Sistema de generación de vapor provisto de un generador principal y un generador auxiliar de vapor.

Sistema de generación de vapor que comprende

* un generador principal de vapor (20) que presenta una producción de vapor fluctuante;

* un recalentador (3) que comprende una fuente principal de calor (6) para calentar el recalentador (3) mediante una corriente principal de gases de caldeo, en el que la corriente principal de gases de caldeo se guía mediante un conducto de gas (12) y se extiende desde la fuente principal de calor (6) a lo largo del recalentador (3) con un extremo abierto del conducto de gas; y

* un evaporador de reserva (2) para evaporar el agua suministrada en forma de vapor para compensar las fluctuaciones en la producción de vapor de dicho generador principal de vapor (20), estando dicho evaporador de reserva (2) conectado en paralelo con el generador principal de vapor (20), encontrándose tanto dicho generador principal de vapor (20) y dicho evaporador de reserva (2) en comunicación fluida con dicho recalentador (3) para recalentar el vapor generado,

en el que se proporciona una fuente auxiliar de calor independiente (9) para calentar el evaporador de reserva (2) mediante una corriente auxiliar de gases de caldeo y un sistema de control para controlar la fuente auxiliar de calor (9), disponiéndose el evaporador de reserva (2) fuera de la corriente principal de gases de caldeo.

Sistema de generación de vapor provisto de un generador principal y un generador auxiliar de vapor La presente invención se refiere a un sistema de generación de vapor que comprende un generador principal de vapor con una producción de vapor fluctuante y un generador de vapor de reserva para compensar las fluctuaciones en la producción de vapor de dicho generador principal de vapor.

El documento EP 1.077.312 da a conocer un aparato con el que resulta posible mantener dos flujos de vapor de agua procedentes de dos procesos de combustión independiente completamente separados hasta que el vapor se envía a una turbina de vapor. Dos conjuntos de medios de generación de calor se conectan de un modo fluido a un intercambiador de calor. El sobrecalentamiento de un flujo de vapor procedente de un primer proceso de combustión se realiza externamente con respecto a los dos procesos de combustión mediante el intercambiador de calor.

Un problema del que adolece dicho aparato es que requiere un sistema de generación de vapor de gran tamaño. El sistema de generación de vapor presenta una gran cantidad de medios de generación de vapor, por lo que resulta relativamente costoso construir el sistema de generación de vapor. Se pretende obtener un sistema de generación de vapor que presente una configuración mejorada en el que se reduzca la cantidad de medios de generación de vapor. Un problema adicional es que la instalación no está dispuesta para utilizarse con un generador de vapor de energía solar.

El documento DE 10144841 da a conocer una central energética que comprende una turbina de gas y una turbina de vapor. La central energética dispone de un generador de vapor para generar vapor que se dirige hacia la turbina de vapor. El generador de vapor presenta unos conductos de gas primero y segundo, que se disponen en paralelo. Los gases de escape de la turbina de gas se dirigen hacia el generador de vapor y se distribuyen en los conductos de gas primero y segundo mediante un separador de gases. Cada conducto de gas del generador de vapor está provisto de una pluralidad de intercambiadores de calor. El primer conducto de gas comprende una disposición convencional de intercambiadores de calor, comprendiendo un recuperador, un evaporador y un recalentador para producir un flujo de vapor principal. El segundo conducto de gas comprende un recuperador, un campo solar como evaporador y un recalentador. El campo solar se dispone en serie con el recuperador y el recalentador en el segundo conducto de gas.

Cuando se encuentra en funcionamiento, el campo solar puede contribuir a la generación de vapor. Habitualmente, la evaporación de vapor procedente del campo solar fluctúa, lo que se debe a las circunstancias meteorológicas variables y a las diferencias entre el día y la noche. Controlando el separador de gases para controlar la cantidad de gas que circula a través de los conductos primero y segundo y controlando un flujo de agua de alimentación que se suministra a los intercambiadores de calor en los conductos de gas primero y segundo, respectivamente, resulta posible utilizar la capacidad disponible de generación de vapor del campo solar. Es posible utilizar la capacidad de generación de vapor del campo solar para generar vapor a una temperatura sustancialmente constante a fin de añadir un flujo de vapor generado por energía solar hacia el flujo de vapor principal que procede del primer conducto de gas.

La disposición se puede controlar para que suministre vapor a la turbina de vapor a una temperatura óptima de funcionamiento de 500 º C ± 10K. La temperatura se mantiene sustancialmente constante. La turbina de vapor convierte la energía térmica en electricidad y presenta una capacidad óptima que depende de la temperatura del vapor y asimismo del flujo másico de vapor. Un problema del que adolece la central energética descrita es que el generador de vapor genera un flujo másico de vapor variable. La turbina de gas se mantiene constante a una capacidad óptima para convertir la energía térmica en electricidad. Con ello, la turbina de gas genera un flujo constante de gas de los gases de escape, que se distribuyen y se dirigen a través de los conductos de gas primero y segundo del generador de vapor. Cuando sustancialmente no se genera vapor en el campo solar, el flujo másico del vapor generado se reduce al flujo másico del flujo de vapor principal generado en el primer conducto de gas. Debido al flujo másico fluctuante, la turbina de vapor no se puede alimentar siempre con un flujo másico óptimo. Por lo tanto, la turbina de vapor no puede funcionar a una capacidad óptima. Ello reduce la eficiencia e implica, por ejemplo, que el capital invertido para construir la central energética presenta un retorno a más largo plazo.

Además, la central energética descrita adolece de la desventaja de que se trata de una planta relativamente costosa de construir y de mantener. De hecho, la central energética comprende dos generadores de vapor completos. Además, la central energética comprende componentes críticos. Un problema de la central energética descrita en el documento DE 10144841 es que comprende un separador de gases, que es susceptible de deteriorarse o proporciona una fuga inaceptable de gases. No existen separadores de gases disponibles de la técnica anterior que eliminen dichos problemas. Un primer tipo de separador de gases de la técnica anterior se conoce como "Rauchklappe" y comprende una gran placa de guía. La placa de guía se puede disponer en dos posiciones extremas para guiar a los gases de escape a un primer o a un segundo conducto de gas. La placa de guía de gran tamaño no es apta para disponerse con precisión en una posición intermedia. La placa de guía de gran tamaño se vería afectada por las vibraciones que deteriorarán el separador de gases y que sustancialmente reducirán su vida útil.

Se producirán problemas de fugas si se utiliza un segundo tipo de separadores de gases de la técnica anterior, comprendiendo los denominados elementos Louvre. El segundo tipo de separadores de gases presenta una pluralidad de placas de guía alargadas que se disponen en paralelo. Se proporciona insuflación de aire entre las placas de guía que se puede cerrar girando las placas guía alrededor de su eje longitudinal. Un problema del que adolece el segundo tipo de separadores de gases es que dicho tipo de separadores de gases no es apto para resistir un flujo caliente enérgico de los gases de escape procedentes de una turbina de gas. Las placas de guía alargadas se deformarán, lo que desactivará un cierre necesario. Se producirán fugas, lo que perjudicará al funcionamiento del separador de gases.

El documento DE 4300192 describe una instalación para producir vapor a partir de dos procesos de combustión que comprenden un proceso de combustión industrial que proporciona calor fluctuante como primer proceso. La instalación comprende una turbina de gas como segundo proceso de combustión estable. Un problema del que adolece la instalación es que la misma requiere dispositivos adicionales, tales como calderas de alta y baja presión, por lo que la instalación resulta relativamente costosa y compleja. Un problema adicional es que la instalación no se dispone para utilizarse con un generador de vapor de energía solar.

La patente US nº 6.279.312 da a conocer un sistema de generación de vapor con un generador de vapor solar y una caldera de calor residual. El generador de vapor de energía solar comprende un campo solar y comprende unas placas solares con espejos que se disponen para captar las radiaciones solares y concentran las radiaciones en un sistema de tubo que funciona como intercambiador de calor. El agua suministrada al campo solar se evapora en forma de vapor recalentado y se utiliza a continuación para inyectar vapor. Habitualmente, la producción de vapor de los campos solares fluctúa como resultado de los cambios meteorológicos y de las diferencias entre el día y la noche. El carácter complejo de las fluctuaciones del calor irradiado y la gran variedad de temperaturas demandan una tecnología extraordinaria y flexible.

Para compensar las fluctuaciones de la producción de generación de vapor de los campos solares, el sistema conocido de generación de vapor presenta la caldera convencional de calor residual. Se utiliza la caldera convencional de calor residual con un intercambiador de calor y un colector de vapor como generador de vapor auxiliar. La caldera convencional comprende tres unidades de intercambio de calor distinguibles dispuestas en serie. En una primera etapa, se suministra agua a la primera unidad de intercambio de calor conocida como... [Seguir leyendo]

1. Sistema de generación de vapor que comprende

• un generador principal de vapor (20) que presenta una producción de vapor fluctuante;

• un recalentador (3) que comprende una fuente principal de calor (6) para calentar el recalentador (3) mediante una corriente principal de gases de caldeo, en el que la corriente principal de gases de caldeo se guía mediante un conducto de gas (12) y se extiende desde la fuente principal de calor (6) a lo largo del recalentador (3) con un extremo abierto del conducto de gas; y

• un evaporador de reserva (2) para evaporar el agua suministrada en forma de vapor para compensar las fluctuaciones en la producción de vapor de dicho generador principal de vapor (20) , estando dicho evaporador de reserva (2) conectado en paralelo con el generador principal de vapor (20) , encontrándose tanto dicho generador principal de vapor (20) y dicho evaporador de reserva (2) en comunicación fluida con dicho recalentador (3) para recalentar el vapor generado, en el que se proporciona una fuente auxiliar de calor independiente (9) para calentar el evaporador de reserva (2) mediante una corriente auxiliar de gases de caldeo y un sistema de control para controlar la fuente auxiliar de calor (9) , disponiéndose el evaporador de reserva (2) fuera de la corriente principal de gases de caldeo.

2. Sistema de generación de vapor según la reivindicación 1, de tal modo que el evaporador de reserva (2) , durante su utilización, se calienta únicamente mediante la fuente auxiliar de calor (9) .

3. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el generador principal de vapor (20) es un campo solar.

4. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente principal de calor (6) es una cámara de combustión principal.

5. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente auxiliar de calor (9) es una cámara de combustión auxiliar.

6. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el evaporador de reserva (2) y la fuente auxiliar de calor (9) se disponen fuera del conducto de gas (12) .

7. Sistema de generación de vapor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que se disponen tanto el evaporador de reserva (2) y la fuente auxiliar de calor (9) como el recalentador (3) y la fuente principal de calor (6) en un conducto de gas (12) , disponiéndose el evaporador de reserva (2) en el conducto de gas (12) aguas arriba de la fuente principal de calor (9) con respecto a la dirección del flujo de los gases de caldeo principales a través del conducto de gas (12) desde la fuente principal de calor (6) a lo largo del recalentador (3) hacia el extremo abierto.

8. Sistema de generación de vapor según la reivindicación 7, en el que el evaporador de reserva (2) se dispone en el conducto de gas (12) entre la fuente principal de calor (6) y la fuente auxiliar de calor (9) .

9. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (11) utiliza una señal de entrada que se basa en una medición del flujo de vapor o de la presión de vapor en un conducto que se extiende desde el recalentador hasta la turbina de vapor.

10. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (11) utiliza una señal de entrada que se basa en una medición del flujo de agua en un conducto que se extiende hacia el evaporador de reserva.

11. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de generación de vapor comprende un recuperador (1) para calentar el agua suministrada y asimismo enfriar los gases de caldeo.

12. Sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recuperador (1) se integra en el evaporador de reserva (2) .

13. Planta energética para generar electricidad a partir de vapor que comprende una turbina de vapor para generar electricidad a partir de vapor y un sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Utilización del sistema de generación de vapor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para compensar los cambios en la producción de generación de vapor de un campo solar.

15. Procedimiento para generar vapor que comprende las etapas de:

• accionar un generador principal de vapor (20) que presenta una producción de vapor fluctuante;

• accionar un evaporador de reserva (2) para evaporar el agua suministrada en forma de vapor para compensar las fluctuaciones en la producción de vapor de dicho generador principal de vapor (20) , conectándose el evaporador de reserva (2) en paralelo con el generador principal de vapor (20) ;

• accionar una fuente principal de calor (6) para calentar un recalentador (3) mediante una corriente principal de

gases de caldeo, encontrándose tanto dicho generador principal de vapor (20) como dicho evaporador de reserva (2) en comunicación fluida con dicho recalentador (3) para obtener el vapor generado recalentado;

• accionar una fuente auxiliar de calor (9) para calentar el evaporador de reserva (2) ;

• controlar un sistema de control para controlar la fuente auxiliar de calor (9) ; y

en el que la corriente principal de los gases de caldeo se guía a lo largo del recalentador (3) en una dirección que se 10 aleja del evaporador de reserva (2) .