El dispositivo está previsto para secar de forma continua materiales con diferente granulometría y con textura irregular basándose en un régimen de contacto gas-sólido con reducida pérdida de carga y sin necesidad de utilizar sólido inerte coadyuvante.

El dispositivo se fundamenta en que la cámara de contacto entre el aire y las partículas de serrín, biomasa u otro sólido (1, figura 1) es de configuración troncocónica y presenta un orificio de entrada para el aire (3, figura 1) en la base. La relación entre el diámetro de este orificio (3, figura 1) y el diámetro interno de la base de la cámara troncocónica está comprendida entre 1/2 y 5/6, todo ello con objeto de que un caudal de aire impulsado de abajo hacia arriba a través de la entrada (3) produzca un canal en el material contenido en la cámara troncocónica. Esto provoca movimientos cíclicos y homogéneos de ascenso/descenso del material, lo que aporta una gran eficacia al proceso de secado

Dispositivo para el secado en continuo de materiales granulares.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un dispositivo para el secado por alimentación continua de materiales granulares, como pueden ser serrín, áridos, granos vegetales, escorias o minerales triturados.

El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo mediante el que es posible alcanzar un régimen de contacto gas-sólido con una reducida pérdida de carga, evitando además los problemas de circulación interna de las partículas sólidas. La operación que se realiza mediante el dispositivo no requiere la utilización de sólido inerte coadyuvante para el movimiento del lecho, con el consiguiente ahorro energético, y permite operar con sólidos de diferente granulometría, adherentes y con textura irregular.

Para conseguir esas ventajas funcionales se ha previsto que el dispositivo ofrezca un diseño en el que la cámara o zona de secado presente una configuración troncocónica invertida, con unas proporciones determinadas tanto en altura como en diámetro de las distintas zonas.

Antecedentes de la invención

El secado de materiales granulares se puede realizar mezclando el material húmedo con una corriente seca y caliente del mismo material (patente austriaca 665312, patente estadounidense 4988407 y patente británica 472437), mediante el empleo de zeolitas (patente holandesa 2001090669), en dispositivos de distinta configuración y geometría (patente alemana 31 10156) o en otros aparatos más habituales, como trómeles (patente europea 69586), en secaderos de bandeja (patente japonesa 54124895 y británica 715863) e incluso mediante lechos fijos (patentes estadounidenses 2813352, 2974419 y 3261105) y fluidizados, de manera tal que estos últimos constituyen secaderos basados en la técnica del lecho fluidizado, y en los que existe una cámara de secado en cuya base incorpora una placa dotada de orificios a través de los cuales se insufla aire que provoca la agitación de las partículas contenidas en el secador. Este tipo de secadores adolecen de una serie de problemas e inconvenientes basados en la necesidad de una etapa previa de molienda y uniformización del material para facilitar la fluidización, ya que los sólidos con tamaño de grano elevado y geometría irregular presentan dificultades de fluidización. Además generalmente estos secaderos requieren también la utilización de un material inerte, generalmente arena, que actúa como coadyuvante de la fluidización. Sistemas de secado y/o combustión que utilizan la técnica del lecho fluidizado se describen en las patentes alemanas 3530744, 10260744 y 10260745, en la patente británica 2049899 y en las patentes europeas 0153596, 0277046 y 0287812.

Para solventar todos esos problemas se requiere un gasto energético considerable para mover el material inerte, así como un consumo del material inerte necesario para la fluidización, entre otros requerimientos y necesidades.

Una vía para mejorar la eficacia de la operación de secado es la utilización de métodos de contacto que aseguren una alta turbulencia con la mínima cantidad de aire, como el sistema de contacto denominado de "spouted bed", Básicamente consiste en la disposición del sólido en un lecho por cuya base entra el gas, pero en lugar de utilizar la clásica placa distribuidora característica de los lechos fluidizados, el gas entra a través de un orificio y abre un canal (spout) por el que asciende el gas. De esta manera el material granular, que puede ser alimentado por la parte superior, está circulando cubriendo un ciclo compuesto por una etapa descendente en la zona anular del lecho que rodea al referido canal, y una etapa ascendente en la zona del canal, impulsado por el gas.

Sistemas para el secado, combustión y reacción que utilizan la técnica de contacto denominada de "spouted bed" se describen en la patente japonesa 53047230, en las patentes estadounidenses 3964922, 4021193 y 4934282, en la española 2158026 y en la patente alemana 2533010.

La ventajas que ofrece el sistema de contacto denominado "spouted bed" frente al lecho fluidizado, pueden resumirse en las siguientes:

- Se pueden tratar materiales que en otros sistemas de contacto presentan dificultades debido a su tendencia a la aglomeración o fusión de partículas, ya que la acción de la alta velocidad en dicho sistema rompe los aglomerados.

- No es necesaria la placa distribuidora para el aire utilizada en los sistemas convencionales, que es la causante de los problemas más graves de aglomeración.

- Se pueden procesar partículas de mayor tamaño que en el lecho fluidizado.

- La pérdida de carga puede considerarse del orden del 50% respecto de las de un lecho fluidizado de la misma altura.

- El calentamiento de los gases ascendentes por los sólidos calientes que descienden por la zona anular genera un efecto de intercambiador en contracorriente, lo que resulta muy adecuado para el secado de materiales termosensibles.

- Los regímenes de flujo del fluido y del sólido se caracterizan de manera más fiable que en el lecho fluidizado, con lo que el modelado y el aumento de escala es más sencillo.

Teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, la invención que en adelante se describirá está basada precisamente en el denominado sistema de contacto de "spouted bed", con una serie de particularidades de las que se derivan notables ventajas, ya que se acrecientan las relacionadas con el manejo de sólidos de textura irregular y con tendencia a la aglomeración, características que son comunes a los materiales granulares.

Descripción de la invención

El dispositivo que se preconiza, basándose como anteriormente se ha dicho en la técnica de contacto denominada de "spouted bed", presenta unas características estructurales, de diseño y funcionales que además de resolver la problemática anteriormente expuesta y correspondiente a los sistemas tradicionales, ofrece una serie de ventajas y nuevas prestaciones, como más adelante se expondrá.

Más concretamente, el dispositivo de la invención constituye un equipo de secado susceptible de ser construido en cualquier material resistente a la abrasión del sólido a tratar, que presenta como primera característica fundamental la configuración troncocónica invertida de la zona o cámara de secado, la cual se prolonga superiormente de forma cilíndrica con el objeto de recoger el penacho de sólidos que arrastrados por el gas surgen del centro del lecho. La sección cónica se construirá con unas dimensiones y un diseño de la entrada particulares para conseguir una máxima eficacia de secado, una mínima pérdida de carga y una uniformidad en los sólidos a tratar. La longitud de la sección cilíndrica será la mitad de la zona cónica, con un diámetro mayor que la zona superior de la sección cónica y ligeramente metido en la zona cónica, con objeto de recoger las partículas descendentes de la fuente.

El material granular se alimenta preferentemente por la parte superior, y para conseguir la máxima eficacia de la operación de secado y la mayor estabilidad del lecho se alimentará directamente a la zona anular. Esto se debe a que las partículas, durante su estancia en el lecho describen trayectorias cíclicas bien definidas, y alimentando de esta manera las partículas se calentarán y perderán humedad al descender por la zona anular, y posteriormente ascenderán por el canal que se forma en la parte central del lecho como consecuencia de la impulsión del aire hacia arriba a través de la entrada única a la referida cámara o zona de secado. Para asegurarse de que todas las partículas completan al menos un ciclo, el tubo de alimentación desciende por debajo del canal de recogida del material seco. En el caso de mezclas de material fino y grueso, el primero realizará al menos un ciclo mientras que el segundo realizará probablemente más de un ciclo debido a su trayectoria más estrecha en la fuente.

Como consecuencia de que la velocidad del aire en el canal central es superior a la velocidad terminal de las partículas más gruesas, inevitablemente todas las partículas describirán ciclos, evitándose las zonas muertas (sin circulación de material). No se elimina sin embargo la necesaria segregación o desplazamiento discriminado por tamaños o densidades de las partículas, ya que este fenómeno es el que permite separar el material secado del que aún está por secar. Las partículas más pequeñas, de menor densidad o con menor contenido de humedad, describen trayectorias más amplias en la fuente y serán recogidas en el canal...

1. Dispositivo para el secado en continuo de sólidos granulares basado en que los sólidos o material a secar acceden desde una tolva superior de alimentación a una cámara o zona de secado en la que se produce un lecho de ese material sólido a secar, que por la parte inferior cuenta con una entrada de aire cuya impulsión hacia arriba determinará que el propio material circule cubriendo un ciclo compuesto en base a una etapa descendente en la zona anular del lecho que rodea al chorro central y una etapa ascendente en esa zona central, impulsado por el propio aire. El dispositivo caracterizado por la zona o cámara de secado (1) presenta una configuración tronco-cónica invertida cuyo diámetro inferior D_i es mayor que la entrada (3) a través de la cual se impulsa el aire; habiéndose previsto que el ángulo de inclinación y correspondiente a esa parte troncocónica invertida de la cámara o zona de secado, esté comprendido entre 28º y 50º; y que la relación entre el diámetro D_o de la entrada (3) y el diámetro D_i de la base de la parte tronco-cónica (4), esté comprendida entre 1/2 y 5/6, habiéndose previsto también que el caudal de aire a la entrada (3) esté comprendido entre el correspondiente a una velocidad mínima y a una velocidad máxima, dependiendo de las propiedades del material a secar y de los factores geométricos del propio dispositivo.

2. Dispositivo para la secado en continuo de sólidos granulares, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la cámara o zona de secado (1) presenta una prolongación superior cilíndrica de mayor sección parcialmente introducida en la zona cónica (2), con un canal inclinado de recogida de sólido seco de la fuente entre ambas (9). El sólido a tratar es alimentado a través de la correspondiente tolva (8) con una tubería que descarga el sólido en la zona anular de la cámara cónica de secado, a un nivel inferior al canal de recogida del sólido seco (9), y esta provisto de un bafle colocado en la zona superior de la zona cilíndrica (7), de un dispositivo central compuesto de dos anillos (5) localizados uno en la zona superior de la cámara cónica y el otro en la prolongación cilíndrica superior, ambos sujetados a la base de la cámara con tres nervaduras (6), de un sistema de recogida de sólidos del canal y del ciclón (15), de una turbosoplante de impulsion (13) y de una cámara de calentamiento del aire (14).