Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.

Un sistema (330) de gasificación integrada en ciclo combinado,

que comprende:

uno más componentes (335) de la planta de energía;

uno o más compresores (210) de dióxido de carbono; y

un refrigerador (240) por absorción de vapor;

en donde el refrigerador (240) por absorción de vapor es accionable por un flujo (270) de una fuente de calor residual de los uno o más compresores (210) de dióxido de carbono para producir un flujo (300) de un medio de refrigeración para refrigerar los uno o más componentes (335) de la planta de energía.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12160288.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

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

Inventor/es: PEMMI,BKASKAR, SHARMA,ANIL KUMAR, SAHA,RAJARSHI, MAZUMDER,INDRAJIT, ZHOU,QIONG, ROBBINS,CHRISTOPHER MICHAEL, SCARBORO,PAUL ROBERTS, DRISCOLL,ANN VERWILST.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C10J3/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10J PRODUCCION DE GASES QUE CONTIENEN MONOXIDO DE CARBONO E HIDROGENO A PARTIR DE MATERIAS CARBONOSAS SOLIDAS POR PROCESOS DE OXIDACION PARCIAL UTILIZANDO OXIGENO O VAPOR (gasificación subterránea de materias minerales E21B 43/295 ); CARBURACION DEL AIRE U OTROS GASES. › Producción de gases que contienen monóxido de carbono e hidrógeno, p.ej. gas de síntesis o gas ciudad, a partir de materiales carbonosos sólidos por procesos de oxidación parcial utilizando oxígeno o vapor.
  • C10J3/46 C10J […] › C10J 3/00 Producción de gases que contienen monóxido de carbono e hidrógeno, p.ej. gas de síntesis o gas ciudad, a partir de materiales carbonosos sólidos por procesos de oxidación parcial utilizando oxígeno o vapor. › Gasificación de combustibles granulares o pulverulentos en suspensión.
  • F01K23/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01K PLANTAS MOTRICES A VAPOR; ACUMULADORES DE VAPOR; PLANTAS MOTRICES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; MOTORES QUE UTILIZAN CICLOS O FLUIDOS DE TRABAJO ESPECIALES (plantas de turbinas de gas o de propulsión a reacción F02; producción de vapor F22; plantas de energía nuclear, disposición de motores en ellas G21D). › F01K 23/00 Plantas motrices caracterizadas por tener más de un motor suministrando energía al exterior de la planta, estando estos motores accionados por fluidos diferentes. › el calor de combustión de uno de los ciclos calienta el fluido del otro ciclo.
  • F02C3/28 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 3/00 Plantas motrices de turbinas de gas caracterizadas por la utilización de productos de combustión como fluido energético (generado por combustión intermitente F02C 5/00). › utilizando un productor de gas separado para gasificación del combustible antes de la combustión.
  • F02C7/143 F02C […] › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › antes o entre las etapas del compresor.
  • F25B15/00 F […] › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › Máquinas, instalaciones o sistemas por sorción, de marcha continua, p. ej. de absorción.
  • F25B15/02 F25B […] › F25B 15/00 Máquinas, instalaciones o sistemas por sorción, de marcha continua, p. ej. de absorción. › sin gas inerte (F25B 15/12, F25B 15/14, F25B 15/16 tienen prioridad).
  • F25B27/02 F25B […] › F25B 27/00 Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan fuentes de energía particulares (F25B 30/06 tiene prioridad). › utilizando el calor perdido, p. ej. calor proveniente de motores de combustión interna.

PDF original: ES-2544612_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.
Ilustración 2 de Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.
Ilustración 3 de Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.
Ilustración 4 de Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.
Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor.

Fragmento de la descripción:

Sistema de gasificación integrada en ciclo combinado con refrigeración por absorción de vapor Campo de la técnica La presente solicitud se refiere en general a sistemas de gasificación integrada en ciclo combinado y más particularmente se refiere a un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado que utiliza la refrigeración por absorción de vapor accionada por el calor residual de un sistema de compresión de gas.

Antecedentes de la invención Descrito en general, el dióxido de carbono ("CO2") producido en las instalaciones de generación de electricidad se considera que es un gas de efecto invernadero. Como tal, el dióxido de carbono producido en el proceso general de producción de electricidad, es generalmente secuestrado y después reciclado para otros fines o eliminado de otro modo. En los sistemas de gasificación integrada en ciclo combinado ("GICC") actuales se prefiere la captura del dióxido de carbono antes de la combustión. Una vez capturado, el dióxido de carbono puede ser, en general, comprimido antes del transporte, eliminación o cualquier otro uso. Específicamente, varios diseños de sistemas de gasificación integrada en ciclo combinado requieren la compresión del dióxido de carbono antes de que el gas sea reciclado, por ejemplo, al sistema de alimentación, al gasificador o a otros lugares en el sistema general.

La producción neta de electricidad de un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado o de otro tipo de central eléctrica está determinada por el rendimiento del motor o motores de turbina de gas que funciona con un gas de síntesis u otro combustible. Cualquier electricidad parásita u otro tipo de carga en la central eléctrica sirve para reducir la el rendimiento de la generación neta. La compresión de dióxido de carbono, sin embargo, requiere en general, grandes cantidades de energía de compresión auxiliar. Esta energía de compresión suele ser proporcionada por actuadores eléctricos o turbinas de vapor. Este tipo de carga parásita da, por ello, como resultado una producción neta y eficiencia generales de la central eléctrica inferiores. Además, el uso de agua de una torre de enfriamiento para enfriar los compresores del dióxido de carbono puede ser costoso y poco práctico en zonas donde el agua puede ser cara y/o escasa.

Existe, por ello, un deseo de sistemas de gasificación integrada en ciclo combinado mejorados. Tales sistemas de gasificación integrada en ciclo combinado mejorados pueden limitar la carga parásita causada por la compresión y enfriamiento del dióxido de carbono para aumentar la producción y eficiencia de la generación neta de electricidad mientras que mantiene los beneficios ecológicos del secuestro de dióxido de carbono.

El documento US-A-2009/158701 afecta a sistemas y procedimientos para la generación de electricidad con el aislamiento del dióxido de carbono. El sistema de generación de electricidad incluye una unidad de oxidación parcial que proporciona una corriente de combustible a alta presión a un sistema de separación de dióxido de carbono. Se utiliza el proceso Ryan Holmes que produce corrientes ricas en dióxido de carbono de alta pureza a una presión de aproximadamente 30 bar, dando lugar a costes de compresión reducidos.

El documento EP-A-2.251.626 afecta a un sistema y procedimiento para la reducción de la potencia de un compresor de nitrógeno gaseoso como diluyente (DGAN) en una central eléctrica de ciclo combinado. La técnica utiliza un refrigerador por absorción de vapor que genera y transmite fluido enfriado a uno o más intercambiadores de calor situados aguas arriba y/o aguas abajo de un compresor del sistema de compresores DGAN.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado como se define en la reivindicación 1 y un procedimiento de enfriar un componente de una central eléctrica como se define en la reivindicación 14.

La presente invención proporciona un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado puede incluir un motor de turbina de gas, uno o más componentes de la central eléctrica, uno o más compresores de dióxido de carbono, y un refrigerador por absorción de vapor. El refrigerador por absorción de vapor es accionado por un flujo de una fuente de calor residual procedente de los compresores de dióxido de carbono para producir un flujo del medio de refrigeración para enfriar los componentes de la central eléctrica.

La presente divulgación proporciona además un procedimiento de enfriamiento de un componente de la central eléctrica. El procedimiento puede incluir las etapas de generar un flujo de una fuente de calor residual en uno o más compresores de dióxido de carbono, accionar un refrigerador por absorción de vapor con el flujo de la fuente de calor residual, generar un flujo del medio de refrigeración en el refrigerador por absorción de vapor, y enfriar el componente de la central eléctrica con el flujo del medio de refrigeración. El procedimiento puede incluir además las etapas de vaporización de un refrigerante en un generador del refrigerador por absorción de vapor, licuar el refrigerante en un condensador, expandir el refrigerante en un evaporador, reabsorber el refrigerante en un absorbedor y repetir el ciclo.

La presente divulgación puede además proporcionar un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado puede incluir uno o más compresores de dióxido de carbono, uno o más enfriadores del compresor y un refrigerador por absorción de vapor. El refrigerador por absorción de vapor es accionado por un flujo de una fuente de calor residual procedente de los compresores de dióxido de carbono para producir un flujo del medio de refrigeración para enfriar los enfriadores del compresor.

Estas y otras características y mejoras de la presente divulgación llegarán a ser evidentes para un experto normal en la técnica tras la revisión de la siguiente descripción detallada si se considera junto con los diversos dibujos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 es una vista esquemática de una parte de un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado.

La Fig. 2 es una vista esquemática de un ejemplo de un refrigerador por absorción de vapor como se puede utilizar en el presente documento.

La Fig. 3 es una vista esquemática de una parte de un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado que utiliza un refrigerador por absorción de vapor para la refrigeración de entrada como puede describirse en el presente documento.

La Fig. 4 es una vista esquemática de una parte de un sistema de gasificación integrada en ciclo combinado que utiliza un refrigerador por absorción de vapor para enfriar compresores de dióxido de carbono como puede describirse en el presente documento.

Descripción detallada Con referencia ahora a los dibujos, en los que números iguales se refieren a elementos similares a través de las diversas vistas, la Fig. 1 muestra una vista esquemática de un conocido sistema 100 de gasificación integrada en ciclo combinado. Sólo aquellos elementos relacionados con la materia objeto descrita en el presente documento se muestran a efectos de simplificación. El sistema 100 de gasificación integrada en ciclo combinado general puede tener muchas otras configuraciones y puede utilizar muchos otros tipos de equipos.

El sistema 100 de gasificación integrada en ciclo combinado puede incluir uno o más motores 110 de turbina de gas. Como es sabido, el motor 110 de turbina de gas puede incluir un compresor 120 para comprimir un flujo de entrada de aire. El compresor 120 envía el flujo de aire comprimido a una cámara 130 de combustión. La cámara 130 de combustión mezcla el flujo de aire comprimido con un flujo de combustible comprimido y enciende la mezcla. Aunque sólo se muestra una única cámara 130 de combustión, el motor 110 de turbina de gas puede incluir cualquier número de cámaras 130 de combustión. Los gases calientes de la combustión son a su vez enviados a una turbina 140. Los gases calientes de la combustión accionan la turbina 140 para producir trabajo mecánico. El trabajo mecánico producido en la turbina 140 acciona el compresor 120 y una carga 150 externa tal como un generador eléctrico y similar. El motor 110 de turbina de gas puede tener muchas otras configuraciones y puede utilizar muchos otros tipos de equipos. El sistema 100 de gasificación integrada en ciclo combinado puede tener múltiples motores 110 de turbina de gas.

El motor 110 de turbina de gas puede utilizar gas natural, varios tipos de gas de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Un sistema (330) de gasificación integrada en ciclo combinado, que comprende:

uno más componentes (335) de la planta de energía; uno o más compresores (210) de dióxido de carbono; y un refrigerador (240) por absorción de vapor; en donde el refrigerador (240) por absorción de vapor es accionable por un flujo (270) de una fuente de calor residual de los uno o más compresores (210) de dióxido de carbono para producir un flujo (300) de un medio de refrigeración para refrigerar los uno o más componentes (335) de la planta de energía.

2. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 1, en el que los uno o más componentes (335) de la planta de energía comprenden uno o más refrigeradores (340) de entrada a la turbina.

3. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que los uno o más componentes (335) de la planta de energía comprenden uno o más refrigeradores (460) del compresor.

4. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 3, en el que los uno o más refrigeradores (460) del compresor comprenden un refrigerador (470) anterior, un refrigerador (480) interno y un refrigerador (490) posterior.

5. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un intercambiador (380) de calor del compresor en comunicación con los uno o más compresores (210) de dióxido de carbono y el refrigerador (240) por absorción de vapor.

6. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 5, en el que el intercambiador (380) de calor del compresor y el refrigerador (240) por absorción de vapor están en comunicación a través de un primer circuito (390) de fluido.

7. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que el intercambiador (380) de calor del compresor y los uno o más compresores (210) de dióxido de carbono están en comunicación a través de un segundo circuito (400) de fluido.

8. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el flujo (270) de fuente de calor residual comprende un flujo de dióxido de carbono (205) .

9. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los uno o más compresores (210) de dióxido de carbono comprenden un compresor (420) de baja presión, un compresor (430) de presión media y un compresor (440) de alta presión.

10. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el refrigerador (240) por absorción de vapor comprende un refrigerante (245) en el mismo.

11. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 10, en el que el refrigerante (245) comprende un flujo de dióxido de carbono (205) .

12. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el refrigerador (240) por absorción de vapor comprende un absorbente (250) en el mismo.

13. El sistema de gasificación integrada en ciclo combinado de la reivindicación 12, en el que el absorbente (250) comprende un alcohol o un éter.

Un procedimiento de refrigeración de un componente (335) de una planta de energía, que comprende:

generar un flujo (270) de fuente de calor residual en uno o más compresores (210) de dióxido de carbono; accionar un refrigerador (240) por absorción de vapor con el flujo (270) de la fuente de calor residual; generar un flujo (300) del medio de refrigeración en el refrigerador (240) por absorción de vapor; y refrigerar el componente (335) de la planta de energía con el flujo (300) del medio de refrigeración.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende además las etapas de:

vaporizar un refrigerante (245) en un generador (260) del refrigerador (240) por absorción de vapor; licuar el refrigerante (245) en un condensador (280) ; expandir el refrigerante (245) en un evaporador (290) ; y reabsorber el refrigerante (245) en un absorbedor (310) .


 

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