METODO Y SISTEMA PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA BASADOS EN GASES CALIENTES.

3. Enfriamiento adicional de los gases, mediante lo cual se condensan los vapores en el gas.

Con respecto a 2. Enfriamiento de los gases calientes (secos)

El gas que abandona la unidad térmica está normalmente a aproximadamente 700-1000ºC, dependiendo de la tecnología, el combustible y las condiciones de funcionamiento (véase por ejemplo el documento US-4 056 068-A). Se conoce bien, por ejemplo en las estaciones CHP, que la temperatura en la unidad térmica puede ajustarse o controlarse mediante la inyección de agua con el fin de proteger los materiales, por ejemplo el sobrecalentador, frente a una temperatura demasiado alta. La cantidad de agua inyectada con el fin de ajustar la temperatura en el cuarto de calderas es, sin embargo, muy limitada; la temperatura del gas sigue siendo alta (por encima de los 600ºC), y las características del gas, por ejemplo el punto de rocío del agua, no cambian substancialmente.

Normalmente, la energía del gas caliente se transfiere a otro medio, por ejemplo agua, usando un intercambiador de calor en el que el gas caliente fluye en un lado mientras que otro medio más frío (por ejemplo agua) fluye en el otro lado. Por tanto, el agua se calienta mientras que el gas se enfría. En algunas plantas, se usan más intercambiadores de calor, por ejemplo precalentamiento de aire y/o sobrecalentamiento de vapor y/o producción de agua caliente.

Estos intercambiadores de calor son normalmente del tipo de intercambiadores de calor por convección, puesto que la energía se transfiere principalmente desde el gas por convección. Normalmente, se usan tuberías de acero. Cuando se convierten combustibles sólidos, el gas contiene partículas. Estas partículas dan como resultado diversos problemas en este intercambiador de calor: incrustación, corrosión, tasas de intercambio de calor bajas, etc. y con frecuencia se monta un dispositivo para mantener limpios los tubos de gas, por ejemplo soplado de hollín o limpieza mecánica.

El intercambiador de calor usado para transferir energía desde el gas caliente seco está hecho de materiales que se ajustan a las cualidades del gas, normalmente acero resistente al calor.

Normalmente, el gas se enfría en la "parte de convección" hasta aproximadamente 150ºC, puesto que la temperatura del gas está entonces por encima del punto de rocío del ácido y del punto de rocío del agua. Si el gas se enfría hasta o por debajo de los putos de rocío del ácido o agua puede producirse una corrosión intensa en el material resistente al calor del intercambiador de calor.

Con frecuencia el amoniaco, cloro, azufre, partículas, sales, etc., se elimina del gas, por ejemplo mediante un procedimiento de limpieza en seco o semiseco. En este sentido, los materiales que provocan problemas para el medio ambiente o los materiales que bloquean y/o se corroen durante las fases posteriores del procedimiento pueden eliminarse.

Con respecto a 3. Enfriamiento adicional de los gases, mediante lo cual se condensan los vapores en el gas

Con el fin de utilizar más de la energía térmica, el gas puede enfriarse adicionalmente, mediante lo cual se condensan los vapores, incluyendo el vapor de agua en el gas. La composición del gas depende del combustible convertido y de las condiciones en el reactor térmico. Con un alto contenido de humedad en el combustible y una baja cantidad de exceso de aire en la unidad térmica, se obtiene un alto punto de rocío del agua. Normalmente, el punto de rocío del agua en el gas será aproximadamente de 35-60ºC, si el gas está a presión atmosférica. Si se enfría el gas por debajo del punto de rocío del agua, se condensará el vapor de agua, y se libera energía de condensación que puede usarse para la producción de calor adicional. Dependiendo del combustible y de las condiciones en el procedimiento térmico, la utilización de energía puede aumentarse hasta aproximadamente el 30%.

Condensando el vapor de agua se liberan otros materiales del gas también, por ejemplo amoniaco, cloro, azufre, partículas, sales, etc. Puesto que algunas de estas sustancias pueden deteriorar, por ejemplo corroer los materiales usados para enfriar el gas seco (la parte de la convección), la parte de condensación normalmente está hecha de otros materiales. En la parte de la condensación se usan, por ejemplo, fibra de vidrio, material plástico, vidrio, acero inoxidable resistente al ácido, titanio, etc.

Puesto que el gas que se conduce a la unidad de condensación se enfría hasta por ejemplo 150ºC y tiene un punto de rocío de agua de aproximadamente 35-60ºC, la temperatura del agua calentada en la unidad de condensación pasa a ser demasiado baja para usarse para suministro. Por tanto, debe calentarse adicionalmente el agua de la unidad de condensación.

La energía en el gas después de la unidad de condensación puede usarse adicionalmente, por ejemplo transfiriendo vapor de agua y calor al aire de combustión que se añade al procedimiento térmico, o por medio de una bomba térmica.

En algunas plantas, especialmente químicas, se usa el enfriamiento de gases calientes mediante inyección masiva de agua a un "enfriador rápido". Un "enfriador rápido" está por tanto mojado, puesto que existe un exceso de agua. En estas plantas, no tendrán lugar evaporaciones considerables del agua inyectada, puesto que la cantidad de agua es muy grande con el fin de garantizar el enfriamiento de los gases. De manera similar, no tendrá lugar un cambio significativo de las características del gas (por ejemplo el punto de rocío). Las boquillas usadas en un enfriador rápido son del tipo que generan gotas de agua grandes y suministran una cantidad grande de agua. Por tanto, en un enfriador rápido se usa la capacidad térmica (aproximadamente 4,16 J/g/ºC) del agua para enfriar el...

caracterizado porque se inyecta el agua en una cantidad tal y una manera tal que debido a la evaporación del agua inyectada, la temperatura del gas de combustión se reduce hasta por debajo de 400ºC, y el punto de rocío del gas pasa a ser al menos de 60ºC.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el punto de rocío del gas pasa a ser al menos de 70ºC, preferiblemente de 80ºC u 85ºC.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura del gas de combustión se reduce hasta por debajo de 300ºC, preferiblemente hasta 150-200ºC.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas de inyección (2, 3, 4, 7) se ubican en uno o más de: el reactor térmico (1), zonas aguas abajo del reactor térmico en la dirección de flujo del gas, el combustible en el reactor térmico (1) y el intercambiador de calor (8).

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las impurezas se eliminan del gas por medio de un filtro de mangas (5), un ciclón, un electrofiltro, un lavador químico o similar.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las impurezas se eliminan del agua condensada.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se ajusta el pH del agua condensada.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos algo del agua inyectada en el gas de combustión se vaporiza usando una boquilla.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que parte del agua inyectada se inyecta a una velocidad superior a 20 m/s en una dirección de flujo del gas.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido calentado en el intercambiador de calor (8) se calienta adicionalmente, por ejemplo por medio de un alimentador enfriado por fluido, una rejilla enfriada por fluido, superficies enfriadas por fluido en el reactor u otras superficies frías alrededor del reactor térmico.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vapor de agua y el calor se transfieren al aire de combustión, que se conduce al reactor térmico (1).

12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el reactor térmico (1) es del tipo de lecho fluido y la inyección de agua al lecho se usa para regular las condiciones de temperatura y flujo en el lecho.

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agua condensada del intercambiador de calor se inyecta en la una o más zonas de inyección.

14. Sistema para la descomposición de combustible sólido y para la producción de fluido caliente, comprendiendo dicho sistema