Precipitador electrostático autoregenerable y método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos.

Precipitador electrostático autoregenerable y método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos.

El precipitador electrostático (10) es del tipo que comprende un electrodo de descarga (1) ubicado en el interior de un conducto (3) de gases para la generación de una descarga en corona y la deposición de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas (11) que circula por el conducto (3) en una capa de deposición (4) en la pared interna del conducto (3). El precipitador electrostático (10) comprende al menos un conjunto de limpieza (7) dispuesto en el exterior del conducto (3), disponiendo cada conjunto de limpieza (7) de al menos una bobina de inducción (6) arrollada alrededor del conducto (3) para generar calentamiento en la pared del conducto (3) por inducción electromagnética. El precipitador electrostático (10) reduce las emisiones de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas.

Campo de la invención

La presente invención se engloba en el campo de los sistemas o aparatos para la reducción de emisiones contaminantes en sistemas de combustión, y más concretamente para la reducción de las emisiones de partículas en suspensión en una corriente de gas generada, por ejemplo, por una caldera de biomasa o un motor diésel. En particular, la invención se engloba en el ámbito de los precipitadores electrostáticos.

Antecedentes de la invención

Cualquier sistema de combustión es susceptible de generar emisiones contaminantes. Estas emisiones serán gaseosas pero también pueden contener partículas sólidas o líquidas en suspensión, producto de una combustión imperfecta o cenizas presentes en el combustible que abandonan el sistema con la corriente de gas. Especialmente singulares por este tipo de emisiones son los sistemas de combustión sólida (biomasa y carbón) así como los motores alternativos de combustión interna (especialmente diésel). La razón de su peligrosidad radica en el elevado número de partículas emitidas y su reducido tamaño (menor de 1 pm) difícilmente sedimentables en la atmósfera e imposibles de filtrar por el sistema respiratorio humano.

Por las razones explicadas, es habitual la introducción de elementos de filtrado en estos sistemas de combustión, para minimizar las emisiones de partículas. Aunque menos extendida en el ámbito de las calderas de biomasa, los filtros de partículas se instalan regularmente en los motores diésel para cumplir las normativas medioambientales.

Existen diversas estrategias para reducir las emisiones de partículas. Pueden emplearse, entre otros, cámaras de sedimentación o ciclones que separan las partículas por fuerza centrífuga, sistemas de filtrado que retienen mediante un lecho poroso (por ejemplo de fibra) los aerosoles, o precipitadores electrostáticos que cargan eléctricamente las partículas para después eliminarlas de la corriente de gas gracias al intenso campo eléctrico generado entre dos electrodos.

Cada uno de los sistemas mencionados tiene unas características que los hacen más o menos ventajosos en función del tipo de sistema de combustión. En muchos casos uno de los mayores problemas de aplicación es la remoción de las partículas depositadas a lo largo de la vida útil del filtro. Como ejemplo, en los motores diésel se emplea un sistema de filtrado que va acumulando las partículas inquemadas (de origen orgánico) y cada cierto tiempo emplean un ciclo de regeneración. Esto es, envían gases muy calientes al filtro y gracias a la alta temperatura alcanzada consiguen requemar las partículas depositadas, recuperando la eficiencia del elemento filtrante.

En otros casos, como por ejemplo en los precipitadores electrostáticos, es común la introducción de un elemento mecánico sobre el colector de deposición que cada cierto tiempo agita, rasca o golpea el colector, desprendiendo las partículas que son recogidas en un depósito de residuos en la zona inferior.

En la literatura científica y de patentes existen diversas propuestas para regeneración o limpieza de sistemas de filtrado de partículas, mayormente basadas en ciclos de regeneración con gases calientes o en la aplicación de técnicas de calentamiento eléctrico.

La presente invención propone un sistema de filtrado de partículas por precipitación electrostática que resuelve los mencionados problemas del estado del arte.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de filtrado de partículas por precipitación electrostática que se limpia de manera autónoma mediante calentamiento de las paredes por inducción electromagnética. Este método de autolimpieza permite el funcionamiento continuo del dispositivo y la eliminación de la mayor parte de la masa atrapada, reduciendo así las emisiones de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas de manera continua.

La presente invención propone un sistema para filtrar partículas sólidas provenientes de combustión mediante un precipitador electrostático autoregenerable. Un precipitador cilindrico con un electrodo de alto voltaje en el centro de la chimenea o conducto de gases genera un intenso campo eléctrico que acarrea la creación de una

región de descarga en corona. Las partículas en suspensión en la corriente gaseosa, en su mayoría de origen carbónico (inquemados) se ionizan y son desviadas hacia el electrodo de deposición por el mismo campo eléctrico que las cargó u otro diferente (precipitador de una o dos etapas). El electrodo de deposición de la presente invención será el cuerpo cilíndrico exterior del conducto (o conductos) en los que se realice la deposición.

A medida que se va depositando material sobre la chimenea, y siempre antes de que se debilite el campo eléctrico y empeore la eficiencia de filtrado se activará eléctricamente una serie bobinas de inducción externos al tubo. Estas bobinas arrolladas alrededor del conducto recibirán corriente alterna de alta frecuencia, generando una inducción electromagnética en la pared del conducto y con ello su calentamiento por las corrientes inducidas en él. Ello conllevará la elevación de la temperatura de la pared hasta que sea lo suficientemente alta como para iniciar la combustión de las partículas que están depositadas en la cara interior del conducto. En caso de que la superficie de deposición sea mayor que la superficie cubierta por las bobinas inductoras se prevén dos alternativas: el movimiento relativo de las bobinas con respecto al conducto, o la existencia de diversas bobinas que se activan secuencialmente para calentar la totalidad de la superficie.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un precipitador electrostático autoregenerable, del tipo que comprende un electrodo de descarga ubicado en el interior de un conducto de gases para la generación de una descarga en corona y la deposición de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas que circula por el conducto en una capa de deposición en la pared interna del conducto. El precipitador electrostático autoregenerable comprende al menos un conjunto de limpieza dispuesto en el exterior del conducto, disponiendo cada conjunto de limpieza de al menos una bobina de inducción arrollada alrededor del conducto para generar calentamiento en la pared del conducto por inducción electromagnética.

La al menos una bobina de inducción de cada conjunto de limpieza está preferentemente rodeada por al menos una capa de material aislante. El precipitador electrostático comprende preferentemente al menos un elemento de sujeción para la fijación del electrodo de descarga en el interior del conducto.

En una realización preferida, el precipitador electrostático comprende varios conjuntos de limpieza cuyas bobinas de inducción se activan conjuntamente o de manera secuencial. En otra realización, el precipitador electrostático comprende unos medios para el desplazamiento del conjunto (o conjuntos) de limpieza a lo largo de una sección del conducto.

El precipitador electrostático puede comprender además medios generadores de corriente alterna de alta frecuencia en la al menos una bobina de inducción.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos, del tipo que comprenden un electrodo de descarga ubicado en el interior de un conducto de gases para la generación de una descarga en corona y la deposición de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas que circula por el conducto en una capa de deposición en la pared interna del conducto. El método comprende generar calentamiento en la pared del conducto por inducción electromagnética.

La inducción electromagnética es preferentemente generada mediante al menos una bobina de inducción arrollada alrededor del conducto y sometida a corrientes alternas de alta frecuencia.

La inducción electromagnética puede ser generada por varias bobinas de inducción activadas conjuntamente o de manera secuencial. La inducción electromagnética puede ser también generada por una o varias bobinas de inducción que se desplazan a lo largo de una sección del conducto.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La Figura 1 es una vista en sección transversal de la presente invención.

La Figura 2 muestra una sección transversal en detalle del conjunto de limpieza y regeneración.

La Figura 3 se muestra en...

1. Precipitador electrostático autoregenerable, que comprende un electrodo de descarga (1) ubicado en el interior de un conducto (3) de gases para la generación de una descarga en corona y la deposición de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas (11) que circula por el conducto (3) en una capa de deposición (4) en la pared interna del conducto (3), caracterizado por que el precipitador electrostático (10) comprende al menos un conjunto de limpieza (7) dispuesto en el exterior del conducto (3), disponiendo cada conjunto de limpieza (7) de al menos una bobina de inducción (6) arrollada alrededor del conducto (3) para generar calentamiento en la pared del conducto (3) por inducción electromagnética.

2. Precipitador electrostático autoregenerable según la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una bobina de inducción (6) de cada conjunto de limpieza (7) está rodeada por al menos una capa de material aislante 5.

3. Precipitador electrostático autoregenerable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos un elemento de sujeción (2) para la fijación del electrodo de descarga (1) en el interior del conducto (3).

4. Precipitador electrostático autoregenerable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una pluralidad de conjuntos de limpieza (7) cuyas bobinas de inducción (6) se activan conjuntamente o de manera secuencial.

5. Precipitador electrostático autoregenerable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende unos medios para el desplazamiento del al menos un conjunto de limpieza (7) a lo largo de una sección del conducto (3).

6. Precipitador electrostático autoregenerable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios generadores de corriente alterna de alta frecuencia en la al menos una bobina de inducción (6).

7. Método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos, del tipo que comprenden un electrodo de descarga (1) ubicado en el interior de un conducto (3) de gases para la generación de una descarga en corona y la deposición de partículas sólidas en suspensión en una corriente de gas (11) que circula por el conducto (3) en

una capa de deposición (4) en la pared interna del conducto (3), caracterizado por que el método comprende generar calentamiento en la pared del conducto (3) por inducción electromagnética.

8. Método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos según la

reivindicación 7, caracterizado por que comprende la inducción electromagnética es generada mediante al menos una bobina de inducción (6) arrollada alrededor del conducto (3) y sometida a corrientes alternas de alta frecuencia.

9. Método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos según la

reivindicación 8, caracterizado por que la inducción electromagnética es generada por una pluralidad de bobinas de inducción (6) activadas conjuntamente o de manera secuencial.

10. Método de autoregeneración de precipitadores electrostáticos según cualquiera de

las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por que comprende desplazar la al menos una bobina de inducción (6) a lo largo de una sección del conducto (3).