ADICION A LA PATENTE DE INVENCION P200901357 POR "INTERCAMBIADOR DE CALOR REGENERATIVO, METODO DE CONTROL DE DICHO INTERCAMBIADOR, Y TURBINA QUE INCORPORA EL INTERCAMBIADOR".

Adición a la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo,

método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador", que presenta la mejora adicional de tener un primer eliminador de partículas (46) en la segunda bifurcación secundaria (10) conectada al primer conjunto de intercambio térmico (8) y un segundo eliminador de partículas (47) en la tercera bifurcación secundaria (20) conectada al segundo conjunto de intercambio térmico (22). Los eliminadores de partículas (46, 47) tienen una serie de entradas y salidas a través de las cuales el primer fluido y el segundo fluido pasan por ellos durante el flujo alternativo a través del intercambiador, de forma que el primer fluido deposita y acumula partículas (54) en el intercambiador y en los eliminadores de partículas (46, 47), y el segundo fluido arrastra dichas partículas (54) fuera del intercambiador limpiando éste

Adición a la Patente de Invención nº P 200901357 por: "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador".

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a mejoras introducidas en el objeto de la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador", que pertenece al campo técnico de los intercambiadores de calor de tipo regenerativo, y más concretamente a los intercambiadores de calor utilizados para la transferencia de calor entre flujos a distinta presión y temperatura, utilizados particularmente como intercambiadores de calor implementados en turbinas de gas. Las mejoras se refieren a la incorporación de eliminadores de partículas en el intercambiador regenerativo, para conseguir la separación de las partículas suspendidas en el fluido de alta presión, tales como cenizas, siendo los eliminadores de partículas autolimpiables debido al flujo alternativo de los fluidos.

Antecedentes de la invención

En el apartado referente a los antecedentes de la invención de la patente principal 200901357 se describen diversos intercambiadores de calor, y particularmente intercambiad ores de calor regenerativos existentes, que principalmente presentan problemas de fugas del fluido de mayor presión y variaciones de presión en los fluidos, debidas al tiempo de respuesta de las válvulas pilotadas.

Muchos de los intercambiadores más utilizados hasta el momento son unidireccionales, por lo que las partículas en suspensión de los fluidos que circulan por éstos se acumulan en el interior de los conductos de estos intercambiadores. Algunas de las soluciones adoptadas para la limpieza de los conductos implican sistemas auxiliares de limpieza mecánicos o neumáticos, los cuales suponen un aumento en la complejidad y en el coste de los equipos finales.

Los intercambiadores bidireccionales, es decir, de flujo alterno, presentan la ventaja de ser auto-limpiantes con respecto a las partículas depositadas en su interior, debido a que las partículas dejadas por uno de los fluidos son arrastradas por el paso del otro. Esto evitaría que las partículas se acumulen en el interior del intercambiador. Sin embargo, esta auto-limpieza tiene asociado el inconveniente de que dicha auto-limpieza se realiza cuando el flujo de aire limpio, a mayor presión y menor temperatura, se alterna en el intercambiador de calor en dirección opuesta a la del fluido de menor presión y mayor temperatura, que es el que lleva las partículas. El flujo de aire a mayor presión recoge, por tanto, las partículas depositadas en el intercambiador, como las que se encuentran en suspensión, dado que al realizar el cambio parte del fluido de baja presión invierte su dirección. En el caso de que este fluido a mayor presión alimente a una turbina, las partículas que ha recogido pueden dañar la turbina, o acumularse en ella, lo que reduciría la vida y eficiencia del sistema. Por otro lado, debido a las normativas vigentes sobre la emisión de partículas, y para minimizar la acumulación de partículas en los intercambiadores, se utilizan también sistemas de separación de partículas tales como ciclones, dispuestos en el camino de los gases de combustión antes de entrar en el intercambiador. Las desventajas que presenta este tipo de sistema son pérdidas de presión y temperatura, lo que afecta al rendimiento global del sistema.

Adicionalmente, existen decantadores tipo ciclón, o ciclones, como los descritos en los documentos US2009/ 0071880, GB2009632, US2009/0057209, y CA728380, presentando todos el inconveniente de que no son auto-limpiantes, es decir, necesitan una válvula o dispositivo de limpieza auxiliar para poder retirar las partículas que han recogido de los fluidos que los atraviesan. El documento CN101347697 describe también un decantador tipo ciclón que utiliza la fuerza centrífuga para separar partículas de polvo de un fluido, pero igualmente presenta el inconveniente de su limpieza, o el recambio del filtro o alojamiento donde se recoge el polvo.

El intercambiador de calor regenerativo de la Patente principal 200901357 y las mejoras introducidas en la presente adición evitan los inconvenientes existentes en los anteriores sistemas del estado de la técnica.

Descripción de la invención

Las mejoras que se describen en la presente adición a la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador" resuelven los problemas existentes en el estado de la técnica mediante la incorporación de eliminadores de partículas ai intercambiador de calor regenerativo.

De esta forma, se puede utilizar un intercambiador de calor regenerativo en un sistema en el que existan partículas nocivas en el fluido de baja presión. El intercambiador objeto de la presente invención tiene un número de eliminadores de partículas igual al número de conjuntos de intercambio térmico.

Es decir, un intercambiador que tiene dos conjuntos de intercambio térmico, tiene dos eliminadores de partículas que actúan como ciclones para la eliminación de partículas del fluido de alta presión y además son autolimpiables mediante el fluido de baja presión. Un primer eliminador de partículas está dispuesto en la segunda bifurcación secundaria conectada al primer conjunto de intercambio térmico, y alberga en su interior a la primera válvula no pilotada y a la segunda válvula no pilotada del intercambiador. Un segundo eliminador de partículas está dispuesto en la tercera bifurcación secundaria conectada al segundo conjunto de intercambio térmico, y alberga en su interior a la tercera válvula no pilotada y a la segunda válvula no pilotada del intercambiador.

Así, por estos eliminadores de partículas tipo ciclónicos pasarán tanto el primer fluido, que tiene mayor presión, como el segundo fluido, de menor presión, uno u otro dependiendo de la posición de funcionamiento del intercambiador de calor, de flujo alternativo.

Cada uno de los eliminadores de partículas tiene una boca, que se utiliza para la entrada del primer fluido y la salida del segundo fluido, dependiendo de la posición de funcionamiento en que se encuentre el intercambiador, y además cada uno de ellos tiene una tolva inferior para la recogida de las partículas separadas del primer fluido cuando pasa por éstos.

El primer eliminador de partículas presenta una salida, para la salida del primer fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la segunda válvula no pilotada del intercambiador, y una entrada, para la entrada del segundo fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la primera válvula no pilotada del intercambiador.

En el caso del segundo eliminador de partículas, la salida para la salida del primer fluido está controlada por la tercera válvula no pilotada del intercambiador, y la entrada para la entrada del segundo fluido está controlada por la cuarta válvula no pilotada del intercambiador.

La presente adición a la Patente de Invención 200901357, muestra además un método de control del intercambiador.

En la primera situación estacionaria de funcionamiento del intercambiador, el primer fluido, que tiene mayor presión, pasa por el primer conjunto de intercambio térmico, y el segundo fluido, de menor presión, pasa por el segundo conjunto de intercambio térmico. En esta primera situación estacionaria la segunda válvula no pilotada y la cuarta válvula no pilotada permanecen abiertas y la primera válvula no pilotada y la tercera válvula no pilotada permanecen cerradas. De esta forma, el primer fluido, que lleva partículas arrastradas del intercambiador, se introduce tangencialmente en el primer eliminador de partículas, por su boca, y dentro de éste las partículas son depositadas por inercia en la superficie interior, cayendo a la tolva inferior de recogida, y el primer fluido, ya sin partículas, sale del primer eliminador de partículas por su salida. Por tanto, en esta situación, el primer eliminador de partículas actúa como un ciclón, realizando la decantación de las partículas. Mientras tanto, el segundo fluido entra en el segundo eliminador de partículas arrastrando las partículas depositadas en la tolva inferior de éste, saliendo finalmente del segundo eliminador de partículas por su boca. En este caso, el segundo fluido realiza la función autolimpiante gracias al...

1. Adición a la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador", caracterizado porque

- el intercambiador de calor comprende un número de eliminador de partículas (46,47) igual al número de conjuntos de intercambio térmico (8,22),

- dispuesto un primer eliminador de partículas (46) en la segunda bifurcación secundaria (10) conectada al primer conjunto de intercambio térmico (8) mediante el segundo tramo unificado (9), que alberga en su interior a la primera válvula no pilotada (11) y a la segunda válvula no pilotada (12),

- y dispuesto un segundo eliminador de partículas (47) en la tercera bifurcación secundaria (20) conectada al segundo conjunto de intercambio térmico (22) mediante el tercer tramo unificado (21), que alberga en su interior a la tercera válvula no pilotada (14) y a la cuarta válvula no pilotada (19),

- porque por los eliminadores de partículas (46,47) pasan el primer fluido de mayor presión con partículas (56) arrastradas del intercambiador, y el segundo fluido de menor presión, dependiendo de la posición de funcionamiento del intercambiador de calor,

- porque los eliminadores de partículas (46,47) comprenden

- una boca (48) para la entrada del primer fluido y la salida del segundo fluido dependiendo de la posición de funcionamiento,

- y una tolva inferior de recogida (51) de las partículas (54) separadas del primer fluido,

- porque el eliminador de partículas (46) comprende

- una salida del eliminador de partículas (49) para la salida del primer fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la segunda válvula no pilotada (12),

- una entrada al eliminador de partículas (50) para la entrada del segundo fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la primera válvula no pilotada (11),

- y porque el segundo eliminador de partículas (47) comprende

- una salida del eliminador de partículas (49) para la salida del primer fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la tercera válvula no pilotada (14),

- una entrada al eliminador de partículas (50) para la entrada del segundo fluido, cuya apertura y cierre es controlada por la cuarta válvula no pilotada (19).

2. Adición a la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador", según la reivindicación 1, caracterizado porque la salida (49) de los eliminadores de partículas (46,47) está dispuesta en un tubo vertical (52) dispuesto en el eje de giro (53) de los eliminadores de partículas (46,47).

3. Adición a la Patente de Invención 200901357 por "Intercambiador de calor regenerativo, método de control de dicho intercambiador, y turbina que incorpora el intercambiador", caracterizado porque

- en la primera situación estacionaria del método de control del intercambiador, en la que el primer fluido de mayor presión pasa por el primer conjunto de intercambio térmico (8) y por el primer eliminador de partículas (46), y el segundo fluido de menor presión pasa por el segundo conjunto de intercambio térmico (22) y por el segundo eliminador de panículas (47),

- la segunda válvula no pilotada (12) y la cuarta válvula no pilotada (19) permanecen abiertas y la primera válvula no pilotada (11) y la tercera válvula no pilotada (14) permanecen cerradas,

- el primer fluido con partículas (54) arrastradas del intercambiador se introduce tangencialmente en el primer eliminador de partículas (46), por su boca (48), y dentro de éste las partículas (54) son depositadas por inercia en su superficie interior y caen a la tolva inferior de recogida, (51) saliendo el primer fluido sin partículas (54) del primer eliminador de partículas (46) por su salida (49),

- mientras que el segundo fluido se introduce en el segundo eliminador de partículas (47) por su entrada (50), y arrastra las partículas (54) depositadas en la tolva inferior de recogida (51), saliendo del segundo eliminador de partículas (47) por su boca (48),

- y porque en la segunda situación estacionaria del método de control del intercambiador, en la que el primer fluido pasa por el segundo conjunto de intercambio térmico (22) y por el segundo eliminador de partículas (47), y el segundo fluido pasa por el primer conjunto de intercambio térmico (8) y por el primer eliminador de partículas (46),

- la segunda válvula no pilotada (12) y la cuarta válvula no pilotada (19) permanecen cerradas y la primera válvula no pilotada (11) y la tercera válvula no pilotada (14) permanecen abiertas,

- el primer fluido con partículas (54) arrastradas del intercambiador se introduce tangencialmente en el segundo eliminador de partículas (47), por su boca (48), y dentro de éste las partículas (54) son depositadas por inercia en su superficie interior y caen a la tolva inferior de recogida (51), saliendo el primer fluido sin partículas (54) del segundo eliminador de partículas (47) por su salida (49),

- mientras que el segundo fluido se introduce en el primer eliminador de partículas (46) por su entrada (50), y arrastra las partículas (54) depositadas en la tolva inferior de recogida (51), saliendo del primer eliminador de partículas (46) por su boca (48),

alternándose ambas situaciones estacionarias y originando un flujo alternativo, en el cual,

- durante la primera situación estacionaria el primer fluido deposita y acumula partículas (54) en el intercambiador y en el primer eliminador de partículas (46) mientras que el segundo fluido arrastra partículas (54) fuera del segundo eliminador de partículas (47) y del intercambiador limpiando éstos,

- y durante la segunda situación estacionaria, el primer fluido deposita y acumula partículas (54) en el intercambiador y en el segundo eliminador de partículas (47) mientras que el segundo fluido arrastra partículas (54) fuera del primer eliminador de partículas (46) y del intercambiador limpiando éstos.