Central eléctrica alimentada con combustible fósil con dispositivo de separación para dióxido de carbono y procedimiento para separar dióxido de carbono de un gas de escape de una central eléctrica alimentada con combustible fósil.

Central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil con un dispositivo (2) de separación para dióxido de carbono dispuesto aguas abajo de un dispositivo de combustión y a través del que puede fluir un gas de escape que contiene dióxido de carbono, en la que el dispositivo

(2) de separación presenta una unidad (3) de absorción y una unidad (4) de desorción, en la que la unidad (4) de desorción está unida con fuente (5) de energía renovable y en la que entre la unidad (4) de desorción y la fuente (5) de energía renovable está conectado un acumulador (16) térmico y en la que en el circuito de medio de lavado del dispositivo (2) de separación para dióxido de carbono están conectados acumuladores de medio de absorción, caracterizada porque

la unidad (4) de desorción está unida con al menos un intercambiador (18) de calor adicional, que está conectado a la unidad de turbina a vapor de la central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil, de modo que en el caso de un aporte de energía calorífica insuficiente por la fuente (5) de energía renovable, a la unidad (4) de desorción puede proporcionarse de manera regulada la energía calorífica de la unidad de turbina a vapor por medio de dispositivos reguladores

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/064562.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: VORTMEYER, NICOLAS, KREMER,HERMANN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/14 (por absorción)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D20/00 (Aparatos o plantas de acumulación de calor en general (especialmente adaptadas para aplicaciones particulares, ver los grupos apropiados, p. ej. F24D 15/02 ); Aparatos cambiadores de calor regenerativos no cubiertos por los grupos F28D 17/00 ó F28D 19/00)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > F24J2/00 (Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Cualquier otra producción o utilización del calor... > F24J3/08 (geotérmico (dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía geotérmica F03G 4/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/62 (Oxidos de carbono)

PDF original: ES-2529248_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Central eléctrica alimentada con combustible fósil con dispositivo de separación para dióxido de carbono y procedimiento para separar dióxido de carbono de un gas de escape de una central eléctrica alimentada con combustible fósil.

La invención se refiere a una central eléctrica alimentada con combustible fósil con un dispositivo de combustión y un dispositivo de separación para dióxido de carbono, en particular un dispositivo de separación para dióxido de carbono compuesto por una unidad de absorción y una unidad de desorción. La invención se refiere además a un procedimiento para separar dióxido de carbono a partir de un gas de escape de una central eléctrica alimentada con combustible fósil.

En el caso de las centrales eléctricas alimentadas con combustible fósil, actualmente se encuentran en fase de desarrollo y de prueba una serie de procedimientos para la separación de dióxido de carbono a partir del gas de escape de la central eléctrica. A este respecto se usan procedimientos de lavado, en los que antes de la combustión (precombustión) o tras la combustión (poscombustión) mediante absorción química o física se separa el dióxido de carbono a partir del gas de escape. En el caso del procedimiento poscombustión, se absorbe dióxido de carbono en columnas de absorción mediante un medio de lavado, que vuelve a regenerarse en una columna de desorción dispuesta aguas abajo de la columna de absorción liberando dióxido de carbono. El medio de lavado regenerado se dirige de nuevo desde la columna de desorción a continuación a través de intercambiadores de calor en contracorriente correspondientes de vuelta a la columna de absorción y por tanto se conduce en circuito. Para el procedimiento de desorción, para la regeneración del medio de lavado se necesita una gran cantidad de energía calorífica, que se suministrará a la columna de desorción a través de evaporadores de colector y a través de intercambiadores de calor en salidas laterales de la columna de desorción.

El problema principal de los procedimientos existentes para la separación de dióxido de carbono a partir de un gas de escape es, en particular, el gasto energético muy elevado que es necesario para la desorción en forma de energía de calefacción. Para ello, en el estado de la técnica todavía no se han encontrado mejoras útiles que reduzcan el gasto energético de un dispositivo de separación integrado en un procedimiento de central eléctrica para la separación de dióxido de carbono en una medida suficiente.

Hasta ahora la energía calorífica necesaria se extraía del procedimiento de central eléctrica en forma de vapor de caldeo. En el caso de los procedimientos de central eléctrica fósiles, actualmente se utiliza una gran parte del vapor de baja presión de la turbina a vapor, por regla general entre el 30 y el 70%, para la regeneración del medio de lavado, lo que reduce el rendimiento total de la central eléctrica en del 4 al 7%. En el caso de modificaciones posteriores correspondientes en una central eléctrica existente con un dispositivo de separación de dióxido de carbono esto conduce además a reformas considerables en los circuitos de vapor y de agua así como en la turbina a vapor y por tanto a inversiones considerables.

Una desventaja general de los dispositivos de separación de dióxido de carbono, conocidos por el estado de la técnica, es en particular el gasto energético muy elevado. Además el desacoplamiento de vapor de la central eléctrica origina inversiones adicionales considerables y dificulta el funcionamiento de la central eléctrica en los distintos estados de funcionamiento. Una desventaja adicional aparece en particular en la fase de arranque de la central eléctrica. El vapor de proceso para la regeneración del medio de lavado sólo puede ponerse a disposición cuando la central eléctrica genera vapor de proceso suficiente. Así se tarda más en pasar la instalación de separación a un funcionamiento de separación estable y por tanto se libera más dióxido de carbono sin purificar a la atmósfera.

Por tanto un objetivo de la invención consiste en proponer una central eléctrica alimentada con combustible fósil que a pesar de la conexión de un dispositivo de separación de dióxido de carbono logre un elevado rendimiento y en la que, en los distintos estados de funcionamiento, la instalación de separación pueda pasarse más rápido a un funcionamiento de separación estable, incluso cuando todavía no está disponible suficiente vapor de proceso. De este modo se evitan adicionalmente emisiones de dióxido de carbono. Un objetivo adicional de la invención es indicar un procedimiento para separar dióxido de carbono a partir de un gas de escape de una central eléctrica alimentada con combustible fósil, que garantice un elevado rendimiento y en la que, en los distintos estados de funcionamiento, la instalación de separación pueda pasarse más rápido a un funcionamiento de separación estable, para de este modo evitar adicionalmente emisiones de dióxido de carbono.

El objetivo dirigido a un dispositivo se soluciona según la invención con las características de la reivindicación 1.

Una central eléctrica alimentada con combustible fósil con un dispositivo de separación para dióxido de carbono dispuesto aguas abajo de un dispositivo de combustión y a través del que puede fluir un gas de escape que contiene dióxido de carbono, en la que el dispositivo de separación presenta una unidad de absorción y una unidad de desorción, y en la que para proporcionar energía de desorción, la unidad de desorción para un acoplamiento de

energía calorífica está unida con una fuente de energía renovable, se perfecciona en el sentido de que entre la unidad de desorción y la fuente de energía renovable está conectado un acumulador térmico y en el circuito de medio de lavado del dispositivo de separación están integrados uno o más acumuladores de medio de absorción.

Por tanto, la invención se basa en la idea de proporcionar la energía calorífica necesaria para el dispositivo de separación en lugar de a través de la central eléctrica, a través de una fuente de energía renovable no convencional. Esto es posible, dado que para la regeneración de dióxido de carbono sólo es necesario calor de baja temperatura, que de manera ideal puede proporcionarse mediante fuentes de energía regenerativas. Por consiguiente es posible hacer funcionar la central eléctrica alimentada con combustible fósil sin pérdidas de rendimiento sustanciales para generar corriente eléctrica. En el caso de un funcionamiento por separado de una central eléctrica alimentada con combustible fósil con dispositivo de separación y del aporte de la cantidad de calor necesaria para la regeneración del medio de lavado mediante fuentes de energía renovables se obtiene en total un balance de dióxido de carbono más ventajoso. En este caso es ventajoso en particular, que la central eléctrica sin pérdidas de rendimiento sustanciales pueda transformar en corriente eléctrica un carburante fósil al nivel de rendimiento técnico más elevado. Además la instalación de separación en los distintos estados de carga logra más rápido un modo de funcionamiento estable.

En este caso, el acumulador térmico está configurado de tal modo que la posible energía calorífica sobrante, que se produce por ejemplo durante el día, puede acumularse temporalmente, de modo que al dispositivo de separación para dióxido de carbono también se le pueda aportar energía calorífica, cuando durante cierto tiempo la fuente de energía renovable no puede proporcionar, en parte o por completo, energía calorífica. Este es el caso de las instalaciones de energía solar térmica fuera del periodo de radiación solar.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil con un dispositivo (2) de separación para dióxido de carbono dispuesto aguas abajo de un dispositivo de combustión y a través del que puede fluir un gas de escape que contiene dióxido de carbono, en la que el dispositivo (2) de separación presenta una unidad (3) de absorción y una unidad (4) de desorción, en la que la unidad (4) de desorción está unida con fuente (5) de energía renovable y en la que entre la unidad (4) de desorción y la fuente (5) de energía renovable está conectado un acumulador (16) térmico y en la que en el circuito de medio de lavado del dispositivo (2) de separación para dióxido de carbono están conectados acumuladores de medio de absorción, caracterizada porque

la unidad (4) de desorción está unida con al menos un intercambiador (18) de calor adicional, que está conectado a la unidad de turbina a vapor de la central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil, de modo que en el caso de un aporte de energía calorífica insuficiente por la fuente (5) de energía renovable, a la unidad (4) de desorción puede proporcionarse de manera regulada la energía calorífica de la unidad de turbina a vapor por medio de dispositivos reguladores.

2. Central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil según la reivindicación 1, caracterizada porque la fuente (5) de energía renovable es una instalación de energía solar térmica y comprende un parque (7) solar.

3. Central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil según la reivindicación 1, caracterizada porque la fuente (5) de energía renovable es una instalación geotérmica.

4. Central (1) eléctrica alimentada con combustible fósil según la reivindicación 1, caracterizada porque la fuente (5) de energía renovable es una instalación de combustión de biogás y/o biomasa.

5. Procedimiento para separar dióxido de carbono a partir de un gas de escape de una central eléctrica alimentada con combustible fósil, que consiste en un procedimiento de absorción y un procedimiento de desorción, en el que la energía calorífica necesaria para el procedimiento de desorción se proporciona por medio de energías renovables, en el que la energía calorífica generada de manera renovable se acumula temporalmente antes de proporcionarse en el procedimiento de desorción y en el que se compensa un aporte total o parcialmente insuficiente al procedimiento de desorción de energía calorífica renovable mediante un procedimiento de regulación, ajustándose el aporte insuficiente mediante el vapor del procedimiento de turbina a vapor de la central eléctrica alimentada con combustible fósil.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la energía calorífica para el procedimiento de desorción se genera de manera solar térmica.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la energía calorífica para el procedimiento de desorción se genera de manera geotérmica.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la energía calorífica para el procedimiento de desorción se genera mediante la combustión de biogás y/o biomasa.