ES2301520T3 - Metodo de conversion de calor. - Google Patents

Abstract

Método para convertir en electricidad el calor de gases de combustión calientes, comprendiendo dicho método: - calentar un portador de energía líquido para convertir el portador de energía líquido en un portador de energía gaseoso; - supercalentar el portador de energía gaseoso a una presión constante mediante el gas de combustión; - expansionar el portador de energía gaseoso supercalentado mediante una expansión isentrópica en un expansor (T) conectado a un generador, para generar así electricidad; - pasar el portador de energía gaseoso a través de un condensador con lo que se precalienta el agua; - aplicar ultrasonidos al agua para dividir finamente el agua; - vaporizar el agua finamente dividida en el gas de combustión para condensar contaminantes presentes en el gas de combustión; - separar los contaminantes del gas de combustión; y - liberar el gas de combustión.

Description

Método de conversión de calor.

La presente invención se refiere a un método para convertir en electricidad el calor de gases de combustión calientes. En los gases de combustión calientes, cuyo contenido en energía ha descendido a un nivel tal que una reducción adicional de energía podría ocasionar que los puntos de rocío de los gases de combustión puedan caer a valores bajos, de tal manera que no se pueden evitar las deposiciones de líquidos, la energía recuperada se puede convertir al mismo tiempo en energía eléctrica ya que el proceso de enfriamiento por aglomeración evaporativa ocasiona que pequeñas partículas condensadas se hagan más pesadas y puedan separarse así más fácilmente del gas de combustión.

La WO9964138 A1 describe un método de limpieza de gases de combustión y la US-A-5079 909 describe una turbina combinada de gas y vapor de agua en donde el calor de salida de la turbina de gas acciona a la turbina de vapor de agua.

La entidad solicitante está teniendo en cuenta la forma en la que el medioambiente se deteriora día a día de manera constante. Existen muchas explicaciones, pero no hay duda alguna de que las emisiones de gases de combustión a la atmósfera tienen una importancia de nada despreciable. Por tanto, es de importancia primordial utilizar el combustible, la fuente de energía, en la mayor medida posible y convertir la energía en electricidad que es el tipo de energía que más fácilmente se puede convertir en otras formas de energía, al mismo tiempo que la purificación o lavado de los gases de combustión llega a ser cada vez más importante.

En los gases de combustión calientes, siempre existe agua que procede del combustible y del aire de combustión. Cuanto más bajo sea el contenido en humedad del combustible, más grande será la cantidad de agua en los gases de combustión. En la combustión del combustible, se consume una gran cantidad de energía en la vaporización del volumen de agua incluido y esta cantidad de energía está vinculada en el gas de combustión como el así llamado calor de vaporización. La energía no puede ser liberada hasta que la temperatura de los gases de combustión es menor que el punto de rocío de los gases de combustión, lo cual entraña que el agua libre se deposita al mismo tiempo que se libera la energía.

Por norma, los gases de combustión incluyen otras muchas sustancias tal como, por ejemplo azufre, y que, en el proceso de combustión, se convierte, por ejemplo, a SO_{2} y SO_{3}. A temperaturas diferentes, el agua condensada reacciona, por ejemplo, con SO_{3}, para convertirse entonces en ácido sulfúrico H_{2}SO_{4}. Este ácido sulfúrico es corrosivo y causa así la corrosión de los materiales que normalmente se utilizan en los conductos de gases de combustión, chimeneas, etc. Además, una reducción farragosa de la temperatura ocasiona que el polvo que existe en los gases de combustión llegue a ser pegajoso y, por regla general, se obtiene una cantidad considerable de polvo adhesivo con resultado de que los conductos de gases de combustión, tubos de calderas, chimeneas, etc, pueden llegar a bloquearse fácilmente, teniendo ello como consecuencia la interrupción de la operación. Con el fin de evitar estas interrupciones y/o paradas de la operación, para proceder a la reparación y limpieza, la temperatura de los gases de combustión raramente se reduce en la caldera prevista para que la energía se pueda convertir a vapor de agua o agua caliente, a temperaturas que están por debajo de 200ºC. Como es natural, se presentan variaciones dependiendo del combustible, instalación de combustión, caldera, instalación de lavado de gases, chimenea y también en función de los requisitos medioambientales reinantes.

La presente invención hace posible una inversión rentable dado que la energía recuperada se convierte en electricidad y, al mismo tiempo, se obtendrá un efecto superior de limpieza o lavado de los gases de combustión, por medio de un método que, en principio, tiene lugar en la naturaleza pero en donde, de la manera aquí descrita, el calor de vaporización del gas de combustión, bajo un control completo, se libera y convierte en un portador de energía que presenta la propiedad específica de que desde la fase líquida se convierte a la fase gaseosa y que es supercalentado a una presión constante por el gas de combustión antes de que asuma un estado de condensación con la ayuda de agua que ha sido finamente dividida por medio de ultrasonidos y que se vaporiza rápidamente en la corriente de gases de combustión debido a que el agua ha sido también precalentada en un condensador en donde el portador de energía se condensa con la ayuda del agua una vez que el portador de energía ha liberado mucho de su contenido en energía mediante una expansión isentrópica en un expansor (T) conectado a un generador. El portador de energía se caracteriza porque presenta un bajo calor de vaporización y porque es capaz de portar una alta entalpía a baja temperatura.

En la reducción de temperatura de los gases de combustión, se libera una cantidad considerable de agua que contiene numerosos contaminantes, desde grandes partículas de polvo hasta metales pesados que se han condensado a partículas, y ácidos que se forman tales como, por ejemplo, ácido clorhídrico y ácido sulfúrico. El condensado ha de ser purificado antes de que se libere a un recipiente. En el caso de que los gases de combustión se liberen a la atmósfera sin intervención del procedimiento anteriormente descrito, dichos contaminantes se esparcirían por la naturaleza. La presente invención entraña además que, dependiendo de la calidad del combustible, contenido en humedad, etc, se puede recuperar hasta un 35% aproximadamente de energía adicional sin necesidad de suministrar una cantidad extra de combustible. La economía de combustible para futuras generaciones, independientemente de la que consiga la presente entidad solicitante, por ejemplo, petróleo, gas natural, carbón o combustible de biomasa, será probablemente de importancia primordial.

\newpage

En lugar de permitir, como ocurre en las plantas convencionales, que el gas de combustión se libere a la atmósfera una vez que el contenido en energía ha sido utilizado en la mayor medida posible, la presente invención entraña un rendimiento de energía considerablemente más grande, al mismo tiempo que muchos de los contaminantes incluidos en los gases de combustión son separados y el grado de utilización, o eficiencia, del combustible suministrado se mejora de manera considerable.

Una planta de acuerdo con la presente invención se ejemplifica en los dibujos adjuntos y los diagramas ejemplifican el principio del método de acuerdo con la presente invención.

Claims (1)

1. Método para convertir en electricidad el calor de gases de combustión calientes, comprendiendo dicho método:

-

calentar un portador de energía líquido para convertir el portador de energía líquido en un portador de energía gaseoso;

-

supercalentar el portador de energía gaseoso a una presión constante mediante el gas de combustión;

-

expansionar el portador de energía gaseoso supercalentado mediante una expansión isentrópica en un expansor (T) conectado a un generador, para generar así electricidad;

-

pasar el portador de energía gaseoso a través de un condensador con lo que se precalienta el agua;

-

aplicar ultrasonidos al agua para dividir finamente el agua;

-

vaporizar el agua finamente dividida en el gas de combustión para condensar contaminantes presentes en el gas de combustión;

-

separar los contaminantes del gas de combustión; y

-

liberar el gas de combustión.