ES2585232T3 - Procedimiento para operar una planta de purificación térmico-regenerativa de aire de escape - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para operar una planta de purificación térmico-regenerativa de aire de escape, en la que el aire de escape, contaminado con hidrocarburos volátiles, se conduce para el calentamiento a través de un intercambiador de calor y a continuación a través de una cámara de combustión provista de quemador, con las etapas siguientes: - determinar la temperatura del intercambiador de calor en el intercambiador de calor, - determinar la temperatura de la cámara de combustión en la cámara de combustión y - ajustar el modo operativo del quemador en dependencia de la temperatura del intercambiador de calor y de la temperatura de la cámara de combustión, caracterizado por que el quemador presenta los siguientes modos operativos de quemador: - modo normal con exposición continua y estequiométrica a las llamas mediante suministro de combustible, - modo de inyección con exposición alterna, no estequiométrica, a las llamas mediante el suministro temporal de combustible con aire, por una parte, y el suministro temporal solo de combustible, por otra parte y - modo autotérmico, sin exposición a las llamas, mediante la desconexión del suministro de combustible, manteniendo la planta de purificación de aire de escape una temperatura correspondientemente alta que sirve para purificar el aire de escape, produciéndose una oxidación total de hidrocarburos en un lecho correspondiente del intercambiador de calor, sin exposición de apoyo a las llamas del quemador, generándose calor mediante esta oxidación total y - conduciéndose gas bruto a través del lecho correspondiente.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para operar una planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape
La invencion se refiere a un procedimiento para operar una planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape, en la que el aire de escape, contaminado con hidrocarburos volatiles, se conduce para el calentamiento a traves de un intercambiador de calor, en particular un intercambiador de calor ceramico, y a continuacion a traves de una camara de combustion provista de quemador.
Un procedimiento del tipo mencionado arriba es conocido. Este sirve para eliminar los hidrocarburos del aire de escape mediante la oxidacion total, de modo que el aire de escape contaminado, que representa un gas bruto, se puede descargar al medio ambiente como gas puro, o sea, sin sustancias contaminantes. El intercambiador de calor presenta en particular varios lechos que se operan de manera alterna en distintos modos operativos, espedficamente el modo de gas bruto, el modo de gas puro y el modo de purga. En el modo de gas bruto, el aire de escape contaminado se conduce a traves del lecho, habiendose calentado previamente el lecho con el gas puro caliente, conducido a traves del mismo. En el modo de gas puro, el gas puro caliente, que procede de la camara de combustion, se conduce a traves del lecho correspondiente, de modo que se calienta para poder realizar a continuacion la oxidacion de los hidrocarburos en el modo de gas bruto. Un lecho se opera en el modo de purga a fin de garantizar que durante el paso de un lecho del modo de gas bruto al modo de gas puro no llegue ningun gas bruto a la atmosfera, es decir, es necesario garantizar que en el lecho no haya gas bruto. A tal efecto, el gas puro, procedente de la camara de combustion, se conduce a traves del lecho a purgar y se vuelve a alimentar al flujo de gas bruto. Las explicaciones anteriores sobre el estado de la tecnica son validas asimismo para el tipo de actuacion correspondiente en el caso del objeto del procedimiento segun la invencion, por lo que se remite a las mismas al explicarse la invencion. Si se purifica aire de escape con cantidades relativamente altas de hidrocarburos volatiles, se podra comprobar el hecho de que perfiles de temperatura no deseados se desplazan al interior del intercambiador de calor, o sea, a los lechos. Esta “sobretemperatura” en el intercambiador de calor (lecho) respecto a la camara de combustion se origina debido a la energfa de reaccion liberada del gas bruto con una alta carga, que se encuentra aun en el lecho, o sea, no ha llegado aun a la camara de combustion. Esto puede originar un gradiente de temperatura relativamente alto despues de la entrada del aire de escape o antes de la salida del gas puro. Esto provoca que los lechos pasen, por ejemplo, de un modo autotermico, en el que no es necesaria una energfa de apoyo mediante el quemador de la camara de combustion, a un modo autotermico excesivo, es decir, la temperatura en los lechos se eleva, mientras que la temperatura en la camara de combustion es relativamente baja. Puede ocurrir, por ejemplo, que en los lechos se generen temperaturas superiores a 1.000 °C, mientras que en la camara de combustion imperan solo temperaturas de 800 °C. Las altas temperaturas en los lechos, en particular tambien los hot-spots (puntos calientes) en los lechos, pueden danar la estructura del intercambiador de calor, en particular la ceramica del intercambiador de calor.
El documento US5364259A describe un procedimiento para operar un dispositivo de oxidacion, en el que el gas bruto se conduce para el calentamiento a traves de un intercambiador de calor y a continuacion a traves de una camara de combustion provista de un quemador. En este dispositivo se supervisa la temperatura del catalizador.
La invencion tiene el objetivo de crear un procedimiento para operar una planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape que evite un sobrecalentamiento de los lechos, asf como una diferencia de temperatura demasiado grande, manteniendose mas bien la relacion deseada entre la respectiva temperatura del lecho y la temperatura de la camara de combustion.
Para conseguir este objetivo se ejecuta un procedimiento con las etapas siguientes:
- determinar la temperatura del intercambiador de calor en el intercambiador de calor,
- determinar la temperatura de la camara de combustion en la camara de combustion y
- ajustar el modo operativo del quemador en dependencia de la temperatura del intercambiador de calor y de la temperatura de la camara de combustion,
caracterizado por que el quemador presenta los siguientes modos operativos de quemador:
- modo normal con exposicion continua y estequiometrica a las llamas mediante suministro de combustible,
- modo de inyeccion con exposicion alterna, no estequiometrica, a las llamas mediante el suministro temporal de combustible con aire, por una parte, y el suministro temporal solo de combustible, por la otra parte,
- modo autotermico, sin exposicion a las llamas, mediante la desconexion del suministro de combustible, manteniendo la planta de purificacion de aire de escape una temperatura correspondientemente alta que sirve para purificar el aire de escape, produciendose una oxidacion total de hidrocarburos en un lecho correspondiente del intercambiador de calor, sin exposicion de apoyo a las llamas del quemador, generandose calor mediante esta oxidacion total, y
- conduciendose gas bruto a traves del lecho correspondiente.
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Por consiguiente, el quemador de la camara de combustion se opera en modos operativos diferentes, dependiendo el respectivo modo operativo tanto de la temperatura del intercambiador de calor como de la temperatura de la camara de combustion. Por tanto, se determinan en primer lugar las temperaturas en el intercambiador de calor y en la camara de combustion. Estas temperaturas representan el criterio de como se va a operar el quemador. Sobre la base de los distintos modos operativos del quemador se realiza un aporte de energfa mas o menos grande a la camara de combustion, procediendose de manera que no se produce un calentamiento demasiado fuerte del intercambiador de calor. En particular esta prevista la etapa de procedimiento, en la que un intervalo de la temperatura de reaccion dentro de la planta se ajusta en dependencia de la temperatura del intercambiador de calor (temperatura del lecho) y de la temperatura de la camara de combustion.
Segun la invencion esta previsto que el quemador se opere en los siguientes modos operativos de quemador:
- modo normal con exposicion continua y estequiometrica a las llamas o
- modo de inyeccion con exposicion alterna, no estequiometrica, a las llamas mediante el suministro temporal de combustible con aire, por una parte, y el suministro temporal solo de combustible, por la otra parte, o
- modo autotermico, sin exposicion a las llamas, mediante la desconexion del suministro de combustible.
En el modo autotermico se produce una oxidacion total de los hidrocarburos del aire de escape en el intercambiador de calor, sin necesidad de una exposicion de apoyo a las llamas mediante el quemador. En el modo normal se alimenta una cantidad tal de combustible, en particular gas, al quemador que esta presente un modo estequiometrico. Este modo se desarrolla continuamente, es decir, se realiza una exposicion constante a las llamas. En el modo de inyeccion no se desarrolla un modo continuo que, por consiguiente, no es estequiometrico. De manera alterna se realiza una exposicion a las llamas con combustible y aire, por una parte, y solo con combustible, por la otra parte. Es decir, se inyecta adicionalmente aire. Sin embargo, esto no tiene lugar de manera continua, sino alterna con un modo puro de gas.
Como ya se menciono, resulta ventajoso utilizar gas como combustible para el quemador.
De acuerdo con un tipo de actuacion esta previsto preferentemente que el modo normal se desarrolle en un primer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un primer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, que el modo de inyeccion se desarrolle en un segundo intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un segundo intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, estando situados los segundos intervalos de temperatura preferentemente por encima de los primeros intervalos de temperatura, y que el modo autotermico se desarrolle cuando esten presentes un tercer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y un tercer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, estando situados los terceros intervalos de temperatura preferentemente por encima de los segundos intervalos de temperatura.
En un tipo de actuacion alternativa esta previsto que el modo normal se desarrolle cuando la temperatura del intercambiador de calor y la temperatura de la camara de combustion esten situadas dentro de intervalos de temperatura determinados o que el modo de inyeccion se desarrolle cuando la temperatura del intercambiador de calor y la temperatura de la camara de combustion esten situadas en intervalos de temperatura correspondientemente diferentes o que el modo autotermico se desarrolle cuando la temperatura del intercambiador de calor y la temperatura de la camara de combustion esten situadas a su vez en intervalos de temperatura correspondientemente diferentes.
Esta previsto preferentemente que en un cuarto intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un cuarto intervalo de temperatura de la camara de combustion se desarrolle un modo autotermico excesivo, estando situados los cuartos intervalos de temperatura por encima de los terceros intervalos de temperatura. En este caso esta previsto en particular que en el modo autotermico excesivo aumente la temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion a pesar de la desconexion del quemador. Debido a la oxidacion, en particular la oxidacion total, de los hidrocarburos del aire de escape en el intercambiador de calor tiene lugar en el modo autotermico excesivo, sin una exposicion de apoyo a las llamas mediante el quemador, una generacion de calor tan grande que se producen el otro aumento de temperatura mencionado o los otros aumentos de temperatura.
Esta previsto preferentemente que en particular en el modo autotermico excesivo, el aire de escape o una parte del mismo se expulse directamente de la camara de combustion, en particular hacia afuera, para detener o reducir el aumento de temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion, sin calentarse el intercambiador de calor o una zona/lecho del mismo con el aire de escape. Por consiguiente, el calor se evacua hacia afuera, o sea, a la atmosfera exterior, de modo que no permanece en la planta de purificacion de aire de escape, lo que detiene o reduce el aumento de temperatura mencionado o los aumentos de temperatura mencionados. Por tanto, el calor evacuado ya no esta disponible para el calentamiento ulterior del intercambiador de calor o de una zona/lecho del mismo y/o de la camara de combustion. El aire de escape expulsado, que representa un gas puro, o sea, ya no esta contaminado con hidrocarburos, pasa preferentemente de manera directa al exterior, o sea, ya no se utiliza para calentar una zona/lecho del intercambiador de calor, es decir, no se conduce de la
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camara de combustion a esta zona/este lecho, sino por delante del mismo directamente hacia el exterior (mediante derivacion o cortocircuito). Si en un momento posterior, esta zona del intercambiador de calor o el lecho se utiliza para calentar el aire de escape no purificado aun antes de circular hacia el interior de la camara de combustion, este aire de escape incide durante el recorrido a traves de la zona/lecho sobre una sustancia de intercambiador de calor precalentada en menor medida. A partir de esto resulta evidente que, por lo general, todo el sistema se calienta menos.
Puede estar previsto preferentemente que el flujo volumetrico de aire de escape (gas puro) del aire de escape, que circula a traves de la derivacion/del cortocircuito mencionado, se pueda ajustar/regular mediante un dispositivo de ajuste/dispositivo de cierre. Por consiguiente, es posible ajustar/regular el calor evacuado directamente al exterior.
Esta previsto en particular que el intercambiador de calor presente varios lechos, en particular tres lechos, que se operan de manera alterna en los modos operativos modo de gas bruto, modo de gas puro y modo de purga. Los distintos modos operativos se analizaron al inicio en relacion con el estado de la tecnica, lo que es valido tambien para el objeto de la invencion. Es ventajoso tambien determinar la temperatura en cada uno de los lechos. A tal efecto, en los lechos se instalan dispositivos de registro de temperatura correspondientes.
Se procede preferentemente de manera que en dependencia de la respectiva temperatura de los lechos, los lechos se operan de una manera tan diferente que las diferencias de temperatura de los lechos se reducen lo mas posible o se eliminan. La operacion diferente se desarrolla en particular de tal manera que se aplican los diferentes modos operativos, o sea, para el modo de gas bruto, el modo de gas puro y/o el modo de purga se selecciona aquel lecho que esta mas caliente o mas fno, por ejemplo, respecto a los demas lechos o al menos a un lecho, por lo que las temperaturas de los lechos se igualan entre sf con la mayor rapidez posible. Esto va a garantizar tambien un funcionamiento eficiente y duradero, sin danos.
La aplicacion de los distintos modos operativos se lleva a cabo en particular para unificar la temperatura de los lechos, si la diferencia de temperatura entre uno y otro lecho es >250 °C.
Segun una variante de la invencion esta previsto que la planta de purificacion de aire de escape se opere en dependencia de una temperatura de reaccion en un intervalo de temperatura predefinido. En este sentido resulta ventajoso en particular que para la temperatura de reaccion se tenga en cuenta tanto la temperatura de la camara de combustion como la temperatura del lecho. Por consiguiente, la operacion no se desarrolla como hasta ahora teniendo en cuenta solo la temperatura de la camara de combustion, sino teniendo en cuenta todas las temperaturas, es decir, no solo la temperatura de la camara de combustion, sino tambien la temperatura del lecho. Por tanto, los requisitos para el ajuste de la planta de purificacion de aire de escape ya no se determinan en dependencia de la temperatura de la camara de combustion, como es usual en la actualidad, sino en dependencia de la temperatura de la camara de combustion y de la temperatura del lecho. Si se trata de una planta de varios lechos, se puede utilizar la temperatura de un lecho o se pueden utilizar las temperaturas de varios lechos.
Es ventajoso tambien que los tiempos, en los que estan presentes los modos operativos modo de gas bruto, modo de gas puro o modo de purga, sean tiempos de ciclo y que en particular en el modo autotermico excesivo para detener o reducir el aumento de temperatura en el intercambiador de calor se prolongue el tiempo de ciclo del modo de gas puro, de manera que aumenta la temperatura del aire de escape evacuado hacia el medio ambiente/atmosfera exterior. Esta medida produce una reduccion de la temperatura en todo el sistema, porque debido a la circulacion mas prolongada del gas puro, procedente de la camara de combustion, a traves de la zona correspondiente/a traves del lecho correspondiente del intercambiador de calor, el calor se sigue conduciendo a traves de la carga del intercambiador de calor, es decir, el aire de escape (gas puro), que sale de esta carga y se expulsa a la atmosfera exterior, va a presentar una temperatura de aire de escape mas alta mientras mas largo sea este tiempo de ciclo del modo de gas puro. El resultado es que una cantidad de calor correspondiente se expulsa a la atmosfera exterior, casi “se conduce hacia afuera a traves de la chimenea”. Si el tiempo de ciclo aumenta, por ejemplo, de tres minutos de modo de gas puro a cinco minutos de modo de gas puro, esto provoca la salida de calor mencionada del sistema, de manera que la planta de purificacion de aire de escape se mantiene en general “fria”, o sea, se impide o se reduce otro aumento de la temperatura.
La invencion se explica por medio de las figuras que muestran:
Figura 1 una vista esquematica de una planta de purificacion termo-regenerativa de aire de escape en un primer modo operativo;
Figura 2 la representacion de la figura 1 en otro modo operativo;
Figura 3 un diagrama;
Figura 4 distintas imagenes de flujo; y
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Figura 5 otro diagrama;
La figura 1 muestra una planta de purificacion de aire de escape 1 que presenta un intercambiador de calor 2 en forma de tres lechos 3, 4, 5, provistos de cuerpos ceramicos en forma de panal de abeja. Para purificar el aire de escape K, que esta contaminado con hidrocarburos volatiles y representa un gas bruto, o sea, para liberarlo de los hidrocarburos, este se conduce a traves de uno de los lechos 3 a 5, actualmente el lecho 4 en la figura 1. El lecho 4 se ha precalentado a una temperatura alta, por ejemplo, 800 °C. A continuacion, el gas de escape K llega a una camara de combustion 6 de la planta de purificacion de aire de escape 1, estando dispuesto un quemador 7 con una llama 8 en la camara de combustion 6. El quemador 7 genera una temperatura de apoyo. Mediante la solicitacion del aire de escape K con la temperatura imperante en el lecho 4 se oxidan los hidrocarburos, de manera que a partir del gas bruto se obtiene gas puro. Este gas puro, presente en la camara de combustion, se conduce a continuacion a traves de lecho 5 para su calentamiento. El gas puro se descarga despues al medio ambiente/atmosfera exterior segun la flecha 9. Con flechas discontinuas se indica que en otro modo operativo es posible tambien conducir el gas puro tanto a traves del lecho 5 como a traves del lecho 3. Cuando transcurre un cierto tiempo, se realiza una adaptacion, es decir, el aire de escape K no se conduce ahora a traves del lecho 4, sino a traves del lecho 3 o el lecho 5. Por consiguiente, el lecho 4 se utiliza entonces para conducir el gas puro a traves del mismo para calentarlo nuevamente, porque ha cedido antes energfa al gas bruto.
A fin de impedir que llegue gas bruto al gas puro durante un paso del modo de gas bruto de un lecho 3, 4, o 5 al modo de gas puro, se desarrolla un llamado modo de purga, segun la figura 2. En este caso se conduce gas puro segun la flecha 10 desde la camara de combustion 6 a traves de un lecho (por ejemplo, el lecho 3), que ha conducido antes gas puro, para purgar restos de gas puro que retroceden segun la flecha 11 junto con el gas puro al flujo de aire de escape contaminado K, de manera que se crea un circuito que se mantiene hasta que el lecho 3 deja de presentar restos de gas bruto.
En particular en caso de una alta contaminacion del aire de escape con hidrocarburos puede ocurrir que la temperatura de intercambiador de calor WTT, o sea, la temperatura en al menos un lecho 3 a 5 del intercambiador de calor 2, aumente fuertemente de manera inadmisible, en particular a un valor mayor que la temperatura de camara de combustion BKT en la camara de combustion 6. En el transcurso de varios ciclos de purificacion, el perfil de temperatura se puede seguir desplazando hacia el interior de los lechos 3 a 5, de manera que, por ejemplo, en los lechos o al menos en un lecho 3 a 5 o en una zona de un lecho 3 a 5 impera una temperatura de intercambiador de calor WTT de 1.000 °C, mientras que en la camara de combustion hay una temperatura de camara de combustion BKT de 800 °C. Las temperaturas demasiado altas en el intercambiador de calor 2 pueden destruir los componentes ceramicos.
Para impedirlo esta previsto determinar la temperatura de intercambiador de calor WTT en el intercambiador de calor 2, en particular en los lechos individuales 3 a 5. En cada lecho 3 a 5 se determina preferentemente la respectiva temperatura de intercambiador de calor WTT. Ademas, en la camara de combustion 6 se determina la temperatura de camara de combustion BKT. La temperatura del intercambiador de calor y la temperatura de la camara de combustion se determinan respectivamente mediante al menos un sensor de temperatura adecuado.
El quemador 7 se puede operar en diferentes modos operativos de quemador. En el modo normal del quemador 7, este se opera con exposicion continua y estequiometrica a las llamas mediante el suministro de un combustible, en particular gas. Es posible tambien un modo de inyeccion, en el que el quemador se opera de manera alterna con combustible y con combustible y aire. Es decir, se inyecta adicionalmente aire. El aire se puede inyectar con una lanza de quemador. Sin embargo, esto no se realiza continuamente, sino de manera alterna con el modo puro de combustible, utilizandose a su vez como combustible en particular gas. Por consiguiente, la combustion no tiene lugar de manera estequiometrica, sino de manera alterna, como ya se menciono. Por ultimo, es posible tambien un modo autotermico de la planta de purificacion de aire de escape 1, en el que se trabaja sin llamas, es decir, el quemador 7 no esta funcionando. Se desconecta entonces el suministro de combustible. Sin embargo, la planta mantiene una temperatura correspondientemente alta que sirve para purificar el aire de escape al producirse una oxidacion total de los hidrocarburos en el lecho correspondiente 3 a 5 del intercambiador de calor 2, sin la exposicion de apoyo a las llamas del quemador 7, generandose calor mediante esta oxidacion total.
Para operar ahora la planta de purificacion de aire de escape 1 segun la invencion de manera que se evite un sobrecalentamiento de los lechos 3 a 5, el modo operativo del quemador se ajusta en dependencia de la temperatura de intercambiador de calor WTT y de la temperatura de camara de combustion BKT, es decir, en dependencia de las temperaturas existentes, el quemador se opera en el modo normal, en el modo de inyeccion o en el modo autotermico. El diagrama de la figura 3 explica en un primer tipo de actuacion a que temperatura y en que modo operativo se opera el quemador 7.
De acuerdo con la figura 3 se procede segun la invencion de la siguiente manera: Un primer intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT y un primer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT se diferencian de un segundo intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT y de un segundo intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT, asf como un tercer intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT
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y un tercer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT. El primer intervalo de temperature de la temperatura de intercambiador de calor es de 750 °C a 800 °C. El primer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT es de 750 °C a 800 °C. El segundo intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT es de 800 °C a 820 °C. El segundo intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion es de 800 °C a 820 °C. El tercer intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT es de 820 °C a 850 °C y el tercer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT es de 820 °C a 850 °C. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas respectivamente en el primer intervalo de temperatura, se desarrolla el modo normal. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas dentro del respectivo segundo intervalo de temperatura, se desarrolla el modo de inyeccion del quemador 7. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas respectivamente dentro del tercer intervalo de temperatura, se desarrolla el modo de autotermico, es decir, el quemador 7 se desconecta. Si el procedimiento para operar la planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape 1 se ejecuta segun las regulaciones precedentes, se evita entonces un sobrecalentamiento de los lechos 3 a 5.
Segun un segundo tipo de actuacion alternativa de la operacion, segun la invencion, de la planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape 1 esta previsto que los distintos modos operativos del quemador se ejecuten en dependencia de valores umbrales de la temperatura de camara de combustion BKT y de la temperatura de intercambiador de calor WTT y espedficamente cuando se superen o no se alcancen estos valores umbrales. La figura 4 explica el tipo de actuacion. En la misma se puede observar que, visto de izquierda a derecha, un modo autotermico se desarrolla cuando la temperatura de camara de combustion BKT es >750 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es >820 °C. Este modo autotermico se ejecuta tambien cuando la temperatura de camara de combustion BKT es >820 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es <750 °C. El modo autotermico esta identificado con el signo de referencia A.
El modo de induccion I se ejecuta cuando la temperatura de camara de combustion BKT es >750 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es >800 °C. El modo de inyeccion I se ejecuta tambien cuando la temperatura de camara de combustion BKT es >800 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es <750 °C.
El modo normal N se ejecuta cuando la temperatura de camara de combustion BKT es <800 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es >750 °C. El modo normal N se ejecuta tambien cuando la temperatura de camara de combustion BKT es >650 °C y la temperatura de intercambiador de calor WTT es <750 °C.
De manera adicional o alternativa esta previsto que en dependencia de la respectiva temperatura de los lechos 3 a 5, los lechos se operen de una manera tan diferente que las diferencias de temperatura de los lechos se reducen lo mas posible o se eliminan. Se aspira entonces a que en los lechos 3 a 5 existan temperaturas aproximadamente iguales (dentro de determinados intervalos) y no diferencias muy grandes. A tal efecto, esta previsto que los lechos no se operen segun un ciclo fijo en relacion con el modo de gas bruto, el modo de gas puro o el modo de purga, sino que el respectivo modo operativo modo de gas bruto, modo de gas puro y modo de purga se seleccione en dependencia de las diferencias de temperatura existentes entre los lechos 3 a 5. En los distintos modos operativos se introducen grandes cantidades diferentes de energfa en los lechos 3 a 5, que provocan un calentamiento. Se procede entonces de manera que un lecho, relativamente caliente en comparacion con los demas lechos, se opera en lo posible con un modo operativo que no produce otro calentamiento del lecho. En cambio, un lecho relativamente frio en comparacion con los demas lechos se opera con un modo operativo que calienta lo mas posible este lecho, igualandose asf la temperatura a los demas lechos. Despues de cierto tiempo se realiza siempre una adaptacion para mantener la funcionalidad de la planta. Este tiempo tambien se puede variar a fin de provocar la igualacion de temperatura mencionada.
La figura 5 muestra un diagrama, correspondiente a la figura 3, que ademas del modo normal, del modo de induccion y del modo autotermico, que son modos operativos explicados por medio de la figura 3, presenta tambien un modo autotermico excesivo. Un modo autotermico excesivo esta presente cuando debido a la oxidacion, en particular la oxidacion total, de los hidrocarburos del aire de escape en el intercambiador de calor se libera tanta cantidad de calor que se produce otro aumento de la temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion 6, o sea, no hay un estado de equilibrio, sino un aumento de la temperatura en el sistema a pesar de la desconexion del quemador 7.
De manera adicional a la figura 3, a la que se remite el texto correspondiente, la figura 5 muestra un cuarto intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT y un cuarto intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT. En la figura 5, el primer intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor es de 750 °C a 800 °C. El primer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT es de 750 °C a 800 °C. El segundo intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT es de 800 °C a 820 °C. El segundo intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion es de 800 °C a 820 °C. El tercer intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT es de 820 °C a 840 °C y el tercer intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT es
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de 820 °C a 840 °C. El cuarto intervalo de temperatura de la temperatura de intercambiador de calor WTT es de 840 °C a 860 °C. El cuarto intervalo de temperatura de la temperatura de camara de combustion BKT es de 840 °C a 860 °C. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas respectivamente en el primer intervalo de temperatura, se desarrolla el modo normal. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas dentro del respectivo segundo intervalo de temperatura, se desarrolla el modo de inyeccion del quemador 7. Si la temperatura de intercambiador de calor wTt y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas respectivamente dentro del tercer intervalo de temperatura, se desarrolla el modo autotermico, es decir, el quemador 7 se desconecta. Si la temperatura de intercambiador de calor WTT y la temperatura de camara de combustion BKT estan situadas respectivamente en el cuarto intervalo de temperatura, se desarrolla un modo autotermico excesivo, en el que la temperatura de la camara de combustion 6 y/o del intercambiador de calor seguinan aumentando fuertemente, a pesar de estar desconectado el quemador 7, si no se toma al menos una de las medidas siguientes. La primera medida preve evacuar calor a la atmosfera exterior al conducirse una parte del gas puro desde la camara de combustion 6 directamente hacia afuera, o sea, ya no se utiliza con el fin de calentar el intercambiador de calor para un calentamiento posterior de aire de escape no purificado aun. A tal efecto, esta previsto una derivacion/un cortocircuito no representado, es decir, una parte del gas puro no se conduce de la camara de combustion 6, segun la figura 1, por el lecho 5 y/o el lecho 3, sino directamente hacia el medio ambiente/la atmosfera exterior (flecha 9, figura 1). El gas puro restante de la camara de combustion se utiliza, como es usual, para calentar el lecho 3 y/o el lecho 5. De manera adicional o alternativa es posible que para evitar otro aumento de temperatura o para reducir un aumento de temperatura se prolongue el tiempo de ciclo, mientras que el gas puro de la camara de combustion 6 circula (actualmente) a traves del lecho 3 o 5, por lo que el lecho 3 o 5 se calienta de manera correspondiente en un recorrido mayor, visto a su altura de carga, es decir, las temperaturas se siguen desplazando segun la figura 1 de arriba hacia abajo a traves del lecho, de modo que el aire de escape purificado, que abandona el respectivo lecho 3 o 5, sale en general por abajo con una temperatura mayor y, por consiguiente, el aire de escape se expulsa con una temperatura mayor a la atmosfera exterior segun la figura 9. De esta manera se elimina energfa termica del sistema, lo que permite evitar en general un sobrecalentamiento.
Claims (27)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Procedimiento para operar una planta de purificacion termico-regenerativa de aire de escape, en la que el aire de escape, contaminado con hidrocarburos volatiles, se conduce para el calentamiento a traves de un intercambiador de calor y a continuacion a traves de una camara de combustion provista de quemador, con las etapas siguientes:- determinar la temperatura del intercambiador de calor en el intercambiador de calor,- determinar la temperatura de la camara de combustion en la camara de combustion y- ajustar el modo operativo del quemador en dependencia de la temperatura del intercambiador de calor y de la temperatura de la camara de combustion,caracterizado por que el quemador presenta los siguientes modos operativos de quemador:- modo normal con exposicion continua y estequiometrica a las llamas mediante suministro de combustible,- modo de inyeccion con exposicion alterna, no estequiometrica, a las llamas mediante el suministro temporal de combustible con aire, por una parte, y el suministro temporal solo de combustible, por otra parte y- modo autotermico, sin exposicion a las llamas, mediante la desconexion del suministro de combustible, manteniendo la planta de purificacion de aire de escape una temperatura correspondientemente alta que sirve para purificar el aire de escape, produciendose una oxidacion total de hidrocarburos en un lecho correspondiente del intercambiador de calor, sin exposicion de apoyo a las llamas del quemador, generandose calor mediante esta oxidacion total y- conduciendose gas bruto a traves del lecho correspondiente.
- 2. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se usa gas como combustible del quemador.
- 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el modo normal se desarrolla en un primer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un primer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion.
- 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el modo de inyeccion se desarrolla en un segundo intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un segundo intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, estando situados los segundos intervalos de temperatura por encima de los primeros intervalos de temperatura.
- 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que el modo autotermico se desarrolla en un tercer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un tercer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, estando situados los terceros intervalos de temperatura por encima de los segundos intervalos de temperatura.
- 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que el primer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor es aproximadamente de 750 °C a 800 °C.
- 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que el primer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion es aproximadamente de 750 °C a 800 °C.
- 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que el segundo intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor es aproximadamente de 800 °C a 820 °C.
- 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que el segundo intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion es aproximadamente de 800 °C a 820 °C.
- 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el tercer intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor es aproximadamente de 820 °C a 850 °C.
- 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el tercer intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion es aproximadamente de 820 °C a 850 °C.
- 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el modo normal se desarrolla cuando la temperatura del intercambiador de calor es <750 °C y la temperatura de la camara de combustion es >650 °C o cuando la temperatura del intercambiador de calor es >750 °C y la temperatura de la camara de combustion es <800 °C.
- 13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el modo de inyeccion se desarrolla cuando la temperatura del intercambiador de calor es <750 °C y la temperatura de la camara de combustion es >800 °C o cuando la temperatura del intercambiador de calor es >800 °C y la temperatura de la camara de combustion es510152025303540455055>750 °C.
- 14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el modo autotermico se desarrolla cuando la temperatura del intercambiador de calor es <750 °C y la temperatura de la camara de combustion es >820 °C o cuando la temperatura del intercambiador de calor es >820 °C y la temperatura de la camara de combustion es >750 °C.
- 15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el modo autotermico excesivo se desarrolla en un cuarto intervalo de temperatura de la temperatura del intercambiador de calor y en un cuarto intervalo de temperatura de la temperatura de la camara de combustion, estando situados los cuartos intervalos de temperatura por encima de los terceros intervalos de temperatura.
- 16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 15, caracterizado por que en el modo autotermico excesivo aumenta la temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion a pesar de la desconexion del quemador, si no se toman medidas en sentido contrario.
- 17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 15, caracterizado por que en el modo autotermico excesivo, el aire de escape o una parte del mismo se evacua directamente de la camara de combustion para detener o reducir el aumento de temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion, sin calentarse el intercambiador de calor o una zona/lecho del mismo con este aire de escape/esta parte de aire de escape.
- 18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 17, caracterizado por que la evacuacion se realiza mediante una derivacion que conduce de la camara de combustion al medio ambiente/atmosfera exterior.
- 19. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 18, caracterizado por que el flujo volumetrico de escape del aire de escape que circula a traves de la derivacion se puede ajustar/regular mediante un dispositivo de ajuste/dispositivo de cierre.
- 20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el intercambiador de calor presenta varios lechos que se operan de manera alterna en los modos operativos modo de gas bruto, modo de gas puro y modo de purga.
- 21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 20, caracterizado por que se determina la temperatura de lecho en cada uno de los lechos.
- 22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 21, caracterizado por que en dependencia de la respectiva temperatura de los lechos, los lechos se operan de una manera tan diferente que las diferencias de temperatura de los lechos se reducen lo mas posible o se convierten en cero.
- 23. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 22, caracterizado por que la operacion diferente se realiza mediante la aplicacion de los diferentes modos operativos.
- 24. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la planta de purificacion de aire de escape se opera en dependencia de una temperatura de reaccion en un intervalo de temperatura predefinido.
- 25. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 24, caracterizado por que para la temperatura de reaccion se tiene en cuenta tanto la temperatura de la camara de combustion como la temperatura del lecho.
- 26. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 20, caracterizado por que los tiempos en los que estan presentes los modos operativos modo de gas bruto, modo de gas puro o modo de purga son tiempos de ciclo.
- 27. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 26, caracterizado por que en el modo autotermico excesivo se prolonga el tiempo de ciclo del modo de gas puro para detener o reducir el aumento de temperatura en el intercambiador de calor y/o en la camara de combustion, de manera que aumenta la temperatura del aire de escape evacuado al medio ambiente/atmosfera exterior.
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