ES2248301T3 - Un dispositivo y un procedimiento para transferir calor y uso de los mismos. - Google Patents
Un dispositivo y un procedimiento para transferir calor y uso de los mismos.Info
- Publication number
- ES2248301T3 ES2248301T3 ES01918055T ES01918055T ES2248301T3 ES 2248301 T3 ES2248301 T3 ES 2248301T3 ES 01918055 T ES01918055 T ES 01918055T ES 01918055 T ES01918055 T ES 01918055T ES 2248301 T3 ES2248301 T3 ES 2248301T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- medium
- flow
- heat transfer
- heat
- transfer element
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/003—Feed-water heater systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Un dispositivo para transferir calor, que comprende un primer elemento (1) para transferir calor desde un primer medio (2) que fluye en un primer circuito (3), a un segundo medio (4) que fluye en un segundo circuito (5), y un medio (12) que conecta el primer (3) y el segundo (5) circuito, dispuesto aguas abajo del primer elemento de transferencia de calor (1) en relación con la dirección de flujo del primer medio (2), a fin de unir el primer medio y un cuarto medio (11) que fluye al medio de mezclado (12), estando dispuesto el primer (2) y el cuarto (11) medio de forma que constituyan conjuntamente al menos una parte del segundo medio (4); caracterizado porque el dispositivo comprende un segundo elemento (16) para transferir calor desde un tercer medio (17) a dicho segundo medio (4) y un medio (18) dispuesto después del medio de mezclado en relación con la dirección de flujo del segundo medio (4) a fin de dividir el flujo del segundo medio en una primera parte de flujo (19) que fluye a través del primer elemento de transferencia de calor (1) en una primera parte del circuito (20) y en una segunda parte de flujo (21) que fluye a través del segundo elemento de transferencia de calor (16) en una segunda parte del circuito (22) y adaptar el tamaño de dicha primera parte de flujo (19) al tamaño del flujo del primer medio (2) que fluye a través del primer elemento de transferencia de calor (1) a fin de reducir la pérdida de exergía en el mismo (1) y aumentar la temperatura del segundo medio (4), y porque se ha dispuesto un sistema (14) para purificar y/o filtrar el segundo medio (4) entre el medio de mezclado (12) y el medio divisor (18).
Description
Un dispositivo y un procedimiento para transferir
calor y uso de los mismos.
La presente invención se refiere a un dispositivo
y método para transferir calor, según los preámbulos de las
reivindicaciones adjuntas 1 y 9 así como su uso.
La invención es aplicable para el calentamiento
de diferentes medios en varias aplicaciones técnicas, pero a
efectos de explicación, sin restringir en modo alguno la invención,
a partir de ahora se describirá la aplicación cuando la denominada
agua de alimentación de las calderas para la producción de vapor
deba calentarse antes de suministrarse a la fase del proceso donde
se genera vapor, la cual se requiere por ejemplo en la industria
papelera.
Cuando se produce vapor para ser usado en
diferentes fases del proceso de la industria papelera y la
utilización posterior del vapor, cerca de dos tercios de la
cantidad de agua que se consume para generación del vapor requerido
pueden ser reutilizados en un estado denominado condensado
recuperado. Así pues, el condensado recuperado puede diluirse con
un 50% aproximadamente de agua adicional para mantener la cantidad
de agua requerida para la producción de vapor. Además el
condensado recuperado así como el agua añadida, que en conjunto
constituyen el agua de alimentación de las calderas, deben
purificarse por filtración para alcanzar el alto grado de pureza
que se exige respecto del agua que se suministra a una o más
calderas de vapor.
Al mismo tiempo, a los efectos de ahorrar energía
se desea que el agua de alimentación de las calderas tenga una
temperatura lo más alta posible cuando se suministre a la caldera
de vapor.
Los requisitos mencionados anteriormente son no
obstante incompatibles en parte, ya que el equipado de filtrado que
normalmente se usa para purificar el agua de alimentación de las
calderas requiere que ésta tenga una temperatura proporcionalmente
baja para permitir efectuar la filtración de forma
satisfactoria.
Según la técnica anterior esto se soluciona
mezclando el condensado recuperado y agua dulce, y/u otra agua
apropiada con una temperatura adecuada, por ejemplo en un tanque,
para constituir el agua de alimentación de las calderas a fin de
obtener una temperatura que sea lo bastante baja por lo que se
refiere al equipo de filtrado mencionado anteriormente, en la
mayoría de los casos un denominado filtro de lecho mixto, y a
partir de ese momento el agua de alimentación de las calderas se
bombea a un cambiador de calor, situado aguas arriba de la
posición de mezclado en relación con la dirección de flujo del
condensado recuperado, y en dicho cambiador de calor el agua de
alimentación de las calderas se calienta por medio del condensado
recuperado. Esto significa que el agua de alimentación de las
calderas alcanza una temperatura mayor antes de bombearse
posteriormente a la caldera de vapor y que la temperatura del
condensado recuperado se reduce antes de llevarse al tanque de
mezclado.
No obstante, los dispositivos y métodos según la
técnica anterior tienen desventajas importantes en la medida en que
una parte significativa de la exergía, es decir, la calidad de la
energía, del condensado recuperado se pierde a través de un proceso
irreversible como consecuencia del hecho de que el flujo del
condensado recuperado a través del cambiador de calor hasta un
grado considerable es inferior al flujo del agua de alimentación de
las calderas, en muchos casos sólo dos tercios del flujo del agua
de alimentación de las calderas a través del cambiador de calor, lo
que es muy desfavorable desde el punto de vista de preservar la
exergía. En otras palabras, esto significa que una cierta cantidad
de calor se transfiere desde una cantidad menor de condensado
recuperado a una cantidad mayor de agua de alimentación de las
calderas, lo que da como resultado que el agua de alimentación de
las calderas no consigue un incremento óptimo de la temperatura
incluso en caso de que la pérdida de calor desde el cambiador de
calor sea insignificante. Además, se desearía poder usar otras
fuentes de energía, como puede ser el calor residual producido en
el proceso de fabricación de pasta de papel y/o papel, para
calentar el agua de alimentación de las calderas.
Un primer objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo del tipo definido en la introducción,
que reduce en gran medida los problemas antes mencionados de tales
dispositivos ya conocidos.
Este objetivo se consigue según la invención
proporcionando un dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1.
Gracias a dicha disposición de un segundo
elemento de transferencia de calor y a dichos medios para dividir
el flujo del segundo medio, puede lograrse un calentamiento más
favorable del segundo medio. A este respecto, el primer elemento de
transferencia de calor puede usarse con un mínimo de pérdidas de
exergía por medio de la adaptación del tamaño del flujo del segundo
medio que pasa a través del primer elemento de transferencia de
calor, al flujo del primer medio que pasa a través del primer
elemento de transferencia de calor mientras una parte del segundo
medio es calentada por otra fuente de calor, es decir, por un
tercer medio que deriva por ejemplo de una fuente de calor
residual, de forma que el segundo medio, en una posible mezcla de
la primera y segunda partes del flujo, obtiene una temperatura
mayor de lo que sería el caso si sólo se usase el primer elemento de
transferencia de calor y la totalidad del flujo del segundo medio
se hiciese pasar a través del primer elemento de transferencia de
calor. Esto puede alcanzarse en muchos casos aunque el tercer
medio normalmente tenga una temperatura inferior al primer medio.
Con respecto a esto el principio básico es que flujos másicos
iguales en el lado primario y el secundario del primer elemento de
transferencia de calor minimizan la pérdida de exergía cuando se
transfiere el calor, a condición de que el primer y el segundo
medio tengan básicamente la misma capacidad térmica específica.
El documento
SE-B-740.194 describe un método y un
dispositivo para equilibrar un cambiador de calor incluido en una
planta de ventilación comparando los valores de temperatura
medidos. Sin embargo, el campo técnico y el problema que debe
solucionarse son completamente diferentes por lo que respecta a la
presente invención y consiguientemente no se menciona nada acerca
de los problemas relacionados con el condensado recuperado en la
producción de vapor y cómo pueden solucionarse dichos problemas. Lo
único en común es que el documento
SE-B-740.194 se propone mostrar cómo
puede equilibrarse un cambiador de calor. No obstante, el
equilibrado tiene lugar con objetos totalmente diferentes y por
medios totalmente distintos que en la presente invención.
El documento
US-A-4.137.965 describe un sistema
de recuperación de calor residual, pero no tiene ni la estructura
ni la función descritas en la presente aplicación.
Según una realización preferida de la invención,
el dispositivo comprende un tercer elemento para transferir el
calor desde dicho tercer medio hasta el cuarto medio, el cual
elemento está dispuesto aguas arriba del medio de mezclado en
relación con la dirección del flujo del cuarto medio. El tercer
elemento de transferencia de calor hace posible usar el tercer
medio, por ejemplo un flujo caliente de calor residual de una
planta de decoloración, como puede ser un filtrado EOP, para
calentar el cuarto medio, por ejemplo agua dulce, de forma que la
máxima temperatura permitida del segundo medio inmediatamente
después del medio de mezclado pueda obtenerse también durante las
condiciones en las que el cuarto medio antes de calentarse tiene
una temperatura proporcionalmente baja y/o cuando el primer medio
antes de mezclarse con el cuarto medio tiene una temperatura
proporcionalmente baja o un flujo bajo.
Según una realización preferida adicional de la
invención los medios de división se disponen a fin de adaptar el
tamaño de dicha primera parte del flujo de forma que este flujo sea
básicamente tan grande como el flujo del primer medio. Esta
realización es especialmente adecuada en el caso en que el primer y
el segundo medio tienen básicamente la misma capacidad térmica
específica, ya que iguales flujos en combinación con la misma
capacidad específica de los dos medios dará como resultado una
transferencia de calor óptima, en lo que se refiere a la menor
pérdida posible de exergía desde el primer al segundo medio en el
primer elemento de transferencia de calor.
Un segundo objeto de la presente invención es
proporcionar un método del tipo definido en la introducción, el
cual reduce en gran medida los problemas expuestos anteriormente de
tales métodos ya conocidos.
Este segundo fin se obtiene de acuerdo con la
invención proporcionando un método según la reivindicación 9.
Otras ventajas y características favorables del
dispositivo de acuerdo con la invención y del método de acuerdo con
la invención se desprenden de la siguiente descripción y las otras
reivindicaciones que la acompañan.
La invención se refiere también al uso de un
dispositivo de acuerdo con la invención y/o un método de acuerdo
con la invención para calentar agua para producción de vapor.
Con referencia a los dibujos adjuntos, a
continuación se ofrece una descripción más detallada de
realizaciones preferidas de la invención citadas como ejemplos.
En los dibujos:
la Fig. 1 es una ilustración esquemática de un
sistema para precalentar el agua de alimentación de las calderas de
acuerdo con el estado de la técnica;
la Fig. 2 es una ilustración esquemática de un
sistema alternativo para precalentar el agua de alimentación de las
calderas;
la Fig. 3 es una ilustración esquemática de un
dispositivo de acuerdo con la invención, y
la Fig. 4 es una ilustración esquemática de una
variante del dispositivo de acuerdo con la invención.
En la Fig. 1 se ilustra un sistema para
precalentar agua de alimentación de las calderas cuyo fin es la
producción de vapor. El sistema está diseñado de acuerdo con la
técnica ya conocida en la industria papelera. Se ha dispuesto un
cambiador de calor 1 con el fin de transferir el calor desde un
condensado recuperado 2 que fluye en un primer circuito 3 hasta un
agua de alimentación de las calderas 4 que fluye en un segundo
circuito 5. El condensado recuperado 2 está constituido por vapor
condensado reutilizado procedente de diferentes etapas del proceso
que requieren el uso de vapor. En el cambiador de calor 1, el calor
se transfiere desde el condensado recuperado 2, que en una posición
6 situada aguas arriba del cambiador de calor 1 a menudo posee una
temperatura del orden de 100 a 130ºC, al agua de alimentación de
las calderas 4, que en una posición 7 situada aguas arriba del
cambiador de calor 1 a menudo tiene una temperatura del orden de 15
a 45ºC. Esto significa que al emitir calor se reduce la temperatura
del condensado recuperado 2, preferentemente del orden de 25 a
50ºC en una posición 8 situada aguas abajo del cambiador de calor 1
y se aumenta la temperatura del agua de alimentación de las
calderas 4, preferentemente del orden de 60 a 80ºC, en una posición
9 situada aguas abajo del cambiador de calor 1.
A continuación se bombea el agua de alimentación
de las calderas por medio de una bomba 15 a uno o más tanques de
agua de alimentación de las calderas 10 y además a una o más
calderas para producción de vapor, por ejemplo calderas de sosa,
aceite y/o corteza, el cual se usa en diferentes fases del proceso
de producción de pulpa y/o papel. Desde estas fases del proceso una
parte del vapor enfriado es reutilizada y reintroducida, tal como
se ha expuesto, en forma del condensado recuperado 2 que ha de
usarse como parte del agua de alimentación de las calderas 4.
No obstante, la cantidad recuperada de condensado
recuperado no basta para mantener la cantidad requerida de agua de
alimentación de las calderas y por tanto debe añadirse más agua.
Con este fin se usa normalmente agua dulce 11, que se mezcla con el
condensado recuperado 2 en un tanque de mezclado 12. Para evitar la
precipitación de sal en la posterior producción de vapor el agua
dulce 11 se somete a una o más fases de desionización en lo que se
refiere a cationes y aniones en un intercambiador de iones 13 antes
de que el agua dulce 11 llegue al tanque de mezclado 12.
El agua que fluye desde el tanque de mezclado 12
constituye así el agua de alimentación de las calderas 4, pero
antes de que pueda usarse para producción de vapor debe purificarse
más por filtración, eliminándose las impurezas restantes en un
equipo de filtrado 14 y posteriormente calentarse por medio del
condensado recuperado 2 a través del cambiador de calor 1 tal como
se ha descrito anteriormente. Como se ha expuesto antes, la bomba
15 se usa apropiadamente para hacer que el agua de alimentación de
las calderas fluya hasta los tanques de agua de alimentación de las
calderas 10. No obstante, debe señalarse que para esta realización
así como para todas las realizaciones de la invención descrita más
adelante, si se usa dicha bomba 15 se hace hincapié en que la misma
puede disponerse, a menudo con ventaja, aguas arriba del equipo de
filtrado 14 en relación con la dirección de flujo del agua de
alimentación de las calderas 4, es decir, entre la posición de
mezclado 12 y el equipo de filtrado 14, de forma que presione, en
lugar de succionar, el agua de alimentación de las calderas 4 a
través del equipo de filtrado 14 evitando así el riesgo de
cavitación en el equipo de filtrado 14.
Para la filtración del agua de alimentación de
las calderas 4 en la industria papelera se usa casi exclusivamente
un denominado filtro de lecho mixto 14. Este es un método de
filtrado eficaz, pero tiene el inconveniente de que requiere que el
medio que ha de filtrarse tenga una temperatura que no exceda de
aproximadamente 50ºC. La consecuencia de ello es que no se permite
que la mezcla del condensado recuperado 2 y el agua dulce 11 tenga
una temperatura que exceda de aproximadamente 50ºC.
Sin embargo, al mismo tiempo se desea una
temperatura lo más alta posible del agua de alimentación de las
calderas 4 en la producción de vapor, y por tanto puede decirse que
existen deseos contrapuestos en lo que se refiere a la temperatura
del agua de alimentación de las calderas 4. Tal como se ha expuesto
anteriormente, se ha intentado solucionar este problema usando el
cambiador de calor 1 de acuerdo con la técnica anterior.
Si fuera posible prescindir del equipo de
filtrado, o usar un equipo de filtrado 14b que fuera capaz de
filtrar el agua de alimentación de las calderas 4 hasta el grado
deseado sin requerir una temperatura proporcionalmente baja del
agua de alimentación de las calderas 4, podría prescindirse del
cambiador de calor 1. Un sistema así se ilustra en la Fig. 2. En
este caso el condensado recuperado 2 presente en el circuito 3 se
dirige por lo tanto al tanque de mezclado 12, donde se mezcla con
el agua dulce 11.
No obstante, en muchas aplicaciones el sistema
según la Fig. 2 es una utopía, ya que dicho equipo de filtrado 14b
no se encuentra disponible en la actualidad.
En la Fig. 3 se ilustra un dispositivo según la
invención para transferir calor. El dispositivo comprende un primer
elemento 1 para transferir el calor desde un primer medio 2 que
fluye en un primer circuito 3, hasta un segundo medio 4 que fluye
en un segundo circuito 5. Además, el dispositivo comprende un
segundo elemento 16 para transferir calor desde un tercer medio 17
a dicho segundo medio 4 y un medio 18 dispuesto con el fin de
dividir el flujo del segundo medio 4 entre una primera parte de
flujo 19 que fluye a través del primer elemento de transmisión de
calor 1 presente en un primer circuito 20 y en una segunda parte de
flujo 21 que fluye a través del segundo elemento de transmisión de
calor 16 presente en un segundo circuito 22. El medio divisor 18
está a este respecto dispuesto con el fin de adaptar el tamaño de
dicha primera parte de flujo 19 al tamaño del flujo del primer
medio 2 que fluye a través del primer elemento de transmisión de
calor 1. Además, la realización ilustrada del dispositivo según la
invención incluye un medio 12 que conecta el primer 3 y el segundo
5 circuito y que está dispuesto aguas abajo del primer elemento de
transmisión de calor 1 en relación con la dirección de flujo del
primer medio 2, y aguas arriba de dicho medio divisor 18 en
relación con la dirección de flujo del segundo medio 4, para reunir
el primer medio 2 y el cuarto medio 11 que fluyen al medio de
mezclado 12, disponiéndose el primer 12 y el cuarto 11 medio con el
fin de constituir conjuntamente el segundo medio 4.
Un dispositivo así puede usarse por ejemplo para
solucionar los problemas expuestos en la introducción cuando se
calienta agua de alimentación de las calderas en la industria
papelera. Así pues, en tal aplicación el primer y segundo miembros
de transmisión de calor son preferentemente cambiadores de calor de
tipo contracorriente, el primer medio un condensado recuperado, el
segundo medio agua de alimentación de las calderas y el cuarto
medio agua dulce. Además, un sistema 14 para purificar y/o filtrar
el segundo medio 4 se dispone entre el medio de mezclado 12 y el
medio divisor 18. Por lo tanto, se supone en este caso que el
sistema de filtrado 14 es un filtro de lecho mixto. Un tercer
medio procede preferentemente de alguna otra fuente de calor
residual presente en el proceso de fabricación. Puede usarse por
ejemplo un denominado filtrado EOP de una instalación de
decoloración, ya que este filtrado es un producto residual de la
planta de decoloración, que en algunos casos se encuentra
disponible y no se usa como fuente de calor, sino que simplemente
se elimina del proceso a través de un desagüe.
Una característica requerida del tercer medio 17
es que tenga una temperatura que exceda la del segundo medio 4 de
forma que el calor pueda transferirse desde el tercer medio 17
hasta el segundo medio 4. Aunque el tercer medio 17 podría ser
cualquier fuente de energía que sea capaz de calentar el segundo
medio 4 de forma suficiente y el segundo elemento de transferencia
de calor 16 podría ser de cualquier tipo, en el ejemplo de la
realización el tercer medio 17 es un fluido dispuesto al objeto de
fluir en un tercer circuito 23 y el segundo elemento de
transferencia de calor 16 es un cambiador de calor.
Más adelante el dispositivo según la invención
ilustrada en la Fig. 3 y el método según dicha invención se
ejemplificarán por medio de una descripción más detallada del uso
de los mismos para calentar agua con el fin de producir vapor. No
obstante, algunas partes ya descritas se omitirán y para la
descripción en su totalidad se aplica el principio de que las notas
de referencia idénticas señalan componentes similares o
correspondientes.
El condensado recuperado 2, es decir, vapor de
agua condensado, fluye en el tercer circuito 3 al primer cambiador
de calor 1 donde el condensado recuperado 2 emite calor al agua de
alimentación de las calderas 4. A partir de entonces se hace fluir
el condensado recuperado hasta el tanque de mezclado 12. Con el fin
de obtener la suficiente cantidad de agua de alimentación de las
calderas se añade también agua dulce 11 al tanque de mezclado 12.
La cantidad de agua dulce añadida varía en función del flujo actual
del condensado recuperado 2, que a su vez depende de en qué medida
pueda reutilizarse el vapor en el proceso 35 para el resto.
Normalmente se requiere una adición de agua dulce 11
correspondiente a aproximadamente la mitad del flujo del condensado
recuperado. La temperatura del agua dulce 11 puede variar en gran
medida dependiendo de la estación, etc. Además, el flujo y la
temperatura del condensado recuperado 2 pueden variar, y por tanto
debe asegurarse que el agua de alimentación de las calderas 4,
cuando salga del tanque de mezclado 12 para fluir en el segundo
circuito 5, no tenga una temperatura demasiado elevada cuando
llegue al filtro de lecho mixto 14. El propósito del filtro de
lecho mixto 14 es purificar el agua de alimentación de las calderas
4 antes de usarla para producción de vapor y esta fase de
purificación y/o filtrado requiere que el agua de alimentación de
las calderas 4 tenga una temperatura que no exceda de
aproximadamente 50ºC. Esto significa que el agua de alimentación de
las calderas 4 inmediatamente después del tanque de mezclado 12 a
menudo tiene una temperatura del orden de 15 a 45ºC. No obstante,
debe señalarse que el medio de mezclado 12 no tiene que incluir
necesariamente un recipiente, como puede ser un tanque de mezclado
de agua de alimentación, en todas las aplicaciones, sino que en
algunos casos puede ser por ejemplo un acoplamiento roscado de tres
tubos, con o sin válvulas, para conectar los conductos del primer
y el cuarto medio al conducto del segundo medio, para unir el
primer y el cuarto medio a fin de constituir al menos una parte del
segundo medio. A este respecto se señala también que otros medios
disponibles y apropiados pueden llevarse al medio de mezclado para
constituir una parte del segundo medio.
El agua de alimentación de las calderas se bombea
además al medio divisor 18 que está constituido por ejemplo por
una servoválvula de tres vías regulable, para ser dividida en la
primera parte de flujo 19 y la segunda parte de flujo 21. La
primera parte de flujo 19 fluye en la primera parte del circuito 20
al primer cambiador de calor 1 y luego al tanque o tanques de agua
de alimentación de las calderas 10. A este respecto debe
mencionarse que preferentemente todos los cambiadores de calor
pueden ser del tipo denominado "en contracorriente".
La segunda parte de flujo 21 fluye en la segunda
parte del circuito 22 al segundo cambiador de calor 16 y luego al
tanque o tanques de agua de alimentación de las calderas 10. La
primera parte de flujo 19 del agua de alimentación de las calderas
es calentada por lo tanto por el condensado recuperado 2 en el
primer cambiador de calor 1 y a este respecto el tamaño de la
primera parte de flujo 19 se adapta al tamaño del flujo del
condensado recuperado 2 por medio de la válvula 18 para obtener una
transferencia de calor óptima, es decir, transferencia de calor
durante la conservación de la exergía, al agua de alimentación de
las calderas 4. Cuando se toma en consideración sólo el primer
cambiador de calor 1 se obtienen las menores pérdidas de exergía en
la transferencia de calor cuando los flujos másicos del condensado
recuperado 2 y la primera parte de flujo 19 son iguales y ello
significa por lo tanto que en muchas condiciones de funcionamiento
cerca de dos tercios del agua de alimentación de las calderas 4 se
hacen fluir a través del primer cambiador de calor 1, ya que
aproximadamente dos tercios del agua de alimentación de las
calderas 4 se reintroducen en el sistema como condensado recuperado
2.
La segunda parte de flujo 21 es calentada por la
fuente de calor residual, en este caso filtrado EOP, en el segundo
cambiador de calor 16. Por supuesto, los tamaños óptimos de las
partes de flujo 19, 21 dependen también del suministro de por
ejemplo filtrado EOP y sus contenidos energéticos y por lo tanto
los flujos 19, 21 se adaptan también a ello. En muchos casos de
funcionamiento hay sin embargo abundancia de filtrado EOP con una
temperatura del orden de 70 a 75ºC, lo que significa que a través
de la adaptación de las dos partes de flujo 19, 21 para que los dos
cambiadores de calor 1, 16 estén bien equilibrados, es decir, haya
flujos másicos aproximadamente iguales en el lado primario y el
secundario (con ajuste posiblemente para diferente capacidad
térmica específica de los medios) de los dos medios en el
respectivo cambiador de calor 1, 16, puede llevarse a cabo una
transferencia de calor al agua de alimentación de las calderas 4 en
los dos cambiadores 1, 16, lo cual se optimiza en cuanto a la
conservación de la exergía en relación a lo que sería el caso si
todo el flujo de agua de alimentación de las calderas se hiciera
fluir a través del primer cambiador de calor 1. Con flujos másicos
equilibrados en el lado primario y el secundario de los cambiadores
de calor 1, 16, con ajuste de los flujos para una posible
diferencia en la capacidad térmica específica entre el medio
situado en el lado primario y el del lado secundario, de hecho se
obtiene un intercambio óptimo de calor en lo que se refiere a
mantener los contenidos de exergía de la energía térmica
transmitida. Si los medios tienen diferente capacidad térmica
específica el medio que posee la mayor capacidad térmica específica
debería si es posible tener un flujo menor que el otro medio con
inferior capacidad térmica específica para obtener una
transferencia de calor óptima en lo que se refiere a la
conservación de la exergía. Por supuesto, a este respecto no es una
desventaja, no obstante, si hay un exceso del tercer medio 17 de
tal forma que éste tenga un flujo másico mayor que la segunda
parte de flujo 21. Por otra parte, existe la posibilidad de dividir
el tercer medio 17 de forma que los flujos a través del segundo
cambiador de calor 16 se equilibren y el exceso del tercer medio 17
a través del mismo pueda usarse para otros fines.
Sin embargo, en algunos casos puede ser necesario
renunciar a la transferencia de calor óptima y permitir una
primera parte de flujo 19 algo mayor. Esto depende de ese hecho si
el estado de funcionamiento es tal que un aumento de la primera
parte de flujo 19 tiene como resultado un incremento de la pérdida
de exergía. Este incremento seguirá conduciendo a una mayor
disminución de la temperatura del condensado recuperado 2 en una
posición situada aguas abajo del primer cambiador de calor 1 en
relación con la dirección de flujo del condensado recuperado 2. En
algunas situaciones esto se requiere, ya que de otro modo la
temperatura en el tanque de mezclado 12, y por tanto en el filtro
de lecho mixto 14 sería demasiado alta.
Además, el dispositivo ilustrado en la Fig. 3
tiene un medio 24 dispuesto aguas abajo del primer elemento de
transferencia de calor 1 en relación con la dirección de flujo de
la primera parte de flujo 19, y aguas abajo del segundo elemento de
transferencia de calor 16 en relación con la dirección de flujo de
la segunda parte de flujo 21, para conectar la primera 20 y la
segunda 22 parte del circuito. El medio de conexión 24 puede ser
una tubería que conecte las partes del circuito 20, 22 de forma que
se logre comunicación entre las mismas, tal como se ilustra en la
Fig. 3, o puede ser una tubería común de las dos partes del
circuito 20, 22 para hacer que las dos partes del flujo 19, 21
fluyan en esta tubería de camino a los tanques de agua de
alimentación de las calderas 10, tal como se ilustra por ejemplo en
la Fig. 5. La gestión de las partes de flujo 19, 21 aguas abajo de
los cambiadores de calor 1, 16 y posiblemente su mezclado para la
igualación de temperatura por ejemplo y el número de tanques de
agua de alimentación de las calderas 10, pueden ser variados para
satisfacer las necesidades reales que existan para alimentar la
fase del proceso de generación de vapor. A este respecto debe
mencionarse que en los tanques de agua de alimentación de las
calderas 10 la temperatura del agua de alimentación de las calderas
se incrementa por medio del vapor recibido de la siguiente fase de
generación de vapor, el cual tiene una temperatura de
aproximadamente 120 a 140ºC, hasta que el agua de alimentación de
las calderas hierve con el propósito de forzar la salida del
oxígeno presente en dicha agua. La parte de este calentamiento del
agua de alimentación de las calderas que puede llevarse a cabo por
medio del dispositivo según la invención, antes de que el agua de
alimentación de las calderas llegue a los tanques de agua de
alimentación de las calderas, ahorra así vapor y por tanto
combustible. De esta forma, consiguientemente, el proceso puede
llevarse a cabo de un modo que supone menores costes.
En la Fig. 4 se ilustra una variante del
dispositivo según la invención. De aquí en adelante se describirán
en primer lugar los componentes y métodos que son característicos
de esta realización específica. En otros sentidos remite a la
realización según la Fig. 3. El dispositivo comprende un tercer
elemento 25 para transferir el calor desde el tercer medio 17 al
cuarto medio 11, el cual está dispuesto aguas arriba del medio de
mezclado 12 en relación con la dirección de flujo del cuarto medio
11. Además, el tercer elemento de transferencia de calor 25 está
dispuesto en el tercer circuito 23 aguas abajo del segundo elemento
de transferencia de calor 16 en relación con la dirección de flujo
del tercer medio 17. Entre el segundo 16 y el tercer 25 elemento de
transferencia de calor se ha dispuesto un medio 26 por el cual una
parte deseada del flujo del tercer medio 17 puede hacerse fluir
hasta una posición 27 situada en el tercer circuito 23 aguas abajo
del tercer elemento de transferencia de calor 25 en relación con la
dirección de flujo del tercer medio 17 sin fluir a través del
tercer elemento de transferencia de calor 25. En un modo de
funcionamiento y una aplicación análogos tal como se ha descrito
con referencia a la realización de la Fig. 3, la realización de la
Fig. 4 significa que el filtrado EOP 17, si se requiere, puede
usarse para calentar el agua dulce 11. De hecho la cuestión se
plantea de tal manera que el objetivo es lograr en el tanque de
mezclado la máxima temperatura permitida en lo que se refiere al
rendimiento del filtro de lecho mixto 12. Durante ciertos periodos,
por ejemplo en invierno, el agua dulce puede estar
proporcionalmente fría y a lo largo del año la temperatura puede
variar en un intervalo que va desde algunos grados centígrados
hasta aproximadamente 25ºC. Después de pasar por el segundo
cambiador de calor 16 el filtrado EOP tiene una temperatura del
orden de 25 a 50ºC. La variación de temperatura depende del tamaño
y la temperatura de la segunda parte de flujo 21 o, y el flujo y
la temperatura del filtrado EOP aguas arriba del cambiador de calor
16. A este respecto el filtrado EOP 17 tiene una temperatura
suficiente para ser usada con el fin de calentar el agua dulce 11
también. Para poder controlar el calentamiento del agua dulce 11 se
dispone el medio de derivación 26 mencionado antes, que incluye
una servoválvula de tres vías regulable y una tubería 29, de forma
que, si se requiere, una parte del filtrado EOP o la totalidad del
mismo pueda fluir en el tercer circuito 23 sin pasar por el tercer
cambiador de calor 25.
Por supuesto, resulta obvio para el experto en la
materia modificar el dispositivo según la invención así como el
método según la invención cuando la idea de la invención se
desvele. Antes se ha sugerido ya una serie de variantes y además
puede mencionarse que la realización según la Fig. 4 podría
diseñarse con un tercer circuito cerrado 23. En tal caso, un fluido
intermedio podría fluir en el tercer circuito 23, preferentemente
un fluido muy limpio, a través del cual fluido intermedio podría
transferirse el calor desde el tercer medio, por ejemplo filtrado
EOP, al segundo medio, por ejemplo agua de alimentación de las
calderas, y posiblemente a un cuarto medio, por ejemplo agua dulce.
Con este fin se usa apropiadamente un elemento de transferencia de
calor adicional en forma de por ejemplo un cambiador de calor
dispuesto en el tercer circuito 23 con el fin de transferir el
calor desde el tercer medio, el filtrado EOP, por ejemplo, al
fluido intermedio. La ventaja de dicha realización es que el riesgo
de que llegue fluido contaminado al agua de alimentación de las
calderas es reducido. El hecho es que debe asegurarse en grado
máximo que el tercer medio, el filtrado EOP por ejemplo, que
normalmente está muy sucio, no entre en la tubería de agua de
alimentación de las calderas en el supuesto de que se dañe por
ejemplo un cambiador de calor.
Se añadirá también en lo que se refiere a todas
las realizaciones de la invención descritas que en combinación con
los componentes ilustrados en las figuras 3 a 4 los equipos de
control y regulación 32, 33 se emplean adecuadamente para controlar
los medios divisores 18 y regular las dos partes de flujo 19, 21
del segundo medio 4, y para controlar el medio de derivación 26 y
regular la cantidad del tercer medio 17 que pasa por encima del
posible tercer elemento de transferencia de calor 25 en lugar de a
través del mismo.
Claims (15)
1. Un dispositivo para transferir calor, que
comprende un primer elemento (1) para transferir calor desde un
primer medio (2) que fluye en un primer circuito (3), a un segundo
medio (4) que fluye en un segundo circuito (5), y un medio (12) que
conecta el primer (3) y el segundo (5) circuito, dispuesto aguas
abajo del primer elemento de transferencia de calor (1) en relación
con la dirección de flujo del primer medio (2), a fin de unir el
primer medio y un cuarto medio (11) que fluye al medio de mezclado
(12), estando dispuesto el primer (2) y el cuarto (11) medio de
forma que constituyan conjuntamente al menos una parte del segundo
medio (4); caracterizado porque el dispositivo comprende un
segundo elemento (16) para transferir calor desde un tercer medio
(17) a dicho segundo medio (4) y un medio (18) dispuesto después
del medio de mezclado en relación con la dirección de flujo del
segundo medio (4) a fin de dividir el flujo del segundo medio en
una primera parte de flujo (19) que fluye a través del primer
elemento de transferencia de calor (1) en una primera parte del
circuito (20) y en una segunda parte de flujo (21) que fluye a
través del segundo elemento de transferencia de calor (16) en una
segunda parte del circuito (22) y adaptar el tamaño de dicha
primera parte de flujo (19) al tamaño del flujo del primer medio
(2) que fluye a través del primer elemento de transferencia de
calor (1) a fin de reducir la pérdida de exergía en el mismo (1) y
aumentar la temperatura del segundo medio (4), y porque se ha
dispuesto un sistema (14) para purificar y/o filtrar el segundo
medio (4) entre el medio de mezclado (12) y el medio divisor
(18).
2. Un dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo comprende un tercer
elemento (25) para transferir calor desde dicho tercer medio (17)
al cuarto medio (11), el cual elemento está dispuesto aguas arriba
del medio de mezclado (12) en relación con la dirección de flujo
del cuarto medio (11).
3. Un dispositivo según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque el tercer medio (17) está
dispuesto con el fin de fluir en un tercer circuito (23).
4. Un dispositivo según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque el tercer medio (17), antes
de la transferencia de calor desde este hasta el segundo medio (4)
tiene una temperatura más baja que la que tiene el primer medio (2)
antes de la transferencia de calor desde este al segundo medio
(4).
5. Un dispositivo según la reivindicación 2 y
según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el
tercer elemento de transferencia de calor (25) está dispuesto en
el tercer circuito (23) aguas abajo del segundo elemento de
transferencia de calor (16) en relación con la dirección de flujo
del tercer medio (17).
6. Un dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque hay un medio (26) dispuesto entre el
segundo (16) y el tercer (25) elemento de transferencia de calor
por medio del cual medio (26) se hace fluir una parte deseada del
flujo del tercer medio (17) a una posición (27) en el tercer
circuito (23) situada aguas abajo del tercer elemento de
transferencia de calor (25) en relación con la dirección de flujo
del tercer medio (17) sin que fluya a través del tercer elemento de
transferencia de calor.
7. Un dispositivo según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque el medio divisor (18) está
dispuesto con el fin de adaptar el tamaño de dicha primera parte de
flujo (19) de forma que este flujo sea básicamente tan grande como
el flujo del primer medio (2).
8. Un dispositivo según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque el dispositivo tiene un medio
(24) dispuesto a fin de conectar la primera (20) y la segunda parte
del circuito (22) aguas abajo del primer elemento de transferencia
de calor (1) en relación con la dirección de flujo de la primera
parte de flujo (19) y aguas abajo del segundo elemento de
transferencia de calor (16) en relación con la dirección de flujo
de la segunda parte de flujo (21).
9. Un método para operar el dispositivo según la
reivindicación 1, uniéndose dicho primer medio (2), después de
pasar por el primer elemento de transferencia de calor (1), con un
cuarto medio (11) para constituir conjuntamente al menos una parte
del segundo medio (4), caracterizado porque el calor se
transfiere desde un tercer medio (17) a dicho segundo medio (4) por
medio de un segundo elemento de transferencia de calor (16) a
través del hecho de que el flujo de dicho segundo medio (4) está
dividido en una primera parte de flujo (19) que es calentada por el
primer medio (2) en el primer elemento de transferencia de calor
(1) y en una segunda parte de flujo (21) que es calentada por el
tercer medio (17) en el segundo elemento de transferencia de calor
(16) y porque el tamaño de dicha primera parte de flujo (19) está
adaptado al tamaño del flujo del primer medio (2) que fluye a
través del primer elemento de transferencia de calor (1) de tal
forma que la pérdida de exergía en el primer elemento de
transferencia de calor (1) se reduce y la temperatura del segundo
medio (4) se incrementa.
10. Un método según la reivindicación 9,
caracterizado porque el calor se transfiere desde dicho
tercer medio (17) al cuarto medio (11) en un tercer elemento de
transferencia de calor (25).
11. Un método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el tercer medio (17) se hace fluir en
un circuito (23) desde el segundo elemento de transferencia de
calor (16) al tercer elemento de transferencia de calor (25).
12. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el tamaño de la
primera parte de flujo (19) está adaptado de forma que este flujo
sea básicamente tan grande como el flujo del primer medio (2).
13. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el calor se
transfiere desde un medio adicional (31) al segundo medio (4).
14. Un uso de un dispositivo según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8 para calentar agua para producción de
vapor.
15. Un uso de un método según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 13 para calentar agua para producción de
vapor.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0001062A SE0001062D0 (sv) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Förvärmning av matarvatten |
| SE0001062 | 2000-03-24 | ||
| SE0004378A SE518085C2 (sv) | 2000-03-24 | 2000-11-29 | Anordning och förfarande för överföring av värme samt användning därav |
| SE0004378 | 2000-11-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2248301T3 true ES2248301T3 (es) | 2006-03-16 |
Family
ID=26655038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01918055T Expired - Lifetime ES2248301T3 (es) | 2000-03-24 | 2001-03-23 | Un dispositivo y un procedimiento para transferir calor y uso de los mismos. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1266182B1 (es) |
| AT (1) | ATE304690T1 (es) |
| AU (1) | AU2001244926A1 (es) |
| DE (1) | DE60113391T2 (es) |
| ES (1) | ES2248301T3 (es) |
| SE (1) | SE518085C2 (es) |
| WO (1) | WO2001073365A1 (es) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE347074C (es) * | 1970-06-08 | 1973-10-29 | J Lilljeqvist | |
| US4137965A (en) * | 1975-07-21 | 1979-02-06 | John J. Fallon, Jr. | Waste heat recovery system |
| US4318366A (en) * | 1980-04-01 | 1982-03-09 | Aqua-Chem, Inc. | Economizer |
| US4489679A (en) * | 1983-12-12 | 1984-12-25 | Combustion Engineering, Inc. | Control system for economic operation of a steam generator |
| US4745757A (en) * | 1987-02-24 | 1988-05-24 | Energy Services Inc. | Combined heat recovery and make-up water heating system |
| US5045272A (en) * | 1990-02-16 | 1991-09-03 | Westinghouse Electric Corp. | Fluid temperature balancing system |
| SE470194B (sv) * | 1991-06-24 | 1993-11-29 | Sune Enar Holmstroem | Förfarande för balansering av två fluidumflöden som genomströmmar en värmeväxlare samt anordning härför |
| BE1010594A3 (fr) * | 1996-09-02 | 1998-11-03 | Cockerill Mech Ind Sa | Procede de conduite d'une chaudiere a circulation forcee et chaudiere pour sa mise en oeuvre. |
| US5918570A (en) * | 1997-11-05 | 1999-07-06 | Greenwich Hospital | Deaerated feedwater supply system for a boiler system and a method for deaerating boiler feedwater |
| DE19810357A1 (de) * | 1998-03-10 | 1999-09-16 | Olsberg Hermann Everken Gmbh | Lüftungs-Heizvorrichtung |
-
2000
- 2000-11-29 SE SE0004378A patent/SE518085C2/sv unknown
-
2001
- 2001-03-23 AU AU2001244926A patent/AU2001244926A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-23 EP EP01918055A patent/EP1266182B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 AT AT01918055T patent/ATE304690T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-23 WO PCT/SE2001/000624 patent/WO2001073365A1/en not_active Ceased
- 2001-03-23 ES ES01918055T patent/ES2248301T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 DE DE60113391T patent/DE60113391T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1266182B1 (en) | 2005-09-14 |
| SE0004378L (sv) | 2001-09-25 |
| ATE304690T1 (de) | 2005-09-15 |
| DE60113391D1 (de) | 2005-10-20 |
| EP1266182A1 (en) | 2002-12-18 |
| AU2001244926A1 (en) | 2001-10-08 |
| DE60113391T2 (de) | 2006-06-14 |
| WO2001073365A1 (en) | 2001-10-04 |
| SE518085C2 (sv) | 2002-08-20 |
| SE0004378D0 (sv) | 2000-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2626046T3 (es) | Procedimiento energéticamente eficiente de tratamiento de lodos | |
| SE1451343A1 (sv) | Värmeanläggning | |
| CN111493657A (zh) | 温开水系统及饮水装置 | |
| TWI805722B (zh) | 半導體製造設備中之水處理設備的廢熱回收再利用系統 | |
| SE1451342A1 (sv) | Värmeanläggning | |
| JPH0463755B2 (es) | ||
| ES2280526T3 (es) | Procedimiento para el funcionamiento de una central de vapor asi como central de vapor. | |
| ES2704988T3 (es) | Procedimiento para suministrar un medio refrigerante en un circuito secundario | |
| CN110180344A (zh) | 一种湿法脱硫烟气消白系统 | |
| CN111493658A (zh) | 温开水系统及饮水装置 | |
| KR100255702B1 (ko) | 빌딩과 환기된 공기를 난방하는 방법 및 장치 | |
| CA2923816A1 (en) | Tube for a heat exchanger with an at least partially variable cross-section, and heat exchanger equipped therewith | |
| CN217058018U (zh) | 一种双向逆流换热器 | |
| JP2010025376A (ja) | 温水製造装置 | |
| KR20110126880A (ko) | 히트펌프시스템 | |
| EP1582824A2 (en) | Device for flow management in combined heating units for sanitary water and house rooms and boiler unit for combined heating of sanitary water and house rooms | |
| CN103115377A (zh) | 一种分控相变空气预热系统及空气预热方法 | |
| ES3041903T3 (en) | System and corresponding high efficiency energy recovery method for industrial boilers or steam generators | |
| CN214422456U (zh) | 三效闪蒸脱硫废水处理系统 | |
| ES2094536T5 (es) | Procedimiento y dispositivo para el ajuste de la temperatura de gas de combustion a la salida de un generador de vapor. | |
| EP1266182B1 (en) | A device and a method for transferring heat and use thereof | |
| JP3910014B2 (ja) | 吸収冷凍機 | |
| KR20140078866A (ko) | 선박의 판형 열교환기 냉각 해수 시스템 | |
| CN209996001U (zh) | 温开水系统及饮水装置 | |
| CN209456107U (zh) | 一种海水脱硫火电厂末端废水处理系统 |