Procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica equipada con una turbina de gas, y una instalación de central eléctrica para la realización del procedimiento.

Procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica (10) equipada con una turbina degas (11),

de modo que en tal procedimiento es precalentado un combustible alimentado a la turbina de gas (11),caracterizado por que para el precalentamiento del combustible es empleado calor solar

Procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica equipada con una turbina de gas, y una instalación de central eléctrica para la realización del procedimiento.

Campo técnico

La presente invención concierne al ámbito de la técnica de centrales eléctricas. Se refiere a un procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica equipada con una turbina de gas y en particular a un procedimiento para el precalentamiento de combustible. La invención se refiere además a una instalación de central eléctrica para la realización del procedimiento.

Estado de la técnica

Por la elevación de la temperatura del combustible en una turbina de gas puede mejorarse la distribución de la mezcla combustible/aire en los quemadores de la turbina de gas, lo que conduce a una reducción de las emisiones de NOx. Lo importante es que en el caso de una central eléctrica de ciclo combinado (CCPP Combined Cycle Power Plant) se puede mejorar la eficiencia total de la turbina de gas y por tanto también de la instalación combinada si el precalentamiento del combustible es integrado en el circuito de agua/vapor de la instalación combinada. En el caso de una instalación combinada del tipo KA26-1 de la solicitante (con turbinas de gas del tipo GT26) con carga completa, la diferencia entre el combustible frio a 15 ºC no precalentado y el combustible precalentado a > 100 ºC conduce a una elevación de la eficiencia de una instalación combinada con una caída insignificante de la potencia emitida. La caída en la potencia de salida se debe a que es extraída agua caliente del circuito de agua/vapor para el calentamiento del combustible.

Actualmente el gas natural como combustible es precalentado a > 100 ºC. La temperatura máxima está condicionada principalmente por la capacidad de las instalaciones del sistema de combustible para operar con altas temperaturas, por ejemplo en cuanto a las válvulas de regulación con juntas no metálicas. Hay deseos, no obstante, de elevar más la temperatura del combustible.

El precalentamiento del combustible es esencialmente conocido por el estado de la técnica. Así, por ejemplo el documento EP 0 095 555 muestra precalentar y/o vaporizar el combustible en los quemadores de aceite para mejorar el proceso de combustión. El documento US 6, 233, 914 da a conocer un procedimiento para el pretratamiento térmico de un combustible, en el que es inyectado en el combustible valor solar para la reforma. Por el documento EP 0 903 484 es conocido precalentar el combustible en un intercambiador de calor mediante gas caliente de la instalación de turbina de gas. Los documentos US 6, 269, 626 o el DE 19512466 muestran sistemas similares para centrales eléctricas de ciclo combinado.

Además en el documento GB2449181 se propone emplear calor solar en las centrales eléctricas de ciclo combinado para calentar el aire de combustión.

Aunque las tecnologías de este tipo han dado buenos resultados existen aún algunos inconvenientes:

! Normalmente para precalentar el combustible se emplea calor con valores de temperatura muy altos de hasta > 200 ºC. No obstante, este calor podría ser empleado mejor en la turbina de vapor para aumentar la potencia y la eficiencia de la instalación.

! Si la turbina de gas es accionada por sí sola en un circuito sencillo, no está disponible calor del circuito de vapor de agua para el precalentamiento del combustible Representación de la invención El objeto de la invención es conseguir un procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica equipada con una turbina de gas que evite los inconvenientes de los procedimientos conocidos y se pueda emplear en particular también en turbinas de gas en un circuito sencillo, así como indicar una instalación de central eléctrica para la realización del procedimiento.

El objeto se lleva a cabo por la totalidad de las características de las reivindicaciones independientes. En la invención es esencial que para el precalentamiento del combustible se emplea calor solar.

Un procedimiento según la invención se caracteriza por que el calor solar es generado en un generador solar y mediante un primer intercambiador de calor y unos primeros medios de transferencia de calor es transmitido al combustible alimentado a la turbina de gas.

En una realización del procedimiento, además el calor solar del generador solar es transferido a través de un circuito intermedio a los primeros medios de transferencia de calor. Para ello en primer lugar el calor solar en un circuito intermedio que está conectado entre el generador solar y el primer intercambiador de calor es transferido en un segundo intercambiador de calor a los segundos medios de transferencia de calor. Mediante los segundos medios de transferencia de calor es transferido después el calor solar en el primer intercambiador de calor a los primeros 2

medios de transferencia de calor. Este procedimiento mediante un circuito intermedio abre en particular posibilidades de almacenamiento de calor solar para un precalentamiento del combustible durante las horas de radiación solar reducida.

Para la transmisión del calor solar al combustible en una realización del procedimiento es generada agua caliente mediante calor solar.

En otra realización para la transferencia del calor solar al combustible es generado vapor mediante el calor solar.

En otra realización del procedimiento para la transferencia del calor solar al combustible es calentado un aceite.

Preferiblemente es empleado como combustible gas natural, siendo calentado el gas natural mediante el calor solar a una temperatura por encima de 50 ºC.

Aún más favorable respecto a la eficiencia de la instalación eléctrica y/o las emisiones de NOx es que el gas natural sea precalentado a más de 150ºC mediante calor solar.

La instalación de central eléctrica según la invención comprende una turbina de gas con un compresor para comprimir el aire de combustión, una cámara de combustión en la que se genera aire caliente por combustión de un combustible mediante el aire de combustión comprimido, una turbina en la que el gas caliente generado es expandido realizando trabajo, así como medios para el precalentamiento del combustible alimentado a la cámara de combustión, estando los medios de precalentamiento conectados a una fuente de calor solar.

En una realización de la invención la fuente de calor solar es un generador solar que comprende en particular 25 colectores. Tales colectores pueden comprender por ejemplo colectores cilíndrico-parabólicos, elementos de Fresnel

o una disposición de helióstato.

En otra realización de la invención la fuente para el calor solar es una instalación solar plana, por ejemplo una instalación solar dispuesta en el tejado de una casa o en una superficie adecuada similar. Estas son especialmente 30 adecuadas en particular para un calentamiento barato de los medios de transferencia de calor, por ejemplo agua, hasta 130 ºC.

No obstante, la fuente de calor solar puede comprender también un acumulador de calor para el calor solar. Este es particularmente el caso cuando el precalentamiento del combustible debe realizarse por la noche o durante horas de 35 poco sol.

Una realización de la instalación de central eléctrica de acuerdo con la invención según la reivindicación independiente se caracteriza por que los medios de transferencia de calor comprenden un primer intercambiador de calor conectado en una conducción de combustible que por el lado primario es atravesado por un medio de transferencia de calor que transporta el calor solar.

En particular el medio que transporta el calor solar es agua o vapor o un aceite Preferentemente entre la fuente de calor solar y el primer intercambiador de calor puede estar dispuesto un circuito 45 intermedio con un segundo intercambiador de calor. Este segundo intercambiador de calor puede ser empleado en particular para la acumulación de calor a fin de garantizar un precalentamiento del combustible durante las horas con poco o nada de sol.

Otra realización está caracterizada por que la turbina de gas está realizada como turbina de gas con combustión 50 secuencial con dos cámaras de combustión y dos turbinas y por que el combustible para las dos cámaras de combustión es precalentado mediante calor solar.

En particular la turbina de gas puede ser parte de una central eléctrica de ciclo combinado que comprende un circuito de agua/vapor. 55

Breve explicación de las figuras La invención se explicará en detalle a continuación en virtud de ejemplos de realización en relación con el dibujo.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para elevar la eficiencia de una instalación de central eléctrica (10) equipada con una turbina de gas (11) , de modo que en tal procedimiento es precalentado un combustible alimentado a la turbina de gas (11) , caracterizado por que para el precalentamiento del combustible es empleado calor solar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el calor solar es generado en un generador solar

(33) y es transferido al combustible alimentado a la turbina de gas (11) mediante un primer intercambiador de calor

(32) y unos primeros medios de transferencia de calor.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que el calor solar del generador solar (33) es transferido a los primeros medios de transferencia de calor a través de un circuito intermedio (36) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que para la transferencia del calor solar al combustible es calentada agua mediante el calor solar.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que para la transferencia del calor solar al combustible es generado vapor mediante el calor solar.

6. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que para la transferencia del calor solar al combustible es calentado aceite mediante el calor solar.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que como combustible es empleado gas natural y por que el gas natural es precalentado a más de 50 ºC mediante el calor solar.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el gas natural es precalentado a más de 150 ºC mediante el calor solar.

9. Instalación de central eléctrica (10) para la realización del procedimiento que comprende una turbina de gas (11) con un compresor (13a, 13b) para comprimir el aire de combustión, una cámara de combustión (14, 16) en la que se genera gas caliente por combustión de un combustible mediante el aire de combustión comprimido, una turbina (15, 17) en la que el gas caliente generado se expande realizando trabajo, así como medios (32, 34) para el precalentamiento del combustible alimentado a la cámara de combustión (14, 16) , caracterizada por que los medios de precalentamiento (32, 34) están conectados a una fuente (33, 37) de calor solar.

10. Instalación de central eléctrica según la reivindicación 9, caracterizada por que la fuente de calor solar es un generador solar (33) .

11. Instalación de central eléctrica según la reivindicación 10, caracterizada por que el generador solar (33) comprende colectores cilíndrico-parabólicos (28) , elementos de Fresnel o una disposición de helióstato.

12. Instalación de central eléctrica según la reivindicación 8, caracterizada por que la fuente de calor solar es un acumulador de calor (37) para el calor solar.

13. Instalación de central eléctrica según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que los medios de precalentamiento comprenden un primer intercambiador de calor (32) que está conectado en la conducción (34) de combustible y a través de cual, en el lado primario, fluye un medio que transporta calor solar.

14. Instalación de central eléctrica según la reivindicación 13, caracterizada por que el medio que transporta el calor solar es agua o vapor o aceite.

15. Instalación de central eléctrica según la reivindicación 13 o 14, caracterizada por que entre la fuente de calor solar (33, 37) y el primer intercambiador de calor (32) está dispuesto un circuito intermedio (36) con un segundo intercambiador de calor (37) .

16. Instalación de central eléctrica según una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizada por que la turbina de gas

(11) está realizada como turbina de gas con combustión secuencial con dos cámaras de combustión (14, 16) y dos turbinas (15, 17) y por que el combustible para las dos cámaras de combustión (14, 16) es precalentado mediante calor solar.

17. Instalación de central eléctrica según una de las reivindicaciones 9 a 16, caracterizada por que la turbina de gas (11) es parte de una central eléctrica de ciclo combinado (10) que comprende un circuito de agua/vapor (20) .