gases de combustión únicamente proporcionan calor al agua para producir vapor. Preferentemente, el vapor se utiliza para hacer funcionar una turbina de vapor para producir energía o electricidad (ver Figura 4).
Si se prefiere, se puede utilizar un fluido motor orgánico, más preferentemente n-pentano o isopentano. También en el presente caso, si se prefiere, en ubicaciones específicas, en el calentador 326 de radiación solar se puede utilizar radiación solar, tal como radiación solar residual, etc., para calentar o precalentar aire de combustión.
En una alternativa adicional, también se puede suministrar carbón al quemador. Si se prefiere, se pueden utilizar quemadores independientes. De forma similar, si se prefiere, en ubicaciones específicas, se puede utilizar radiación solar, tal como radiación solar residual, etc., para calentar o precalentar aire de combustión suministrado al quemador 327 de carbón utilizado en el calentador 328 de radiación solar.
Además, si se prefiere, en el dispositivo de combustión de la unidad de turbina de gas o en el dispositivo de combustión de carbón se puede consumir mediante combustión la totalidad del combustible sólido o cenizas mostrados en la Figura 2-4 ó parte de los mismos.
Adicionalmente, si se prefiere, el condensador 95 en la Figura 1, el condensador 165 en la Figura 2, el condensador 265 en la Figura 3 y el condensador 365 en la Figura 4 del aparato de reformación se pueden enfriar mediante agua o un fluido orgánico. El agua calentada o el fluido orgánico calentado producido de este modo se puede utilizar en el ciclo 83 de energía de vapor en la Figura 1, el ciclo 180 de energía de reaprovechamiento en la Figura 2, el ciclo 280 de reaprovechamiento en la Figura 3 y el ciclo 380 de reaprovechamiento en la Figura 4. El fluido orgánico preferente es n-pentano o isopentano. En dichos ciclos de energía, dichos condensadores pueden ser precalentadores o vaporizadores. Bajo ciertas situaciones, el calor extraído de dichos condensadores puede ser la única fuente de calor para dichos ciclos de energía.
Las ventajas y los resultados mejorados proporcionados por el método y el aparato de la presente invención resultan evidentes a partir de la anterior descripción de la invención. Se pueden realizar diversos cambios y modificaciones sin desviarse respecto al espíritu y el ámbito de la invención tal como se describe en las reivindicaciones que se exponen a continuación.

Claims (23)

1. Aparato para el suministro de combustible a una turbina de gas que utiliza gas de hidrocarburos y/o gas sintético obtenido mediante un reformador solar, caracterizado porque comprende:
a) un aparato productor de combustible de gas de hidrocarburos utilizando energía solar;
b) unos medios de regulación para la alimentación de combustible a la unidad de turbina de gas y al reformador solar.
2. Aparato según la reivindicación 1, que comprende:
a) un equipo construido y dispuesto de manera que reforma un gas de hidrocarburos de una fuente para obtener gas sintético;
b) medios de suministro para suministrar materia prima de alimentación de material o gas de hidrocarburos a un aparato de reformación contenido en dicho equipo, producida dicha materia prima de alimentación de material de hidrocarburos por un aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar;
c) una unidad de turbina de gas que incluye un compresor para comprimir aire de manera que produce aire comprimido, un dispositivo de combustión para consumir mediante combustión dicho gas sintético y calentar dicho aire comprimido de manera que produce aire comprimido calentado, y una turbina acoplada a un generador y a dicho compresor para expandir dicho aire comprimido calentado y producir energía y gases de escape calientes;
d) medios de suministro adicionales para suministrar dicho gas sintético producido por dicho equipo hacia dicho dispositivo de combustión;
e) un vaporizador que contiene agua y que responde a dichos gases de escape calientes para producir vapor.
3. Aparato según la reivindicación 2, que incluye una turbina de vapor para expandir el vapor producido por el vaporizador y producir energía y vapor expandido.
4. Aparato según la reivindicación 2, en el cual los medios de suministro suministran materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida mediante la utilización de radiación solar que gasifica sustancia de calidad inferior.
5. Aparato según la reivindicación 4, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende residuos municipales.
6. Aparato según la reivindicación 4, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende asfaltenos.
7. Aparato según la reivindicación 4, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende biomasa.
8. Aparato según la reivindicación 2, en el cual los medios de suministro suministran materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida utilizando radiación solar que provoca un proceso de pirólisis sobre la sustancia de calidad inferior.
9. Aparato según la reivindicación 8, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende residuos municipales.
10. Aparato según la reivindicación 8, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende asfaltenos.
11. Aparato según la reivindicación 8, en el cual la sustancia de calidad inferior comprende biomasa.
12. Aparato según la reivindicación 2, en el cual parte del vapor se suministra al aparato de
\hbox{reformación.}
13. Aparato según la reivindicación 2, en el cual los medios de suministro suministran materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida utilizando radiación solar que gasifica carbón.
14. Método para el suministro de combustible a una turbina de gas que utiliza gas de hidrocarburos y/o gas sintético obtenido mediante reforma solar, caracterizado porque comprende los pasos siguientes:
a) obtención de un equipo construido y dispuesto de manera que reforma un gas de hidrocarburos de una fuente para obtener gas sintético;
b) suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos a un aparato de reformación contenido en dicho equipo, producida dicha materia prima de alimentación de material de hidrocarburos por un aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar;
c) obtención de una unidad de turbina de gas que incluye un compresor para comprimir aire de manera que produce aire comprimido, un dispositivo de combustión para consumir mediante combustión dicho gas sintético y calentar dicho aire comprimido de manera que produce aire comprimido calentado, y una turbina acoplada a un generador y a dicho compresor para expandir dicho aire comprimido calentado y producir energía y gases de escape calientes;
d) suministro de dicho gas sintético producido por dicho equipo hacia dicho dispositivo de combustión;
e) vaporización de agua contenida en un vaporizador que contiene agua y que responde a dichos gases de escape calientes para producir vapor; y
f) expansión del vapor producido por dicho vaporizador en una turbina de vapor y producción de energía y de vapor expandido.
15. Método según la reivindicación 14, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos se lleva a cabo mediante el suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que gasifica sustancia de calidad inferior.
16. Método según la reivindicación 15, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que gasifica residuos municipales.
17. Método según la reivindicación 15, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que gasifica asfaltenos.
18. Método según la reivindicación 15, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que gasifica biomasa.
19. Método según la reivindicación 14, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que provoca un proceso de pirólisis sobre la sustancia de calidad inferior.
20. Método según la reivindicación 19, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que provoca un proceso de pirólisis sobre residuos municipales.
21. Método según la reivindicación 19, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que provoca un proceso de pirólisis sobre los asfaltenos.
22. Método según la reivindicación 19, en el cual el paso correspondiente al suministro de materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar se lleva a cabo suministrando materia prima de alimentación de material de hidrocarburos producida por el aparato productor de combustible mediante la utilización de radiación solar que provoca un proceso de pirólisis sobre la biomasa.
23. Método según la reivindicación 14, en el cual el paso correspondiente a la obtención de un equipo construido y dispuesto para reformar un gas de hidrocarburos de una fuente de manera que se obtenga gas sintético se lleva a cabo suministrando parte de dicho vapor a dicho aparato de reformación.
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