MX2014005677A - Metodo y sistema hibrido de generacion de energia de dioxido de carbono supercritico por calentamiento solar y combustible fosil. - Google Patents

Metodo y sistema hibrido de generacion de energia de dioxido de carbono supercritico por calentamiento solar y combustible fosil.

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Abstract

La presente descripción proporciona un método y un sistema integrado de generación de energía que combina la generación de energía de combustión con calentamiento solar. Específicamente, se puede incrementar la eficiencia de un sistema de combustión de ciclo cerrado que utiliza un fluido de trabajo de dióxido de carbono haciendo pasar al menos una porción de un fluido de trabajo de dióxido de carbono a través de un calentador solar antes de que pase a través de una cámara de combustión.

Description

MÉTODO Y SISTEMA. HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA DE DIÓXIDO DE CARBONO SUPERCRITICO POR CALENTAMIENTO SOLAR Y COMBUSTIBLE FÓSIL Campo de la Invención La presente descripción se refiere a la integración de un sistema y un método de calentamiento solar con un sistema y un método de generación de energía con combustión de combustible fósil. Más en particular, el sistema integrado utiliza el calentamiento solar para suplementar el calentamiento por combustión de una corriente de C02 de recirculación en el sistema y el método de generación de energía por combustión y, de esa manera, obtener eficiencias incrementadas .
Antecedentes de la Invención Los sistemas de energía solar concentrada (CSP) están configurados típicamente para concentrar la energía solar desde un área grande de luz solar (por ejemplo, desde un campo de heliostatos) en un receptor relativamente pequeño, donde la luz concentrada se convierte en calor elevado. Se puede utilizar entonces el calor en un medio convencional de producir electricidad, tal como calentando agua para producir vapor para una turbina conectada con un generador de energía eléctrica. Dichos sistemas CSP conocidos pueden presentar una variedad de deficiencias. Por ejemplo, muchos sistemas CSP existentes pueden producir únicamente cerca de la energía máxima bajo las condiciones de luz solar más favorables, que están limitadas por muchas horas de luz diurna y condiciones climáticas locales. De tal manera, los sistemas CSP existentes producen energía sólo una fracción del tiempo que se necesita la energía. Adicionalmente, puesto que los sistemas CSP funcionan típicamente como únicamente una fuente de calor para el ciclo de producción de energía termodinámico, integrado (por ejemplo, un ciclo de vapor) , las eficiencias de los sistemas CSP pueden estar limitados significativamente por el ciclo termodinámico que se use. El resultado final de estas limitaciones es que la electricidad solar generada por los sistemas CSP conocidos ha obtenido una capacidad limitada para las redes eléctricas, a un costo incrementado con relación a la electricidad generada por los sistemas convencionales que queman combustible fósil como fuente térmica .
La eficiencia de un sistema CSP depende típicamente de la temperatura. A medida que se eleva la temperatura que resulta de los rayos solares concentrados, se han utilizado diferentes formas de conversión. Por ejemplo, a temperaturas hasta de alrededor de 600 °C, se han usado tecnologías estándar, tales como turbinas de vapor, con eficiencias en la escala de alrededor de 40 por ciento. A temperaturas de más de 600 °C se pueden usar turbinas de gas con eficiencias incrementadas de unos cuantos puntos porcentuales. Las temperaturas más altas que éstas han demostrado ser problemáticas ya que se requieren diferentes técnicas y materiales. Una propuesta de temperaturas muy elevadas es usar sales fluoruro líquidas que operan a temperaturas de alrededor de 700 °C a 800 °C, en combinación con sistemas de turbina de varias etapas, que han sido propuestas para obtener eficiencias térmicas en el rango del 50 por ciento. Se han visto las temperaturas de operación más altas como benéficas debido a que permiten que la planta utilice intercambiadores de calor seco de mayor temperatura para la salida térmica, y esto reduce el uso de agua, lo cual puede ser importante en áreas en las que las plantas solares grandes pueden ser prácticas, por ejemplo, en los ambientes desérticos .
Pese a la promesa de sistemas de alta temperatura, los intentos previos por implementar sistemas CSP han provisto éxito sólo limitado y no han logrado un medio económico a largo plazo para integrar la generación eléctrica CSP en la corriente principal. Incluso los intentos por solucionar las fallas básicas en la tecnología CSP: la generación de energía durante los tiempos sin producción solar o con baja producción solar, no ha habido tecnología comercialmente viable. Por ejemplo, las técnicas de almacenamiento de energía pueden prolongar la producción de energía, pero esos métodos han demostrado ofrecer capacidad imitada (por ejemplo, los acumuladores de vapor) y ser costosos y/o tecnológicamente desafiantes (por ejemplo, los tanques de sal fundida) . Otros han intentado usar gas natural para proveer calentamiento suplementario a un fluido de trabajo utilizado en un calentador solar. Ver, por ejemplo, la patente estadounidense 6,739,136. Sin embargo, esos sistemas de calentamiento suplementario conocidos no han podido resolver la eficiencia limitada del proceso básico de conversión solar térmica previamente mencionado. Consecuentemente, sigue habiendo necesidad en la técnica de un sistema y un método eficientes, efectivos en cuanto a costo para utilizar calentamiento solar en la generación de energía eléctrica. Más específicamente, sigue habiendo necesidad de dichos sistemas y método que provean energía eléctrica adecuada para su introducción sostenida en una red eléctrica .
Sumario de la Invención La presente descripción provee la integración de sistemas de una manera que puede mejorar las eficiencias y reducir los costos en relación con ambos sistemas. Más en particular, la descripción provee la integración de un sistema y un método generadores de energía, con un sistema y un método de calentamiento solar. Específicamente, el sistema y el método integrados pueden incrementar la eficiencia de un ciclo de combustión en un sistema y un método de generación de energía utilizando el sistema de calentamiento solar como una fuente térmica suplementaria o alternativa para el ciclo de energía. Similarmente, el sistema y el método integrados pueden exhibir una eficiencia que se incrementa con relación a la eficiencia del mismo ciclo de producción de energía, en ausencia del calentamiento solar integrado. De esa manera, el sistema y el método integrados pueden incluir una pluralidad de calentadores que pueden operar independientemente entre sí, que pueden ser operados alternativamente (por ejemplo, cíclicamente), o que pueden ser operados al mismo tiempo para calentar un fluido de trabajo que puede ser reciclado a través del sistema cuando se calienta, expandido para la generación de energía eléctrica, enfriado, purificado opcionalmente, comprimido y recalentado .
Los sistemas y los métodos integrados de la presente descripción pueden utilizar cualquier sistema y cualquier método adecuados, de generación de energía eléctrica, que incluye un fluido de trabajo reciclado y que sea adecuado para la integración con el calentamiento solar para proveer por lo menos una porción del calentamiento usado en el sistema de generación de energía. Los sistemas y los métodos para la generación de energía, que usan predominantemente C02 en un ciclo de combustión cerrado, han sido descritos en la publicación de patente estadounidense No. 2011/0179799, cuya descripción queda incorporada aquí en su totalidad por medio de esta referencia; y en varias modalidades, se pueden incorporar uno o más componentes o condiciones de los sistemas y los métodos de generación de energía descritos allí, en los sistemas y los métodos de generación de energía de la presente descripción. El ciclo de combustión puede usar una turbina de baja proporción de presión, que expanda una mezcla de productos de combustión que se forman en la combustión de un combustible en oxígeno, en presencia de una corriente de fluido de trabajo de C02 (que se recicla típicamente, por lo menos en parte, a través del sistema cerrado) . En varias modalidades, se puede usar un ciclo de C02 tal como se describe arriba, en la producción de energía, usando gas natural, hulla u otros materiales carbonáceos, como una fuente de combustible. Se puede usar la salida caliente de la turbina, para calentar por lo menos parcialmente la corriente de fluido de trabajo de C02 reciclada, en un intercambiador de calor economizador . La corriente de fluido de trabajo de C02 reciclada también puede ser calentada usando una fuente de calor secundaria, tal como el calor derivado de la energía de compresión de una planta de producción de oxígeno, que se usa para proveer oxígeno para la combustión. Se pueden separar las impurezas derivadas del combustible y la combustión (por ejemplo, compuestos de azufre, C02, H20, cenizas, Hg, etc.) para desecharlas sin emisiones atmosféricas. El sistema puede producir una corriente de recirculación de C02 a alta presión (es decir, que se recicla como fluido de trabajo) y una corriente de C02 producido a alta presión (o sea, el C02 excesivo que no es reciclado al ciclo de combustión y que puede ser capturado para usos tales como la recuperación incrementada de petróleo o para secuestramiento ) . Se puede lograr esto comprimiendo la corriente de salida de turbina enriada, procedente del intercambiador de calor economizador, en un sistema de compresión, que puede ser un sistema de compresión de varias etapas.
La presente descripción provee la capacidad de integrar un sistema y un método de generación de energía, de ciclo cerrado, con un sistema y un método CSP (u otro calentamiento solar) para obtener un sistema sumamente eficiente de generación de energía, que puede rotar el calentamiento de un fluido de trabajo entre una cámara de combustión o un concentrador solar, o puede utilizar simultáneamente tanto el calor de la combustión como el calentamiento solar para calentar un fluido de trabajo reciclado. Dicha integración puede incrementar la eficiencia, por ejemplo, de un proceso generador de energía eléctrica de ciclo de C02 cerrado, con la captura completa de carbono de más del 50 por ciento, más del 55 por ciento, más del 60 por ciento, más del 65 por ciento o más del 70 por ciento .
En ciertas modalidades, la presente descripción puede proveer métodos de generar energía. Por ejemplo, un método de generar energía puede comprender someter a combustión un combustible carbonáceo en una cámara de combustión primaria, en presencia de oxígeno y C02 para formar una corriente de recirculación de C02 y producir una corriente combinada de producto de combustión. El método puede comprender además hacer pasar la corriente combinada de producto de combustión a través de una turbina para generar energía y formar una corriente de salida de turbina que comprende C02 supercrítico; hacer pasar la corriente de salida de turbina que comprende C02 supercrítico a través de un intercambiador de calor de producto de combustión para convertir el C02 a una corriente que comprende C02 gaseoso; purificar opcionalmente la corriente de C02 gaseoso; presurizar la corriente de C02 para formar una corriente de C02 de recirculación; hacer pasar la corriente de C02 de recirculación nuevamente a través del intercambiador de calor de producto de combustión para formar una corriente de C02 de recirculación recalentada; hacer pasar la corriente de C02 de recirculación recalentada a través de un calentador solar, y hacer pasar la corriente de C02 de recirculación a la cámara de combustión. El método puede incluir hacer pasar la corriente de C02 de recirculación recalentada a través de una válvula de flujo, con lo que la corriente de C02 de recirculación recalentada puede ser dividida, haciendo pasar una primera porción a la cámara de combustión y haciendo pasar una segunda porción a través del calentador solar; o de manera que se pueda alternar la corriente de C02 de recirculación recalentada entre el paso a la cámara de combustión o el paso al calentador solar. Adicionalmente, en algunas modalidades, el método puede incluir hacer pasar una corriente del calentador solar a través de un calentador de combustión suplementario antes de pasar la corriente de C02 de recirculación recalentada a la cámara de combustión primaria .
Un método de generar energía de acuerdo con la presente descripción puede comprender hacer pasar una corriente que contiene C02 de una cámara de combustión primaria a través de una turbina para expandir la corriente que contiene C02; generar energía y formar una corriente de salida de turbina que comprende C02. El método puede comprender además calentar C02 a partir de la corriente de salida de turbina con un calentador solar. Más aún, el método puede comprender hacer pasar el C02 del calentador solar a la cámara de combustión primaria. En modalidades adicionales, el método puede comprender también hacer pasar el C02 del calentador solar a un calentador de combustión, antes de que pase a la cámara de combustión primaria. También el método puede comprender adicionalmente enfriar la corriente de salida de turbina que comprende C02 en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de turbina que comprende C02. Posteriormente, el método puede comprender purificar la corriente de salida de turbina enfriada, que comprende C02, en un separador de agua para formar una corriente que comprende C02 seco procedente de la corriente de salida de turbina enfriada. El C02 seco procedente de la corriente de salida de turbina enfriada puede ser presurizado para formar una corriente presurizada que contiene CO2 presurizada, y la corriente presurizada que contiene CO2 puede ser calentada en un intercambiador de calor, antes de ser calentada con el calentador solar.
En algunas modalidades, un método de generar energía de acuerdo con la descripción puede comprender: hacer pasar una corriente que contiene C02 de una cámara de combustión primaria a través de una turbina para expandir la corriente que contiene C02, generar energía y formar una corriente de salida de turbina que comprende C02; enfriar la corriente de salida de turbina que comprende C02 en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de turbina enfriada; presurizar el C02 de la corriente de salida de turbina enfriada para formar una corriente presurizada que contiene C02; calentar la corriente que contiene C02 presurizada en el intercambiador de calor; calentar la corriente presurizada que contiene C02 con un calentador solar; y hacer pasar la corriente presurizada que contiene C02 y calentado con calentador solar, a la cámara de combustión primaria. La corriente que contiene C02 que entra en la turbina, puede estar a una presión de alrededor de 150 bares (15 MPa) o más, y puede estar a una temperatura de alrededor de 500 °C o más. La proporción de la presión de la corriente que contiene C02 que entra en la turbina a la presión de la corriente de salida de turbina que comprende C02 puede ser alrededor de 12 o menos.
En varias modalidades el paso de presurizar la corriente que contiene C02 puede comprender hacer pasar la corriente a través de una pluralidad de etapas de bombeo.
- - Adicionalmente, la corriente que contiene CO2 puede ser enfriada entre dos etapas de bombeo. Una porción de la corriente presurizada que contiene C02 puede ser calentada con calor suplementario después del paso de presurizar, y antes de pasar a través del calentador solar. Por ejemplo, el calor suplementario puede incluir calor de compresión procedente de una planta de separación de aire. La corriente presurizada que contiene CO2 y calentada con calentamiento solar y puesta a presión puede pasar desde el calentador solar a través de un calentador de combustión, antes de pasar a la cámara de combustión primaria.
El método puede comprender además: someter a combustión un combustible carbonáceo en la cámara de combustión primaria, en presencia de oxigeno y de la corriente que contiene C02, de manera que la corriente que contiene C02 calentada en calentador solar y puesta a presión, pasada a través de la turbina, comprenda adicionalmente uno o más productos de combustión. El método también puede comprender: hacer pasar la corriente de salida de turbina enfriada, procedente del intercambiador de calor, a través de un separador para separar uno o más productos de combustión del C02. El combustible carbonáceo puede ser específicamente un líquido o un gas.
En otras modalidades, el combustible carbonáceo puede comprender una corriente de productos de combustión parcialmente oxidados. Por ejemplo, el método puede comprender además someter a combustión un combustible sólido en presencia de oxígeno y C02 en una cámara de combustión con oxidación parcial, el combustible sólido, oxígeno y C02 que se proveen en proporciones tales que el combustible sólido sólo esté parcialmente oxidado para producir la corriente de producto de combustión parcialmente oxidado que comprende un componente incombustible, C02 y uno o más de H2, CO, CH4, H2S y NH3. El combustible sólido, el oxígeno y el C02 específicamente pueden ser provistos en proporciones tales, que la temperatura de la corriente de producto de combustión parcialmente oxidado sea suficientemente baja para que todos los componentes incombustibles de la corriente estén en la forma de partículas sólidas. El método también puede comprender hacer pasar la corriente de producto de combustión parcialmente oxidado a través de uno o más filtros. El combustible sólido puede comprender, particularmente, hulla, lignita o coque de petróleo. Además, el combustible sólido puede estar en forma de partículas y puede formar una suspensión con el C02.
Si se desea, se puede controlar la cantidad de combustible carbonáceo y oxígeno provista a la cámara de combustión primaria, de manera que el calor de la combustión en la cámara de combustión primaria esté relacionado inversamente con el calor disponible del calentador solar para calentar la corriente presurizada que contiene C02, que pasa a través del calentador solar. Por ejemplo, la cantidad de calor disponible del calentador solar puede variar en más del 10 por ciento durante un solo ciclo solar. De esa manera, la cantidad de combustible carbonáceo y de oxígeno provistos a la cámara de combustión se puede controlar de manera que la temperatura de la corriente que contiene C02 pasada a la turbina pueda variar en menos de 10 por ciento, durante ese solo ciclo solar.
Los métodos de la descripción pueden comprender - - además dividir la corriente presurizada que contiene CO2 a una variedad de corrientes adicionales. Por ejemplo, en algunas modalidades, los métodos pueden comprender dividir la corriente presurizada que contiene CO2, que sale del intercambiador de calor, antes de que pase al calentador solar, de manera que una primera porción de la corriente presurizada que contiene CO2 continúe al calentador solar y una segunda porción de la corriente presurizada que contiene C02 pase a la cámara de combustión primaria sin pasar primero a través del calentador solar. En varias modalidades, el calentador solar puede calentar la corriente que contiene CO2 a una temperatura de alrededor de 500 °C o más. En otras modalidades, se puede calentar el calentador solar mediante la corriente que contiene C02.
La presente descripción provee además sistemas de generación de energía. En algunas modalidades, un sistema generador de energía de acuerdo con la presente descripción puede comprender lo siguiente: un calentador solar; una cámara de combustión primaria en comunicación de fluido con el calentador solar, una turbina productora de energía, en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria; un intercambiador de calor en comunicación de fluido con la turbina productora de energía y el calentador solar; y por lo menos un compresor en comunicación de fluido con el intercambiador de calor. El sistema puede comprender también un calentador por combustión, situado entre, y en comunicación de fluido con, el calentador solar y la cámara de combustión primaria. Además, el sistema puede comprender un separador situado entre, y en comunicación de fluido con, el intercambiador de calor y el al menos un compresor.
- - También el sistema puede comprender una planta de separación de aire. Esa planta de separación de aire puede ser particularmente una planta criogénica de separación de aire que comprende un compresor adiabático principal y un compresor elevador de presión. El intercambiador de calor usado en el sistema puede comprender una serie de dos o más unidades intercambiadoras de calor.
En algunas modalidades el sistema puede comprender una cámara de combustión de oxidación parcial, que tiene una salida en comunicación de fluido con una entrada de la cámara de combustión primaria. El sistema también puede comprender un filtro situado entre, y en comunicación de fluido con, la salida de la cámara de combustión de oxidación parcial y la entrada de la cámara de combustión primaria. En algunas modalidades el sistema puede comprender un divisor situado corriente abajo de, y en comunicación de fluido con, una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; teniendo el divisor una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión de oxidación parcial, y una segunda salida en comunicación de fluido con el calentador solar. En otras modalidades el sistema puede comprender un divisor situado corriente abajo de, y en comunicación de fluido con, una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; el divisor tiene una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria, y una segunda salida en comunicación de fluido con el calentador solar. En otras modalidades, el sistema puede comprender una válvula de flujo, situada corriente abajo de, y en comunicación de fluido con, una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; dicha válvula de flujo - - tiene una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria y una segunda salida en comunicación de flujo con el calentador solar; estando adaptada la válvula de flujo para alternar el flujo entre el calentador solar y la cámara de combustión primaria.
Se pueden caracterizar particularmente los métodos de generación de energía de la presente descripción en relación con la eficiencia global de la generación de energía. Por ejemplo, se puede obtener la generación de energía con una eficiencia global, sobre un valor mínimo de calentamiento, de por lo menos 60 por ciento. En otras modalidades, la eficiencia puede ser de por lo menos 65 por ciento. Así, los sistemas y los métodos descritos llenan una necesidad en la generación de energía con captura y almacenamiento de carbono (CCS) . Mientras que obtener CCS con sistemas generadores de energía convencionales ha demostrado ser difícil o no efectivo en cuanto a costo, los métodos descritos en la presente utilizando combustión en ciclo cerrado pueden obtener gran eficiencia y satisfacer las necesidades de CCS, y todo esto de una manera efectiva en cuanto a costo.
Breve Descripción de las Figuras de la Invención La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método generadores de energía de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; donde un calentador solar está integrado con una cámara de combustión y una turbina .
La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un - - sistema y un método de generación de energía de acuerdo con una modalidad de la presente descripción, que incluye una cámara de combustión primaria y un calentador solar.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método de generación de energía de acuerdo con otra modalidad de la presente descripción, en la que est incluida una cámara de combustión de oxidación parcial, además de la cámara de combustión primaria.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método de generación de energía de acuerdo con otra modalidad de la presente descripción; donde está incluido un divisor para dividir una corriente de C02 de recirculación entre un calentador solar y una cámara de combustión primaria.
La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método de generación de energía, de acuerdo con otra modalidad más de la presente descripción; donde está incluido un divisor para dividir una corriente de C02 de recirculación en tres corrientes que pasan a un calentador solar, a una cámara de combustión de oxidación parcial y a una cámara de combustión primaria.
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método de generación de energía de acuerdo con otra modalidad más de la presente descripción, en la que está incluida una válvula de flujo de dos posiciones para alternar una corriente de C02 de recirculación entre un calentador solar y una cámara de combustión primaria.
La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y un método de generación de energía de acuerdo con otra modalidad adicional de la presente descripción; en la - - que está incluida una válvula de flujo de dos posiciones para alternar una corriente de C02 de recirculación entre un calentador solar y un flujo de cámara de combustión que, a su vez, se divide entre una cámara de combustión de oxidación parcial y una cámara de combustión primaria; y La figura 8 es un diagrama de calentamiento del ciclo solar que muestra el calentamiento relativo suministrado por los diversos componentes calefactores de un sistema de acuerdo con ciertas modalidades de la presente descripción durante un solo ciclo solar de ejemplo.
Descripción Detallada de la Invención Se describirá ahora la invención más completamente en lo que sigue, haciendo referencia a varias modalidades. Se proveen estas modalidades de manera que esta descripción sea a fondo y completa, y comunique plenamente el alcance de la invención a quienes sean expertos en la materia. Se puede incorporar la invención en diferentes formas y no se debe considerar limitada a las modalidades señaladas aquí; más bien se proveen esas modalidades a fin de que esta descripción satisfaga los requisitos legales aplicables. Cuando se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas del singular "un", "una", "el", "la", incluyen los referentes del plural, a menos que el contexto exija claramente lo contrario.
La publicación de patente estadounidense No. 2011/0179799, como ya se anotó antes, describe sistemas y métodos para la producción de energía, en los que se utiliza un ciclo de C02. En algunas modalidades se puede proveer un - - fluido circulante de CO2 en una cámara de combustión adecuada para condiciones de alta temperatura y alta presión, junto con un combustible carbonáceo (tal como GN, hulla, gas de síntesis, biomasa, etc.) y un oxidante, tal como aire u oxígeno. Dichos sistemas y métodos pueden comprender una cámara de combustión que opera a altas temperaturas (por ejemplo, alrededor de 500 °C o más, alrededor de 750 °C o más, alrededor de 1000 °C o más o alrededor de 1200 °C o más) , y la presencia del fluido circulante puede funcionar para moderar la temperatura de una corriente de fluido que sale de la cámara de combustión, de manera que se pueda utilizar la corriente de fluido en la transferencia de energía para la producción de energía. La naturaleza del proceso de reacción a altas temperaturas y presiones, y con concentraciones elevadas de C02 de recirculación, puede proveer excelente eficiencia de proceso y excelentes velocidades de reacción. Se puede expandir la corriente del producto de combustión a través de por lo menos una turbina para generar energía. Luego se puede enfriar la corriente de gas expandido para eliminar los subproductos y/o las impurezas de la combustión, de la corriente, y el calor extraído de la corriente de gas expandido se puede usar para calentar el fluido circulante de C02 que se recircula nuevamente a la cámara de combustión.
En el estado enfriado, se puede procesar la corriente de combustión para eliminar el agua y otros contaminantes para proveer una corriente de C02 esencialmente puro para recircularla nuevamente a través de la cámara de combustión con los materiales para la combustión. La corriente de C02 purificada típicamente se encuentra en - - estado gaseoso, y es benéfico someter la corriente a las condiciones necesarias, de manera que el C02 esté en estado supercritico . Por ejemplo, después que se ha expandido la corriente de combustión a través de una turbina para la generación de energía, se ha enfriado y se ha purificado para comprender CO2 esencialmente puro (por ejemplo, por lo menos 95 por ciento en masa, por lo menos 97 por ciento en masa, o por lo menos 99 por ciento en masa de C02) , se puede comprimir la corriente de C02 de recirculación resultante para incrementar su presión, tal como a alrededor de 80 barias (8 MPa) . Se puede usar un segundo paso de compresión para incrementar la presión aproximadamente a la presión de la cámara de combustión; por ejemplo, alrededor de 200 bares (20 MPa), alrededor de 250 bares (25 MPa), o alrededor de 300 bares (30 MPa) . Entre los pasos de compresión se puede enfriar la corriente de CO2 para incrementar la densidad de la corriente a fin de reducir el gasto energético requerido para bombear la corriente a mayor presión. La corriente de C02 de recirculación puesta a la presión final, puede ser calentada adicionalmente e introducida de nuevo en la cámara de combustión.
Aunque el sistema y el método de generación de energía descrito arriba provee eficiencia incrementada con respecto a los sistemas y los métodos de generación de energía convencionales (y lo hace capturando simultáneamente el carbono producido) , los sistemas y los métodos de la presente descripción pueden incrementar adicionalmente la eficiencia del ciclo por medio de la combinación con un sistema de energía solar concentrada (CSP) . El sistema CSP puede proveer el calentamiento de la corriente de C02 de - - recirculación durante los tiempos de suficiente luz solar disponible como alternativa al uso de la cámara de combustión en el ciclo de combustión, o el sistema CSP puede proveer calentamiento suplementario de la corriente de CO2 de recirculación para reducir los requerimientos de combustible de la cámara de combustión en el ciclo de combustión.
Un sistema CSP útil de acuerdo con la presente descripción puede incluir cualquier colector térmico solar, adaptado para concentrar la energía solar lo suficiente para producir el calentamiento necesario para un fluido de trabajo en un sistema de generación de energía, como se describe aquí. De preferencia se puede usar un colector solar de alta temperatura. Un ejemplo no restrictivo de un sistema colector solar, que puede ser utilizado para concentrar energía solar de acuerdo con la presente descripción es una cuba parabólica en la que se puede usar una serie de cubas curvas simétricas para reflejar la radiación solar directa sobre un tubo colector que contiene un fluido (también denominado receptor, absorbedor o colector) que corre a lo largo de la cuba y situado en el punto focal de los reflectores. La cuba es parabólica a lo largo de un eje y lineal en el eje ortogonal. La cuba puede ser ajustada posicionalmente todos los días y/o todas las estaciones para elevar al máximo la recolección de radiación solar. El fluido absorbedor puede fluir a un calentador central. Las torres de energía (también denominadas plantas de energía de torre central o plantas de energía heliostáticas) son otro ejemplo y pueden utilizar un campo heliostático para enfocar la luz solar concentrada sobre un receptor, que típicamente se asienta encima de una torre en el centro del campo. En - - dichos sistemas, los heliostatos pueden estar dispuestos en una formación vertical (por ejemplo, una configuración de plato o parabólica) para enfocar la energía solar a un colector de calor en una torre. Los reflectores de Fresnel son otro ejemplo de la tecnología concentradora de energía solar útil, que puede ser usada de acuerdo con la presente descripción .
En ciertas modalidades de la presente descripción, un sistema CSP puede comprender un concentrador solar y un calentador solar. En general, el concentrador solar puede comprender heliostatos, espejos, lentes u otros similares, como se anotó más arriba, para reunir y concentrar la radiación solar. El calentador solar puede comprender uno o más componentes adaptados para transferir el calor de la radiación solar recolectada y concentrada y/o convertir el calor en trabajo. Por ejemplo, el calentador solar puede comprender un sumidero térmico, en el que se almacena el calor y desde el cual se puede transferir el calor a otro material o fluido, tal como una corriente que contiene CO2 que puede pasar a través de él. En otras modalidades, el calentador solar puede comprender un fluido de trabajo de ciclo solar (por ejemplo una corriente que contiene C02, un fluido de sal fundida u otros similares) . Dicho fluido de trabajo puede pasar a través de un tubo colector, como se anotó arriba, para calentar, o puede estar presente sólo en el calentador solar para calentamiento por la radiación solar recolectada y concentrada (por ejemplo, en una torre de energía) . De esa manera el calentador solar puede comprender componentes de transferencia de calor útiles para transferir calor del fluido de trabajo de ciclo solar a otro material o - - fluido, tal como una corriente que contiene C02. En dichas modalidades, el término calentador solar puede comprender una unidad discreta que tenga el fluido de trabajo del ciclo solar pasando a través de ella, y que esté adaptada para el paso de la corriente que contiene C02 (como ejemplo) a través de ella, en una relación de cambio de calor. El término calentador solar también puede abarcar un sistema más expansivo, mediante el cual se puede hacer pasar el fluido de trabajo del ciclo solar desde una porción de recolección de calor a una porción de transferencia de calor, donde el calor del fluido de trabajo del ciclo solar puede pasar a otro material o fluido, como ya se describió.
En varias modalidades, los métodos de generar energía de acuerdo con la descripción pueden comprender: hacer pasar una corriente que contiene C02 desde una cámara de combustión primaria a través de una turbina para expandir la corriente que contiene CO2, generar energía y formar una corriente de salida de turbina que comprende C02 . La corriente de salida de turbina que comprende C02 puede ser enfriada en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de turbina enfriada. El método puede comprender además presurizar el C02 procedente de la corriente de salida de turbina enfriada para formar una corriente presurizada que contiene C02 , y esta corriente puede ser calentada en el intercambiador de calor. La corriente presurizada que contiene C02 recalentada puede ser calentada adicionalmente con un calentador solar, tal como haciendo pasar la corriente presurizada que contiene C02 a través del calentador solar, o puede incluir intercambio de calor entre la corriente presurizada que contiene C02 y un - - fluido de trabajo del ciclo de calentamiento (por ejemplo, un fluido de sal fundida o una corriente de C02 separada) . Además, el método puede comprender hacer pasar la corriente presurizada, calentada con calentamiento solar, que contiene C02 a la cámara de combustión primaria.
Un sistema de generación de energía de acuerdo con la presente descripción está ilustrado en el diagrama de la figura 1. Como se ve allí, el sistema comprende en general un calentador solar 90 que está en comunicación de fluido con una cámara de combustión primaria 10, que a su vez está en comunicación de fluido con una turbina 20. En uso, se introduce la corriente 7 de combustible gaseoso (u otro tipo de combustible, como se discute adicionalmente aquí) a la cámara de combustión primaria, junto con una corriente 5 de oxigeno y una corriente 92 que contiene CO2. Se puede quemar el combustible con oxígeno en la cámara de combustión primaria, con el C02 presente como fluido de trabajo, que se puede reciclar a través de un sistema cerrado. Se puede hacer pasar una corriente de salida 12 de la cámara de combustión, que comprende C02 y cualquier producto de combustión y que está presurizada, a la turbina; donde se expande la corriente de salida de la cámara de combustión para generar energía y formar una corriente 22 de salida de turbina. Dependiendo de la naturaleza de la corriente de salida de turbina, se puede procesar adicionalmente a fin de eliminar los productos de combustión que pudieran estar presentes, por ejemplo, agua o exceso de C02. Así, un sistema de acuerdo con la presente descripción puede incluir una variedad de otros componentes como se describe aquí en otros sitios. El C02 de la corriente de salida de turbina, - - procesado adicionalmente puede ser introducido al calentador solar 90 como una corriente 34 de recirculación de C02. La corriente 92 de salida del calentador solar puede dirigir asi el C02 nuevamente a la cámara de combustión, como fluido de trabajo reciclado.
En algunas modalidades, la cámara de combustión 10 puede estar cerrada completamente, tal como durante los tiempos pico de producción de calor solar. En esos casos, el calor de la corriente 92 de salida del calentador solar puede ser suficiente para hacer innecesario el calor de combustión procedente de la cámara de combustión. De esa manera, las corrientes circulantes pueden estar suficientemente libres de impurezas como para que se pueda llevar a cabo un ciclo continúo sin necesidad de enfriar y retirar los productos de combustión. Por lo tanto, se puede hacer pasar directamente la corriente 22 de salida de turbina al calentador solar 90 y, de esa manera, volverse la corriente de recirculación de C02. En otras modalidades se puede hacer pasar la corriente de salida de turbina a través de una o más bombas y/o compresores (ver, por ejemplo, la figura 2) para poner a presión la corriente de salida de turbina antes de pasar al calentador solar como la corriente de recirculación de C02.
Si bien se puede cerrar la cámara de combustión 10, si se desea, durante la producción pico de calor solar, puede ser ventajoso operar el sistema integrado con todos los componentes en operación continua. El calentamiento provisto por el sistema concentrador solar puede variar a través de un solo ciclo solar. Cuando se usa aquí, se quiere que un solo ciclo solar signifique un solo día de 24 horas, que se puede medir desde cualquier punto, por ejemplo, de medianoche a - - medianoche o de mediodía a mediodía. Durante las horas de luz solar está disponible el calentamiento y aumentará desde el amanecer hasta las horas pico de luz solar, y luego disminuirá a medida que se aproxime el ocaso. Dependiendo de la naturaleza del calentador solar y de la disponibilidad del almacenamiento de calor solar, el calor producido por el calentador solar aumentará y disminuirá durante un solo ciclo solar. De tal manera, la cantidad de calor disponible desde el calentador solar puede variar en un solo ciclo solar, tal como en 5 por ciento o más, 10 por ciento o más, 20 por ciento o más, 30 por ciento o más o 50 por ciento o más. En algunas modalidades, la cantidad de calor disponible desde el calentador solar en un solo ciclo solar puede variar en 5 por ciento a 75 por ciento, 10 por ciento a 70 por ciento o 15 por ciento a 60 por ciento. Mediante la operación continua del sistema integrado descrito en la presente, sin embargo, se puede mantener una temperatura de entrada de turbina constante .
Durante periodos de disponibilidad pico de energía solar, se puede concentrar la radiación solar en el calentador solar para proveer hasta el 100 por ciento del calor necesario para el C02 circulado a través del sistema, a la turbina. Cuando disminuye la energía solar disponible, se puede incrementar la cantidad de entrada de combustible y oxígeno a la cámara de combustión, según sea necesario, para mantener la temperatura deseada en la entrada a la turbina. Durante los periodos en los que es insuficiente la energía solar disponible, de ser necesario, se puede operar el sistema solamente con el combustible de combustión. Los sistemas y los métodos de la presente descripción pueden - - permitir además el uso del combustible de combustión durante los periodos de carga pico y pueden regresar a una operación de carga de base solar únicamente -o -principalmente solar, si las condiciones lo garantizan. La cantidad de combustible de combustión y oxigeno provista a la cámara de combustión se puede controlar de manera que el calor de combustión en la cámara de combustión primaria esté relacionada inversamente con el calor disponible del calentador solar para calentar la corriente que contiene C02 que pasa a través de ella. Como se discutió antes, esto puede proveer el mantenimiento de una temperatura esencialmente constante en el punto de entrada a la turbina. Por ejemplo, se puede controlar la cantidad de material carbonáceo y de oxigeno provista a la cámara de combustión de modo que la temperatura de la corriente que contiene C02 pasada a la turbina pueda variar en menos de 2 por ciento con respecto a un solo ciclo solar. En otras modalidades, la temperatura de la corriente que contiene C02 pasada a la turbina puede variar en un solo ciclo solar alrededor de 2 por ciento a alrededor de 15 por ciento; alrededor de 3 por ciento a alrededor de 12 por ciento, o alrededor de 5 por ciento a alrededor de 10 por ciento.
La operación de un sistema de acuerdo con la presente descripción, como se discute arriba, puede ser ventajosa por varias razones. Por ejemplo, puede impartir simplicidad al método de operación, ya que se pueden evitar los ciclos complicados de conmutación entre calentador solar y cámara de combustión primaria. Además, se puede incrementar significativamente la eficiencia del sistema y el método de combustión. Por ejemplo, en un sistema integrado en el cual el 25 por ciento del gasto total de energía se - - deriva de energía solar (por ejemplo, 6 horas pico de luz solar por día) y donde el ciclo de combustión tiene una eficiencia por sí solo (con combustible de gas natural) de alrededor de 50 por ciento, la eficiencia promedio para un periodo de 24 horas del sistema integrado usando un combustible de gas natural puede ser alrededor de 66 por ciento .
Ciertas modalidades del sistema y el método de la presente descripción están ilustradas en el diagrama de flujo provisto en la figura 2. En relación con esta figura, se bombea la corriente 3 de combustible gaseoso en la bomba 6 para formar una corriente 7 de combustible gaseoso a presión, que se dirige a la cámara de combustión primaria 10. En un ejemplo, el combustible gaseoso puede ser gas natural; sin embargo, se pueden usar otros combustibles gaseosos, tales como gas de síntesis. Además, se pueden usar combustibles líquidos. En las modalidades comprendidas en la figura 2, también se dirige a la cámara de combustión una corriente de oxígeno 5 procedente de la planta 110 de separación de aire. Se puede usar la planta de separación de aire para proveer oxígeno purificado desde una fuente de aire 1. Por ejemplo, la corriente de oxígeno puede comprender oxígeno con una pureza de alrededor de 95 por ciento molar o más; alrededor de 97 por ciento molar o más, o alrededor de 99 por ciento molar o más. En la cámara de combustión se quema el combustible con el oxígeno en presencia de una corriente de recirculación de C02 para formar una corriente 12 de salida de la cámara de combustión que, en esta modalidad, comprende el fluido de trabajo de C02 y cualquier producto de combustión, tal como agua y/o C02.
- - La cámara de combustión primaria puede ser cualquier cámara de combustión adecuada para la combustión a la temperatura y la presión requeridas incluyendo, pero sin restricción a ellas, una cámara de combustión enfriada por transpiración. Se puede proveer una corriente de recirculación de C02 pasada a la cámara de combustión a una presión de 150 bares (15 MPa) o más, alrededor de 200 bares (20 MPa) o más, alrededor de 250 bares (25 MPa) o más, o alrededor de 300 bares (30 MPa) o más. En otras modalidades, la presión puede ser de alrededor de 150 bares (15 MPa) a alrededor de 400 bares (40 MPa), de alrededor de 200 bares (20 MPa) a alrededor de 380 bares (38 MPa) o de alrededor de 250 bares (25 MPa) a alrededor de 350 bares (35 MPa) . Se puede llevar a cabo la combustión en la cámara de combustión primaria a una temperatura, por ejemplo, de alrededor de 500 °C o más, alrededor de 600 °C o más, o alrededor de 700 °C o más. En otras modalidades se puede llevar a cabo la combustión a temperaturas de alrededor de 500 °C a alrededor de 1800 °C, de alrededor de 550 °C a alrededor de 1600 °C o de alrededor de 600 °C a alrededor de 1200 °C. En otras modalidades se pueden usar otros rangos más de temperatura, como se describe en otras partes de la presente. En varias modalidades, el C02 de la corriente 12 de salida de la cámara de combustión puede estar en estado supercrítico .
Se hace pasar la corriente de salida de la cámara de combustión, que comprende C02, a una turbina 20 generadora de energía, que produce energía eléctrica por medio de un generador 25. El método de generación de energía puede ser caracterizado por la proporción de presión a través de la turbina. La proporción de la presión de la corriente de - - salida de la cámara de combustión (que entra en la turbina) a la presión de la corriente de salida de turbina que comprende C02 (que sale de la turbina) puede ser alrededor de 12 o menos, alrededor de 10 o menos o alrededor de 8 o menos. Adicionalmente , la proporción de presión puede ser de alrededor de 4 a alrededor de 12, de alrededor de 5 a alrededor de 10, o de alrededor de 6 a alrededor de 10.
La corriente 22 de salida de turbina, que sale de la turbina 20 puede ser enfriada a través de un intercambiador de calor 30 para reducir su temperatura. Esto puede ser particularmente útil para permitir la separación de cualquier impureza (por ejemplo, los productos de combustión) de la corriente de salida de turbina. El intercambiador de calor (que se puede caracterizar como un intercambiador de calor de producto de combustión en algunas modalidades), en algunas modalidades puede ser un intercambiador de calor de varias etapas, o una serie de dos o, más preferible, tres unidades intercambiadoras de calor en serie. En esa serie, la primera unidad de cambio de calor en serie (que pasa del extremo caliente al extremo frió) puede transferir calor en un rango amplio de temperatura elevada, por ejemplo, desde la temperatura de salida de turbina a la escala de alrededor de 150 °C a alrededor de 200 °C. La segunda unidad de intercambio de calor en serie puede transferir calor en un rango más estrecho de temperatura media, por ejemplo, desde la temperatura de salida de la primera unidad de intercambio de calor de la serie, al rango de alrededor de 80 °C a alrededor de 140 °C. La tercera unidad de intercambio de calor de la serie puede transferir calor en un rango de baja temperatura (por ejemplo, el rango de alrededor de 20 °C a - - alrededor de 75 °C. Esos rangos pueden aplicarse de igual manera a los fluidos que pasan del extremo frío al extremo caliente de cada una de las unidades de intercambio de calor de la serie. Esas series pueden ser benéfica ya que el calentamiento acumulado de la corriente de recirculación de C02 que pasa del extremo frió de las unidades de intercambio de calor en serie al extremo caliente de las unidades de intercambio de calor, puede introducirse en un punto definido. Por ejemplo, la corriente que sale de la tercera unidad de intercambio de calor de la serie y que entra en la segunda unidad de intercambio de calor de la serie se puede dividir, y una fracción puede entrar en la segunda unidad de intercambio de calor de la serie, mientras que la otra fracción es calentada desde una fuente externa, tal como el calor de compresión capturado desde una planta de separación de aire. Luego se puede unir la fracción más calentada con la corriente que sale de la segunda unidad de intercambio de calor de la serie y que entra en la primera unidad de intercambio de calor de la serie. Este calor añadido puede ser benéfico para llevarla temperatura de la corriente de recirculación de C02 a un punto dentro de un umbral preferido con relación a la temperatura de la corriente de salida de turbina. Específicamente, la corriente de recirculación de CO2 puede ser calentada hasta dentro de 50 °C o menos, 40 °C o menos o 30 °C o menos, de la temperatura de la corriente de salida de turbina.
La corriente 32 de salida de turbina, enfriada, que sale del intercambiador de calor 30, comprende de preferencia CO2 en estado gaseoso y puede pasar a través de un enfriador 40 de baja temperatura (por ejemplo, un enfriador de agua), - - lo que puede ser útil para enfriar la corriente de salida de turbina hasta cerca de la temperatura ambiente. En modalidades particulares, el enfriador de baja temperatura puede enfriar la corriente de C02 gaseoso a una temperatura de alrededor de 50 °C o menos, alrededor de 40 °C o menos o alrededor de 30 °C o menos. Dicho componente del sistema en particular, puede ser opcional. La corriente de salida 42 de baja temperatura puede pasar a un separador 50 que, en la modalidad ilustrada, es particularmente un separador de agua. Asi, se extrae de ella la corriente 54 de agua y sale del separador una corriente 52 de C02 seco, que puede ser pasada a través de una o más bombas o compresores.
Como se ilustra, se hace pasar la corriente 52 de C02 seco a través de una bomba 60, lo que puede ser útil para incrementar la presión de la corriente de C02 seco a una presión suficiente, de manera que el C02 esté en estado supercritico . Por ejemplo, se puede incrementar la presión a alrededor de 75 bares (7.5 MPa) o más o alrededor de 80 bares (8 MPa) o más. La corriente 62 de C02 de descarga de la bomba resultante puede ser enfriada adicionalmente en un enfriador densificador 70, lo que puede ser particularmente útil para incrementar la densidad del C02 supercritico a fin de reducir la necesidad de energía para comprimir la corriente de C02 a una presión útil para la recirculación a la cámara de combustión 10. La corriente puede ser densificada particularmente a una densidad de alrededor de 200 kg/m3 o más; alrededor de 400 kg/m3 o más, alrededor de 600 kg/m3 o más, o alrededor de 800 kg/m3 o más. La corriente 72 de descarga de C02 del enfriador densificador puede pasar entonces a través de un compresor 80 para aumentar su presión - - hasta un rango que, de preferencia, esté en la escala descrita antes en relación con la corriente de recirculación del C02 para introducirla en la cámara de combustión. La corriente 82 de descarga de CO2 comprimida puede dividirse o puede regresarse en su totalidad al ciclo de combustión. Benéficamente, si se desea, se puede extraer cualquier exceso de C02 (por ejemplo, el C02 resultante de la combustión) como una corriente 84 de tubería de C02 a alta presión, o sea, bajo condiciones adecuadas para introducirla a una tubería. Cualquier uso deseado del CO2 extraído (por ejemplo, recuperación incrementada de petróleo, secuestramiento, etc.), está incluido en la presente descripción.
Se puede hacer pasar de nuevo la corriente 86 de descarga de comprimida (fracción de recirculación) a través del intercambiador de calor 30 para calentar la corriente que contiene CO2 a una temperatura que esté a, o cerca de, la temperatura de la corriente de descarga de turbina. En modalidades particulares, la temperatura de la corriente de CO2 de recirculación que sale del intercambiador de calor puede diferir de la temperatura de la corriente de descarga de turbina en sólo alrededor de 50 °C o menos. Si se desea, se puede introducir calentamiento adicional a la corriente que contiene CO2 antes o durante su paso a través del intercambiador de calor. Por ejemplo, se puede añadir calor derivado de la compresión adiabática en la unidad de separación de aire 110, a la corriente que contiene C02. Como se ilustra, una corriente 112 de transferencia de calor de alta temperatura puede pasar de la planta a la unidad de intercambio de calor (por ejemplo, a una corriente que pasa al intercambiador de calor o a una o más unidades de - - intercambio de calor en un intercambiador de calor de etapas múltiples) y una corriente de transferencia de calor a baja temperatura 114 puede pasar del intercambiador de calor nuevamente a la planta de separación de aire.
La corriente que sale del intercambiador de calor 30 se puede caracterizar por ser una corriente de recirculación de CO2. Como tal, la corriente 34 de recirculación de C02 puede estar a una presión y/o una temperatura adecuadas para introducirla a la cámara de combustión 10. En la modalidad ilustrada, se hace pasar primero la corriente de recirculación de C02 a un calentador solar 90, que puede ser una sola unidad o que puede ser un componente de un sistema CSP, como ya se describió antes. Como se ilustra, se reflejan los rayos de energía solar 222 desde un concentrador solar 220 y se recoge la radiación solar concentrada 224 en el calentador solar. La corriente de recirculación de CO2 que pasa a través del calentador solar puede cambiar o no cambiar, dependiendo del estado del sistema CSP. Como se ilustra, se hace pasar una corriente de fluido directamente a través del calentador solar para recuperar directamente el calor del sistema concentrador. En otras modalidades, la corriente de fluido de trabajo (o sea, la corriente de C02 de recirculación) puede formar interfaz con un fluido de trabajo secundario (por ejemplo, un fluido de trabajo del ciclo solar) en relación de cambio de calor. Ese fluido de trabajo secundario puede circular a través del sistema concentrador solar para calentarse, tal como se describió antes con elación a los colectores de calor solar conocidos. Por ejemplo, se puede incorporar un fluido de trabajo de sal fundida en el sistema concentrador solar, y la - - corriente de C02 de recirculación que entra en el calentador puede recibir calor del fluido de trabajo de sal fundida.
Como se discute más atrás, durante los periodos de suficiente recolección solar, el calentador solar puede ser calentado a una temperatura en la que la corriente de recirculación de C02 que pasa a través de él incrementa su temperatura. En los momentos de menor recolección solar, el calentador solar puede estar esencialmente a la misma temperatura que la corriente de recirculación de CO¿ que sale del intercambiador de calor, y la corriente de recirculación de C02 puede no ser calentada ni enfriada. En los momentos de poca o ninguna recolección solar, el calentador solar puede incrementar su temperatura por el paso de la corriente de recirculación de C02 a través de él. Esto puede ser benéfico, ya que el calentador solar puede ser mantenido a una temperatura esencialmente constante, por ejemplo, dentro de alrededor de 5 por ciento, dentro de alrededor de 10 por ciento, dentro de alrededor de 20 por ciento o dentro de alrededor de 30 por ciento de la temperatura pico de calentamiento del calentador solar. En los sistemas concentradores solares conocidos, el receptor típicamente efectúa ciclos de muy calienta a mucho más frío, durante cada ciclo solar. La formación de ciclos térmicos presenta un desafio al diseño para el receptor y puede hacer que el receptor (o sea, el calentador solar) falle debido a la acumulación de esfuerzos térmicos, día a día, o requiere que su diseño esté limitado en cuanto a temperatura, lo que limita el desempeño. En las modalidades anotadas de la presente descripción, en las que una corriente de C02 a la temperatura de operación del sistema o cerca de ella, fluye - - constantemente a través del receptor, se puede evitar la formación de ciclos diarios de temperatura. Asi, el calentador solar puede ser más confiable y puede construirse para temperaturas más altas, lo que permite eficiencias mayores .
La corriente 92 que sale del calentador solar, que comprende CO2 de recirculación, en algunos momentos puede estar a una temperatura que está por debajo de la temperatura de entrada requerida para la cámara de combustión primaria 10. Asi, en algunas modalidades, se puede situar un calentador de combustión 100 entre la salida del calentador solar y la entrada de la cámara de combustión primaria. El calentador de combustión, por ejemplo, puede quemar una fracción de la corriente 7 de combustible gaseoso o una corriente de combustible separada, para proveer el nivel bajo de calentamiento necesario para establecer la temperatura del fluido de recirculación de C02. La corriente 102 que sale del calentador de combustión, de esta manera, puede estar a una temperatura requerida para introducirla a la cámara de combustión primaria y puede pasar directamente a la cámara de combustión primaria. Como se apreciará, el calentador de combustión puede ser opcional y, cuando está presente, puede ser encendido sólo durante los periodos de energía solar fuera de pico, cuando la corriente que sale del calentador solar está por debajo de un umbral de temperatura requerido.
Como se ilustra en la figura 2, el sistema integrado de la presente descripción puede incluir un blindaje térmico retractable 200. El blindaje térmico puede ser desplegado durante los periodos de energía solar fuera de pico para resistir la pérdida de calor del calentador solar - - 90, mientras el concentrador solar 220 está suministrando insuficiente calentamiento para mantener la alta temperatura requerida para el calentador solar. El blindaje térmico puede comprender cualquier material que sea benéfico para resistir pérdidas radiantes desde el calentador solar y/o proveer calentamiento reflejante, es decir, reflejar las pérdidas radiantes de nuevo al calentador solar. El blindaje térmico puede ser retractable, de modo que, durante los periodos de energía solar pico, toda la radiación solar disponible puede dirigirse al calentador solar para elevar al máximo su capacidad térmica.
Un sistema y un método de acuerdo con la presente descripción también pueden comprender un almacenamiento de calor para elevar al máximo la entrada de calor desde el calentador solar. En ciertas modalidades, el calentador solar y el sistema concentrador asociado pueden proveer sólo una porción del calor total requerido para el sistema y el método de generación de energía. Así, puede ser útil mantener un flujo mínimo constante de combustible de combustión a la cámara de combustión primaria para el calentamiento mínimo necesario que se requiera. Sin embargo, en algunas modalidades, el calentador solar y su sistema concentrador asociado pueden proveer calentamiento en exceso, más allá del necesario para las condiciones de operación del sistema y el método de generación de energía en general. En esas modalidades, el sistema y el método descritos pueden incluir uno o más componentes de almacenamiento de calor, tal como un almacenamiento de CO2 caliente, o un almacenamiento de sal fundida caliente. El calor almacenado (por ejemplo, en un tanque de almacenamiento de C02 o un tanque de - - almacenamiento de sal fundida) puede ser extraído luego durante los periodos de calentamiento solar fuera de pico, para suplementar adicionalmente el calentamiento desde la cámara de combustión primaria y conservar el exceso de calor producido por el calentador solar durante los periodos pico de calentamiento solar. Los cálculos basados en una tasa de irradiación en el suroeste de los Estados Unidos, de alrededor de 2,063 kWh.m2, por ejemplo, han demostrado que un sistema de acuerdo con ciertas modalidades de la presente descripción pueden operar en periodos pico de calentamiento solar, sobre el 100 por ciento del calentamiento solar obtenido, y la entrada de calor solar total puede ser aproximadamente de 3.9 por ciento de la capacidad del sistema .
Aunque la presente descripción se discute con relación a la figura 2, utilizando un combustible gaseoso o líquido, el sistema y el método integrados también pueden utilizar combustibles sólidos, tales como hulla, lignita, biomasa, desperdicios y coque de petróleo En esas modalidades, puede ser útil incluir una cámara de precombustión para el combustible sólido, que provea una corriente de salida de productos combustibles que se pueda quemar en la cámara de combustión primaria. Están ilustradas modalidades de ejemplo en la figura 3, donde la corriente de oxígeno 5 puede dividirse y se puede introducir una corriente 354 de oxígeno POX a una cámara de combustión de oxidación parcial (POX) 360, junto con una suspensión 332 de combustible en partículas, presurizada. Para preparar la suspensión, se muele una corriente de combustible sólido 305 (por ejemplo, hulla) en un molino 310 para proveer una - - corriente 312 de combustible sólido en partículas, que se suspende en un mezclador 320 accionado por un generador 321. Se combina el combustible sólido en partículas con una fracción 74 de suspensión de C02 extraída déla corriente 72 de C02 de descarga del densificador enfriador, antes de ponerla a presión a través del compresor 80 El C02 que, de preferencia, es supercrítico en ese punto, se combina con el combustible sólido en partículas para formar la suspensión 322 a baja presión, la que se hace pasar luego a través de una bomba de suspensión 330 para proveer la suspensión 332 de combustible en partículas, presurizada, como una entrada a la cámara de combustión POX. Otra entrada a la cámara de combustión POX es una fracción POX 38 de la corriente de recirculación de C02, que se puede tomar de la corriente 34 de recirculación de C02, tal como por medio de un divisor 35. También saliendo del divisor está la fracción 36 de calentador solar de la corriente de recirculación de CO2.
La combustión en la cámara de combustión POX provee una corriente 362 de combustión POX que puede incluir una variedad de componentes. En modalidades específicas, el combustible sólido, oxígeno y C02 pueden ser provistos en proporciones tales, que la oxidación parcial del combustible sólido dé por resultado una corriente de combustión que incluya un componente incombustible, el CO2, y uno o más de los siguientes: H2, CO, CH4, H2S y NH3. Se puede hacer pasar la corriente de combustión POX a través de un filtro 370 para eliminar cualquier componente incombustible, al como la ceniza. Se puede dirigir la corriente 374 de combustión POX filtrada, resultante, a la cámara de combustión primaria 10 como el combustible para la combustión, y puede incluir - - materiales esencialmente sólo gaseosos y/o combustibles líquidos. Se puede extraer una corriente 372 de partículas filtradas 372 del filtro, para desecharla.
En combinación con la descripción anterior, las modalidades comprendidas en la figura 3 comprenden esencialmente los componentes del sistema discutidos por lo demás con relación a la figura 2 y los métodos de su uso pueden ser llevados a cabo de una manera que se discutió con relación a la figura 2. En particular, la corriente 12 de salida de la cámara de combustión se puede expandir a través de la turbina 20. Se puede enfriar la corriente de salida 22 de turbina a través del intercambiador de calor 30. Se puede enfriar adicionalmente la corriente de salida de la turbina, enfriada, si se desea, en un enfriador 40 de baja temperatura y se puede separar de la corriente 42 de salida de baja temperatura cualquier agua y demás impurezas en un separador 50, como la corriente de impurezas 54. Se puede poner a presión la corriente 52 de CO2 en la bomba 60 y se puede enfriar y densificar la corriente 62 de CO2 de descarga de la bomba, en el enfriador densificador 70. La corriente de C02 de descarga del densificador enfriador se puede dividir, como ya se discutió antes, con una fracción 74 que es dirigida al mezclador y la fracción restante 72 que es comprimida en el compresor 80. Se puede dividir la corriente de CO2 de descarga de CO2 comprimido. Se puede hacer pasar la corriente de descarga de C02 comprimido (fracción de recirculación) 86 nuevamente al intercambiador de calor y se puede hacer pasar al filtro 370 una corriente de descarga de C02 comprimido (fracción de filtro) 88. Se puede extraer cualquier C02 de alta presión restante para la tubería, como - - se discutió antes. Se puede dividir la corriente 34 de recirculación de C02 que sale del extremo caliente del intercambiador de calor, en el divisor 35, como se anotó antes, con las fracciones respectivas que proceden a todo el sistema, como ya se discutió con relación a la figura 3 anterior.
De regreso a la figura 2, la corriente 34 de recirculación de CO2 puede configurarse para que pase a través del calentador solar 90 y el calentador de combustión opcional 100, antes de pasar a la cámara de combustión primaria 10. En otras modalidades, sin embargo, tales como en la figura 3, la corriente de recirculación de C02 puede dividirse opcionalmente . Si bien se divide la corriente de CO2 para introducirla a la cámara de combustión POX en la figura 3, dicha división puede ser usada para dirigir el flujo de C02 a otros componentes del sistema. Por ejemplo, como se ve en la figura 4, la corriente de recirculación de CO2 que sale del extremo caliente del intercambiador de calor 30 puede pasar a través de un divisor 135 de C02 de recirculación a la combustión, para formar dos corrientes de salida. Una corriente 136 dividida del calentador solar, de recirculación de C02 puede ser dirigida a través del calentador solar 90 y una corriente 137 dividida de recirculación de C02 de la cámara de combustión primaria puede pasar directamente a la cámara de combustión primaria 10. El divisor de C02 de recirculación de la combustión por ejemplo, puede ser un divisor de flujo simple que puede tener una proporción de división fija de la corriente de recirculación de CO2 que entra, o puede tener una división variable de la corriente de recirculación de C02 que entra.
- - Una división fija puede variar de 10:90 de flujo de calentador solar a flujo de cámara de combustión primaria, hasta 90:10 de flujo de calentador solar a flujo de cámara de combustión primaria, sobre la base del flujo de masa. Otras divisiones de proporción fija (de flujo de calentador solar a flujo de cámara de combustión primaria) pueden ser: 20:80 a 80:20, 30:70 a 70:30 o 40:60 a 60:40 sobre la base del flujo de masa. En las modalidades en que se usa la división variable, las velocidades de flujo al calentador solar y la cámara de combustión primaria pueden variarse con base en el estado de producción de calor del calentador solar. Por ejemplo, en los periodos pico de calentamiento solar, se puede dirigir al calentador solar el 50 por ciento o más, el 75 por ciento o más, el 80 por ciento o más, o el 90 por ciento o más del flujo de masa. Durante los periodos de menor calentamiento solar, la mayor parte del flujo de masa (por ejemplo, las mismas tasas de flujo de masa anotadas arriba) pueden ser dirigidas a la cámara de combustión primaria. También puede estar comprendido el control automatizado de la válvula de flujo variable. Específicamente, la salida de calor del calentador solar puede ser monitoreada continua o intermitentemente y comparada contra un programa de flujo de CO2 predeterminado. El flujo de masa de C02 a través del divisor de CO2 de recirculación a la combustión se puede ajusfar automáticamente conforme aumenta y disminuye la salida de calor del calentador solar a través de un ciclo solar. Por ejemplo, cuando aumenta el calor disponible del calentador solar, el porcentaje del flujo de masa de C02 puede incrementarse automática y proporcionalmente a la división al - - calentador solar de la recirculación de C02 y disminuirse a la división a la cámara de combustión primaria de la recirculación de C02. A medida que aumenta el calor del calentador solar, se puede disminuir automática y proporcionalmente el porcentaje del flujo de masa de C02 a la división al calentador solar de la recirculación de C02 e incrementar a la división a la cámara de combustión primaria de la recirculación de C02. De esta manera, los sistemas de la presente descripción pueden incluir elementos de control computarizados , que incluyen hardware y/o software adaptados para medir el calor disponible del calentador solar y adaptados para abrir y cerrar las válvulas de flujo cuando sea necesario para ajusfar el flujo del calentador solar y el flujo de la cámara de combustión primaria de la corriente de recirculación de C02.
Se puede proveer una división similar de la corriente de reticulación de C02 en modalidades en las que se usa un combustible sólido y una cámara de combustión de oxidación parcial. En la figura 5, por ejemplo, se muestra un sistema sustancialmente similar al discutido antes con relación a la figura 3. La modalidad de la figura 5 difiere en que el divisor 35 ha sido repuesto y está configurado para dividir la corriente 34 de recirculación de C02 en tres corrientes separadas. La fracción 38 de POX de la corriente de recirculación de C02 pasa directamente a la cámara de combustión POX 360. De igual manera, una fracción 36 de calentador solar de la corriente de recirculación de C02 pasa de nuevo directamente al calentador solar 90. Una facción 37 de la cámara de combustión primaria de la recirculación de C02 dedicada, es provista ahora directamente a la cámara de - - combustión primaria 10. Como en relación con la figura 5, el divisor de la figura 5 se puede configurar para la división de proporción fija o la división de proporción variable. En algunas modalidades, la mayor parte del flujo de la corriente de recirculación de C02 a través del divisor (sobre la base del flujo de masa) puede ser dirigida a una de las tres corrientes. En otras palabras, una mayoría del flujo de la corriente de recirculación de C02 a través del divisor (sobre la base del flujo de masa) puede ser dirigida a la cámara de combustión POX, o la mayor parte del flujo de corriente de recirculación de C02 a través del divisor (sobre la base de flujo de masa) se puede dirigir al calentador solar; o la mayor parte del flujo de corriente de recirculación de C02 a través del divisor (sobre la base de flujo de masa) se puede dirigir a la cámara de combustión primaria.
De regreso a la figura 2, si se desea, se puede dirigir alternativamente la corriente 34 de recirculación de C02 su totalidad al calentador solar 90 o a la cámara de combustión primaria 10. Por ejemplo, como se ilustra en la figura 6, se puede colocar una válvula 235 de flujo de dos posiciones en línea de la corriente de recirculación de C02. La válvula de flujo se puede colocar en la posición de calentador solar, de manera que el 100 por ciento de la corriente de recirculación de C02 pase al calentador solar 90 en el bucle 236 de calentador solar de recirculación de C02. Esta configuración puede ser usada durante los momentos de calentamiento solar pico, de modo que toda la corriente de recirculación de C02 se caliente en el calentador solar. En dichas modalidades, el calentador de combustión puede estar ausente particularmente ya que no será necesario el - - calentamiento adicional de la corriente 92 que sale del calentador solar, y la corriente de salida del calentador solar puede proceder entonces directamente a la cámara de combustión primaria. La válvula de flujo puede ser colocada, alternativamente, en la posición de cámara de combustión primaria, de manera que el 100 por ciento de la corriente de recirculación de C02 pase a la cámara de combustión primaria 10 en el bucle 237 de cámara de combustión primaria de la recirculación de CO2. Esta configuración puede ser usada durante los tiempos de calentamiento solar fuera de pico, cuando se puede proveer calentamiento insuficiente en el calentador solar, para calentar la corriente de recirculación de C02 a la temperatura necesaria para que entre en la cámara de combustión primaria. Se puede calentar entonces la totalidad de la corriente de recirculación de CO2 en la cámara de combustión primaria a la temperatura necesaria.
El uso de una válvula de flujo de dos posiciones también puede ser usada en las modalidades en las que se somete a combustión un combustible sólido en una cámara de combustión POX antes de la combustión de los productos de oxidación parcial en la cámara de combustión primaria. Por ejemplo, como se ve en la figura 7, está colocada una válvula 235 de flujo de dos posiciones en linea de la corriente 34 de recirculación de C02. Se puede colocar la válvula de flujo en la posición de calentador solar, de manera que el 100 por ciento de la corriente de recirculación de CO2 pase al calentador solar 90 en el bucle 236 de calentador solar de la recirculación de C02. Esta configuración puede ser usada durante los tiempos de calentamiento solar pico, de modo que toda la corriente de recirculación de CO2 se caliente en el - - calentador solar. En dichas modalidades, el calentador de combustión puede estar ausente particularmente, ya que no será necesario calentamiento adicional de la corriente 92 de salida del calentador solar, y la corriente de salida del calentador solar puede proceder entonces directamente a la cámara de combustión primaria. La válvula de flujo puede ser colocada alternativamente en la posición de cámaras de combustión combinadas, de modo que el 100 por ciento de la corriente de recirculación de CO2 pase a las dos cámaras de combustión en el bucle 239 de cámaras de combustión combinadas de la recirculación de CO2. El bucle específicamente puede ser dividido en un divisor 135 de CO2 de recirculación a la combustión, donde se puede hacer pasar una porción del C02 de recirculación a la cámara de combustión POX 360 en la fracción 38 de POX de la corriente de recirculación de C02, y una porción del C02 de recirculación pueda pasar a la cámara de combustión primaria 10 en la fracción 37 de cámara de combustión primaria de la recirculación de CO2.
Como se puede ver de lo anterior, los sistemas y los métodos integrados de la presente descripción pueden ser particularmente benéficos para utilizar todo el calentamiento disponible de un sistema CSP para mejorar la eficiencia de un sistema y un método de generación de energía eléctrica por combustión. Esto se ilustra en la figura 8, donde se aprecia el calentamiento relativo de las diversas fuentes en un sistema y un método integrados que utilizan gas natural como combustible. Dichas fuentes de calentamiento están mapeadas a través de un ciclo solar de ejemplo, de medianoche a medianoche. Como se ve allí, durante los tiempos que no hay - - luz diurna, está encendida la cámara de combustión primaria, de manera que el periodo de combustión primaria 401 se añada a la mayoría del calentamiento en el sistema integrado. A medida que procede el amanecer, puede cesar el periodo de combustión primaria (si bien puede ocurrir una disminución más gradual) mientras el periodo de calentamiento solar 403 se incrementa. Durante el tiempo en que se está incrementando el calentamiento solar, a medida que se aproxima a la producción solar pico, se puede encender el calentador de combustión para suplementar el calentamiento y puede comenzar a disminuir gradualmente un periodo 405 de calentamiento con cámara de combustión. Conforme la salida solar pico comienza a debilitarse, se puede volver a incrementar el periodo del calentador con cámara de combustión, hasta el punto en que el calentamiento solar es suficientemente bajo, de manera que el periodo de combustión primaria comienza y domina la producción de calor. Durante el periodo de cámara de combustión primaria, el despliegue 407 del blindaje térmico se puede implementar para reducir la pérdida de calor del calentador solar.
Se les ocurrirán a los expertos en la materia a la que pertenecen estas invenciones muchas modificaciones y otras modalidades de las invenciones señaladas aquí, teniendo el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones precedentes. Se debe entender que la descripción no está limitada a las modalidades específicas descritas, y que se tiene la intención de que se incluyan dentro del alcance de las reivindicaciones que siguen, esas modificaciones y otras modalidades. Si bien se emplean aquí términos específicos, son usados en un sentido genérico y descriptivo únicamente, y sin propósitos restrictivos.

Claims (35)

EIVI DICACIONES
1. - Un método de generación de energía, caracterizado porque comprende los pasos de: hacer pasar una corriente que contiene C02 desde una cámara de combustión primaria a través de una turbina para expandir la corriente que contiene C02, generar energía y formar una corriente de salida de turbina que comprende C02 ; enfriar la corriente de salida de turbina que comprende C02 en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de turbina enfriada; presurizar el C02 de la corriente de salida de turbina enfriada para formar una corriente presurizada que contiene C02; calentar la corriente presurizada que contiene C02 en el intercambiador de calor; calentar adicionalmente la corriente presurizada que contiene C02 con un calentador solar; y hacer pasar la corriente presurizada y calentada en calentador solar, que contiene C02, a la cámara de combustión primaria .
2. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente que contiene C02 que entra en la turbina está a una presión de alrededor de 150 barias (15 MPa) o más.
3. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente que contiene C02 que entra en la turbina está a una temperatura de alrededor de 500 °C o más .
4. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de la presión de la corriente que contiene C02 que entra en la turbina a la presión de la corriente de salida de turbina que comprende C02 es alrededor de 12 o menos.
5. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de presurizar la corriente que contiene C02 comprende hacer pasar la corriente a través de una pluralidad de etapas de presurización .
6. - El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque comprende además, enfriar la corriente que contiene C02 entre dos etapas de presurización.
7. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una porción de la corriente presurizada que contiene C02 es calentada con calor suplementario después del paso de presurización y antes de ser calentada por el calentador solar.
8. - El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el calor suplementario incluye calor de compresión de una planta de separación de aire.
9. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además hacer pasar la corriente presurizada y calentada con calor solar, que contiene C02 del calentador solar a través de un calentador de combustión, antes de que pase a la cámara de combustión primaria .
10. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además someter a combustión un combustible carbonáceo en la cámara de combustión primaria, en presencia de oxigeno y de la corriente que contiene C02 de modo que la corriente presurizada y calentada con calor solar que contiene C02 pasada a través de la turbina comprenda además uno o más productos de combustión.
11. - El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además purificar la corriente de salida de turbina enfriada, procedente del intercambiador de calor, en un separador, separando uno o más de los productos de combustión del C02.
12. - El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el combustible carbonáceo es un liquido o un gas.
13. - El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el combustible comprende una corriente de productos de combustión parcialmente oxidados.
14. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además someter a combustión un combustible sólido en presencia de oxigeno y de C02 en una cámara de combustión de oxidación parcial; estando provistos el combustible sólido, el oxigeno y el C02 en proporciones tales, que el combustible sólido sólo esté oxidado parcialmente para producir una corriente de producto de combustión parcialmente oxidado que comprende un componente incombustible, el C02 y uno o más de H2, CO, CH4, H2S y NH3.
15. - El método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque se proveen el combustible sólido, el oxigeno y el C02 en proporciones tales, que la temperatura de la corriente de producto de combustión parcialmente oxidado sea suficientemente baja para que todo el componente incombustible de la corriente esté en forma de partículas sólidas .
16. - El método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además hacer pasar la corriente de producto de combustión parcialmente oxidado a través de uno o más filtros.
17. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el combustible sólido comprende hulla, lignita, biomasa o coque de petróleo.
18. - El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el combustible sólido está en forma de partículas y está suspendido con CO2.
19. - El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque se controla la cantidad de combustible carbonáceo y de oxígeno provista a la cámara de combustión primaria de manera que el calor de combustión en la cámara de combustión primaria esté relacionado inversamente al calor disponible desde el calentador solar, para calentar la corriente a presión que contiene CO2, que pasa a través del calentador solar.
20. - El método de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la cantidad de calor disponible desde el calentador solar varía en más de 10 por ciento durante un solo ciclo solar.
21. - El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la cantidad de combustible carbonáceo y de oxígeno provista a la cámara de combustión es controlada de manera que la temperatura de la corriente que contiene CO2, pasada a la turbina, varíe en menos de 10 por ciento durante un solo ciclo solar.
22. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además dividir la corriente presurizada que contiene C02, que sale del intercambiador de calor, antes del calentamiento con el calentador solar; de manera que una primera porción de la corriente presurizada que contiene C02 continúe al paso de calentamiento solar, y una segunda porción de la corriente presurizada que contiene C02 pase a la cámara de combustión primaria sin ser calentada por el calentador solar.
23. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el calentador solar calienta la corriente que contiene C02 a una temperatura de alrededor de 500 °C o más.
24. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se calienta el calentador solar mediante la corriente que contiene C02.
25. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se obtiene la generación de energía con una eficiencia total sobre un valor inferior de calentamiento, de por lo menos 60 por ciento.
26. - Un sistema de generación de energía caracterizado porque comprende: una planta de separación de aire; un calentador solar; una cámara de combustión primaria, en comunicación de fluido con el calentador solar; una turbina productora de energía, en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria; un intercambiador de calor en comunicación de fluido con la turbina productora de energía y con el calentador solar, y por lo menos un compresor, en comunicación de fluido con el intercambiador de calor.
27. - El sistema de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende además un calentador de combustión, situado entre, y en comunicación de fluido con, el calentador solar y la cámara de combustión primaria.
28. - El sistema de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende además un separador situado entre, y en comunicación de fluido con, el intercambiador de calor y el al menos un compresor .
29. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque la planta de separación de aire es una planta criogénica de separación de aire que comprende un compresor principal adiabático y un compresor elevador de presión .
30. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque el intercambiador de calor comprende una serie de dos o más unidades de intercambio de calor.
31. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende además una cámara de combustión de oxidación parcial, que tiene una salida en comunicación de fluido con una entrada de la cámara de combustión primaria.
32. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende además un filtro situado entre, y en comunicación de fluido con, la salida de la cámara de combustión de oxidación parcial y la entrada de la cámara de combustión primaria.
33. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende además un divisor situado corriente abajo de, y en comunicación de fluido con una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; el divisor tiene una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión de oxidación parcial y una segunda salida en comunicación de fluido con el calentador solar.
34. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende adicionalmente un divisor situado corriente abajo de, y en comunicación de fluido con, una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; el divisor tiene una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria, y una segunda salida en comunicación de fluido con el calentador solar.
35. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende además una válvula de flujo situada corriente abajo de, y en comunicación de fluido con, una salida de extremo caliente del intercambiador de calor; la válvula de flujo tiene una primera salida en comunicación de fluido con la cámara de combustión primaria, y una segunda salida en comunicación de fluido con el calentador solar; la válvula de flujo está adaptada para alternar el flujo entre el calentador solar y la cámara de combustión primaria.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120216536A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Alliance For Sustainable Energy, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle configuration for use in concentrating solar power systems
JP6038671B2 (ja) * 2013-02-01 2016-12-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 火力発電システム
JP6250332B2 (ja) * 2013-08-27 2017-12-20 ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー ガスタービン設備
US9945585B2 (en) 2014-05-15 2018-04-17 Alliance For Sustainable Energy, Llc Systems and methods for direct thermal receivers using near blackbody configurations
TWI691644B (zh) 2014-07-08 2020-04-21 美商八河資本有限公司 具改良效率之功率生產方法及系統
MY176626A (en) 2014-09-09 2020-08-19 8 Rivers Capital Llc Production of low pressure liquid carbon dioxide from a power production system and method
US11231224B2 (en) 2014-09-09 2022-01-25 8 Rivers Capital, Llc Production of low pressure liquid carbon dioxide from a power production system and method
US10961920B2 (en) 2018-10-02 2021-03-30 8 Rivers Capital, Llc Control systems and methods suitable for use with power production systems and methods
US11686258B2 (en) 2014-11-12 2023-06-27 8 Rivers Capital, Llc Control systems and methods suitable for use with power production systems and methods
MA40950A (fr) 2014-11-12 2017-09-19 8 Rivers Capital Llc Systèmes et procédés de commande appropriés pour une utilisation avec des systèmes et des procédés de production d'énergie
US10787963B2 (en) * 2015-05-14 2020-09-29 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Compressor flow extraction apparatus and methods for supercritical CO2 oxy-combustion power generation system
CN107849976B (zh) 2015-06-15 2021-11-02 八河流资产有限责任公司 用于启动发电设备的系统和方法
MX2018002550A (es) 2015-09-01 2018-08-15 8 Rivers Capital Llc Sistemas y metodos para la produccion de energia usando ciclos de co2 anidados.
US10422552B2 (en) 2015-12-24 2019-09-24 Alliance For Sustainable Energy, Llc Receivers for concentrating solar power generation
EP4234906A3 (en) 2016-02-26 2023-11-08 8 Rivers Capital, LLC Systems and methods for controlling a power plant
CN105756782A (zh) * 2016-04-15 2016-07-13 浙江大学 一种太阳能化学回热燃气轮机系统及其方法
PL3445955T3 (pl) 2016-04-21 2022-09-19 8 Rivers Capital, Llc Układ i sposób utleniania gazów węglowodorowych
CN110225789A (zh) 2016-11-15 2019-09-10 八河流资产有限责任公司 通过与氧化剂和与水性物流接触除去工艺物流中的杂质
US10570348B2 (en) * 2017-01-15 2020-02-25 Wormser Energy Solutions, Inc. All-steam gasification for supercritical CO2 power cycle system
EP3714146B1 (en) 2017-08-28 2023-08-23 8 Rivers Capital, LLC Low-grade heat optimization of recuperative supercritical co2 power cycles
CN107587984B (zh) * 2017-10-16 2024-04-16 河北工程大学 一种基于可再生能源的冷热电联供系统
JP6636002B2 (ja) * 2017-11-22 2020-01-29 ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー ガスタービン設備
ES2970038T3 (es) 2018-03-02 2024-05-24 8 Rivers Capital Llc Sistemas y métodos para la producción de energía usando un fluido de trabajo de dióxido de carbono
CN110700944B (zh) * 2018-07-09 2024-10-15 张建城 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置
WO2021079324A1 (en) 2019-10-22 2021-04-29 8 Rivers Capital, Llc Control schemes for thermal management of power production systems and methods
CN111156139B (zh) * 2020-01-19 2025-03-04 刘慕华 一种基于光热原理的太阳能燃气轮机发电系统
US11938443B2 (en) * 2020-02-12 2024-03-26 University Of Kentucky Research Foundation Hybrid post-combustion CO2 capture system and method
US11746711B2 (en) * 2021-08-12 2023-09-05 Pratt & Whitney Canada Corp. Pulse width modulation drive for staged fuel manifolds
CN114704968B (zh) * 2022-04-06 2023-06-02 华中科技大学 一种太阳能热化学反应装置及运行模式
WO2024121760A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-13 8 Rivers Capital, Llc Power production cycle with alternating heat sources
CA3222070C (en) * 2022-12-14 2026-04-21 Cenovus Energy Inc. Modified allam cycle system and method for hydrocarbon recovery steam generation
EP4649228A1 (en) 2023-01-13 2025-11-19 Arbor Energy And Resources Corporation Integrated carbon sequestration and power generation system and methods of use

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498289A (en) * 1982-12-27 1985-02-12 Ian Osgerby Carbon dioxide power cycle
US5417052A (en) * 1993-11-05 1995-05-23 Midwest Research Institute Hybrid solar central receiver for combined cycle power plant
JP3258530B2 (ja) * 1994-11-01 2002-02-18 三菱重工業株式会社 太陽熱発電システム
US6470683B1 (en) * 1999-08-30 2002-10-29 Science Applications International Corporation Controlled direct drive engine system
US6487859B2 (en) 2000-08-03 2002-12-03 Midwest Research Institute Dish/stirling hybrid-receiver
US6748742B2 (en) * 2000-11-07 2004-06-15 Capstone Turbine Corporation Microturbine combination systems
EP1793181A4 (en) * 2004-08-31 2013-01-16 Tokyo Inst Tech SUNLIGHT HEAT RETRACTOR, SUNLIGHT REFLECTION DEVICE, SUNLIGHT RUNNING SYSTEM AND SUNLIGHT ENERGY USE SYSTEM
US7685820B2 (en) * 2006-12-08 2010-03-30 United Technologies Corporation Supercritical CO2 turbine for use in solar power plants
US8596075B2 (en) * 2009-02-26 2013-12-03 Palmer Labs, Llc System and method for high efficiency power generation using a carbon dioxide circulating working fluid
JP2010281272A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置
EP2442047A1 (en) * 2009-06-09 2012-04-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solar heat receiver
JP2010285965A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽熱ガスタービン発電装置
US8327641B2 (en) * 2009-12-01 2012-12-11 General Electric Company System for generation of power using solar energy

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