Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor de agua.

Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor de agua.

Equipo de recuperación de energía de purgas con sales disueltas y lodos en suspensión de calderas de vapor de agua. Comprende al menos un primer depósito

(1) de almacenamiento de agua y un segundo depósito (2) de configuración tronco-cónica de eliminación de sales y lodos. El primer depósito (1) está conectado a un intercambiador de calor dispuesto en el segundo depósito (2). Parte del agua de las purgas se evapora al entrar en el segundo depósito (2) y el resto del agua permite calentar el agua que pasa por el interior del intercambiador (5) y que se dirige al primer depósito (1). Los lodos se eliminan por una salida de lodos (6) del segundo depósito (2). Toda la gestión y la toma de datos se hace de forma automática, sin intervención humana salvo para el mantenimiento preventivo.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201431766.

Solicitante: AUTOMATIZACIÓN, TELEGESTIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: HERNÁNDEZ BLÁZQUEZ,José Luis.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B27/00 (Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan fuentes de energía particulares (F25B 30/06 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > PRODUCCION DE VAPOR > METODOS DE PRODUCCION DE VAPOR; CALDERAS DE VAPOR... > Otros métodos de producción de vapor; Calderas... > F22B3/04 (por descenso de presión del agua caliente a alta presión en el interior de cámaras de expansión (acumuladores de vapor en sí F01K 1/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > PRODUCCION DE VAPOR > PRECALENTAMIENTO O ACUMULACION DEL AGUA DE ALIMENTACION... > F22D11/00 (Alimentación de agua no prevista en los otros grupos principales)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > PRODUCCION DE VAPOR > METODOS DE PRODUCCION DE VAPOR; CALDERAS DE VAPOR... > Partes constitutivas o detalles de las calderas de... > F22B37/54 (Dispositivos de eliminación o de extracción de lodos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > PRODUCCION DE VAPOR > PRECALENTAMIENTO O ACUMULACION DEL AGUA DE ALIMENTACION... > Acumuladores para agua precalentada > F22D3/06 (directamente conectados a las calderas)
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Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor de agua.

Fragmento de la descripción:

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EQUIPO DE RECUPERACIÓN DE ENERGÃ?A DE PURGAS DE CALDERAS DE VAPOR DE AGUA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo técnico de la recuperación de energía. Más concretamente se describe un equipo para la recuperación de energía en forma temperatura de los fluidos provenientes de las purgas de las sales y purgas de los lodos de las calderas de vapor de agua.

La clave del equipo propuesto es recuperar la energía calorífica que contienen las purgas de las calderas de vapor de agua y con ella producir agua caliente a un costo mínimo. Esta agua caliente producida puede ser utilizable para la alimentación a las mismas calderas de vapor o para cualquier otro uso como puede ser agua caliente sanitaria, agua para limpieza o como fluido energético para calentar cualquier proceso productivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Del estado de la técnica se conocen instalaciones de recuperación de energía que llevan a cabo la recuperación de forma aislada e independiente y que aprovechan solamente parte de la energía de las purgas.

Las instalaciones actuales solo comprenden un tanque de revaporizado donde se aprovecha el revaporizado y/o intercambiadores de placas para obtener energía de las purgas de las sales Generalmente las purgas de las calderas se vierten directamente desaprovechándose toda la energía térmica que tienen. En algunos casos se emplean las instalaciones descritas con tanques de revaporizado o con intercambiadores de placas. En ningún caso esas instalaciones permiten recuperar la energía de las purgas con lodos cuya energía siempre se pierde.

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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor de agua descrito permite realizar una recuperación de energía de las purgas de una o más calderas de vapor de agua con sales disueltas y lodos en suspensión mediante una recuperación directa por revaporizado de las purgas y una recuperación indirecta por transmisión térmica en un intercambiador de calor.

Como se ha descrito anteriormente no se conocen del estado de la técnica sistemas que permitan realizar una recuperación de energía de las purgas de lodos que se generan como resultado del funcionamiento de las calderas de vapor de agua por lo que la presente invención supone una gran mejora que conlleva además un ahorro muy importante de energía en el funcionamiento de las calderas.

El equipo comprende un primer depósito de acumulación de agua al que se transmite la energía recuperada en forma de revaporizado y en forma de calentamiento indirecto y un segundo depósito que recibe los fluidos que provienen de las purgas de sales y lodos de los que se extrae toda la energía posible.

El segundo depósito tiene una configuración tronco-cónica especialmente diseñada para permitir la precipitación de los lodos por decantación y por fuerza centrífuga. Con esta forma se permite que en los procesos de limpieza y eliminación de lodos la salida del agua del segundo depósito se realice de forma brusca y se eliminen todos los elementos decantados. (la forma cónica está en la parte inferior del depósito con el vértice en el extremo inferior del depósito) hace que se vayan acumulando ahí. De esta forma y utilizando el mismo principio que en las calderas de vapor, cada cierto tiempo, y cuando la temperatura del agua que contiene el segundo depósito ha disminuido a valores que no permiten extraer más energía, una válvula automática situada en la salida de dicho segundo depósito se abre de forma brusca, provocando turbulencias en la parte baja del segundo depósito, y arrastrando los lodos allí decantados, tirándolos directamente a la red de desagüe.

En el interior del segundo depósito se encuentra un intercambiador de calor por el que circula agua del primer depósito, que es bombeada desde el primer depósito y dirigida P201431766

posteriormente a éste.

En el segundo depósito se producen dos reacciones importantes. Una de ellas se produce cuando el agua residuo de la caldera (o calderas en caso de que se emplee el equipo en una instalación con varias calderas de vapor de agua) que está a una elevada temperatura y a una elevada presión entra en el interior de dicho segundo depósito. En este momento, como el segundo depósito está a una presión muy próxima a la atmosférica, una gran cantidad de agua de residuo se evapora, tomando la energía necesaria para el cambio de fase de líquido a gas de el propio agua del interior del segundo depósito. Este vapor se envía al primer depósito, mezclándose con el agua contenida en dicho depósito, a través de un distribuidor de vapor. Así se produce una primera parte de la recuperación energética también denominada revaporizado.

Por otra parte el agua contenida en el primer depósito se recircula a través de unos conductos para enviarla al intercambiador (que está dispuesto en el interior del segundo depósito pero con los extremos en el exterior de dicho segundo depósito para poder hacer la conexión con los conductos que entran y salen del primer depósito) . Este agua que circula por el interior del intercambiador se calienta con el agua que contiene el segundo depósito (agua residuo de la caldera a alta temperatura) hasta que ya no queda más calor que ceder, es decir, hasta que la temperatura del agua del interior del segundo depósito ya es inferior a un valor predeterminado. Así se produce la segunda parte de la recuperación energética.

En el estado de la técnica el agua residuo de la caldera se tiraba directamente debido a que las sales contenidas en el agua de purgas se depositan en los intercambiadores térmicos haciendo un efecto aislante en los mismos, disminuyendo su rendimiento de forma sustancial, apareciendo puntos fríos que provocan poros, fugas y roturas.

Así pues algunas instalaciones del estado de la técnica sí se realizaba la primera forma de recuperación energética descrita, es decir, la recuperación por revaporizado, solamente para las purgas de sales pero en ninguna instalación del estado de la técnica se realiza una recuperación energética mayor como la de la recuperación por intercambio de calor entre el agua del primer depósito y la del segundo depósito, incluyendo también las purgas de lodos.

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Cuando se detecta que dicha temperatura del agua del interior del segundo depósito ya es menor que el valor de temperatura predeterminado el contenido del segundo depósito se vacía a través de la salida de lodos.

El equipo de recuperación de energía integra elementos destinados a su limpieza interior, pues es de vital importancia mantener una limpieza total en el intercambiador térmico. Comprende un sistema de limpieza del interior del segundo depósito que comprende una bola de limpieza que está dispuesta en el interior del segundo depósito y que es idéntica a la utilizada en las cisternas de transporte de leche y otros líquidos alimentarios, que a través de una toma de agua sanitaria y automáticamente procede a la limpieza. La limpieza que se hace es del intercambiador por fuera y de las paredes internas del segundo depósito. El equipo comprende un sistema de control, que a través de un autómata programable que cuando detecta que el contenido en sales y la producción de purgas son elevados ordena la limpieza Así pues el sistema de control que es un autómata programable permite gestionar todo el equipo. Este autómata programable que realiza los cálculos matemáticos necesarios para la apertura y cierre de válvulas de limpieza, válvulas de vaciado, y puesta en marcha de la bomba de recirculación en función de datos de concentraciones de sales y en función de datos aportados por las sondas...

 


Reivindicaciones:

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1. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor de agua que está

caracterizado por que comprende: -un primer depósito (1) de almacenamiento de agua a presión con al menos un conducto de salida (8) y un conducto de entrada (9) destinados al paso de agua y un conducto de entrada vapor (10) destinado al paso de vapor, -un segundo depósito (2) de recuperación de energía de purgas de sales y lodos, que tiene una configuración tronco-cónica y que está destinado a recibir el agua residuo de al menos una caldera de vapor de agua y que comprende al menos:

- una entrada (3) destinada a conectarse a las salidas de agua de residuo con sales y lodos de al menos una caldera de vapor de agua, -un intercambiador (5) alojado en su interior que está conectado al conducto de salida (8) y al conducto de entrada (9) del primer depósito (1) para permitir el paso del agua del primer depósito (1) a su través, -una salida de lodos (6) dispuesta en la parte inferior, y -una salida de vapor (7) dispuesta en la parte superior que está conectada al conducto de vapor (10) del primer depósito, -un sistema de bombeo (16) intercalado en el conducto de salida (8) configurado para permitir la circulación del agua a través del conducto de salida (8) , del intercambiador de calor (5) y del conducto de entrada (9) , -un sistema de limpieza del interior del segundo depósito (2) .

2. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende un sistema de control (17) configurado para gestionar la apertura y cierre de los conductos del primer depósito (1) y las entradas y salidas del segundo depósito (2) .

3. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende en el interior del segundo depósito (2) un sensor de nivel (11) configurado para detectar el nivel de agua contenida en dicho segundo depósito (2) .

4. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la

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reivindicación 3 caracterizado por que el sensor de nivel (15) está conectado al sistema de control (17) configurado para enviar una señal de nivel de agua a dicho sistema de control (17) para abrir o cerrar la entrada (3) y la salida de lodos (6) del segundo depósito (2) si el agua supera o queda por debajo de unos valores de nivel de agua predeterminados.

5. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende un sensor de temperatura (4) conectado al interior del segundo depósito (2) configurado para medir la temperatura del agua del interior del segundo depósito (2) .

6. Equipo de recuperación de energía de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende un sensor de temperatura (4) conectado al interior del primer depósito (1) configurado para medir la temperatura del agua del interior del primer depósito (1) .

7. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 5 caracterizado por que el sensor de temperatura (4) está conectado al sistema de control (17) configurado para enviar una señal de nivel de temperatura a dicho sistema de control (17) para abrir la salida de lodos (6) del segundo depósito (2) cuando la temperatura del agua en el interior del segundo depósito (2) es menor a un valor de temperatura predeterminado.

8. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que el primer depósito (1) comprende una conducción para la entrada de agua fría (11) configurada para permitir el llenado del primer depósito (1) .

9. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que el primer depósito (1) comprende una salida de agua ya calentada (12) .

10. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que el primer depósito (1) comprende una válvula de 11

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vaciado (13) .

11. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que el primer depósito comprende una salida con 5 válvula de rotura de vacío (14) .

12. Equipo de recuperación de energía de purgas de calderas de vapor según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de limpieza del segundo depósito (2) comprende una bola de limpieza (19) dispuesta en el interior de dicho segundo depósito (2) , conectada a una tubería con válvula automática destinada a la entrada de agua limpia en el segundo depósito (2) .