ES3049238T3 - A system for generation of usable pressure steam using low temperature waste heat from internal combustion engines - Google Patents

A system for generation of usable pressure steam using low temperature waste heat from internal combustion engines

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ES3049238T3 ES23761630T ES23761630T ES3049238T3 ES 3049238 T3 ES3049238 T3 ES 3049238T3 ES 23761630 T ES23761630 T ES 23761630T ES 23761630 T ES23761630 T ES 23761630T ES 3049238 T3 ES3049238 T3 ES 3049238T3
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Abstract

La invención se refiere a un sistema de generación de vapor a presión utilizable, en particular mediante la compresión del vapor a baja presión generado al recuperar el calor residual de baja temperatura de un motor de combustión interna. El vapor motriz a alta presión necesario para comprimir el vapor a baja presión se genera recuperando el calor residual de alta temperatura de los gases de escape del mismo motor. La cantidad de calor residual de baja temperatura del motor de combustión interna es significativa en comparación con el calor total aportado al motor y comparable al calor residual de alta temperatura de los gases de escape. Con el sistema propuesto, el aprovechamiento del calor residual de baja temperatura y la generación de vapor a presión utilizable reducen el consumo total de combustible en comparación con la generación de la misma cantidad de vapor con sistemas convencionales que consumen combustible. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a system for generating usable pressure steam, in particular by compressing low-pressure steam generated by recovering low-temperature waste heat from an internal combustion engine. The high-pressure motive steam required to compress the low-pressure steam is generated by recovering high-temperature waste heat from the exhaust gases of the same engine. The amount of low-temperature waste heat from the internal combustion engine is significant compared to the total heat supplied to the engine and comparable to the high-temperature waste heat from the exhaust gases. With the proposed system, the utilization of low-temperature waste heat and the generation of usable pressure steam reduce overall fuel consumption compared to generating the same amount of steam with conventional fuel-consuming systems.

Description

[0001] DESCRIPCIÓN[0001] DESCRIPTION

[0003] Un sistema para generación de vapor a presión utilizable, utilizando calor residual a baja temperatura de motores de combustión interna[0003] A system for generating usable pressure steam, using low-temperature waste heat from internal combustion engines

[0005] Campo técnico[0005] Technical field

[0007] La invención se refiere a un sistema de generación de vapor a un nivel de presión utilizable, en particular mediante la compresión del vapor a baja presión que se genera recuperando el calor residual a baja temperatura rechazado de un motor de combustión interna, mientras que el vapor motriz a alta presión necesario para comprimir el vapor a baja presión se genera mediante la recuperación del calor residual de escape a alta temperatura del mismo motor de combustión interna. La cantidad de calor rechazado a baja temperatura del motor de combustión interna es de importancia cuando se la compara con la entrada total de calor al motor de combustión interna, y comparable al calor residual de escape a alta temperatura. Con el sistema propuesto, la utilización del calor residual a baja temperatura y la generación de vapor a un nivel de presión utilizable disminuyen el consumo total de combustible cuando se compara con la generación de la misma cantidad de vapor con sistemas convencionales que consumen combustible.[0007] The invention relates to a steam generation system at a usable pressure level, in particular by compressing low-pressure steam generated by recovering low-temperature waste heat rejected from an internal combustion engine, while the high-pressure motive steam required to compress the low-pressure steam is generated by recovering high-temperature waste heat from the exhaust of the same internal combustion engine. The amount of low-temperature waste heat rejected from the internal combustion engine is significant when compared to the total heat input to the internal combustion engine, and comparable to the high-temperature waste heat from the exhaust. With the proposed system, the utilization of low-temperature waste heat and the generation of steam at a usable pressure level reduce overall fuel consumption compared to generating the same amount of steam with conventional fuel-consuming systems.

[0009] Estado de la técnica[0009] State of the art

[0011] Los motores de combustión interna se utilizan ampliamente para generar energía eléctrica y calor en aplicaciones principalmente basadas en tierra y rara vez en aplicaciones marinas. Utilizan combustible y aire de combustión para generar energía. Este tipo de motores se utilizan como motores primarios para impulsar generadores eléctricos para generar electricidad. El uso intensivo de motores de combustión interna se emplea en industrias en las que se aprovechan tanto la energía generada como el calor residual del motor, y la utilización del calor, que es un subproducto, hace que el uso localizado de los motores de combustión interna sea aún más económico. Menos de la mitad del combustible que entra al motor de combustión interna se convierte en electricidad, mientras que el resto de la entrada energía se rechaza en varias corrientes de calor residual.[0011] Internal combustion engines are widely used to generate electricity and heat, primarily in land-based applications and less frequently in marine applications. They use fuel and combustion air to generate power. These engines are used as prime movers to drive electric generators for electricity production. The intensive use of internal combustion engines is employed in industries where both the generated power and the engine's waste heat are utilized. The utilization of this heat, a byproduct, makes the localized use of internal combustion engines even more economical. Less than half of the fuel entering the internal combustion engine is converted into electricity, while the remainder is rejected as waste heat.

[0013] La disipación de calor primario del motor de combustión interna se realiza con la corriente de gas de escape. Después de la extracción de energía térmica de los gases de combustión por parte del motor de combustión interna, la corriente de gas de combustión expandida que está a alta temperatura se elimina como corriente de gas de escape. Esta corriente de escape de gas caliente se utiliza principalmente en generadores de vapor de recuperación de calor para generar vapor a los niveles de presión y temperatura requeridos por los consumidores de calor específicos de esa instalación.[0013] The primary heat dissipation of the internal combustion engine is achieved using the exhaust gas stream. After the internal combustion engine extracts thermal energy from the combustion gases, the expanded, high-temperature combustion gas stream is discharged as exhaust gas. This hot exhaust gas stream is primarily used in heat recovery steam generators to produce steam at the pressure and temperature levels required by the specific heat consumers of that facility.

[0015] El rechazo de calor secundario del motor de combustión interna proviene principalmente del aceite lubricante del motor, los cilindros del motor y la carga de aire de combustión, que se convierten en una corriente de fluido refrigerante que circula dentro de los circuitos de enfriamiento del motor. Este calor no se puede aprovechar en su mayor parte debido a su característica de baja temperatura, generalmente por debajo de 100 °C.[0015] Secondary heat rejection from the internal combustion engine comes primarily from the engine's lubricating oil, engine cylinders, and combustion air charge, which are converted into a coolant stream circulating within the engine's cooling circuits. This heat is largely unusable due to its low temperature, typically below 100 °C.

[0017] El tercer rechazo de calor del motor de combustión interna proviene de las pérdidas superficiales hacia el ambiente y, por lo general, no se utiliza para un uso adicional.[0017] The third heat rejection from the internal combustion engine comes from surface losses to the environment and is generally not used for further use.

[0019] En instalaciones donde se consume vapor, el requerimiento de vapor de los consumidores de calor puede exceder la cantidad de vapor disponible del generador de vapor de recuperación de calor aguas abajo de la corriente de escape del motor de combustión interna. En dichos casos, para satisfacer la mayor demanda de vapor, se aumenta la generación de vapor del generador de vapor de recuperación de calor inyectando combustible suplementario (y aire según se requiera) en la corriente de gas de escape para provocar una combustión suplementaria, o se suministra el requerimiento de vapor adicional mediante una caldera auxiliar donde ambos sistemas consumen combustible. Algunas veces se utilizan ambos sistemas según se requiera. La combustión de combustible adicional supone un mayor coste del combustible y una mayor cantidad de emisiones gaseosas.[0019] In installations where steam is consumed, the steam requirements of heat consumers may exceed the amount of steam available from the heat recovery steam generator downstream of the internal combustion engine exhaust stream. In such cases, to meet the increased steam demand, the steam generation of the heat recovery steam generator is increased by injecting supplemental fuel (and air as required) into the exhaust gas stream to induce additional combustion, or the additional steam requirement is supplied by an auxiliary boiler where both systems consume fuel. Sometimes both systems are used as required. The combustion of additional fuel results in higher fuel costs and a greater quantity of gaseous emissions.

[0021] El rechazo de calor secundario del motor de combustión interna se destina a fines de enfriamiento del motor, donde las fuentes son principalmente el aceite lubricante del motor, el bloque del motor y el aire de carga de combustión. Este calor se elimina del motor de combustión interna mediante una corriente de fluido refrigerante, generalmente una solución de anticongelante y agua, que trabaja generalmente por debajo de los 100 °C. La corriente de fluido refrigerante calentada aguas abajo del motor de combustión interna disipa el calor principalmente a la atmósfera en radiadores refrigerados por aire, y el fluido refrigerado se hace circular de vuelta al motor de combustión interna. La cantidad de calor en la corriente de rechazo de calor secundario es significativa y comparable con la cantidad utilizable de calor contenido en los gases de escape a alta temperatura en el rechazo de calor primario del motor de combustión interna. Debido a la baja temperatura del fluido refrigerante, que en su mayoría está por debajo de 100 °C, tanto la presión como la temperatura del vapor generado a partir de esta fuente no son suficientes para la mayoría de los consumidores de calor para su uso directo y, por lo tanto, este calor secundario se desperdicia en la mayoría de los casos al disiparse en la atmósfera.[0021] The secondary heat rejection of the internal combustion engine is used for engine cooling, with the primary sources being the engine's lubricating oil, engine block, and combustion charge air. This heat is removed from the internal combustion engine by a coolant stream, typically an antifreeze and water solution, which generally operates below 100°C. The heated coolant stream downstream of the internal combustion engine dissipates heat primarily to the atmosphere in air-cooled radiators, and the cooled fluid is then recirculated back to the internal combustion engine. The amount of heat in the secondary heat rejection stream is significant and comparable to the usable amount of heat contained in the high-temperature exhaust gases in the primary heat rejection of the internal combustion engine. Due to the low temperature of the refrigerant fluid, which is mostly below 100 °C, both the pressure and temperature of the vapor generated from this source are not sufficient for most heat consumers for direct use, and therefore this secondary heat is wasted in most cases by dissipating into the atmosphere.

[0022] El documento CN111441837B describe un dispositivo de recuperación de calor residual y un método de recuperación de un motor de combustión interna, en donde el dispositivo de recuperación de calor residual comprende: el dispositivo de recuperación de calor residual del motor de combustión interna comprende un cuerpo de cilindro de motor de combustión interna, un intercambiador de calor de gases de combustión, un expansor, un precalentador de aire presurizado, un regenerador de calor a alta temperatura, un regenerador de calor a baja temperatura, una unidad de enfriamiento, una unidad de presurización y un tanque de medio de trabajo, en donde el dispositivo de recuperación de calor residual del motor de combustión interna utiliza CO<2>supercrítico/subcrítico como medio de trabajo circulante. La invención utiliza CO<2>supercrítico/subcrítico, recupera completamente el calor residual de varias fuentes de calor con diferentes calidades en el motor de combustión interna, tales como los gases de combustión, el agua de las camisas de los cilindros y el aire presurizado.[0022] Document CN111441837B describes a waste heat recovery device and a method for recovering waste heat from an internal combustion engine, wherein the waste heat recovery device comprises: an internal combustion engine cylinder body, a flue gas heat exchanger, an expander, a pressurized air preheater, a high-temperature heat regenerator, a low-temperature heat regenerator, a cooling unit, a pressurization unit, and a working medium tank, wherein the internal combustion engine waste heat recovery device uses supercritical/subcritical CO₂ as the circulating working medium. The invention uses supercritical/subcritical CO₂ and fully recovers waste heat from various heat sources with different qualities in the internal combustion engine, such as flue gases, cylinder liner water, and pressurized air.

[0024] El documento CN107542556A se refiere a generar energía a partir del calor residual de los gases de cola del sector automovilístico, más particularmente a un tipo de sistema de generación de electricidad de recuperación del calor latente de un motor de IC con ajuste automático y a su método de evaluación de aptitud para el servicio.[0024] Document CN107542556A refers to generating energy from the waste heat of tail gases from the automotive sector, more particularly to a type of electricity generation system for recovering the latent heat of an IC engine with automatic tuning and to its method of assessing fitness for service.

[0026] El documento CN110905619A describe un sistema para generación de vapor a presión utilizable según el preámbulo de la reivindicación 1.[0026] Document CN110905619A describes a system for generating pressurized steam usable according to the preamble of claim 1.

[0028] Resumen[0028] Summary

[0030] Un objeto de la invención, que se define por las características de la reivindicación 1, es proporcionar un sistema que supere las desventajas mencionadas anteriormente, que reduzca la cantidad total de combustible utilizado para generar vapor recuperando la fuente de calor a baja temperatura del circuito de rechazo de calor secundario del motor de combustión interna, generando vapor a baja presión a partir de esta fuente y comprimiéndolo aún más a niveles de presión utilizables según lo requieran los consumidores de calor. Los sistemas propuestos para comprimir vapor a baja presión son una compresión mecánica, que utiliza un compresor expansor, y, alternativamente, una compresión térmica, que utiliza un termocompresor.[0030] An object of the invention, as defined by the features of claim 1, is to provide a system that overcomes the aforementioned disadvantages by reducing the total amount of fuel used to generate steam. This is achieved by recovering the low-temperature heat source from the secondary heat rejection circuit of the internal combustion engine, generating low-pressure steam from this source, and further compressing it to usable pressure levels as required by heat consumers. The proposed systems for compressing low-pressure steam are mechanical compression, using an expander compressor, and, alternatively, thermal compression, using a thermocompressor.

[0032] El motor de combustión interna es una técnica anterior utilizada para generar energía que consume combustible y aire de combustión. Los gases de combustión expandidos abandonan el motor de combustión interna a una temperatura bastante alta pero aún contienen grandes cantidades de energía y oxígeno. El escape del motor de combustión interna está conectado a una caldera de calor residual que genera vapor a un nivel de presión y temperatura más alto que el requerido por los consumidores de calor. La caldera de calor residual está equipada con un quemador de conducto que añade energía al flujo de escape, lo que hace posible generar una mayor cantidad de vapor a temperaturas y presiones más altas según se requiera.[0032] The internal combustion engine is an earlier technique used to generate power by consuming fuel and combustion air. The expanded combustion gases leave the internal combustion engine at a fairly high temperature but still contain large amounts of energy and oxygen. The exhaust from the internal combustion engine is connected to a waste heat boiler that generates steam at a higher pressure and temperature than required by heat consumers. The waste heat boiler is equipped with a duct burner that adds energy to the exhaust stream, making it possible to generate a greater quantity of steam at higher temperatures and pressures as needed.

[0034] En la compresión mecánica, se utiliza una maquinaria de compresor expansor para comprimir el vapor a baja presión mientras se expande el vapor a alta presión. La entrada de energía mecánica al compresor provoca la compresión del vapor a baja presión, por lo tanto, este sistema se especifica como compresión mecánica. El vapor a alta presión generado por la caldera de calor residual después del motor de combustión interna se envía a la sección de expansor de un paquete de compresor expansor y la expansión del vapor al nivel de presión requerido por los consumidores de calor provoca la extracción de energía térmica y la generación de trabajo en el eje de salida giratorio del expansor. El vapor expandido se suministra al consumidor de calor. Este trabajo generado se transmite por transmisión al eje giratorio de entrada del compresor. El vapor a baja presión en la entrada del compresor se genera en una caldera a baja presión que genera vapor a una presión y temperatura relativamente bajas. La fuente de esta caldera es la corriente de fluido refrigerante, en la que se transforma el calor secundario disipado por el motor de combustión interna, mientras que la corriente de fluido refrigerante trabaja principalmente por debajo de los 100 °C. Este vapor a baja presión se comprime en la sección del compresor expansor, consumiendo trabajo, mientras que el expansor suministra el trabajo necesario a través de la transmisión. Este vapor comprimido a baja presión también se suministra para calentar el consumidor. El calor requerido para generar vapor a baja presión se suministra desde una fuente residual y no se consume combustible para generarlo. Como resultado, el sistema sugerido para generar vapor a alta presión a partir del generador de vapor de recuperación de calor y además vapor a baja presión a partir de la caldera a baja presión consume menos combustible en total cuando se compara con la generación de la misma cantidad de vapor con sistemas convencionales que utilizan un generador de vapor de recuperación de calor o con la adición de una caldera auxiliar donde ambos necesitan una combustión de combustible adicional.[0034] In mechanical compression, a compressor-expander is used to compress low-pressure steam while expanding high-pressure steam. The input of mechanical energy to the compressor causes the steam to be compressed to low pressure; therefore, this system is specified as mechanical compression. The high-pressure steam generated by the waste heat boiler after the internal combustion engine is sent to the expander section of a compressor-expander package, and the expansion of the steam to the pressure level required by the heat consumers causes the extraction of thermal energy and the generation of work on the rotating output shaft of the expander. The expanded steam is supplied to the heat consumer. This generated work is transmitted by transmission to the rotating input shaft of the compressor. The low-pressure steam at the compressor inlet is generated in a low-pressure boiler that produces steam at a relatively low pressure and temperature. The source of this boiler is the coolant stream, into which the secondary heat dissipated by the internal combustion engine is transformed, while the coolant stream operates primarily below 100°C. This low-pressure steam is compressed in the compressor-expander section, consuming work, while the expander supplies the necessary work through the transmission. This compressed, low-pressure steam is also supplied to heat the consumer. The heat required to generate low-pressure steam is supplied from a waste heat source, and no fuel is consumed in its generation. As a result, the proposed system for generating high-pressure steam from the heat recovery steam generator and also low-pressure steam from the low-pressure boiler consumes less fuel overall when compared to generating the same amount of steam with conventional systems using a heat recovery steam generator or with the addition of an auxiliary boiler, where both require additional fuel combustion.

[0035] En la compresión térmica, se utiliza un dispositivo termocompresor para comprimir el vapor a baja presión mientras se expande el vapor a alta presión. Dentro del termocompresor, la conversión de la presión estática del vapor a alta presión a presión dinámica, la transferencia de calor del vapor a alta presión al vapor a baja presión en contacto directo y mezclado, y la conversión de la presión dinámica a presión estática de la mezcla son procesos térmicos y, por lo tanto, este sistema se especifica como compresión térmica. El vapor a alta presión generado por la caldera de calor residual después del motor de combustión interna se envía a la sección de boquilla del termocompresor, que aumenta la velocidad del vapor de entrada a alta presión al tiempo que disminuye su presión estática, creando un entorno a baja presión en la sección de la cámara de succión del termocompresor. El vapor a baja presión se genera en una caldera a baja presión que genera vapor a una presión y temperatura relativamente bajas, donde la fuente de esta caldera es la corriente de fluido refrigerante, en la que se produce el calor secundario disipado por el motor de combustión interna, mientras que esta corriente de fluido refrigerante trabaja principalmente por debajo de los 100 °C. Este vapor a baja presión se conecta a la cámara de succión del termocompresor, y la menor presión de esta cámara provoca la succión de vapor a baja presión hacia el termocompresor. Ambas corrientes fluyen hacia la cámara de mezclado mientras transfieren energía del vapor a alta presión generado por la caldera de calor residual al vapor a baja presión generado por la caldera a baja presión en contacto directo y mezclado. Una cámara de expansión con sección transversal aumentada sigue a la cámara de mezclado, lo que provoca una disminución de la velocidad y un aumento de la presión estática de la mezcla. La mezcla que abandona el termocompresor se encuentra a un nivel de presión entre dos corrientes de entrada al termocompresor: por debajo del vapor a alta presión y por encima del vapor a baja presión. La corriente de salida del termocompresor se suministra al consumidor de calor y/o al usuario del proceso. El calor requerido para generar vapor a baja presión se suministra desde una fuente residual y no se consume combustible para generarlo. Como resultado, el sistema sugerido para generar vapor a alta presión a partir del generador de vapor de recuperación de calor y además el vapor a baja presión a partir de la caldera a baja presión consume menos combustible en total cuando se compara con la generación de la misma cantidad de vapor con sistemas convencionales que utilizan un generador de vapor de recuperación de calor o con la adición de una caldera auxiliar donde ambos necesitan combustión de combustible adicional.[0035] In thermal compression, a thermocompressor is used to compress low-pressure steam while expanding high-pressure steam. Within the thermocompressor, the conversion of the static pressure of the high-pressure steam to dynamic pressure, the heat transfer from the high-pressure steam to the low-pressure steam in direct contact and mixing, and the conversion of the dynamic pressure to static pressure of the mixture are thermal processes; therefore, this system is specified as thermal compression. The high-pressure steam generated by the waste heat boiler after the internal combustion engine is sent to the nozzle section of the thermocompressor, which increases the velocity of the incoming high-pressure steam while decreasing its static pressure, creating a low-pressure environment in the suction chamber section of the thermocompressor. Low-pressure steam is generated in a low-pressure boiler, which produces steam at a relatively low pressure and temperature. The source of this steam is the coolant stream, which contains the secondary heat dissipated by the internal combustion engine. This coolant stream operates primarily below 100°C. This low-pressure steam is connected to the suction chamber of the thermocompressor, and the lower pressure in this chamber draws the low-pressure steam into the thermocompressor. Both streams flow into the mixing chamber, transferring energy from the high-pressure steam generated by the waste heat boiler to the low-pressure steam generated by the low-pressure boiler through direct contact and mixing. An expansion chamber with an increased cross-section follows the mixing chamber, resulting in a decrease in velocity and an increase in the static pressure of the mixture. The mixture leaving the thermocompressor is at a pressure level between the two inlet streams: below the high-pressure steam and above the low-pressure steam. The thermocompressor's outlet stream is supplied to the heat consumer and/or process user. The heat required to generate low-pressure steam is supplied from a waste heat source, and no fuel is consumed in its generation. As a result, the proposed system for generating high-pressure steam from the heat recovery steam generator and low-pressure steam from the low-pressure boiler consumes less fuel overall compared to generating the same amount of steam with conventional systems using a heat recovery steam generator or with the addition of an auxiliary boiler, where both require additional fuel combustion.

[0036] Breve descripción de los dibujos[0036] Brief description of the drawings

[0037] Figura 1, un diagrama de bloques del proceso dispuesto con un aparato de acuerdo con y que implementa la presente invención con una compresión mecánica.[0037] Figure 1, a block diagram of the process arranged with an apparatus according to and implementing the present invention with a mechanical compression.

[0038] Figura 2, una ilustración esquemática, con mayor detalle, del paquete de compresor expansor de carcasa de presión de una sola etapa dado en la Figura 1.[0038] Figure 2, a schematic illustration, in greater detail, of the single-stage pressure casing compressor expander package given in Figure 1.

[0039] Figura 3, una ilustración esquemática, con mayor detalle, del paquete de compresor expansor de carcasa de presión de múltiples etapas con transmisión múltiple dado en la figura 1.[0039] Figure 3, a schematic illustration, in greater detail, of the multi-stage pressure casing compressor expander package with multiple drive given in Figure 1.

[0040] Figura 4, una ilustración esquemática, con mayor detalle, de la carcasa de presión de múltiples etapas de transmisión común del paquete de compresor expansor dada en la figura 1.[0040] Figure 4, a schematic illustration, in greater detail, of the common drive multi-stage pressure housing of the expander compressor package given in Figure 1.

[0041] Figura 5, un diagrama de bloques del proceso dispuesto con un aparato de acuerdo con y que implementa la presente invención con una compresión térmica.[0041] Figure 5, a block diagram of the process arranged with an apparatus according to and implementing the present invention with thermal compression.

[0042] Figura 6, una ilustración esquemática, con mayor detalle, de un termocompresor de una sola etapa da do en la figura 5.[0042] Figure 6, a schematic illustration, in greater detail, of a single-stage thermocompressor given in Figure 5.

[0043] Figura 7, una ilustración esquemática, con mayor detalle, de un termocompresor de múltiples etapas dado en la figura 5.[0043] Figure 7, a schematic illustration, in greater detail, of a multi-stage thermocompressor given in Figure 5.

[0044] Figura 8, un diagrama de bloques de un paquete de compresor híbrido, una combinación de compresión mecánica y compresión térmica.[0044] Figure 8, a block diagram of a hybrid compressor package, a combination of mechanical compression and thermal compression.

[0045] Lista de referencias[0045] List of references

[0046] 1 motor de combustión interna[0046] 1 internal combustion engine

[0047] 2 generador eléctrico[0047] 2 electric generator

[0048] 3 aire de combustión[0048] 3 combustion air

[0049] 4 combustible[0049] 4 fuel

[0050] 5 corriente de gas de escape[0050] 5 exhaust gas stream

[0051] 6 corriente de fluido refrigerante del motor[0051] 6 Engine coolant flow

[0052] 7 fluido refrigerante del motor caliente[0052] 7 Hot engine coolant

[0053] 8 fluido refrigerante del motor frío[0053] 8 Cold engine coolant

[0054] 9 bomba de circulación[0054] 9 circulation pump

[0055] 15 caldera a baja presión[0055] 15 low pressure boiler

[0056] 16 condensado a baja presión[0056] 16 low pressure condensate

[0057] 17 vapor a baja presión[0057] 17 Low pressure steam

[0058] 18 corriente de descarga del compresor de baja presión[0058] 18 Low pressure compressor discharge current

[0059] 19 corriente de descarga del compresor[0059] 19 compressor discharge current

[0060] 20 consumidor de calor[0060] 20 heat consumer

[0061] 25 caldera de recuperación de calor residual[0061] 25 waste heat recovery boiler

[0062] 26 combustible suplementario[0062] 26 supplemental fuel

[0063] 27 corriente de gas de escape de la caldera de recuperación de calor residual[0063] 27 waste heat recovery boiler exhaust gas stream

[0064] 28 vapor a alta presión[0064] 28 high pressure steam

[0065] 29 corriente de escape del expansor de alta presión[0065] 29 High pressure expander exhaust current

[0066] 30 corriente de escape del expansor[0066] 30 expander exhaust current

[0067] 32 condensado a alta presión[0067] 32 high pressure condensate

[0068] 35 paquete de compresor expansor[0068] 35 compressor expander package

[0069] 36 expansor[0069] 36 expander

[0070] 37 transmisión[0070] 37 transmission

[0071] 38 compresor[0071] 38 compressor

[0072] 40 compresor de baja presión[0072] 40 low pressure compressor

[0073] 41 compresor de alta presión[0073] 41 high pressure compressor

[0074] 43 expansor de alta presión[0074] 43 high pressure expander

[0075] 44 expansor de baja presión[0075] 44 low pressure expander

[0076] 45 primera transmisión[0076] 45 first transmission

[0077] 46 segunda transmisión[0077] 46 second transmission

[0078] 48 transmisión común[0078] 48 common transmission

[0079] 50 paquete de termocompresor[0079] 50 thermocompressor pack

[0080] 51 corriente de escape del termocompresor[0080] 51 Thermocompressor exhaust current

[0081] 55 termocompresor[0081] 55 thermocompressor

[0082] 56 boquilla[0082] 56 nozzle

[0083] 57 cámara de succión[0083] 57 suction chamber

[0084] 58 cámara de mezclado[0084] 58 mixing chamber

[0085] 59 cámara de expansión[0085] 59 expansion chamber

[0086] 64 paquete de termocompresor de múltiples etapas[0086] 64 multi-stage thermocompressor package

[0087] 65 1a etapa de termocompresor[0087] 65 1st stage of thermocompressor

[0088] 66 2a etapa de termocompresor[0088] 66 2nd stage of thermocompressor

[0089] 67 vapor motriz[0089] 67 steam motive

[0090] 68 Corriente de salida de la 1a etapa de termocompresor[0090] 68 Output current of the 1st stage of the thermocompressor

[0091] Descripción detallada de la invención[0091] Detailed description of the invention

[0092] Con referencia a la Figura 1, un motor (1) de combustión interna utiliza aire (3) de combustión y combustible (4) para crear la combustión. El aumento de presión y temperatura por combustión se transforma en energía cinética mediante la expansión de los gases de combustión calientes provocando un movimiento y/o un giro de los componentes internos que se utilizan para propulsar un generador (2) eléctrico. Después de completar la expansión, los gases de combustión calientes se alejan del motor (1) de combustión interna con la corriente (5) de gas de escape. La corriente (5) de gas de escape comprende altos niveles de energía debido a su alta temperatura. Para utilizar la energía de la corriente (5) de gas de escape, se utiliza una caldera (25) de recuperación de calor residual para enfriar la corriente (5) de gas de escape mientras se genera vapor (28) a alta presión calentando, evaporando y sobrecalentando el condensado (32) a alta presión con superficies de calentamiento del economizador, evaporador y sobrecalentador. El tipo de fluido de condensado (32) a alta presión utilizado para generar vapor (28) a alta presión es según el requerimiento del consumidor (20) de calor. Se suministra combustible (26) suplementario a la caldera (25) de recuperación de calor residual para una combustión suplementaria que provoca una mayor generación de vapor. También se puede suministrar aire junto con combustible (26) suplementario, si se requiere. Se utiliza una corriente (27) de gas de escape de la caldera de recuperación de calor residual para extraerlo de la caldera (25) de recuperación de calor residual.[0092] With reference to Figure 1, an internal combustion engine (1) uses combustion air (3) and fuel (4) to create combustion. The increase in pressure and temperature from combustion is transformed into kinetic energy through the expansion of the hot combustion gases, causing movement and/or rotation of internal components that are used to drive an electric generator (2). After the expansion is complete, the hot combustion gases are expelled from the internal combustion engine (1) as the exhaust gas stream (5). The exhaust gas stream (5) contains high levels of energy due to its high temperature. To utilize the energy of the exhaust gas stream (5), a waste heat recovery boiler (25) is used to cool the exhaust gas stream (5) while generating high-pressure steam (28) by heating, evaporating, and superheating the high-pressure condensate (32) with heating surfaces of the economizer, evaporator, and superheater. The type of high-pressure condensate fluid (32) used to generate high-pressure steam (28) is determined by the heat consumer's (20) requirements. Supplemental fuel (26) is supplied to the waste heat recovery boiler (25) for additional combustion, resulting in increased steam generation. Air may also be supplied along with the supplemental fuel (26), if required. An exhaust gas stream (27) from the waste heat recovery boiler is used to extract steam from the waste heat recovery boiler (25).

[0093] La corriente (6) de fluido refrigerante del motor elimina el calor disipado de varias fuentes dentro del motor (1) de combustión interna con fines de enfriamiento. El fluido (8) refrigerante del motor frío es enviado por la bomba (9) de circulación al motor (1) de combustión interna y fuerza la corriente (6) de fluido refrigerante del motor a pasar a través de los circuitos de enfriamiento donde se produce el rechazo de calor de las superficies de calentamiento. El fluido (7) refrigerante del motor caliente fluye hacia una caldera (15) a baja presión. La caldera (15) a baja presión es un evaporador donde el fluido (7) refrigerante del motor caliente fluye dentro de un lado de la superficie de calentamiento mientras transfiere su calor al condensado (16) a baja presión que está dentro del otro lado de la superficie de calentamiento, provocando la evaporación del condensado y generando vapor (17) a baja presión. El tipo de fluido de condensado (16) a baja presión utilizado para generar el vapor (17) a baja presión es según el requerimiento del consumidor (20) de calor y puede ser el mismo tipo u otro tipo de fluido que el condensado (32) a alta presión.[0093] The engine coolant stream (6) removes heat dissipated from various sources within the internal combustion engine (1) for cooling purposes. The cold engine coolant (8) is sent by the circulation pump (9) to the internal combustion engine (1) and forces the engine coolant stream (6) through the cooling circuits where heat rejection from the heating surfaces occurs. The hot engine coolant (7) flows to a low-pressure boiler (15). The low-pressure boiler (15) is an evaporator where the hot engine coolant (7) flows into one side of the heating surface while transferring its heat to the low-pressure condensate (16) on the other side, causing the condensate to evaporate and generating low-pressure steam (17). The type of low-pressure condensate fluid (16) used to generate the low-pressure steam (17) is according to the heat consumer's (20) requirement and may be the same or a different type of fluid as the high-pressure condensate (32).

[0095] Tanto el vapor (28) a alta presión como el vapor (17) a baja presión fluyen hacia el paquete (35) de compresor expansor a través de corrientes separadas. El paquete (35) de compresor expansor comprende un compresor (38), un expansor (36) y una transmisión (37). El vapor (28) a alta presión fluye hacia el expansor (36) mientras que el vapor (17) a baja presión fluye hacia el compresor (38) del paquete (35) de compresor expansor.[0095] Both high-pressure steam (28) and low-pressure steam (17) flow to the compressor-expander package (35) through separate streams. The compressor-expander package (35) comprises a compressor (38), an expander (36), and a drive (37). High-pressure steam (28) flows to the expander (36), while low-pressure steam (17) flows to the compressor (38) of the compressor-expander package (35).

[0096] El expansor (36) es una máquina que extrae energía térmica del vapor (28) a alta presión mediante su expansión y la utiliza para realizar trabajo mecánico en un eje de salida giratorio conectado a la transmisión (37), mientras que el vapor (28) a alta presión expandido abandona el expansor (36) desde la corriente (30) de escape del expansor con menor presión y temperatura y por consiguiente menor energía térmica en comparación con la entrada.[0096] The expander (36) is a machine that extracts thermal energy from high-pressure steam (28) by expanding it and uses it to perform mechanical work on a rotating output shaft connected to the transmission (37), while the expanded high-pressure steam (28) leaves the expander (36) from the expander's exhaust stream (30) at lower pressure and temperature and therefore lower thermal energy compared to the input.

[0098] El compresor (38) es una máquina que aumenta la presión y por consiguiente la energía térmica del vapor (17) a baja presión al reducir su volumen o aumentar su velocidad o una mezcla de ambos, mientras consume el trabajo mecánico requerido de un eje de entrada giratorio conectado a la transmisión (37), mientras que el vapor (17) a baja presión comprimido abandona el compresor (38) desde la corriente (19) de descarga del compresor con mayor presión y temperatura y por consiguiente mayor energía térmica cuando se compara con la entrada.[0098] The compressor (38) is a machine that increases the pressure and consequently the thermal energy of the low-pressure steam (17) by reducing its volume or increasing its speed or a mixture of both, while consuming the required mechanical work from a rotating input shaft connected to the transmission (37), while the compressed low-pressure steam (17) leaves the compressor (38) from the compressor discharge stream (19) with higher pressure and temperature and consequently higher thermal energy when compared to the input.

[0100] La transmisión (37) conecta mecánica o hidráulicamente el eje de salida giratorio del expansor (36) al eje de entrada giratorio del compresor (38). La energía extraída del expansor (36) por expansión del vapor (28) a alta presión se transmite a través de la transmisión (37) al compresor (38) donde la compresión del vapor (17) a baja presión consume la potencia generada por el expansor (36). La corriente (19) de descarga del compresor y la corriente (30) de escape del expansor se suministran al consumidor (20) de calor. El consumidor (20) de calor extrae energía interna tanto de la corriente (30) de escape del expansor como de la corriente (19) de descarga del compresor y provoca su condensación. El consumidor (20) de calor suministra el condensado (32) a alta presión a la caldera (25) de recuperación de calor residual y el condensado (16) a baja presión a la caldera (15) a baja presión.[0100] The transmission (37) mechanically or hydraulically connects the rotating output shaft of the expander (36) to the rotating input shaft of the compressor (38). The energy extracted from the expander (36) by the expansion of the high-pressure vapor (28) is transmitted through the transmission (37) to the compressor (38), where the compression of the low-pressure vapor (17) consumes the power generated by the expander (36). The compressor discharge stream (19) and the expander exhaust stream (30) are supplied to the heat consumer (20). The heat consumer (20) extracts internal energy from both the expander exhaust stream (30) and the compressor discharge stream (19), causing them to condense. The heat consumer (20) supplies the high-pressure condensate (32) to the waste heat recovery boiler (25) and the low-pressure condensate (16) to the low-pressure boiler (15).

[0102] Para simplificar, el paquete (35) de compresor expansor con carcasa de presión de una sola etapa se ilustra en la Figura 1 y se dan más detalles del paquete (35) de compresor expansor con carcasa de presión de una sola etapa en la Figura 2. El paquete (35) de compresor expansor puede ser del tipo de carcasa de presión de múltiples etapas, y los detalles de dicha configuración se dan en la Figura 3 y la Figura 4.[0102] For simplification, the single-stage pressure-cased compressor expander package (35) is illustrated in Figure 1, and further details of the single-stage pressure-cased compressor expander package (35) are given in Figure 2. The compressor expander package (35) may be of the multi-stage pressure-cased type, and details of such a configuration are given in Figure 3 and Figure 4.

[0104] Con referencia a la Figura 2, se explica con más detalle un paquete (35) de compresor expansor de un tipo carcasa de presión de una sola etapa mostrado en la Figura 1. El expansor (36) puede ser de un tipo axial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo radial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de turbina de una mezcla axial y radial de múltiples etapas, o puede ser de un tipo de expansor de una sola etapa o de múltiples etapas de desplazamiento positivo. El expansor (36) está empaquetado en una carcasa de presión individual. El compresor (38) puede ser de un tipo de compresor axial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de compresor radial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de compresor de una mezcla de turbina axial y radial de múltiples etapas o puede ser de un tipo de compresor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas. El compresor (38) está empaquetado dentro de una carcasa de presión individual. La transmisión (37) puede ser de un tipo de eje mecánico, de un tipo de caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua.[0104] With reference to Figure 2, a single-stage pressure-casing compressor/expander package (35) shown in Figure 1 is explained in more detail. The expander (36) may be of a single-stage or multi-stage axial type, a single-stage or multi-stage radial type, a multi-stage axial-radial mixture turbine type, or a single-stage or multi-stage positive displacement expander type. The expander (36) is packaged in a single pressure casing. The compressor (38) may be of a single-stage or multi-stage axial compressor type, a single-stage or multi-stage radial compressor type, a multi-stage axial-radial mixture turbine compressor type, or a single-stage or multi-stage positive displacement compressor type. The compressor (38) is packaged within a single pressure casing. The transmission (37) can be of a mechanical shaft type, a gearbox type, a hydraulic type, or a continuously variable type.

[0106] Con referencia a la Figura 3, se explica una carcasa de presión de múltiples etapas del paquete (35) de compresor expansor con transmisión múltiple al que se refiere la Figura 1. Para simplificar, solo se explica el compresor expansor de carcasa de presión de dos etapas, mientras que el número de carcasas de presión puede aumentar tanto para las secciones del compresor como del expansor. La función de cada expansor (43) de alta presión y expansor (44) de baja presión dados en la Figura 3 es la misma que la función del expansor (36) dado en la Figura 1 y la Figura 2. La función de cada compresor (40) de baja presión y compresor (41) de alta presión dados en la Figura 3 son las mismas que la función del compresor (36) en la Figura 1 y la Figura 2. La función de cada una de, la primera transmisión (45) y la segunda transmisión (46) dadas en la Figura 3 son las mismas en principio que la transmisión (37) dada en la Figura 1 y la Figura 2.[0106] With reference to Figure 3, a multi-stage pressure housing of the multi-drive compressor expander package (35) referred to in Figure 1 is explained. For simplicity, only the two-stage pressure housing compressor expander is explained, whereas the number of pressure housings may increase for both the compressor and expander sections. The function of each high-pressure expander (43) and low-pressure expander (44) given in Figure 3 is the same as the function of the expander (36) given in Figure 1 and Figure 2. The function of each low-pressure compressor (40) and high-pressure compressor (41) given in Figure 3 is the same as the function of the compressor (36) in Figure 1 and Figure 2. The function of each of the first transmission (45) and the second transmission (46) given in Figure 3 is the same in principle as the transmission (37) given in Figure 1 and Figure 2.

[0108] El vapor (28) a alta presión se expande dentro del expansor (43) de alta presión a un nivel de presión intermedio y sale a través de la corriente (29) de escape del expansor de alta presión, fluyendo hacia el expansor (44) de baja presión y expandiéndose aún más en su interior, y saliendo a través de la corriente (30) de escape del expansor con una presión más baja. A medida que la corriente de vapor disminuye en presión, la temperatura y la energía térmica también disminuyen.[0108] The high-pressure steam (28) expands inside the high-pressure expander (43) to an intermediate pressure level and exits through the high-pressure expander's exhaust stream (29), flowing into the low-pressure expander (44) and expanding further inside, before exiting through the expander's exhaust stream (30) at a lower pressure. As the steam stream decreases in pressure, the temperature and thermal energy also decrease.

[0110] El trabajo total por la expansión del vapor (28) a alta presión hacia la corriente (30) de escape del expansor es generado por dos expansores conectados en serie en el lado del vapor, donde cada expansor (43) de alta presión y expansor (44) de baja presión extrae alguna porción de la energía térmica total extraída y genera una cantidad correspondiente de trabajo.[0110] The total work by the expansion of the high-pressure steam (28) into the expander's exhaust stream (30) is generated by two expanders connected in series on the steam side, where each high-pressure expander (43) and low-pressure expander (44) extracts some portion of the total extracted thermal energy and generates a corresponding amount of work.

[0112] El vapor (17) a baja presión se comprime dentro del compresor (40) de baja presión a un nivel de presión intermedio y sale a través de la corriente de descarga del compresor (18) de baja presión, fluyendo hacia el compresor (41) de alta presión y comprimiéndose aún más en su interior, y saliendo a través de la corriente (19) de descarga del compresor con una presión más alta. A medida que la corriente de vapor aumenta su presión, la temperatura y la energía térmica también aumentan.[0112] The low-pressure vapor (17) is compressed within the low-pressure compressor (40) to an intermediate pressure level and exits through the discharge stream of the low-pressure compressor (18), flowing into the high-pressure compressor (41) and being compressed further inside, and exiting through the compressor's discharge stream (19) at a higher pressure. As the vapor stream increases in pressure, the temperature and thermal energy also increase.

[0114] El trabajo total consumido al comprimir el vapor (17) a baja presión a la corriente (19) de descarga del compresor es consumido por dos compresores conectados en serie en el lado del vapor, donde cada uno del compresor (40) de baja presión y el compresor (41) de alta presión transfiere alguna porción de la energía a la corriente de vapor y consume la cantidad correspondiente de trabajo.[0114] The total work consumed in compressing the low-pressure vapor (17) to the compressor discharge stream (19) is consumed by two compressors connected in series on the vapor side, where each of the low-pressure compressor (40) and the high-pressure compressor (41) transfers some portion of the energy to the vapor stream and consumes the corresponding amount of work.

[0116] La energía extraída del expansor (43) de alta presión por la expansión del vapor (28) a alta presión a la corriente (29) de escape del expansor de alta presión se transmite a través de la primera transmisión (45) al compresor (41) de alta presión donde la compresión de la corriente de descarga del compresor (18) de baja presión a la corriente (19) de descarga del compresor consume la energía generada por el expansor (43) de alta presión.[0116] The energy extracted from the high-pressure expander (43) by the expansion of the high-pressure vapor (28) to the high-pressure expander exhaust stream (29) is transmitted through the first transmission (45) to the high-pressure compressor (41) where the compression of the low-pressure compressor discharge stream (18) to the compressor discharge stream (19) consumes the energy generated by the high-pressure expander (43).

[0117] La energía extraída del expansor (44) de baja presión mediante la expansión de la corriente (29) de escape del expansor de alta presión a la corriente (30) de escape del expansor se transmite a través de la segunda transmisión (46) al compresor (40) de baja presión donde la compresión del vapor (17) a baja presión a la corriente (18) de descarga del compresor de baja presión consume la energía generada por el expansor (44) de baja presión.[0117] The energy extracted from the low-pressure expander (44) by expanding the high-pressure expander exhaust stream (29) to the expander exhaust stream (30) is transmitted through the second transmission (46) to the low-pressure compressor (40) where the compression of the low-pressure vapor (17) to the low-pressure compressor discharge stream (18) consumes the energy generated by the low-pressure expander (44).

[0119] El expansor (43) de alta presión y/o el expansor (44) de baja presión pueden ser de un tipo de turbina axial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de turbina radial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de turbina de una mezcla axial y radial de múltiples etapas o pueden ser de un tipo de expansor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas. Cada uno de los expansores de alta presión (43) y de baja presión (44) está empaquetado en carcasas de presión individuales. El compresor (41) de alta presión y/o el compresor (40) de baja presión pueden ser de un tipo de compresor axial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de compresor radial de una sola etapa o de múltiples etapas, de un tipo de compresor de una mezcla de turbina axial y radial de múltiples etapas, o pueden ser de un tipo de compresor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas. Cada uno del compresor (41) de alta presión y el compresor (40) de baja presión está empaquetado en carcasas de presión individuales. La primera transmisión (45) y/o la segunda transmisión (46) pueden ser de un tipo de eje mecánico, de un tipo de caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua.[0119] The high-pressure expander (43) and/or the low-pressure expander (44) may be of the single-stage or multi-stage axial turbine type, the single-stage or multi-stage radial turbine type, the multi-stage axial-radial mixture turbine type, or the single-stage or multi-stage positive displacement expander type. Each of the high-pressure (43) and low-pressure (44) expanders is packaged in individual pressure housings. The high-pressure compressor (41) and/or the low-pressure compressor (40) may be of the single-stage or multi-stage axial compressor type, the single-stage or multi-stage radial compressor type, the multi-stage axial-radial mixture turbine type, or the single-stage or multi-stage positive displacement compressor type. Each of the high-pressure compressor (41) and the low-pressure compressor (40) is packaged in individual pressure housings. The first transmission (45) and/or the second transmission (46) can be of a mechanical shaft type, a gearbox type, a hydraulic type, or a continuously variable type.

[0121] Para cada carcasa de presión del compresor, se requiere una carcasa de presión del expansor y una transmisión individual que las interconecte en este tipo de configuración.[0121] For each compressor pressure housing, an expander pressure housing and an individual transmission interconnecting them are required in this type of configuration.

[0123] El requerimiento de pasar de un expansor de compresor de carcasa de presión de una sola etapa que se muestra en la Figura 2 a un expansor de compresor de carcasa de presión de múltiples etapas que se muestra en la Figura 3 puede surgir debido a varias razones. Puede haber casos en los que la expansión en el expansor o la compresión en el compresor puedan requerir la separación física de las etapas del compresor o del expansor en carcasas de presión separadas debido a requerimientos o limitaciones, tales como la velocidad de giro, la relación de presión, el aumento o la disminución del flujo volumétrico, la capacidad de construcción, etc. En dichos casos, las etapas del compresor y del expansor se separan físicamente en carcasas de presión, las carcasas de presión del expansor comienzan desde la carcasa de alta presión hasta la carcasa de baja presión conectadas en serie en el lado del vapor, y las carcasas de presión del compresor comienzan desde la carcasa de baja presión hasta la carcasa de alta presión conectadas en serie en el lado del vapor. El número de carcasas de presión se calcula y optimiza según los requerimientos técnicos, para simplificar, en la Figura 3 solo se implementan dos carcasas de presión, de "alta presión" y de "baja presión". Como un ejemplo de una configuración de carcasa de presión de tres etapas, la disposición comprendería un expansor de alta presión conectado a un compresor de alta presión con transmisión, un expansor de presión intermedia conectado a un compresor de presión intermedia con transmisión y un expansor de baja presión conectado al compresor de baja presión con transmisión, carcasas de presión del compresor conectadas en serie en el lado del vapor y carcasas de presión del expansor conectadas en serie en el lado del vapor tal como se explicó para la configuración de la Figura 3 anterior.[0123] The requirement to move from a single-stage pressure-casing compressor expander shown in Figure 2 to a multi-stage pressure-casing compressor expander shown in Figure 3 may arise for several reasons. There may be cases where expansion in the expander or compression in the compressor may require the physical separation of the compressor or expander stages into separate pressure casings due to requirements or limitations such as rotational speed, pressure ratio, volumetric flow rate increase or decrease, construction capacity, etc. In such cases, the compressor and expander stages are physically separated into pressure casings. The expander pressure casings start from the high-pressure casing to the low-pressure casing, connected in series on the vapor side, and the compressor pressure casings start from the low-pressure casing to the high-pressure casing, connected in series on the vapor side. The number of pressure shells is calculated and optimized according to the technical requirements. For simplicity, only two pressure shells are implemented in Figure 3: a "high-pressure" shell and a "low-pressure" shell. As an example of a three-stage pressure shell configuration, the arrangement would comprise a high-pressure expander connected to a high-pressure compressor with a drive, an intermediate-pressure expander connected to an intermediate-pressure compressor with a drive, and a low-pressure expander connected to the low-pressure compressor with a drive. The compressor pressure shells are connected in series on the vapor side, and the expander pressure shells are connected in series on the vapor side, as explained for the configuration in Figure 3 above.

[0125] Con referencia a la Figura 4, se explica un tipo de carcasa de presión de múltiples etapas de transmisión común del paquete (35) de compresor expansor dado en la Figura 1. Las descripciones de las secciones del compresor y del expansor de la Figura 3 son válidas para la Figura 4, mientras que en la Figura 4, los ejes de entrada del compresor y los ejes de salida del expansor están conectados a una transmisión (48) común.[0125] With reference to Figure 4, a common multi-stage drive pressure housing type of the compressor-expander package (35) given in Figure 1 is explained. The descriptions of the compressor and expander sections in Figure 3 are valid for Figure 4, whereas in Figure 4, the compressor input shafts and the expander output shafts are connected to a common drive (48).

[0127] El eje de salida giratorio del expansor (43) de alta presión, el eje de salida giratorio del expansor (44) de baja presión, el eje de entrada giratorio del compresor (41) de alta presión y el eje de entrada giratorio del compresor (40) de baja presión están todos conectados a la transmisión (48) común. La transmisión (48) común puede ser de un tipo caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua o una mezcla de las mismas para cada conexión.[0127] The high-pressure expander's (43) rotating output shaft, the low-pressure expander's (44) rotating output shaft, the high-pressure compressor's (41) rotating input shaft, and the low-pressure compressor's (40) rotating input shaft are all connected to the common transmission (48). The common transmission (48) may be of a gearbox type, a hydraulic type, a continuously variable type, or a combination thereof for each connection.

[0129] La razón que está detrás de pasar de un paquete (35) de compresor expansor con carcasa de presión de múltiples etapas y transmisión múltiple en la Figura 3 a un paquete (35) de compresor expansor con carcasa de presión de múltiples etapas de transmisión común en la Figura 4 es hacer coincidir el trabajo total generado por los expansores con el trabajo total consumido por los compresores mientras se permite que cada carcasa de presión del compresor y carcasa de presión del expansor funcionen a velocidades de giro y tareas que no necesitan coincidir entre sí.[0129] The reason behind moving from a multi-stage, multi-drive pressure-casing compressor-expander package (35) in Figure 3 to a common-drive, multi-stage pressure-casing compressor-expander package (35) in Figure 4 is to match the total work generated by the expanders with the total work consumed by the compressors while allowing each compressor pressure-casing and expander pressure-casing to operate at spin speeds and tasks that do not need to match each other.

[0131] Para simplificar, solo se ilustran dos carcasas de presión del expansor y dos carcasas de presión del compresor, donde el número de ambas puede aumentar debido a razones como las que se explican en la figura 3. El número de carcasas de presión del compresor y de carcasas de presión del expansor no tiene por qué coincidir necesariamente entre sí.[0131] For simplicity, only two expander pressure housings and two compressor pressure housings are illustrated, where the number of both may increase due to reasons such as those explained in Figure 3. The number of compressor pressure housings and expander pressure housings need not necessarily match each other.

[0133] Con referencia a la Figura 5, el tipo de fluido de condensado (16) a baja presión utilizado para generar vapor (17) a baja presión es el mismo que el condensado (32) a alta presión que se utiliza para generar vapor (28) a alta presión. Tanto el vapor (28) a alta presión como el vapor (17) a baja presión fluyen hacia el paquete (50) de termocompresor a través de corrientes separadas. El paquete (50) de termocompresor comprende un termocompresor (55) de una sola etapa o varios de los termocompresores (55) conectados en serie. Para simplificar, en la Figura 5, se ilustra el termocompresor (55) de una sola etapa. Los detalles y el funcionamiento del termocompresor (55) se dan en la Figura 6, mientras que la disposición y descripción adicional del termocompresor (55) de múltiples etapas se dan en la Figura 7.[0133] With reference to Figure 5, the type of low-pressure condensate fluid (16) used to generate low-pressure steam (17) is the same as the high-pressure condensate (32) used to generate high-pressure steam (28). Both the high-pressure steam (28) and the low-pressure steam (17) flow to the thermocompressor pack (50) through separate streams. The thermocompressor pack (50) comprises either a single-stage thermocompressor (55) or several thermocompressors (55) connected in series. For simplicity, the single-stage thermocompressor (55) is illustrated in Figure 5. The details and operation of the thermocompressor (55) are given in Figure 6, while the arrangement and further description of the multi-stage thermocompressor (55) are given in Figure 7.

[0135] El termocompresor (55) es un dispositivo que utiliza el vapor (28) a alta presión para crear una corriente de alta velocidad y presión estática reducida que provoca la succión del vapor (17) a baja presión y un mayor mezclado de ambas corrientes ocurre en la sección aguas abajo del dispositivo mientras que la sección de salida del termocompresor (55) disminuye la velocidad de la mezcla provocando un aumento en la presión estática, mientras que la corriente de escape del termocompresor (51) abandona el termocompresor (55) a un nivel de presión entre el vapor (28) a alta presión y el vapor (17) a baja presión. La corriente de escape del termocompresor (51) se suministra al consumidor (20) de calor. El consumidor (20) de calor extrae energía interna a la corriente de escape del termocompresor (51) y provoca la condensación de la corriente. El consumidor (20) de calor entrega el condensado (32) a alta presión a la caldera (25) de recuperación de calor residual y el condensado (16) a baja presión a la caldera (15) de baja presión, que son ambos el mismo fluido a diferentes niveles de presión.[0135] The thermocompressor (55) is a device that uses high-pressure steam (28) to create a high-velocity, low-static-pressure stream. This stream draws in low-pressure steam (17), and further mixing of the two streams occurs in the downstream section of the device. Meanwhile, the outlet section of the thermocompressor (55) slows the mixing velocity, causing an increase in static pressure. The exhaust stream from the thermocompressor (51) leaves the thermocompressor (55) at a pressure level between that of the high-pressure steam (28) and the low-pressure steam (17). The exhaust stream from the thermocompressor (51) is supplied to the heat consumer (20). The heat consumer (20) extracts internal energy from the exhaust stream of the thermocompressor (51), causing condensation of the stream. The heat consumer (20) delivers the high-pressure condensate (32) to the waste heat recovery boiler (25) and the low-pressure condensate (16) to the low-pressure boiler (15), which are both the same fluid at different pressure levels.

[0137] Con referencia a la Figura 6, se explica el funcionamiento del termocompresor (55). El vapor (28) a alta presión fluye hacia una boquilla (56). El vapor (28) a alta presión suministrado a la boquilla (56) se denomina vapor (67) motriz. La boquilla (56) provoca un aumento de la velocidad del vapor (28) a alta presión creando un flujo en chorro mientras disminuye su presión estática a un punto inferior al del vapor (17) a baja presión. La velocidad del vapor de salida de la boquilla (56) puede ser subsónica o supersónica, cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la relación de compresión del vapor (17) a baja presión. La relación de compresión se proporciona como la presión de la corriente (51) de escape del termocompresor dividida por la presión del vapor (17) a baja presión. La corriente de salida de la boquilla (56) fluye hacia la cámara (58) de mezclado mientras crea un entorno de menor presión en una cámara (57) de succión provocando el flujo del vapor (17) a baja presión hacia la cámara (57) de succión y el posterior mezclado de corrientes en una cámara (58) de mezclado. En una cámara (59) de expansión, la velocidad de la mezcla disminuye debido al aumento de la sección transversal, mientras aumenta la presión estática de la mezcla. La corriente de escape del termocompresor (51) está a un nivel de presión entre el vapor (28) a alta presión y el vapor (17) a baja presión.[0137] With reference to Figure 6, the operation of the thermocompressor (55) is explained. High-pressure steam (28) flows into a nozzle (56). The high-pressure steam (28) supplied to the nozzle (56) is called motive steam (67). The nozzle (56) increases the velocity of the high-pressure steam (28), creating a jet flow, while simultaneously decreasing its static pressure to a point lower than that of the low-pressure steam (17). The velocity of the steam exiting the nozzle (56) can be subsonic or supersonic; the higher the velocity, the greater the compression ratio of the low-pressure steam (17). The compression ratio is given as the pressure of the thermocompressor's exhaust stream (51) divided by the pressure of the low-pressure steam (17). The outlet stream from the nozzle (56) flows into the mixing chamber (58) while creating a lower pressure environment in a suction chamber (57), causing the low-pressure steam (17) to flow into the suction chamber (57) and subsequently mix the streams in the mixing chamber (58). In an expansion chamber (59), the mixing velocity decreases due to the increased cross-sectional area, while the static pressure of the mixture increases. The exhaust stream from the thermocompressor (51) is at a pressure level between the high-pressure steam (28) and the low-pressure steam (17).

[0139] Con referencia a la Figura 7, se explica el paquete (64) de termocompresor de múltiples etapas. Para simplificar, solo se implementan termocompresores (55) de dos etapas, mientras que el número de termocompresores (55) conectados en serie puede aumentar según se requiera. La relación de compresión del termocompresor (55) es limitada, por lo tanto, cuando se requiere una relación de compresión mayor, se conectan varios de los termocompresores (55) en serie para lograr relaciones de compresión mayores. La relación de compresión se proporciona como la presión de la corriente (51) de escape del termocompresor dividida por la presión del vapor (17) a baja presión. El vapor (67) motriz, que puede suministrarse tanto desde el vapor (28) a alta presión como desde la corriente (51) de escape del termocompresor, se suministra a la sección de boquilla de una 1a etapa (65) de termocompresor. La 1a etapa (65) de termocompresor comprime el vapor (17) a baja presión a un nivel de presión intermedio por debajo de la corriente (51) de escape del termocompresor y por encima del vapor (17) a baja presión. El vapor (28) a alta presión se suministra a una 2a etapa (66) de termocompresor para comprimir la corriente (68) de salida de la 1a etapa de termocompresor y entrega la corriente (51) de salida del termocompresor en un punto de presión entre el vapor (28) a alta presión y una corriente (68) de salida de la primera etapa del termocompresor.[0139] With reference to Figure 7, the multi-stage thermocompressor package (64) is explained. For simplicity, only two-stage thermocompressors (55) are implemented, while the number of thermocompressors (55) connected in series can be increased as required. The compression ratio of the thermocompressor (55) is limited; therefore, when a higher compression ratio is required, several thermocompressors (55) are connected in series to achieve higher compression ratios. The compression ratio is given as the pressure of the thermocompressor exhaust stream (51) divided by the pressure of the low-pressure steam (17). The motive steam (67), which can be supplied from either the high-pressure steam (28) or the thermocompressor exhaust stream (51), is supplied to the nozzle section of a first-stage thermocompressor (65). The first thermocompressor stage (65) compresses the low-pressure steam (17) to an intermediate pressure level below the thermocompressor exhaust stream (51) and above the low-pressure steam (17). The high-pressure steam (28) is supplied to a second thermocompressor stage (66) to compress the outlet stream (68) from the first thermocompressor stage and delivers the thermocompressor outlet stream (51) at a pressure point between the high-pressure steam (28) and the outlet stream (68) from the first thermocompressor stage.

[0141] Con referencia a la Figura 8, se ilustra un sistema de compresión híbrido que comprende el paquete (35) de compresor expansor y el paquete (50) de termocompresor. El paquete (35) de compresor expansor y el paquete (50) de termocompresor se pueden conectar en serie según se requiera o cuando se requiera. En una configuración híbrida, la secuencia, el número de etapas de compresión y los tipos de compresores se pueden organizar según se requiera, para simplificar, se implementa el paquete (50) de termocompresor seguido del paquete (35) de compresor expansor. El vapor (28) a alta presión fluye hacia el termocompresor (55) y comprime el vapor (17) a baja presión, y entrega la corriente (51) de escape del termocompresor a la succión del compresor (38). El compresor (38) comprime la corriente de entrada y entrega la corriente (19) de descarga del compresor. La potencia requerida para el compresor (38) es suministrada por el expansor (36) a través de la transmisión (37) y generada por el expansor (36) mediante la expansión del vapor (28) a alta presión. El vapor (19) de descarga del compresor y la corriente (30) de escape del expansor se suministran al consumidor (20) de calor, y el nivel de presión de estas corrientes puede ser el mismo o diferente.[0141] With reference to Figure 8, a hybrid compression system comprising the expander compressor package (35) and the thermocompressor package (50) is illustrated. The expander compressor package (35) and the thermocompressor package (50) can be connected in series as required. In a hybrid configuration, the sequence, number of compression stages, and compressor types can be arranged as required. For simplicity, the thermocompressor package (50) is implemented followed by the expander compressor package (35). High-pressure vapor (28) flows to the thermocompressor (55), compresses the low-pressure vapor (17), and delivers the thermocompressor exhaust stream (51) to the compressor suction (38). The compressor (38) compresses the inlet stream and delivers the compressor discharge stream (19). The power required for the compressor (38) is supplied by the expander (36) through the transmission (37) and generated by the expander (36) by the expansion of the high-pressure steam (28). The compressor discharge steam (19) and the expander exhaust stream (30) are supplied to the heat consumer (20), and the pressure level of these streams may be the same or different.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES1. CLAIMS 1. Un sistema para generar vapor a presión utilizable utilizando calor residual a baja temperatura de motores (1) de combustión interna que utiliza aire (3) de combustión y combustible (4) para crear la combustión, en donde los gases de combustión calientes se alejan del motor (1) de combustión interna con una corriente (5) de gas de escape, en donde el sistema comprende:1. A system for generating usable pressurized steam using low-temperature waste heat from internal combustion engines (1) that utilize combustion air (3) and fuel (4) to create combustion, wherein the hot combustion gases are expelled from the internal combustion engine (1) in an exhaust gas stream (5), wherein the system comprises: • una caldera (25) de recuperación de calor residual que se utiliza para enfriar la corriente (5) de gas de escape mientras genera vapor (28) a alta presión calentando, evaporando y sobrecalentando el condensado (32) a alta presión con superficies de calentamiento del economizador, evaporador y sobrecalentador,• a waste heat recovery boiler (25) used to cool the exhaust gas stream (5) while generating high-pressure steam (28) by heating, evaporating, and superheating the high-pressure condensate (32) with heating surfaces of the economizer, evaporator, and superheater, • una caldera (15) a baja presión que es un evaporador donde el fluido (7) refrigerante del motor caliente fluye dentro de un lado de la superficie de calentamiento mientras transfiere su calor al condensado (16) a baja presión que está dentro del otro lado de la superficie de calentamiento, provocando la evaporación del condensado y generando vapor (17) a baja presión, el sistema está caracterizado por que comprende:• a low-pressure boiler (15) that is an evaporator where the hot engine coolant (7) flows into one side of the heating surface while transferring its heat to the low-pressure condensate (16) that is inside the other side of the heating surface, causing the condensate to evaporate and generating low-pressure steam (17), the system being characterized in that it comprises: • un paquete (35) de compresor expansor,• one (35) compressor expander package, ° en donde fluyen tanto el vapor (28) a alta presión como el vapor (17) a baja presión, y° where both high-pressure steam (28) and low-pressure steam (17) flow, and ° que comprende:° which includes: - un expansor (36) dentro del cual fluye el vapor (28) a alta presión, y que extrae energía térmica del vapor (28) a alta presión mediante la expansión y el uso de la energía térmica para realizar un trabajo mecánico en un eje de salida giratorio conectado a una transmisión (37), mientras que el vapor (28) a alta presión expandido abandona el expansor (36) desde la corriente (30) de escape del expansor con menor presión y temperatura y, por consiguiente, menor energía térmica en comparación con la entrada,- an expander (36) within which high-pressure steam (28) flows, and which extracts thermal energy from the high-pressure steam (28) by expansion and uses the thermal energy to perform mechanical work on a rotating output shaft connected to a transmission (37), while the expanded high-pressure steam (28) leaves the expander (36) from the expander's exhaust stream (30) at lower pressure and temperature and, consequently, lower thermal energy compared to the inlet, - un compresor (38) dentro del cual fluye el vapor (17) a baja presión y que aumenta la presión y, por consiguiente, la energía térmica del vapor (17) a baja presión al reducir el volumen o aumentar la velocidad o una mezcla de ambos, mientras que consume el trabajo mecánico requerido de un eje de entrada giratorio conectado a la transmisión (37), mientras que el vapor (17) a baja presión comprimido abandona el compresor (38) como una corriente (19) de descarga del compresor con mayor presión y temperatura y, por consiguiente, mayor energía térmica en comparación con la entrada, y- a compressor (38) within which low-pressure steam (17) flows and which increases the pressure and, consequently, the thermal energy of the low-pressure steam (17) by reducing the volume or increasing the velocity or a mixture of both, while consuming the required mechanical work from a rotating input shaft connected to the transmission (37), while the compressed low-pressure steam (17) leaves the compressor (38) as a compressor discharge stream (19) with higher pressure and temperature and, consequently, higher thermal energy compared to the inlet, and - la transmisión (37) que conecta mecánica o hidráulicamente el eje de salida giratorio del expansor (36) al eje de entrada giratorio del compresor (38), en donde la energía extraída del expansor (36) por la expansión del vapor (28) a alta presión se transmite a través de la transmisión (37) al compresor (38) donde la compresión del vapor (17) a baja presión consume la energía generada por el expansor (36),- the transmission (37) mechanically or hydraulically connecting the rotating output shaft of the expander (36) to the rotating input shaft of the compressor (38), wherein the energy extracted from the expander (36) by the expansion of the vapor (28) at high pressure is transmitted through the transmission (37) to the compressor (38) where the compression of the vapor (17) at low pressure consumes the energy generated by the expander (36), • un consumidor (20) de calor,• a heat consumer (20), ° al que se suministran la corriente (19) de descarga del compresor y la corriente (30) de escape del expansor, ° que extrae energía interna tanto de la corriente (30) de escape del expansor como de la corriente (19) de descarga del compresor y provoca la condensación de la corriente (30) de escape del expansor y de la corriente (19) de descarga del compresor, y° to which the compressor discharge stream (19) and the expander exhaust stream (30) are supplied, ° which extracts internal energy from both the expander exhaust stream (30) and the compressor discharge stream (19) and causes condensation of the expander exhaust stream (30) and the compressor discharge stream (19), and ° que entrega el condensado (32) a alta presión a la caldera (25) de recuperación de calor residual y el condensado (16) a baja presión a la caldera (15) a baja presión.° that delivers the condensate (32) at high pressure to the waste heat recovery boiler (25) and the condensate (16) at low pressure to the low pressure boiler (15). 2. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el paquete (35) de compresor expansor se elige como una carcasa de presión de múltiples etapas con transmisión múltiple, en donde la carcasa de presión de múltiples etapas del paquete (35) de compresor expansor comprende:2. The system according to claim 1, characterized in that the compressor-expander package (35) is selected as a multi-stage pressure housing with multiple drives, wherein the multi-stage pressure housing of the compressor-expander package (35) comprises: • un expansor (43) de alta presión y un expansor (44) de baja presión,• a high-pressure expander (43) and a low-pressure expander (44), ° en donde el vapor (28) a alta presión se expande dentro del expansor (43) de alta presión a un nivel de presión intermedio y sale a través de la corriente (29) de escape del expansor de alta presión, fluyendo hacia el expansor (44) de baja presión y se expande más en su interior, y sale a través de la corriente (30) de escape del expansor con una presión más baja,° where the high-pressure steam (28) expands inside the high-pressure expander (43) to an intermediate pressure level and exits through the exhaust stream (29) of the high-pressure expander, flowing into the low-pressure expander (44) and expanding further inside, and exits through the exhaust stream (30) of the expander at a lower pressure, • un compresor (40) de baja presión y un compresor (41) de alta presión,• a low-pressure compressor (40) and a high-pressure compressor (41), ° en donde el vapor (17) a baja presión se comprime dentro del compresor (40) de baja presión a un nivel de presión intermedio y sale a través de la corriente de descarga del compresor (18) de baja presión, fluyendo hacia el compresor (41) de alta presión y comprimiéndose más en su interior, y saliendo a través de la corriente (19) de descarga del compresor con una presión más alta,° where the low-pressure vapor (17) is compressed within the low-pressure compressor (40) to an intermediate pressure level and exits through the discharge stream of the low-pressure compressor (18), flowing into the high-pressure compressor (41) and being further compressed within it, and exiting through the discharge stream (19) of the compressor at a higher pressure, • una primera transmisión (45) y una segunda transmisión (46),• a first transmission (45) and a second transmission (46), ° en donde la energía extraída del expansor (43) de alta presión por la expansión del vapor (28) a alta presión a la corriente (29) de escape del expansor de alta presión se transmite a través de la primera transmisión (45) al compresor (41) de alta presión donde la compresión de la corriente (18) de descarga del compresor de baja presión a la corriente (19) de descarga del compresor consume la energía generada por el expansor (43) de alta presión.° where the energy extracted from the high-pressure expander (43) by the expansion of the high-pressure vapor (28) to the high-pressure expander exhaust stream (29) is transmitted through the first transmission (45) to the high-pressure compressor (41) where the compression of the low-pressure compressor discharge stream (18) to the compressor discharge stream (19) consumes the energy generated by the high-pressure expander (43). 3. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que el eje de salida giratorio del expansor (43) de alta presión, el eje de salida giratorio del expansor (44) de baja presión, el eje de entrada giratorio del compresor (41) de alta presión y el eje de entrada giratorio del compresor (40) de baja presión están todos conectados a una transmisión (48) común.3. The system according to claim 2, characterized in that the rotating output shaft of the high-pressure expander (43), the rotating output shaft of the low-pressure expander (44), the rotating input shaft of the high-pressure compressor (41), and the rotating input shaft of the low-pressure compressor (40) are all connected to a common transmission (48). 4. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el paquete (35) de compresor expansor se elige como un paquete (50) de termocompresor,4. The system according to claim 1, characterized in that the expander compressor package (35) is selected as a thermocompressor package (50), • al que fluyen tanto el vapor (28) a alta presión como el vapor (17) a baja presión,• into which both high-pressure steam (28) and low-pressure steam (17) flow, • que es un dispositivo que utiliza el vapor (28) a alta presión para crear una corriente de alta velocidad y presión estática reducida que provoca la succión del vapor (17) a baja presión y un mezclado adicional de ambas corrientes ocurre en la sección aguas abajo del dispositivo mientras que la sección de salida del termocompresor (55) disminuye la velocidad de la mezcla provocando un aumento en la presión estática, mientras que la corriente (51) de escape del termocompresor abandona el termocompresor (55) a un nivel de presión entre el vapor (28) a alta presión y el vapor (17) a baja presión.• which is a device that uses high-pressure steam (28) to create a high-speed, low-static-pressure stream that causes the suction of low-pressure steam (17) and further mixing of both streams occurs in the downstream section of the device while the outlet section of the thermocompressor (55) decreases the speed of the mixture causing an increase in static pressure, while the exhaust stream (51) from the thermocompressor leaves the thermocompressor (55) at a pressure level between the high-pressure steam (28) and the low-pressure steam (17). 5. El sistema según la reivindicación 4, caracterizado por que el paquete (50) de termocompresor es un termocompresor (55) de una sola etapa o un paquete (64) de termocompresor de múltiples etapas conectados en serie.5. The system according to claim 4, characterized in that the thermocompressor package (50) is a single-stage thermocompressor (55) or a multi-stage thermocompressor package (64) connected in series. 6. El sistema según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el paquete (50) de termocompresor comprende además:6. The system according to claim 4 or 5, characterized in that the thermocompressor package (50) further comprises: • una boquilla (56), en la que fluye el vapor (28) a alta presión, y que provoca un aumento de la velocidad del vapor (28) a alta presión creando un flujo de chorro mientras disminuye la presión estática a un punto inferior al del vapor (17) a baja presión,• a nozzle (56), through which the high-pressure steam (28) flows, causing an increase in the speed of the high-pressure steam (28) by creating a jet flow while decreasing the static pressure to a point lower than that of the low-pressure steam (17), ° en donde la corriente de salida de la boquilla (56) fluye hacia la cámara (58) de mezclado mientras crea un entorno de menor presión en una cámara (57) de succión que provoca el flujo del vapor (17) a baja presión hacia la cámara (57) de succión y la posterior mezcla de corrientes en una cámara (58) de mezclado,° where the outlet stream from the nozzle (56) flows into the mixing chamber (58) while creating a lower pressure environment in a suction chamber (57) that causes the low-pressure steam (17) to flow into the suction chamber (57) and the subsequent mixing of streams in a mixing chamber (58), • una cámara (59) de expansión, donde la velocidad de la mezcla disminuye debido al aumento de la sección transversal mientras aumenta la presión estática.• an expansion chamber (59), where the speed of the mixture decreases due to the increase in cross-section as the static pressure increases. 7. El sistema según la reivindicación 6, caracterizado por que el vapor (28) a alta presión suministrado a la boquilla (56) es un vapor (67) motriz.7. The system according to claim 6, characterized in that the high-pressure steam (28) supplied to the nozzle (56) is a motive steam (67). 8. El sistema según la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que la velocidad del vapor de salida de la boquilla (56) puede ser subsónica o supersónica, cuanto mayor sea la velocidad mayor será la relación de compresión del vapor (17) a baja presión que se puede lograr.8. The system according to claim 6 or 7, characterized in that the speed of the steam exiting the nozzle (56) can be subsonic or supersonic, the higher the speed the higher the compression ratio of the low-pressure steam (17) that can be achieved. 9. El sistema según la reivindicación 5, caracterizado por que el paquete (64) de termocompresor de múltiples etapas comprende:9. The system according to claim 5, characterized in that the multi-stage thermocompressor package (64) comprises: • una 1a etapa (65) de termocompresor,• a 1st stage (65) of thermocompressor, ° donde el vapor (67) motriz, que puede suministrarse desde el vapor (28) a alta presión o desde la corriente (51) de escape del termocompresor, se suministra a la sección de boquilla de,° where the motive steam (67), which can be supplied from the high-pressure steam (28) or from the exhaust stream (51) of the thermocompressor, is supplied to the nozzle section of, ° que comprime el vapor (17) a baja presión a un nivel de presión intermedio por debajo de la corriente de escape del termocompresor (51) y por encima del vapor (17) a baja presión,° that compresses the low-pressure vapor (17) to an intermediate pressure level below the exhaust stream of the thermocompressor (51) and above the low-pressure vapor (17), • una 2a etapa (66) de termocompresor,• a 2nd stage (66) of thermocompressor, ° donde se suministra el vapor (28) a alta presión,° where the steam (28) is supplied at high pressure, ° que comprime la corriente (68) de salida de la 1a etapa de termocompresor y entrega la corriente (51) de salida del termocompresor en un punto de presión entre el vapor (28) a alta presión y una corriente (68) de salida de la primera etapa del termocompresor.° that compresses the outlet stream (68) from the 1st stage of the thermocompressor and delivers the outlet stream (51) from the thermocompressor at a pressure point between the high-pressure vapor (28) and an outlet stream (68) from the first stage of the thermocompressor. 10. El sistema según la reivindicación 4, caracterizado por que el paquete (35) de compresor expansor se elige como una combinación del paquete (35) de compresor expansor y el paquete (50) de termocompresor, en donde10. The system according to claim 4, characterized in that the compressor expander package (35) is selected as a combination of the compressor expander package (35) and the thermocompressor package (50), wherein • el paquete (35) de compresor expansor y el paquete (50) de termocompresor se pueden conectar en serie, • el vapor (28) a alta presión fluye hacia el termocompresor (55) y comprime el vapor (17) a baja presión, y entrega la corriente (51) de escape del termocompresor a la succión del compresor (38),• The compressor-expander package (35) and the thermocompressor package (50) can be connected in series, • High-pressure steam (28) flows into the thermocompressor (55) and compresses the low-pressure steam (17), and delivers the thermocompressor exhaust stream (51) to the compressor (38) suction, • el compresor (38) comprime la corriente de entrada y entrega la corriente (19) de descarga del compresor, • la energía requerida para el compresor (38) es suministrada por el expansor (36) a través de la transmisión (37) y generada por el expansor (36) mediante la expansión del vapor (28) a alta presión,• the compressor (38) compresses the inlet stream and delivers the compressor discharge stream (19), • the energy required for the compressor (38) is supplied by the expander (36) through the transmission (37) and generated by the expander (36) by the expansion of the high-pressure vapor (28), • el vapor (19) de descarga del compresor y la corriente (30) de escape del expansor se suministran al consumidor (20) de calor.• The compressor discharge steam (19) and the expander exhaust stream (30) are supplied to the heat consumer (20). 11. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el tipo de fluido de condensado (32) a alta presión utilizado para generar vapor (28) a alta presión.11. The system according to claim 1, characterized in that the type of condensate fluid (32) at high pressure is used to generate steam (28) at high pressure. 12. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque se suministra combustible (26) suplementario a la caldera (25) de recuperación de calor residual para una combustión suplementaria que provoca una mayor generación de vapor.12. The system according to claim 1, characterized in that supplementary fuel (26) is supplied to the waste heat recovery boiler (25) for supplementary combustion resulting in greater steam generation. 13. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que en la compresión mecánica, el tipo de fluido de condensado (16) a baja presión utilizado para generar el vapor (17) a baja presión es según el requerimiento del consumidor (20) de calor y puede ser del mismo tipo u otro tipo de fluido que el condensado (32) a alta presión.13. The system according to claim 1, characterized in that in mechanical compression, the type of low-pressure condensate fluid (16) used to generate the low-pressure steam (17) is according to the heat consumer's (20) requirement and may be of the same or a different type of fluid as the high-pressure condensate (32). 14. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que en la compresión térmica, el tipo de fluido de condensado (16) a baja presión utilizado para generar el vapor (17) a baja presión es según el requerimiento del consumidor (20) de calor y es el mismo tipo del condensado (32) a alta presión.14. The system according to claim 1, characterized in that in thermal compression, the type of low-pressure condensate fluid (16) used to generate the low-pressure steam (17) is according to the heat consumer's (20) requirement and is the same type as the high-pressure condensate (32). 15. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el expansor (36) se elige como un tipo de turbina axial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de turbina radial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de turbina de una mezcla axial y radial de múltiples etapas o puede ser un tipo de expansor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas.15. The system according to claim 1, characterized in that the expander (36) is selected as a single-stage or multi-stage axial turbine type, a single-stage or multi-stage radial turbine type, a multi-stage axial and radial mixing turbine type, or may be a single-stage or multi-stage positive displacement expander type. 16. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el compresor (38) se elige como un compresor de un tipo axial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de compresor de un tipo radial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de compresor de una mezcla de axial y radial de múltiples etapas, o puede ser un tipo de compresor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas.16. The system according to claim 1, characterized in that the compressor (38) is selected as a single-stage or multi-stage axial type compressor, a single-stage or multi-stage radial type compressor, a multi-stage mixture of axial and radial type compressor, or may be a single-stage or multi-stage positive displacement type compressor. 17. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que la transmisión (37) se elige como de un tipo de eje mecánico, de un tipo de caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua.17. The system according to claim 1, characterized in that the transmission (37) is selected as a mechanical shaft type, a gearbox type, a hydraulic type, or a continuously variable type. 18. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que el expansor (43) de alta presión y/o el expansor (44) de baja presión se eligen como un tipo de turbina axial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de turbina radial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de turbina de una mezcla axial y radial de múltiples etapas o puede ser un tipo de expansor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas.18. The system according to claim 2, characterized in that the high-pressure expander (43) and/or the low-pressure expander (44) are selected as a single-stage or multi-stage axial turbine type, a single-stage or multi-stage radial turbine type, a multi-stage axial and radial mixing turbine type, or a single-stage or multi-stage positive displacement expander type. 19. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que el compresor (41) a alta presión y/o el compresor (40) a baja presión se elige como un tipo de compresor de axial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de compresor radial de una sola etapa o de múltiples etapas, un tipo de compresor de una mezcla de axial y radial de múltiples etapas, o puede ser de un tipo de compresor de desplazamiento positivo de una sola etapa o de múltiples etapas.19. The system according to claim 2, characterized in that the high-pressure compressor (41) and/or the low-pressure compressor (40) is selected as a single-stage or multi-stage axial compressor type, a single-stage or multi-stage radial compressor type, a multi-stage mixture of axial and radial compressor type, or may be a single-stage or multi-stage positive displacement compressor type. 20. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que la primera transmisión (45) y/o la segunda transmisión (46) se eligen como de un tipo de eje mecánico, de un tipo de caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua.20. The system according to claim 2, characterized in that the first transmission (45) and/or the second transmission (46) are selected as being of a mechanical shaft type, a gearbox type, a hydraulic type, or a continuously variable type. 21. El sistema según la reivindicación 3, caracterizado por que la transmisión (48) común se elige como de un tipo de caja de cambios, de un tipo hidráulica o de un tipo variable continua o una mezcla de las mismas para cada conexión.21. The system according to claim 3, characterized in that the common transmission (48) is selected as a gearbox type, a hydraulic type, or a continuously variable type, or a mixture thereof, for each connection.
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