ES2209626B2 - Aparato y metodo para generar energia utilizando gas sintetico. - Google Patents
Aparato y metodo para generar energia utilizando gas sintetico.Info
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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.
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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/336,585 US6510695B1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Method of and apparatus for producing power |
| US09/336585 | 1999-06-21 | ||
| ES009902009A ES2174682B2 (es) | 1998-09-10 | 1999-09-09 | Equipo de actualizacion tecnologica para reducir el consumo de combustible fosil de una central generadora de energia que utiliza la radiacion solar incidente. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2209626A1 ES2209626A1 (es) | 2004-06-16 |
| ES2209626B2 true ES2209626B2 (es) | 2005-07-16 |
Family
ID=32658302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200201656A Expired - Fee Related ES2209626B2 (es) | 1999-06-21 | 1999-09-09 | Aparato y metodo para generar energia utilizando gas sintetico. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2209626B2 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5595059A (en) * | 1995-03-02 | 1997-01-21 | Westingthouse Electric Corporation | Combined cycle power plant with thermochemical recuperation and flue gas recirculation |
| US5704209A (en) * | 1994-02-28 | 1998-01-06 | Ormat Industries Ltd | Externally fired combined cycle gas turbine system |
| AU7867998A (en) * | 1997-07-31 | 1999-03-04 | Ormat Industries Ltd. | Method of and apparatus for producing power |
-
1999
- 1999-09-09 ES ES200201656A patent/ES2209626B2/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2209626A1 (es) | 2004-06-16 |
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