MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de la generación eléctrica e industriales en general. En particular, la presente invención se relaciona con un sistema y método para tratar las emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de fuentes generadoras termoeléctricas e industriales en general, que utilizan combustibles fósiles como fuente de energía. Específicamente, se dirige a un sistema y método que humidifica los gases de combustión mediante la utilización de una mezcla entre oxígeno e hidrógeno denominada “Oxi-hidrógeno”, ya que este gas combustible aporta energía y su combustión genera abundante vapor de agua, incorporando humedad a los gases de la combustión. Gracias a que los gases están con contenido de agua o húmedos, es que posteriormente, son fáciles de condensar y pueden ser almacenados en estanques en forma líquida, sin que estos gases de efecto invernadero, propulsores del cambio climático, vayan a la atmosfera terrestre y de esta forma disminuir e idealmente evitar el cambio climático que nos afecta.

Este sistema y método está propuesto fundamentalmente para ser utilizado en plantas termoeléctricas de generación eléctricas e industrias que utilizan combustibles fósiles como; Carbón, Petcoke, Petróleo, gas, biomasa, etc. En donde este sistema y método es híbrido ya que aporta a los combustibles ya mencionados la mezcla entre oxígeno e hidrógeno denominada “Oxi-hidrógeno”, para aumentar el poder calorífico en la combustión y la humedad en los gases de escape.

La energía termoeléctrica se genera con el calor obtenido de la combustión de combustibles fósiles. Esta combustión produce gases de efecto invernadero a gran escala, principalmente dióxido de carbono, óxido nitroso y ozono, los que a su vez propician el calentamiento global que actualmente afecta al planeta y que padece gran parte de su población. Estos gases son captados a través del agua, presente inicialmente en forma de vapor y después en forma líquida, para su posterior remoción y tratamiento, y con ello evitar que estén presente en el ambiente, específicamente en la atmósfera.

El Oxi-hidrógeno (HHO) es una mezcla de hidrógeno y oxígeno atómico en proporción de 2:1 aproximadamente, la misma proporción del agua. Cuando esta mezcla se enciende, su combustión produce agua y 142,35 kJ (34.023,07 calorías) de calor por cada gramo de hidrógeno quemado. El Oxi-hidrógeno se produce habitualmente a partir de la electrólisis del agua.

El Oxi-hidrógeno se quema cuando es llevado a su temperatura de autoignición. Para una mezcla estequiométrica 2:1 de hidrógeno y oxígeno a presión atmosférica normal, la autoignición se produce aproximadamente a 570 °C. La energía mínima necesaria para encender una mezcla con una chispa es de unos 20 micro julios.

Cuando se enciende, la mezcla de gas se convierte en vapor de agua y libera energía, que sostiene la reacción: 284,7 kJ de energía por cada mol de hidrógeno diatómico quemado. Dicho de otra manera, el residuo predominante es agua en forma de vapor. La cantidad de energía calorífica liberada es independiente del modo de combustión, pero la temperatura de la llama varía. La temperatura máxima de aproximadamente 2800 °C se consigue con una mezcla pura estequiométrica, a unos 700 grados más que una llama de hidrógeno en aire. Cuando cualquiera de los gases se mezcla en exceso en esta relación, o cuando se mezcla con un gas inerte como el nitrógeno, el calor debe extenderse a través de una mayor cantidad de materia y por lo tanto la temperatura será más baja.

El presente sistema y método está enfocado a minorar el efecto del cambio climático y los gases de efecto invernadero, relacionados principalmente con equipos de combustión estáticos, tales como una central termo eléctrica, relacionados con generación de la energía eléctrica que usamos a diario para hacer funcionar nuestros hogares, hospitales, oficinas, transporte, industrias etc.

ESTADO DEL ARTE

Termoeléctricas e Industrias.

La contaminación como consecuencia de la obtención de energía, bienes y servicios. En general, todo uso de energía conlleva diferentes tipos de contaminación y alteración del medio ambiente. La polución atmosférica parece ser actualmente el principal aspecto negativo del uso de energía en el mundo y es provocada por la combustión tanto de combustibles de origen fósil, de leña, biomasa y otros. Los efectos de este proceso pueden ser locales, regionales o globales. Los efectos locales corresponden principalmente a aquellos provocados por emisión de partículas, óxidos nitrosos y monóxido de carbono, los que conforman el denominado smog, proveniente de vehículos y chimeneas industriales y residenciales; los principales efectos regionales se refieren a la lluvia ácida, provocada principalmente por la emisión de dióxido de azufre, mientras que los efectos globales corresponden al efecto invernadero provocado por las emisiones de gases como el dióxido de carbono, el óxido nitroso y en general los NOx generados en la combustión.

Emisiones a la atmósfera

Las principales emisiones de las plantas termoeléctricas son enviadas a la atmosfera, tanto en términos del volumen de las emisiones como de su potencial para generar impactos negativos. La cantidad y las características de las emisiones a la atmósfera dependen de factores como el combustible, el tipo y el diseño de la unidad de combustión, las prácticas operacionales, las medidas de control de las emisiones y su estado de mantención (por ejemplo, control primario de la combustión, tratamiento secundario del gas de combustión) y la eficiencia general del sistema.

Específicamente, las emisiones de la combustión de carbón y petcoke (por su definición del inglés petroleum coke) dependen de la composición del combustible, del tipo y tamaño de la caldera, de las condiciones de encendido, de la carga, del tipo de tecnología de control de emisiones y del nivel de mantenimiento de los equipos entre otros. Cabe de mencionar que el petcoke en un derivado del petróleo, obtenido en el proceso de refinación de petróleos pesados.

Los contaminantes atmosféricos principales de la combustión de carbones bituminosos y sub-bituminosos y de petcoke son material particulado (MP), óxidos de azufre (SOx) y óxidos de nitrógeno (NOx). Además, se emite material combustible, incluyendo CO, y numerosos compuestos orgánicos (HC), los que se emiten aún bajo condiciones de operación adecuadas (CNE, 2007). Dependiendo de las condiciones de almacenamiento y disposición, las pilas de carbón en canchas o patios de acopio y los depósitos de cenizas pueden constituir una fuente de polvo fugitivo, debido principalmente a la acción del viento. Por otra parte, el funcionamiento de una planta de energía térmica implica la generación de emisiones atmosféricas vinculadas a fuentes móviles, producto de los procesos de combustión relacionados con los motores de vehículos livianos, camiones y maquinaria utilizada que requiere su operación.

La Tabla N°1 que se muestra a continuación, señala los principales contaminantes atmosféricos generados por la termoelectñcidad. Estas emisiones a la atmósfera generan efectos nocivos para la salud de la población que se encuentra en el radio de influencia de una central termoeléctrica, los que van desde dolores de cabeza, al aumento de la frecuencia de diferentes tipos de cáncer. Además, como algunos de estos contaminantes pueden producir lluvia ácida, ciertas zonas pueden verse afectadas por la acidificación de los suelos y cuerpos de agua cercanos, superficiales y subterráneos. En este sentido, el funcionamiento de una central termoeléctrica en un territorio puede interferir con actividades económicas locales y/o comunales, como la agricultura, la ganadería y el turismo.

La Tabla N°1 Principales contaminantes atmosféricos por termo eléctricas.

En la actualidad, no es menor el problema que generan las emisiones contaminantes tanto de fuentes fijas como móviles. Se han utilizado una serie de equipos y sistemas que, de alguna manera, buscan disminuir el contenido de partículas en suspensión y disminuir la emisión de gases nocivos para el medio ambiente, sistemas como el lavado de gases, filtros electrostáticos o filtros de mangas entre otros.

En el estado de la técnica, es conocida la utilización de filtros de agua que buscan “lavar” los gases emitidos desde la fuente de combustión. No obstante, estos métodos logran una muy baja eficiencia en la disminución del caudal de gases y estos salen hacia la atmosfera ya que no se logra un completo contacto de los gases con el agua de lavado. En la publicación de solicitud de patente chilena 199900615, se describe un dispositivo rociador tradicional que se ubica sobre la boca de la chimenea, el cual forma una cortina de agua para arrastrar las partículas hacia un receptáculo o bandeja adosado a la chimenea. Este sistema adolece de los mismos problemas ya descritos.

Por otra parte, los filtros electrostáticos, permiten la captura de material particulado, pero no de los gases, al igual que los filtros de mangas.

Una de las ventajas del presente sistema y método es que permite capturar contaminantes en su fase gaseosa transformándolos en un RIL -Residuo Industrial Líquido, producto de la condensación de los gases y permite además capturar particulado sólido y aerosoles como consecuencia de la condensación.

Además, el presente sistema y método no requiere de una instalación de una central termo eléctrica nueva, ya que es adaptable a las centrales termo eléctricas existentes.

En el estado del arte se han encontrado diversas soluciones, que resuelven de manera parcial el problema técnico planteado. Dentro de lo conocido está la publicación WO 2004/022203, que divulga un método para reducir las emisiones contaminantes que incluyen gases nocivos y material particulado en una corriente de escape procedentes de un dispositivo de combustión que comprende: a) recoger la corriente de escape caliente emitido por dicho dispositivo de combustión a través de un canal de escape; b) aumentar el punto de rocío de dicha corriente de escape caliente; c) reducir la velocidad de dicha corriente de escape caliente que tiene un punto de rocío aumentado; d) reducir el volumen y la presión de dicha corriente de escape caliente que tiene un punto de rocío aumentado mediante el enfriamiento de dicha corriente, produciendo así la condensación parcial de los gases usando el material particulado como núcleos de condensación de manera que una parte de los gases en dicha corriente de escape se condensa en forma líquida de manera que dicho líquido atrapa las partículas y los gases nocivos procedentes de dicha corriente de escape produciendo una corriente de extracción líquida y una corriente no condensada, gaseosa residual; y e) recoger dicha corriente de extracción condensada, pero este documento no divulga el uso de oxi- hidrógeno en la cámara de combustión y tampoco menciona la inyección de oxígeno e hidrógeno de manera separada en dicha cámara de combustión, para evitar el ingreso de la llama en la tubería de alimentación de cada uno de estos gases.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA TÉCNICO

Para subsanar el problema planteado, se presenta un sistema y método para captar los gases de combustión y recolectar el material particulado de dicha combustión, de manera segura y ecológica, ya que utiliza Oxi-hidrógeno como fuente de energía, lo que hace más eficiente la combustión y además es fuente de agua, que mejora la captación de los gases de escape en la etapa de enfriamiento de gases, llegando a la condensación del mismo en donde se utiliza el mismo material particulado como núcleo de condensación, para su posterior remoción y tratamiento de dichos gases captados y condensados.

DESCRIPCION RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

Sistema y método para captar los gases de combustión y recolectar el material particulado de dicha combustión (RIL), tal como material particulado, a través de una combustión híbrida de Carbón, Petcoke, Petróleo, gas, biomasa, o mezcla de ellos, con una mezcla de oxígeno e hidrógeno denominada “Oxi-hidrógeno”, para aumentar el poder calorífico en la combustión y la humedad en los gases de escape, ya que es útil como núcleo de condensación, de una forma segura, debido a que es solo una mezcla de oxígeno con hidrógeno en las salidas de cada tobera ubicadas en la cámara de combustión.

Una modalidad de la presente invención propone un método para condensar los gases de combustión, provenientes de fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles como combustible principal. Principalmente se orienta a las plantas termoeléctricas e industrias que utilizan combustibles fósiles en sus procesos, ya sean calentar agua para producir vapor o generar cocción o fusión de algún material u otros procesos semejantes. Dichos procesos, además del combustible fósil, son alimentados con aire atmosférico para poder generar y mantener la combustión.

Si a este proceso de combustión tradicional se le agrega la combustión de gas Oxi-hidrógeno, (HHO), se aporta energía calórica y vapor de agua a dicha combustión, debido a que la combustión del Oxi-hidrógeno, el único residuo que genera es vapor de agua.

Este vapor de agua a alta temperatura se mezcla con los gases de combustión generados por dichos combustibles, sean estos Carbón, Petcoke, Gas, Biomasa, Diesel u otros combustibles que generan tanto gases de efecto invernadero como otros gases y material particulado, contaminantes para el medio ambiente. El alto contenido de humedad aportado por el vapor de agua generado por la combustión del Oxi-hidrógeno, permite humedecer, hidratar e incluso saturar de humedad los gases de combustión, elevando el punto de rocío para condensar a altas temperaturas parte importante de estos compuestos contaminantes, utilizando sistemas de condensación adecuados en diseño y materiales para las temperaturas, los volúmenes de gases y las características de los gases y material particulado atrapados en el condensado.

Los gases condensados son depositados en estanques para que estos residuos líquidos puedan ser tratados y transformarlos en agua, carbonates, ácido nítrico, ácido sulfúrico, material particulado, etc. dependiendo del tipo de combustible que se haya utilizado.

Otra modalidad de la invención es utilizar el oxígeno que genera la fabricación de Hidrógeno, proponiendo un método para condensar los gases de combustión cuando se utilizan combustibles fósiles como combustible principal. Fundamentalmente se orienta a las plantas generadoras termoeléctricas que fabriquen Hidrógeno y que utilizan combustibles fósiles en sus procesos. Dichos procesos, minimizan la emisión de NOX, ya que son alimentados con oxígeno y aire atmosférico para poder generar y mantener la combustión, dado que utilizarían un mayor porcentaje de oxígeno que provendría de dicha fabricación de Hidrógeno.

Si a este proceso de combustión tradicional se le agrega la combustión de gas Oxi-hidrógeno, (HHO), se aporta energía calórica y vapor de agua a dicha combustión, debido a que la combustión del Oxi-hidrógeno, el único residuo que genera es vapor de agua, por lo tanto se podrían condensar los gases generados de la combustión de dichos combustibles fósiles.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra una representación esquemática de la presente invención.

La figura 2 muestra, muestra una representación esquemática de al menos un inyector de Oxi-hidrógeno (1 ). La figura 3 muestra una representación esquemática de la presente invención. La figura 4 muestra una representación esquemática de la presente invención.

El presente sistema y método presenta una eficiencia superior a los sistemas tradicionales de lavado de gases, filtros electroestáticos, filtros mangas y otros similares, debido a que los gases de la combustión están saturados por la alta humedad aportada por la combustión del Oxi-hidrógeno, permitiendo condensarlos a temperaturas relativamente altas, 50°C o más, ya que el punto de rocío se puede lograr a alta temperatura por el exceso de vapor de agua, permitiendo que estos gases queden diluidos en el líquido condensado. Este sistema y método permite atrapar en los gases condensados partículas sub-micrónicas, (PM1 ), las cuales son imposibles de atrapar por cualquier método de lavado existente, además, se le incluye un subsistema de inyección de agua pulverizada o agua con microgotas, que permite aumentar la humedad y disminuir bruscamente la temperatura de los gases de escape y con ello, mejorar aún más la captura de gases y/o particulado contaminante.

Uno de los problemas que se presentan en la combustión de centrales termoeléctricas, calderas y generadores industriales, es que se utiliza como comburente el aire atmosférico con el objetivo de incorporar oxígeno para generar la combustión. El problema de utilizar aire atmosférico para lograr la combustión es que un 78% del aire es nitrógeno y solo el 21% del aire corresponde a oxígeno que es el comburente que se necesita para efectuar la combustión. En la combustión, el Nitrógeno es transformado en diversos compuestos como Óxido Nítrico (NO), Dióxido de Nitrógeno (NO2) y eventualmente Óxido Nitroso (N2O), gas de efecto invernadero sobre 300 veces más potente que el Dióxido de Carbono (CO2). Estos compuestos derivados del nitrógeno atmosférico pueden ser eliminados, si se utilizara en reemplazo del aire atmosférico, oxígeno puro. Cabe señalar que estos contaminantes primarios derivados del nitrógeno facilitan la formación de contaminantes secundarios que son parte del smog fotoquímico y dentro de los cuales está el Ozono (03) que es un gas oxidante y tóxico que puede provocar problemas respiratorios en el ser humano.

Considerando que la adición de Oxi-hidrógeno a un proceso de combustión agrega a la misma, energía calórica y humedad, ya que el 100% del HHO se transforma en vapor de agua, se realizó una prueba en un generador que para su funcionamiento utiliza petróleo diésel y se agregó a la inyección un dispositivo que agregaba Oxi- hidrógeno en una relación aproximada de 5% del combustible consumido. El Oxi- hidrógeno proviene de dos cañerías, por un lado oxígeno y por el otro hidrógeno para evitar el ingreso de la llama a cada cañería de distribución, ya que cada gas por separado no es combustible y se logra la mezcla en las salidas de las toberas. Esta prueba no alteró la eficiencia del generador, pero la combustión del Oxi-hidrógeno sí aportó en forma importante humedad a alta temperatura a los gases de escape del motor, humedad que permitió atrapar parte importante de los gases generados en la combustión del petróleo y cuyos efectos contribuyen directamente al efecto invernadero y a la polución del medio ambiente.

Los gases de combustión del motor del generador, después del proceso de humidificación, fueron sometidos a un proceso de condensación en un intercambiador de calor, conformado por tubos de aluminio con aletas disipadoras enfrentadas a un ventilador de aire forzado, logrando mayores cantidades de condensado cuando el aire ambiente estaba más frío e incluso en otra configuración, se le incluyó agua en forma de rocío en la entrada del intercambiador de calor, con lo que se le bajó más la temperatura de los gases y mayor presencia de humedad, captando una mayor cantidad de gases contaminantes y más particulado.

Se realizaron diversos análisis por parte de un laboratorio especializado a los líquidos condensados, los que contenían, entre otros compuestos, ácido carbónico, ácido nítrico y ácido sulfúrico. Algunos de estos resultados se señalan en la siguiente tabla N°2:

Tabla N°2 Análisis de las pruebas del líquido condensado obtenido de la combustión del equipo generador diésel, incrementando la humedad a la combustión.

• Se atraparon sulfates entre 1,8 a 4,9 gramos por litro de gases condensados.

• Sólidos totales entre 20 a 31 gramos por litro de gases condensados.

• Carbonos en sedimentos entre un 23% a 37%.

Se destacada de este sistema y método, que los gases de combustión condensados no son liberados a la atmosfera logrando el objetivo planteado, ya que estos quedan confinados en los riles, los cuales pueden ser tratados, de manera contralada, para separar distintos compuestos como ácido sulfúrico, ácido nítrico, carbonates sólidos y agua entre otros compuestos. Otra modalidad que se puede realizar utilizando Oxi-hidrógeno en la combustión es la siguiente; una central de generación eléctrica que utilice combustibles fósiles destina parte de la energía eléctrica generada para producir “Hidrogeno” mediante el proceso de hidrólisis del agua. Dicho proceso, además del Hidrógeno como producto objetivo, genera Oxígeno. La ¡dea es que, en este proceso, el Hidrógeno producido sea lo más verde posible. Dado que cuando se rompe la molécula de agua y se obtiene hidrogeno y oxígeno y el objetivo principal del proceso es la producción de Hidrógeno, destinar el oxígeno obtenido para ser utilizado en la combustión y de esta forma minimizar o incluso no utilizar aire atmosférico que contiene un 78% de Nitrógeno, disminuyendo o eliminando la generación de óxidos nitrosos ya que la humedad generada en la combustión permitiría condensar los gases generados por la combustión de los combustibles fósiles y de esta forma evitar la emisión de gases de efecto invernadero.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Como se muestra en las figuras la presente invención se relaciona con un sistema para captar los gases de combustión y recolectar el material particulado de dicha combustión, de manera segura que comprende: una cámara de combustión (12) que comprende una tobera (2) de combustión en donde se genera la combustión de algún combustible; al menos una tubería de vapor de agua (4), ubicada al interior de la cámara de combustión (12), por la cual entra agua (16) y sale vapor (17), que alimenta al menos una turbina de vapor (no mostrada en las figuras) con el vapor (17); al menos un inyector de Oxi-hidrógeno (1 ) ubicado al interior de la cámara de combustión (12), para proporcionar una mezcla de oxígeno e hidrógeno al interior de la cámara de combustión (12) y con ello entregar una mayor cantidad de combustible y como resultado de dicha combustión generar vapor de agua; al menos un intercambiador de calor de escape (14), ubicado a la salida (3) de la cámara de combustión (12) para disminuir la temperatura de los gases de combustión, hasta llegar al punto de rocío de los gases de combustión; un difusor de gases de combustión (8) ubicado a la salida de, el al menos un intercambiador de calor (14), que comprende: una chimenea (11 ) en la parte superior del difusor de gases de combustión (8), para liberar los gases no condensados; y una salida de gases condensados (9) en la parte inferior del difusor de gases de combustión (8), para liberar los gases condensados y depositarlos en un contenedor (10) aguas abajo de la salida de gases condensados (9), logrando con ello la disminución de los gases de efecto invernadero y además los RILES de desecho, son tratados para separar los componentes y reutilizar el agua acumulada; unos medios de control (100), que controlan el caudal de oxígeno e hidrógeno de el al menos un inyector de oxi-hidrógeno (1 ).

En una configuración preferente, el al menos un inyector de oxi-hidrógeno (1 ) comprende: a. una cañería de alimentación de hidrógeno (1 a); b. una cañería de alimentación de oxígeno (1 b); c. un inyector de mezcla (1c), que mezcla el hidrógeno y el oxígeno generando la mezcla combustible Oxi-hidrógeno, de manera segura ya que la mezcla se realiza en el inyector de mezcla (1c) permitiendo un amplio rango de manejo de caudal y evitando que la llama ingrese de regreso a las cañerías de alimentación (1 a, 1 b), permitiendo un amplio manejo de caudal de Oxi-hidrógeno, ya que para aumentar el caudal de dichos gases, se debe de aumentar la salida de la tobera del inyector de mezcla (1 c), y si la mezcla se realizara en una cámara distinta de Oxi-hidrógeno, esto sería muy peligroso de manejar por la alta facilidad de combustión de la misma. Dicho de otra manera, no es posible lograr grandes caudales Oxi-hidrógeno en la tobera de combustión cuando la mezcla no se realiza justo a la salida de ambos gases, oxígeno e hidrógeno, ya que existen altas probabilidades de que la llama ingrese a la cámara de mezcla de Oxi- hidrógeno y efectúe una explosión no deseada y eso hace inviable el manejo de Oxi- hidrógeno cuando los volúmenes de salida son altos, por ello, es que se requiere que la mezcla de oxígeno e hidrógeno se realice justo en la salida del inyector de mezcla (1 c) para evitar el regreso de la llama a las cañerías de alimentación (1 a, 1 b), ya que al tener los gases por separado, no se tiene en un mismo lugar el combustible con el comburente, evitando con ello combustiones indeseadas.

En otra configuración preferente, el al menos un inyector de oxi-hidrógeno (1 ) además comprende: d. una válvula de accionamiento y regulación de caudal de hidrógeno (2a); y e. una válvula de accionamiento y regulación de caudal de oxígeno (2b); en donde cada una de estas válvulas de accionamiento y regulación de caudal (2a, 2b) son comandadas por el medio de control (100), en donde los medios de control (100) se escogen de unos sensores y actuadores, tales como sensores de presión, temperatura, caudal, un medio de procesamiento de datos, unos medios de configuración, para establecer los valores de control predeterminado de funcionamiento, para accionar los actuadores o válvulas que regulan el flujo de los diferentes fluidos, tales como aire, agua, oxígeno, hidrógeno, cantidad de combustible, sensores de gases contaminantes, tales como CO, CO2, NOx, particulado entre otros sensores de contaminación.

En otra configuración preferente, la cañería de alimentación de hidrógeno (1 a) y la cañería de alimentación de oxígeno (1 b) se entrelazan entre sí formado un helicoide para mejorar la mezcla de gases, aprovechando así la cinemática y dinámica de los gases.

En otra configuración preferente, el intercambiador de calor de escape (14) además comprende: una pluralidad de aletas disipadoras de calor (7), para mejorar el traspaso de calor al ambiente; y un ducto (6) por donde fluyen los gases de combustión, en donde el intercambiador de calor de escape (14) además comprende: un serpentín al interior del intercambiador de calor de escape (14), por el cual fluye un fluido para disminuir la temperatura de los gases de combustión y aumentar el área de contacto con los gases de combustión sobre una superficie fría. (No mostrado en las figuras)

En otra configuración preferente, al menos un inyector de agua (15), que entrega agua al interior del al menos un intercambiador de calor de escape (14), para controlar la temperatura de los gases de escape, aumentando la humedad dentro del intercambiador de calor de escape (14) para controlar la temperatura del punto de rocío de los gases de combustión al interior del ducto (6).

Una turbina de aire (13) le inyecta aire a la cámara de combustión (12), para mejorar la combustión y/o un inyector de oxígeno adicional (18) le inyecta oxígeno a la cámara de combustión (12), para mejorar la combustión, debido a que el ingreso de oxígeno permite disminuir el ingreso de aire, y con ello disminuir el caudal de aire atmosférico y por ende se disminuye la cantidad de nitrógeno presente, por lo tanto se disminuyen los NOx.)

En otra configuración preferente, los medios de control (100), además controlan el caudal de agua del inyector de agua (15) y/o el caudal de la turbina de aire (13) y/o el caudal del inyector de oxígeno adicional (18).

En otra configuración preferente, la cámara de combustión (12), la tobera (2) de combustión, al menos un inyector de Oxi-hidrógeno (1 ) y la tubería de vapor de agua (4) están construidos con materiales con punto de fusión mayor a 1000 °C que se escogen de entre aceros inoxidables, molibdeno, hierro, tungsteno, cobre, cerámicos, níquel, zirconio, cromo, y/o mezcla de ellos.

Además se divulga un método para captar los gases de combustión y recolectar el material particulado de dicha combustión, de manera segura, que comprende las siguientes etapas: a.- Iniciar la combustión en una cámara de combustión (12) a través de un combustible principal que se escoge de entre Carbón, Petcoke, Petróleo, gas, biomasa, entre otros, generando una llama por combustión de más de 700°C; b.- generar una mezcla de oxi-hidrógeno en un inyector de mezcla (1 c), en donde se une una salida de una cañería de alimentación de hidrógeno (1 a) con una salida de una cañería de alimentación de oxígeno (1 b); c.- expulsar la mezcla de oxi-hidrógeno desde el inyector de mezcla (1c) a la cámara de combustión (12) para combustionar la mezcla de oxi-hidrógeno con la llama existente en dicha la cámara de combustión (12) y con ello generar mayor calor y aumentar la proporción de vapor de agua, debido a la combustión de oxi-hidrogeno deja como residuo solo vapor de agua; d. -calentar el agua existente en una tubería de vapor de agua (4) de caldera, para generar vapor útil para un uso posterior, tal como en una turbina de vapor y con ello obtener un movimiento para la generación de electricidad; e.- enfriar los gases de escape en un intercambiador de calor de escape (14), ubicado a la salida (3) de la cámara de combustión (12) para disminuir la temperatura de los gases de combustión, hasta llegar al punto de rocío de dichos gases de combustión; f.- condensar los gases de escape en un difusor de gases de combustión (8) ubicado a la salida de el al menos un intercambiador de calor (14); g.- captar los gases de escape condensados en un contenedor (10) aguas abajo de la salida de gases condensados (9); y h.- liberar los gases no condensados en una chimenea (1 1 ) en la parte superior del difusor de gases de combustión (8).

En otra configuración preferente, en la etapa c.- además comprende controlar la proporción de la mezcla de oxi-hidrógeno con una válvula de accionamiento y regulación de caudal de hidrógeno (2a) en la cañería de alimentación de hidrógeno (1 a) y con una válvula de accionamiento y regulación de caudal de oxígeno (2b) en la cañería de alimentación de oxígeno (1 b), a través de unos medios de control (100), que controlan la proporción del caudal de oxígeno e hidrógeno de el al menos un inyector de oxi- hidrógeno (1 ).

En otra configuración preferente, en la etapa e.- además comprende ingresar agua pulverizada a través de un inyector de agua (15) al interior del intercambiador de calor de escape (14), para aumentar la humedad y disminuir la temperatura de los gases de escape en dicho intercambiador de calor de escape (14), para favorecer la condensación de los gases de escape y dividir los gases de escape a través de un difusor de gases de combustión (8) y con ello mejorar la captura de partículas y los gases de combustión.

En otra configuración preferente, en la etapa g.- además comprende extraer del contenedor (10) los gases de escape condensados, a través de una bomba de RILES (5).

En otra configuración preferente, en la etapa g.- además comprende tratar los RILES, para extraer el agua, los ácidos y captar los sólidos contenidos en los RILES.

Diferentes opciones descritas para características técnicas diferentes pueden combinarse entre sí, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente solicitud.

En el contexto de la presente solicitud, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como “al menos un” a uno o más de los elementos a los que se hace referencia. En consecuencia, el número de elementos a los que se haga referencia no limita el alcance de la presente solicitud. Adicionalmente, en caso de que se proporciona más de un elemento, dichos elementos pueden o no ser idénticos entre sí sin que esto limite el alcance de la presente solicitud.

En el contexto de la presente solicitud, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como “pluralidad” a dos o más de los elementos a los que se hace referencia. En consecuencia, el número de elementos de la pluralidad a los que se haga referencia no limita el alcance de la presente solicitud en tanto sea mayor o igual que dos. Adicionalmente, dichos elementos de la pluralidad pueden o no ser idénticos entre sí sin que esto limite el alcance de la presente solicitud.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

A continuación, se expondrán ejemplos de aplicación del presente modelo de utilidad. Dichos ejemplos se proporcionan solo a modo ilustrativo para proporcionar un mejor entendimiento de la invención, pero en ningún caso debe considerarse que limiten el alcance de la protección solicitada. Adicionalmente, especificaciones de características técnicas diferentes descritas en los ejemplos pueden combinarse entre sí, o con otras características técnicas previamente descritas, sin que esto limite el alcance de la protección solicitada.

Se utilizó una caldera estándar, con carbón. A esta caldera de carbón se le agregó inyector de Oxi-hidrógeno (1 ) para combustionar hidrógeno con oxígeno denominado oxi-hidrógeno (HHO)

Que es el oxi-hidrógeno (HHO) y como se obtiene;

El gas Hidrogeno y el gas Oxigeno se obtiene mediante la electrólisis del agua, para producir 1 kilo de hidrogeno por electrólisis se consumen entre 55 a 60 kwh dependiendo de la eficiencia del equipo de electrólisis a utilizar.

Para producir 1 Kilo de hidrogeno se requiere de aproximadamente de 1 1 litros de agua.

1 M ³ de gas hidrogeno a 1 Atmosfera pesa 90 gramos (0,08995 kg/m ³ )

1 M ³ de gas oxígeno a 1 Atmosfera pesa 1 kilo 354 gramos

1 kilo de gas hidrogeno ocupa un volumen aproximado de 1 1 ,1 1 M ³ a 1 Atmosfera

Con 11 litros de agua y un consumo entre 55 a 60 kWh se obtuvieron:

11 ,1 M ³ de hidrógeno

5,55 M ³ de oxígeno

Total 16,65 M ³ de Gas Oxi-hidrogeno

La combustión del Oxi-hidrogeno aparte de generar calor, el único residuo que generó fue vapor de agua.

Como opera la invención:

Se encendió la caldera de carbón. Luego se encendió la mezcla de hidrógeno y oxígeno denominado Oxi-hidrogeno, los gases de combustión se mezclan con el vapor de agua generados por la combustión del Oxi-hidrogeno, y luego estos gases salieron de la cámara de combustión a 900°C +/- 50°C en dirección al intercambiador de calor de escape (14), en donde los gases de combustión se enfriaron mediante dos técnicas, una de ellas comprende elementos disipadores como aletas disipadoras de calor y un serpentín que circula un fluido refrigerante, logrando bajar la temperatura de los gases de escape a 500°C +/-40°C.

En una segunda etapa, a los gases de combustión calientes (500°C +/-40°C) se les inyectó agua asperjada, esta agua asperjada al entrar en contacto con los gases calientes se evapora instantáneamente, reduciendo la temperatura de los gases de combustión a 60°C +/-20°C, con estas dos técnicas los gases son enfriados y enriquecidos con abundante vapor de agua y al ser condensados permitió capturar material particulado inferior a PM1 (PM1 es un estándar de tamaño de partícula relacionado al tamiz de control), en donde las partículas funcionaron como núcleos de condensación, debido a la abundante cantidad de agua en los gases de escape, en donde fueron captado los siguientes gases: CO2, No _x , y gases derivados del azufre y otros diluidos en el gua condensada, la que posteriormente fue confinada en un estanque para su tratamiento posterior. El CO2 se neutraliza convirtiéndolo en sólido, los NOx se pueden fijar como fertilizante en el agua y otros separados como ácidos. El agua contaminada se envió a tratamiento para ser recuperada y purificarla.