Método y disposición para transferir calor de un gas de combustión a un fluido.

Método para transferir calor de un gas de combustión a un fluido,

que comprende:

- hacer pasar el gas de combustión a través de un lavador de gases de combustión (205, 305),

- refrigerar el gas de combustión en el lavador de gases de combustión (205, 305) con líquido de lavado,

- hacer circular líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión (205, 305) al interior de un primer intercambiador de calor (210, 310) y de nuevo al lavador de gases de combustión (205, 305), y

- hacer pasar una primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor (210, 310), con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la primera parte del fluido;

caracterizado porque el método comprende:

- hacer circular líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión (305) al interior de un segundo intercambiador de calor (321) y de nuevo al lavador de gases de combustión (305),

- hacer pasar una segunda parte del fluido a través del segundo intercambiador de calor (321), con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la segunda parte del fluido, y

- antes de hacer pasar la primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor (210, 310), transferir el calor de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido.

Método y disposición para transferir calor de un gas de combustión a un fluido Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a un método y una disposición para transferir calor de un gas de combustión a un fluido según los preámbulos de las reivindicaciones independientes adjuntas.

Antecedentes de la invención Los lavadores de gases de combustión se usan ampliamente en centrales eléctricas y de calefacción para recuperar calor de un gas de combustión que se produce en la combustión de un combustible. En un lavador de gases de combustión, el gas de combustión se refrigera de modo que el vapor de agua contenido en el gas de combustión se condesa y puede utilizarse el calor de condensación liberado. Por ejemplo, en una central de calefacción urbana el calor de condensación se usa para calentar agua de calefacción urbana.

La figura 1 ilustra una central de calefacción urbana conocida. La central comprende una caldera de calefacción 101 en la que se quema combustible, tal como biomasa o combustible fósil. El combustible, así como el aire necesario en el proceso de combustión, se suministran de una manera controlada a la caldera de calefacción 101. La energía térmica que se libera en la combustión del combustible se usa para calentar agua que fluye en una red de calefacción urbana. El agua que va a calentarse se suministra a la caldera de calefacción 101 a través de una tubería de retorno 102, y el agua calentada se suministra de nuevo a la red de calefacción urbana a través de una tubería de suministro 103. La red de calefacción urbana distribuye el calor para demandas de calor residenciales y comerciales tales como la calefacción de locales y el calentamiento de agua.

La combustión del combustible produce gas de combustión que se conduce desde la caldera de calefacción 101 a través de una tubería 104 al interior de un lavador de gases de combustión 105. En el lavador de gases de combustión 105, el gas de combustión se hace pasar a través de una zona de intercambio de calor (también denominada zona de relleno) 106 que comprende un lecho de relleno aleatorio 107 que actúa como superficie de transferencia de masa y calor. El gas de combustión se refrigera pulverizando agua de lavado sobre el lecho de relleno 107, como resultado de lo cual se libera calor del gas de combustión y se recupera en el agua de lavado. El agua de lavado se hace circular usando una bomba 108 a través de una tubería de circulación 109 desde el lavador de gases de combustión 105 al interior de un intercambiador de calor 110, y de nuevo al lavador de gases de combustión 105.

El agua de retorno de la red de calefacción urbana se divide en dos partes mediante una válvula de tres vías 111. La primera parte del agua de retorno se hace circular por una tubería 112 a través del intercambiador de calor 110 y a continuación se combina con la segunda parte del agua de retorno. En el intercambiador de calor 110, el calor del agua de lavado se transfiere a la primera parte del agua de retorno. La temperatura del agua de lavado que se hace circular de nuevo al lavador de gases de combustión 105 depende de la temperatura de la primera parte del agua de retorno.

La cantidad de calor que se libera en el proceso de lavado depende de la temperatura del agua de lavado, y del punto de rocío del gas de combustión. El punto de rocío depende del contenido en humedad del gas de combustión. Si el gas de combustión puede refrigerarse por debajo de su punto de rocío, el vapor de agua contenido en el gas de combustión se condensa y se libera una gran cantidad de calor y se recupera en el agua de lavado. En un caso en el que el gas de combustión no puede refrigerarse por debajo de su punto de rocío, el lavador de gases de combustión actúa como humidificador y la eficiencia del proceso de recuperación de calor es baja.

Un inconveniente de la central de calefacción urbana conocida según la figura 1 es que su eficiencia de recuperación de calor es baja en muchas situaciones debido al hecho de que el gas de combustión no puede refrigerarse por debajo de su punto de rocío en el lavador de gases de combustión.

Una solución conocida para mejorar la eficiencia de la central de calefacción urbana según la figura 1 es equipar la central con un humidificador de aire de combustión. El humidificador de aire de combustión mejora la capacidad de recuperación de calor aumentando el contenido en humedad del gas de combustión y conduciendo el agua de retorno desde el humidificador de aire de combustión a otra zona de intercambio de calor del lavador de gases de combustión para refrigerar adicionalmente el gas de combustión.

Sin embargo, se sabe que el humidificador de aire de combustión tiene algunos inconvenientes, tales como problemas de corrosión en una caldera de calefacción debidos al aumento de contenido en humedad, una caída de presión relativamente alta por el sistema de aire de combustión y problemas de condensación en el sistema de aire de combustión.

El documento EP 1816397 da a conocer un método y una disposición según el preámbulo de la reivindicación 1 y la reivindicación 10.

Objetivos de la invención El objetivo principal de la presente invención es reducir o incluso eliminar los problemas de la técnica anterior presentados anteriormente.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un método y una disposición para recuperar calor de un gas de combustión. En más detalle, es un objetivo de la invención proporcionar un método y una disposición que permitan transferir de manera eficiente calor de un gas de combustión a un fluido, tal como agua de una red de calefacción urbana. Es aún un objetivo adicional de la invención proporcionar un método y una disposición que permitan recuperar de manera económica calor de un gas de combustión.

Para conseguir los objetivos mencionados anteriormente, el método y la disposición según la invención se caracterizan por lo que se presenta en las partes caracterizadoras de las reivindicaciones independientes adjuntas. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones ventajosas de la invención.

Descripción de la invención Un método típico para transferir calor de un gas de combustión a un fluido según la invención comprende hacer pasar el gas de combustión a través de un lavador de gases de combustión, refrigerar el gas de combustión en el lavador de gases de combustión con líquido de lavado, hacer circular el líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión al interior de un primer intercambiador de calor y de nuevo al lavador de gases de combustión, y hacer pasar una primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor, con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la primera parte del fluido. Un método típico según la invención comprende además hacer circular líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión al interior de un segundo intercambiador de calor y de nuevo al lavador de gases de combustión, hacer pasar una segunda parte del fluido a través del segundo intercambiador de calor, con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la segunda parte del fluido, y antes de hacer pasar la primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor, transferir el calor de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido.

En un método según la invención el fluido, tal como agua de calefacción urbana, se divide en partes que se disponen para fluir a lo largo de diferentes trayectos de flujo. La primera parte del fluido se refrigera antes de que se haga pasar a través del primer intercambiador de calor, y el calor liberado (es decir, la energía térmica) se transfiere a la segunda parte del fluido. El fluido se divide preferiblemente en dos partes. La primera parte del fluido puede ser, por ejemplo, el 10-20%, 20-40% o 40-70% del flujo del fluido, y puede ajustarse, por ejemplo, según la temperatura del fluido.

Como la primera parte del fluido se refrigera antes de pasar a través del primer intercambiador de calor, la temperatura del líquido de lavado que se hace circular desde el primer intercambiador de calor de nuevo al lavador de gases de combustión es menor comparado con un método en el que el fluido no se refrigera. Esto tiene la ventaja de que permite que el gas de combustión se refrigere en el lavador de gases de combustión hasta una temperatura menor, que mejora la capacidad de recuperación de calor del lavador de gases de combustión. Como en un método según la invención el gas de combustión puede refrigerarse hasta una temperatura menor, puede liberarse más calor de condensación y recuperarse en el líquido de lavado. Otra ventaja... [Seguir leyendo]

1. Método para transferir calor de un gas de combustión a un fluido, que comprende: -hacer pasar el gas de combustión a través de un lavador de gases de combustión (205, 305) , -refrigerar el gas de combustión en el lavador de gases de combustión (205, 305) con líquido de lavado, -hacer circular líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión (205, 305) al interior de un primer intercambiador de calor (210, 310) y de nuevo al lavador de gases de combustión (205, 305) , y -hacer pasar una primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor (210, 310) , con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la primera parte del fluido;

caracterizado porque el método comprende:

-hacer circular líquido de lavado desde el lavador de gases de combustión (305) al interior de un segundo intercambiador de calor (321) y de nuevo al lavador de gases de combustión (305) , -hacer pasar una segunda parte del fluido a través del segundo intercambiador de calor (321) , con lo que el calor del líquido de lavado se transfiere a la segunda parte del fluido, y -antes de hacer pasar la primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor (210, 310) , 15 transferir el calor de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de transferir el calor de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido comprende:

- hacer pasar la primera parte del fluido a través de un evaporador (213, 313) , en el que el calor se transfiere de la primera parte del fluido a un medio refrigerante que circula entre el evaporador (213, 313) y 20 un condensador (214, 314) , y -hacer pasar la segunda parte del fluido a través del condensador (214, 314) , en el que el calor se transfiere del medio refrigerante a la segunda parte del fluido.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el método comprende:

- después de hacer pasar la primera parte del fluido a través del primer intercambiador de calor (210, 310) , 25 combinar la primera parte del fluido con la segunda parte del fluido.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda parte del fluido se hace pasar a través del segundo intercambiador de calor (321) antes de que el calor se transfiera de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas de combustión se

hace pasar a través una primera y una segunda zona de intercambio de calor (306, 318) del lavador de gases de combustión (305) .

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el gas de combustión se refrigera en la primera zona de intercambio de calor (306) mediante el líquido de lavado que se hace circular a través del primer intercambiador de calor (310) y en la segunda zona de intercambio de calor (318) mediante el líquido de lavado que se hace circular a través del segundo intercambiador de calor (321) .

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera parte del fluido se refrigera hasta una temperatura por debajo de 42ºC.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido de lavado es agua de lavado.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido es agua de calefacción urbana.

10. Disposición para transferir calor de un gas de combustión a un fluido, que comprende:

- un lavador de gases de combustión (205, 305) configurado para refrigerar el gas de combustión, que se hace pasar a través del lavador de gases de combustión (205, 305) , con líquido de lavado, y 45 -un primer intercambiador de calor (210, 310) acoplado al lavador de gases de combustión (205, 305) , estando configurado el primer intercambiador de calor (210, 310) para transferir el calor del líquido de lavado, que se hace circular entre el lavador de gases de combustión (205, 305) y el primer intercambiador 8

de calor (210, 310) , a una primera parte del fluido, estando configurada la primera parte del fluido para pasar a través del primer intercambiador de calor (210, 310) ;

caracterizada porque la disposición comprende:

- un segundo intercambiador de calor (321) acoplado al lavador de gases de combustión (305) , estando configurado el segundo intercambiador de calor (321) para transferir el calor del líquido de lavado, que se hace circular entre el lavador de gases de combustión (305) y el segundo intercambiador de calor (321) , a una segunda parte del fluido, estando configurada la segunda parte del fluido para pasar a través del segundo intercambiador de calor (321) , y -una bomba de calor acoplada al primer intercambiador de calor (210, 310) , estando configurada la bomba 10 de calor para transferir calor de la primera parte del fluido a la segunda parte del fluido.

11. Disposición según la reivindicación 10, caracterizada porque la bomba de calor comprende un evaporador (213, 313) y un condensador (214, 314) , en la que:

- el evaporador (213, 313) está acoplado al primer intercambiador de calor (210, 310) , estando configurado el evaporador (213, 313) para transferir calor de la primera parte del fluido, que se hace pasar a través del 15 evaporador (213, 313) , a un medio refrigerante que está configurado para circular entre el evaporador (213, 313) y el condensador (214, 314) , y -el condensador (214, 314) está configurado para transferir calor del medio refrigerante a la segunda parte del fluido, que se hace pasar a través del condensador (214, 314) .

12. Disposición según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque el lavador de gases de combustión (305)

comprende una primera zona de intercambio de calor (306) y una segunda zona de intercambio de calor (318) , en la que el líquido de lavado que se hace circular a través del primer intercambiador de calor (310) está configurado para refrigerar el gas de combustión en la primera zona de intercambio de calor (306) , y el líquido de lavado que se hace circular a través del segundo intercambiador de calor (321) está configurado para refrigerar el gas de combustión en la segunda zona de intercambio de calor (318) .

13. Central de calefacción urbana, caracterizada porque la central de calefacción urbana comprende una disposición según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.