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WO2013053959A1 - Instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares - Google Patents

Instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares Download PDF

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Definitions

  • the present invention aims at an installation for the treatment of thermal oils of solar thermal plants, in which the oil can be treated continuously without the need for the plant to stop its activity.
  • thermal oils used in these facilities has a high degree of corrosivity, and although the materials used are anticorrosive, the reality is that there is a deterioration of some of the elements, which has two effects, fundamentally:
  • a first effect is the contamination of the oil, either by solid particles of the components of the installation, or by other fluid components, such as steam installation water);
  • said cooling device comprises a plurality of cooling elements arranged in series and / or in parallel, each of the cooling elements comprising a heat exchanger and a forced ventilation device;

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Abstract

Comprende una toma de conexión con un circuito de salida de la planta termosolar, un dispositivo enfriador del aceite, un primer depósito (4) de decantación, un segundo depósito (7) de decantación, un tercer depósito (8), que actúa como depósito regulador de caudal, que recibe aceite ya tratado previamente a su reincorporación a la planta, un conjunto de filtrado (12) dispuesto tras el segundo depósito (7) y antes del tercer depósito (8), un conjunto de válvulas de control; y un conjunto de manómetros, termómetros y caudalímetros de control dispuestos en distintos puntos de la instalación.

Description

Instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares
La presente invención tiene por objeto una instalación para el tratamiento de aceites térmicos de plantas termosolares, en la que el aceite puede ser tratado en continuo sin necesidad de que la planta detenga su actividad .
Las plantas termosolares comprenden unas conducciones que reciben la radiación de los colectores solares, y que normalmente están conectadas a conducciones generales en las que el aceite es conducido a un intercambiador de calor de, por ejemplo, una instalación de vapor; una vez cedido el calor en el intercambiador, es reincorporado al circuito de captación térmica o a un depósito de almacenamiento.
La naturaleza de los aceites térmicos empleados en estas instalaciones tiene un grado de corrosividad elevado, y a pesar de que los materiales empleados son anticorrosivos, la realidad es que se produce un deterioro de algunos de los elementos, lo cual tiene dos efectos, fundamentalmente :
o Un primer efecto es la contaminación del aceite, bien por partículas sólidas de los componentes de la instalación, bien por otros componentes fluidos, tal como agua de la instalación de vapor);
o el aceite contaminado con partículas sólidas aumenta el grado de erosión en el circuito de circulación del aceite, y puede ser crítico en componentes tales como las bombas de impulsión o intercambiadores de calor, en los que el flujo total es dividido en pequeños conductos;
o el aceite contaminado con agua tiene distintas consecuencias:
■ una de ellas es que en el calentamiento por los colectores solares se produce una ebullición a una relativamente baja temperatura; dado que el volumen ocupado por el vapor no lo ocupa el aceite térmico, y que el calor específico del aceite térmico es mucho mayor que el del vapor de agua, existe una pérdida significativa de rendimiento energético;
■ otra consecuencia es que la presión en el interior de los conductos aumenta considerablemente, efecto indeseado, con lo que el riesgo de rotura de la instalación aumenta, o bien debe haber sido dimensionada para soportar esas presiones elevadas, con el consiguiente exceso de coste. Estado de la técnica
Actualmente, cuando se detecta que el aceite térmico de una instalación termosolar está contaminado, se ha de parar la instalación y extraer la totalidad del aceite, que se envía al fabricante para su regeneración o bien se gestiona como residuo. En cualquiera de los casos los costes que tienen lugar son muy elevados.
Además de los costes ordinarios de mantenimiento de la instalación, ello supone un problema por la parada de la planta, que al no producir energía genera pérdidas económicas significativas. Además, el tratamiento del aceite se realiza en plantas distantes de la planta termosolar, por lo que el aceite contaminado o el de relleno ha de transportarse en cubas, incrementando además el coste de transporte.
El aceite, a las elevadas temperaturas a las que se encuentra, tiene un elevado riesgo de inflamación, por lo que el trasiego debe ser realizado siguiendo toda suerte de precauciones y utilizando transportes de alta seguridad .
Desconoce esta parte otras soluciones específicas para el tratamiento in situ del aceite de la planta termosolar.
Descripción de la invención
La presente invención describe una instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares, que comprende: o una toma de conexión con un circuito de salida de la planta termosolar;
o un dispositivo enfriador del aceite (aerorefrigerador); dicho dispositivo enfriador comprende una pluralidad de elementos enfriadores dispuestos en serie y/o en paralelo, cada una de los elementos enfriadores comprendiendo un intercambiador de calor y un dispositivo de ventilación forzada;
o un primer depósito de decantación;
o un segundo depósito en el que se realiza una segunda decantación;
o un tercer depósito, que actúa como depósito regulador de caudal, que recibe aceite ya tratado previamente a su reincorporación a la planta; según la realización que se propone estará el tercer depósito normalmente estará adosado al segundo depósito, y en dicho tercer depósito se recibe el aceite ya tratado y filtrado, previamente a su reinserción en la planta termosolar o carga de un vehículo cisterna;
o un conjunto de filtrado provisto de distintas líneas dispuestas en paralelo, cada una de ellas formada por al menos una etapa, y preferentemente más de una provista de filtros de cartucho de paso decreciente;
o salidas de aguas aceitosas resultantes de la decantación den los depósitos;
o bombas de impulsión del aceite; al menos una línea de retorno a los depósitos de aceite de la planta termosolar;
al menos una línea de salida de toma de muestras;
al menos una línea de salida de carga de un vehículo cisterna; al menos una línea de entrada de aceite de origen de cisternas u otro origen para su tratamiento;
un conjunto de válvulas de control; y
un conjunto de manómetros, termómetros y caudalímetros de control dispuestos en distintos puntos de la instalación.
Descripción de los dibujos
Con objeto de ilustrar la explicación que va a seguir, adjuntamos a la presente memoria descriptiva, una hoja de dibujos en la que en una única figura se representa la esencia de la presente invención, y en la que se muestra un esquema de la instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares de la invención.
Descripción del modo preferente de realización
Conforme se ha indicado, la invención describe una instalación cuyo cometido es la realización de un tratamiento y depuración de aceite térmico de una planta termosolar.
El aceite de la planta está a una temperatura bastante elevada, lo que dificulta su tratamiento. Así, la instalación que se propone comprende un colector de entrada (1) conectado a los circuitos o a los depósitos de aceite de la planta termosolar. Debido a las altas presiones a las que se encuentra el aceite en la planta termosolar, hasta 20 bar, se disponen reductores de presión en dicho colector, hasta 2-6 bar, de modo que las condiciones de seguridad en los distintos elementos son las correspondientes a dichas presiones y no a la presión en la conexión a la planta.
La siguiente etapa de la instalación está formada por un aerorefrigerador (2). El aerorefrigerador (2) está formado por un conjunto unidades refrigeradoras (28) que comprenden un intercambiador de calor y un ventilador. La temperatura de entrada a la instalación de la invención puede situarse entre la temperatura máxima de trabajo, en torno a 400°C y la temperatura de operación de algunos sistemas, en torno a 250°C. La temperatura de tratamiento está en torno a 50-80°C. Así, en función de las temperaturas de entrada-salida, así como de la temperatura ambiente, se determinará el número de unidades refrigeradoras (28) que estarán en marcha . Además, existe la posibilidad de que los ventiladores tengan una velocidad variable, que a su vez modificará el flujo de aire y la capacidad de enfriamiento. Las unidades refrigeradoras pueden estar conectadas en serie, en paralelo o de forma mixta, con al menos dos líneas en paralelo provistas de más de una unidad en serie. Comprobado que la temperatura es idónea para el tratamiento, las válvulas de paso correspondientes quedarán abiertas, conduciéndose por medio del conducto (3) el aceite térmico a un primer depósito (4). El primer depósito (4) está a presión atmosférica.
Están previstas una salida (24) de toma de muestras antes del tratamiento, y una salida (25) de descarga externa, tal como a un vehículo cisterna.
Dicho primer depósito (4) tiene un conjunto de conexiones de entrada, un conjunto de conexiones de salida. La primera de las entradas procede del conducto (3), que procede a su vez del aerorefrigerador (2). Otra entrada (19) que puede proceder de distintas fuentes, tales como por ejemplo:
o Retorno de un segundo depósito (7); el retorno puede tener lugar, por ejemplo, por detectarse un exceso de agua en el aceite resultante, o por regulación de flujos;
o Una conexión con una línea (18) de descarga de una fuente externa, tal como un camión cisterna .
La descarga principal del primer depósito (4), se produce, por una línea (21), que comprende una bomba de impulsión (6), y que la conduce al segundo depósito (7). No obstante, están también previstas otras salidas (20,22) de vaciado por mantenimiento, y de salida a recogida exterior de las aguas aceitosas flotantes decantadas, por ejemplo por medio de un camión cisterna . La bomba de impulsión (6), a través de un conducto (5) conduce el aceite que ya ha sido sometido a un primer proceso de decantación, y del que ha sido extraída una cierta cantidad de agua aceitosa, al segundo depósito (7).
La entrada del aceite en el primer depósito (4) se realiza mediante una conducción a una zona protegida mediante, por ejemplo, una pared de rejilla o chapa perforada, que evita la formación de turbulencias en el interior de dicho depósito.
Además, los depósitos se encuentran preferentemente divididos en secciones por medio de paredes también de rejilla o chapa perforada.
Puesto que los aceites utilizados para estos fines son más pesados que el agua, el agua flota sobre el aceite, por lo que la recogida debe realizarse desde la parte superior. Por ello, se disponen flotadores provistos de tomas de absorción, que recogen el líquido existente en zona superficial. La salida del aceite, por tanto, tiene lugar desde una zona inferior del depósito, por lo que la separación del agua es altamente eficaz. Además, el primer depósito (4) y el segundo depósito (7) de decantación comprenden un visor (una ventana transparente), a través de la cual puede observarse el nivel de aceite y agua, que permite accionar o parar los medios de extracción, o abrir o cerrar las válvulas correspondientes. No obstante, el proceso puede ser automatizado mediante los detectores correspondientes de los respectivos niveles.
El aceite del primer depósito (4), pasa, como se ha dicho al segundo depósito (7), en el que se realiza un segundo proceso de decantación, y en el que nuevamente se extrae el aceite por la parte inferior y el agua por la parte superior a través de una salida de aguas aceitosas (23). Las características del segundo depósito (7) son esencialmente iguales que las del primer depósito (4).
El segundo depósito comprende un conducto de salida (9) provisto de una bomba (10), que conduce el aceite a una línea (11) de entrada a un conjunto de filtrado (12). El conjunto de filtrado (12) comprende uno o más conjuntos de filtros (13) de tamaño de malla decreciente dispuestos en serie. Los conjuntos de filtros se disponen en paralelo entre sí, y el número de conjuntos dependerá del caudal requerido. Cada filtro (13) está aislado mediante válvulas, y comprende al menos un manómetro que permite conocer su estado para su sustitución en caso necesario.
El aceite procedente del conjunto de filtrado (12) se conduce mediante una línea (14) a un tercer depósito (8), desde el cual se reconduce a una línea de salida (15). La línea de salida (15) comprende una bomba (29) que deberá proporcionar al menos la presión nominal de la instalación a la cual se reincorpora el aceite. Dicha bomba conduce el aceite a una línea de conexión (16) con un distribuidor de entrada (17) y retorno a la planta termosolar.
Mediante el cierre y apertura de las correspondientes válvulas, la línea de salida (15) por medio de la bomba (29), conduce el aceite, bien a una salida de toma de muestras (26) o a una salida de descarga exterior (27), por ejemplo para un vehículo cisterna.
La instalación comprende, Un conjunto de válvulas de control y un conjunto de manómetros, termómetros y caudalímetros de control dispuestos en distintos puntos de la instalación.
La instalación está dimensionada de tal modo que está dispuesta en tres contenedores estándar de 20 pies; un primer contenedor aloja el aerorefrigerador, y posiblemente el conjunto de filtrado. Un segundo contenedor alojará el primer depósito, y un tercer contenedor alojará el segundo y tercer depósitos. Los dispositivos de bombeo podrán disponerse en el primer contenedor o estar dispuestos en los distintos contenedores a conveniencia. En el transporte se utiliza el interior de los contenedores para alojar los distintos conductos de conexión entre los elementos. Comprende cubetos de contención para la colocación de los distintos elementos.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Instalación para el tratamiento de aceites térmicos en plantas termosolares, caracterizada porque comprende:
o Al menos una toma de conexión con un circuito de salida de la planta termosolar;
o Al menos un dispositivo enfriador del aceite;
o Un primer depósito (4) de decantación, que recibe el aceite del dispositivo enfriador;
o un segundo depósito (7) de decantación en el que se realiza una segunda decantación;
o Un tercer depósito (8), que actúa como depósito regulador de caudal, que recibe aceite ya tratado previamente a su reincorporación a la planta;
o Un conjunto de filtrado (12) dispuesto tras el segundo depósito
(7) y antes del tercer depósito (8)
o Un conjunto de válvulas de control; y
o Un conjunto de manómetros, termómetros y caudalímetros de control dispuestos en distintos puntos de la instalación.
2. - Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo enfriador del aceite está formado por un aerorefrigerador (2) formado por un conjunto de unidades refrigeradoras (28) dispuestas en serie, en paralelo o una combinación de ambas.
3. - Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada porque las unidades refrigeradoras (28) están formadas por un ventilador y un intercambiador de calor hacia el cual proyecta el aire el ventilador.
4. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer depósito (4) y/o el segundo depósito (7) comprenden al menos una zona protegida mediante una pared de rejilla o chapa perforada a la cual se introduce el aceite a tratar.
5. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer depósito (4) y/o el segundo depósito (7) están divididos en secciones por medio de paredes de rejilla o chapa perforada .
6. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer depósito y/o el segundo depósito comprenden al menos un flotador provisto de tomas de absorción, que recogen el agua aceitosa existente en zona superficial, así como tomas de absorción de salida del aceite en una zona inferior.
7. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer depósito y/o el segundo depósito comprenden al menos un visor un visor o ventana transparente), a través de la cual puede observarse el nivel de aceite y agua .
8. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo depósito y el tercer depósito están unidos entre sí.
9. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el conjunto de filtrado (13) está formado por una o más líneas dispuestas en paralelo, cada una de ellas formada por al menos una etapa, y preferentemente más de una provista de filtros de cartucho de paso decreciente.
10. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se dispone una bomba tras cada uno de los depósitos primero, segundo y tercero.
11. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por comprender una línea de retorno del segundo depósito al primer depósito.
12. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender además salidas de toma de muestras y de carga de vehículos cisterna.
13. - Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos una toma de entrada de aceite de un suministro externo, tal como un camión cisterna.
14.- Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los distintos elementos que la componen se integran en tres contenedores de 20 pies, del siguiente modo :
o un primer contenedor aloja el aerorefrigerador, y posiblemente el conjunto de filtrado;
o Un segundo contenedor aloja el primer depósito (4); y
o un tercer contenedor alojará el segundo (7) y tercer (8) depósitos;
utilizándose los depósitos como alojamiento de los conductos de conexión entre los elementos.
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