Procedimiento de desalinización accionado por calor residual.

Un procedimiento para mejorar la eficiencia de una central (100) de generación de potencia de ciclo combinado y unidad de desalinización, comprendiendo el procedimiento:

suministrar gases de escape a partir de un grupo

(104) de turbina de gas que se usa para generar potencia eléctrica a un generador (108) de vapor de agua de recuperación de calor (HRSG);

suministrar agua (160) salina al interior de una unidad (103) de desalinización térmica;

utilizar vapor de agua a partir del HRSG en la unidad de desalinización térmica para producir un destilado de vapor y salmuera a partir de la unidad de desalinización mediante un intercambio de calor; y

introducir energía térmica a partir de una fuente de calor adicional a partir de la central de generación de potencia de ciclo combinado en la unidad de desalinización térmica para aumentar el caudal de masa de agua de producto a partir de la unidad de desalinización;

en el que la fuente de calor adicional comprende un intercambiador (140) de calor alimentado mediante un condensado procedente de la unidad (103) de desalinización térmica, en el que el agua calentada por el intercambiador de calor se proporciona a un depósito (184) de evaporación instantánea de atmósfera reducida, y en el que el vapor de agua que se somete a evaporación instantánea en el depósito de evaporación instantánea se proporciona a la unidad (103) de desalinización térmica;

en el que la fuente de calor adicional comprende además un intercambiador de calor economizador en el HRSG (108), en el que el agua calentada por el intercambiador de calor economizador se proporciona al depósito (184) de evaporación instantánea de atmósfera reducida y el vapor de agua que se somete a evaporación instantánea en el depósito de evaporación instantánea se proporciona a la unidad (103) de desalinización térmica;

en el que el agua calentada por el intercambiador de calor economizador también se dirige hacia un intercambiador (190) de calor de agua de alimentación salina a través de una válvula (192) de tres vías de temperatura controlada para precalentar agua de alimentación salina de una unidad (167) de ósmosis inversa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/053647.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SHAPIRO,ANDREW PHILIP, VORA,NISHITH, TANG,CHING-JEN, HARDY,ALICIA JILLIAN JACKSON, WESTERKAMP,DOUGLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/04 (por destilación o evaporación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/06 (Destilación por evaporación llamada evaporación "flash")
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/16 (utilizando el calor desprendido en otros procesos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D1/00 (Evaporación (secado de materiales sólidos y objetos por evaporación de líquidos retenidos F26B))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/44 (por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > PLANTAS MOTRICES A VAPOR; ACUMULADORES DE VAPOR;... > Utilización del vapor o de los condensados provenientes,... > F01K17/02 (para fines de calentamiento, p. ej. industrial, doméstico (F01K 17/06 tiene prioridad; sistemas de calefacción doméstica o de otros lugares, p. ej. sistemas de calefacción central, en sí F24D 1/00, F24D 3/00, F24D 9/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > PLANTAS MOTRICES A VAPOR; ACUMULADORES DE VAPOR;... > Utilización del vapor o de los condensados provenientes,... > F01K17/04 (con finalidades diferentes de la calefacción (F01K 17/06 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas... > C02F103/08 (Agua marina, p. ej. para desalinización)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Destilación o procedimiento de cambio similares... > B01D3/06 (Destilación por evaporación brusca (flash))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Evaporación (secado de materiales sólidos y objetos... > B01D1/26 (Evaporación con efecto múltiple)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Plantas motrices de turbinas de gas múltiples; Combinaciones... > F02C6/18 (Utilización del calor perdido de las plantas motrices de turbinas de gas fuera de las plantas mismas, p. ej. potencia de las turbinas de gas para calentar plantas (utilización del calor perdido como fuente de energía para refrigeración de plantas F25B 27/02))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Evaporación (secado de materiales sólidos y objetos... > B01D1/28 (con compresión a vapor)

PDF original: ES-2527995_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de desalinización accionado por calor residual Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la generación de potencia y a la desalinización simultánea de agua salina, y más en concreto, a la mejora de la eficiencia térmica mediante el uso de otras fuentes de calor residual además del vapor de agua de escape para calentar agua que se usa en la desalinización de agua salina.

Descripción de la técnica relacionada

La generación de potencia usando expansión de vapor de agua es un procedimiento común. Un condensado se alimenta a una caldera y se callenta. El vapor de agua se retira de la caldera y, por lo general, se recallenta. A continuación, este se expande a través de una turbina, realizando de ese modo un trabajo. A continuación, el vapor de agua se condensa y se recircula a la caldera. Una cantidad moderada de líquido se retira de forma intermitente de la caldera para evitar una acumulación de lodo. Se añade agua dulce tratada al sistema para compensar las pérdidas de material. Las centrales de doble fin de desalinización / potencia en uso en la actualidad producen agua dulce mediante el uso del vapor de agua de escape como una fuente de calor para una unidad de destilación. En esencia, el condensador de la central de potencia se sustituye por la etapa de la unidad de destilación. Esto prevé la producción eficiente de agua dulce.

Cuando las centrales de desalinización están integradas en centrales de generación de turbina de gas, estas se incorporan, invariablemente, como unas centrales de potencia de ciclo combinado que utilizan turbinas tanto de gas como de vapor de agua. En las centrales de ciclo combinado, la electricidad se produce con un vapor de agua de alta presión, que se genera mediante un Intercambio de calor con los gases de escape de turbina de gas, para accionar unas turbinas que, a su vez, alimentan generadores eléctricos. En un caso típico, las calderas producen vapor de agua de alta presión a aproximadamente 54 °C (1. °F). A medida que este vapor de agua se expande en la turbina, se reduce su nivel de energía y temperatura. Las centrales de destilación necesitan un vapor de agua que tiene una temperatura de aproximadamente 12 °C (248 °F) o inferior, y este vapor de agua puede obtenerse mediante la extracción de un vapor de agua de una temperatura más baja en el extremo de baja presión de la turbina después de que gran parte de su energía se haya usado para generar electricidad. A continuación, se hace que este vapor de agua de baja presión pase a través del calentador de salmuera de la central de destilación, aumentando de ese modo la temperatura del agua salina entrante. A continuación, el condensado por el vapor de agua extraído se devuelve a la caldera para que se recaliente.

No obstante, las centrales de desalinización típicas en las aplicaciones comerciales reducen la producción de electricidad de las centrales de potencia de ciclo combinado debido a que estas siguen extrayendo un vapor de agua de relativamente alta presión que, de lo contrario, se expandiría adicionalmente en la turbina de vapor de agua. Adlclonalmente, estas no utilizan de forma eficaz otras fuentes de calor residual en el procedimiento de destilación. Por consiguiente, existe una necesidad de un procedimiento que aumente la eficiencia para la desalinización en una central de potencia de ciclo combinado. El documento US 27/215453 A1 se refiere a un procedimiento para producir una corriente de destilado procedente de una corriente de agua que contiene por lo menos un sólido disuelto, a través de un procedimiento de destilación que usa por lo menos una de una corriente acuosa calentada por un enfriador intermedio de sistema de turbina y un calentador de chimenea como una fuente de calor.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento para mejorar la eficiencia de una central de generación de potencia de ciclo combinado y unidad de desalinización térmica, siendo el procedimiento conforme a la reivindicación 1 en el presente documento. Se suministra agua salina al interior de una unidad de desalinización térmica, cuyos procedimientos podrían ser una destilación de única o de múltiples etapas, evaporación instantánea de múltiples fases, destilación de membrana u osmosis directa. La realización ilustrada considera un procedimiento de desalinización térmica con una destilación de única etapa.

También se divulga en el presente documento una central de generación de potencia de ciclo combinado y unidad de desalinización. La central incluye un grupo de turbina de gas que tiene un compresor y una turbina de gas con un combustor entre los mismos. El compresor tiene un compresor de alta presión y un compresor de baja presión, en el que un intercambiador de calor de enfriador intermedio está ubicado entre el compresor de alta presión y el compresor de baja presión. La central también incluye un grupo de turbina de vapor de agua y un HRSG que está conectado con y que recibe un gas de escape caliente del grupo de turbina de gas. El HRSG proporciona vapor de agua al grupo de turbina de vapor de agua. La unidad de desalinización para destilar agua salina tiene por lo menos una etapa que recibe vapor de agua de escape del grupo de turbina de vapor de agua. La central también incluye un depósito de evaporación instantánea de atmósfera reducida que está configurado para recibir agua calentada del intercambiador de calor de enfriador intermedio. Una porción del agua calentada a partir del intercambiador de calor de enfriador intermedio se somete a evaporación instantánea para dar vapor de agua en el depósito de evaporación

instantánea y, a continuación, se proporciona a la etapa de la unidad de desalinización para aumentar el caudal de masa de vapor de agua al interior de la etapa. En otra realización, la central también contiene un ¡ntercambiador de calor economlzador en el HRSG. El agua calentada por el intercambiador de calor economizador se proporciona al depósito de evaporación instantánea de atmósfera reducida. Una porción del agua calentada por el ¡ntercambiador de calor economizador se somete a evaporación instantánea para dar vapor de agua en el depósito de evaporación instantánea y, a continuación, se proporciona a la etapa de la unidad de desalinización para aumentar el caudal de masa de vapor de agua al interior de la etapa.

La presente invención y sus ventajas frente a la técnica anterior se volverán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones adjuntas con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Las características de la presente invención que se han mencionado en lo que antecede, y otras, serán más evidentes y la propia invención se entenderá mejor por referencia a la siguiente descripción de realizaciones de la invención, tomada en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama esquemático de un conjunto de generación de potencia de ciclo combinado y de desalinización de acuerdo con una realización de la invención; y

La figura 2 es un diagrama esquemático de una realización que incluye un ¡ntercambiador de calor adicional para precalentar agua de alimentación para la central de desalinización térmica o la unidad de RO con el conjunto de generación de potencia de ciclo combinado y de desalinización de la figura 1.

Descripción detallada de la invención

La invención se describirá a continuación en la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos, en los que se describen con detalle unas realizaciones preferidas para posibilitar la práctica de la invención. A pesar de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para mejorar la eficiencia de una central (1) de generación de potencia de ciclo combinado y unidad de desalinización, comprendiendo el procedimiento:

suministrar gases de escape a partir de un grupo (14) de turbina de gas que se usa para generar potencia eléctrica a un generador (18) de vapor de agua de recuperación de calor (HRSG); suministrar agua (16) salina al interior de una unidad (13) de desalinización térmica;

utilizar vapor de agua a partir del HRSG en la unidad de desalinización térmica para producir un destilado de vapor y salmuera a partir de la unidad de desalinización mediante un intercambio de calor; y introducir energía térmica a partir de una fuente de calor adicional a partir de la central de generación de potencia de ciclo combinado en la unidad de desalinización térmica para aumentar el caudal de masa de agua de producto a partir de la unidad de desalinización;

en el que la fuente de calor adicional comprende un intercambiador (14) de calor alimentado mediante un condensado procedente de la unidad (13) de desalinización térmica, en el que el agua calentada por el intercambiador de calor se proporciona a un depósito (184) de evaporación instantánea de atmósfera reducida, y en el que el vapor de agua que se somete a evaporación instantánea en el depósito de evaporación instantánea se proporciona a la unidad (13) de desalinización térmica;

en el que la fuente de calor adicional comprende además un intercambiador de calor economizador en el HRSG (18), en el que el agua calentada por el intercambiador de calor economizador se proporciona al depósito (184) de evaporación instantánea de atmósfera reducida y el vapor de agua que se somete a evaporación instantánea en el depósito de evaporación instantánea se proporciona a la unidad (13) de desalinización térmica; en el que el agua calentada por el intercambiador de calor economizador también se dirige hacia un intercambiador (19) de calor de agua de alimentación salina a través de una válvula (192) de tres vías de temperatura controlada para precalentar agua de alimentación salina de una unidad (167) de osmosis inversa.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de calor es un intercambiador (14) de calor de enfriador intermedio, en el que el agua calentada a partir del intercambiador de calor de enfriador intermedio se proporciona al depósito (184) de evaporación instantánea de atmósfera reducida y el vapor de agua que se somete a evaporación instantánea en el depósito de evaporación instantánea se proporciona a la unidad (13) de desalinización térmica.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la unidad (13) de desalinización térmica es una unidad de destilación de múltiples etapas.