ADITIVO PARA MEJORAR LA COMBUSTION EN APARATOS DE COMBUSTION INDUSTRIALES, PROCEDIMIENTO PARA FABRICARLO Y MODO DE UTILIZACION.

Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales,

procedimiento para fabricarlo y modo de utilización.Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales que comprende principalmente minerales hidroabsorbentes de tipo volcánico de compuestos amorfos o cristalinos de silicato de aluminio, sometidos a un preproceso consistente en un expandido térmico y un molido hasta un diámetro aproximado de 24 micras, y mezclado con unos componentes auxiliares (diatomitas, perlita, puzolanas y sílice) en una proporción que depende de la planta de combustión concreta a la que se le suministra el producto.Procedimiento de fabricación de este aditivo.Modo de utilización del aditivo, suministrado en polvo y dispersado en la cámara de combustión o en otras zonas del aparato de combustión, por ejemplo en las entradas de aire, de combustible o en la corriente de gases de combustión. La alimentación de aditivo se ajusta para cada planta, y puede estar controlada en función de parámetros variables en la operación del aparato de combustión

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200802228.

Solicitante: IBS BUSINESS SERVICES LTD.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 34 PARK CROSS STREET LEEDS LS1 2QH REINO UNIDO.

Inventor/es: VOCHSEN,MARGARETE J.

Fecha de Solicitud: 28 de Julio de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 13 de Enero de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C10L10/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10L COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL; GAS NATURAL DE SINTESIS OBTENIDO POR PROCEDIMIENTOS NO PREVISTOS EN LAS SUBCLASES C10G   O   C10K; GAS DE PETROLEO LICUADO;   USO DE ADITIVOS PARA COMBUSTIBLES O FUEGOS;   GENERADORES DE FUEGO. › Uso de aditivos con fines particulares para combustibles o fuegos (empleo de ligantes para fabricación de briquetas de combustibles sólidos C10L 5/10; empleo de aditivos para mejorar la combustión de combustibles sólidos C10L 9/10).
  • C10L10/02 C10L […] › C10L 10/00 Uso de aditivos con fines particulares para combustibles o fuegos (empleo de ligantes para fabricación de briquetas de combustibles sólidos C10L 5/10; empleo de aditivos para mejorar la combustión de combustibles sólidos C10L 9/10). › para reducir el desarrollo del humo.
  • C10L10/04 C10L 10/00 […] › para disminuir la corrosión o incrustación.
  • C10L9/10 C10L […] › C10L 9/00 Tratamiento de combustibles sólidos para mejorar su combustión. › por utilización de aditivos.

Clasificación PCT:

  • C10L10/00 C10L […] › Uso de aditivos con fines particulares para combustibles o fuegos (empleo de ligantes para fabricación de briquetas de combustibles sólidos C10L 5/10; empleo de aditivos para mejorar la combustión de combustibles sólidos C10L 9/10).
  • C10L10/02 C10L 10/00 […] › para reducir el desarrollo del humo.
  • C10L10/04 C10L 10/00 […] › para disminuir la corrosión o incrustación.
  • C10L9/10 C10L 9/00 […] › por utilización de aditivos.
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ADITIVO PARA MEJORAR LA COMBUSTION EN APARATOS DE COMBUSTION INDUSTRIALES, PROCEDIMIENTO PARA FABRICARLO Y MODO DE UTILIZACION.

Fragmento de la descripción:

Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales, procedimiento para fabricarlo y modo de utilización.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales, a un procedimiento para fabricarlo y a un modo de utilización.

Mediante la utilización de este aditivo se mejora la eficiencia de los aparatos de combustión tales como calderas industriales o de producción de energía eléctrica, u otros tipos de hornos que quemen biomasa, carbón, petróleo y gas, y en general combustibles sólidos, líquidos o gaseosos a alta temperatura. Además se consiguen importantes reducciones en las emisiones, incluidas las de gases de efecto invernadero, en la producción de escorias, depósitos y cenizas y en el consumo de combustible.

Para ello se suministra controladamente una mezcla pulverulenta de mineral de silicato de aluminio preprocesado y mezclado con otros componentes, que consigue depurar los gases de combustión y las cenizas en suspensión, inhibir los depósitos, y promover la combustión completa del combustible y de los gases no completamente oxidados, con lo cual aumenta la eficiencia global de dicho aparato de combustión.

Antecedentes de la invención

Las calderas industriales son fundamentales en la generación térmica de energía eléctrica y en la generación de calor para otros muchos usos industriales. Sin embargo, estas aparatos de combustión presentan en su operación una serie de problemas, tales como:

• Sobrecalentamientos locales

• Baja eficiencia de la combustión

• Combustión inestable, sobre todo a baja carga o con combustibles poco refinados.

• Altas emisiones contaminantes, incluidos partículas y gases de efecto invernadero.

• Escorias en las paredes del horno e incrustaciones en las superficies de transmisión de calor.

• Problemas de corrosión a altas temperaturas

• Variación en la relación combustible/aire óptima

• Características no constantes en los combustibles

Se han utilizado diversos métodos para solucionar o disminuir estos problemas. El más eficaz sería utilizar un combustible que tuviera siempre las mismas características, para optimizar el sistema de combustión de acuerdo con ellas. Si además también tiene este combustible bajos contenidos de vanadio, azufre y sodio se pueden reducir hasta casi eliminarlos la mayoría de esos problemas. Sin embargo, esto suele ser imposible en la práctica, y es necesario aceptar suministros de combustible sin estos requerimientos para que la instalación sea viable económica- mente.

Por ello se suele recurrir a soluciones mecánicas o químicas, como modificar las condiciones de la combustión, utilizar aditivos, la desulfuración de los gases de combustión, etc.

Por ejemplo los gases de combustión pueden ser tratados rociándolos con lodos alcalinos antes de lanzarlos a la atmósfera. Al reaccionar con estos lodos,los óxidos de azufre se transforman en compuestos insolubles de sulfito o sulfato de calcio. Estos compuestos de calcio pueden ser entonces separados y eliminados o transformados en productos comerciales como yesos. Sin embargo, la efectividad de estos separadores basados en cal tienen una eficacia cuestionable, y se ha demostrado que no son eficaces con combustibles de alto contenido en azufre que producen SO3 durante la combustión.

También puede añadirse aditivos al combustible para reducir las emisiones de SO3, de cenizas ácidas en suspensión, las incrustaciones en los tubos y la corrosión, y para mejorar la combustión completa del combustible. Sin embargo, estos aditivos suelen ser caros y de efectividad variable. Hasta la fecha los aditivos más usados y con mejores resultados son los basados en MgO y Mg(OH)2, que se suministran generalmente en forma de aceite, y también otros compuestos de Mg o Mg-Mn solubles en aceite.

Como ejemplo de intentos para resolver estos problemas pueden verse los siguientes documentos de patente. El ES0410405 describe algunos catalizadores en forma de tiras metálicas utilizados para mejorar la combustión. En EP1602708 se describe un aditivo metálico para controlar las emisiones de óxidos de nitrógeno, utilizando principalmente Mn, y en ES2179092 se reivindica un catalizador de Cr. En US6067914 el metal utilizado es una aleación de Al-Ti. El inconveniente de estas técnicas es que el consumo en plantas industriales de estos metales aumenta el coste de operación.

Hasta la fecha ninguna de las técnicas mencionadas por sí sola ha sido suficiente para resolver todos los problemas que plantea la optimización de la combustión y el control de las emisiones y su reducción hasta los límites marcados por las autoridades obligan a los operadores de las plantas a utilizar múltiples procedimientos, que aumentan tremendamente los costos y la complejidad del funcionamiento de las plantas, además de ser estas técnicas muchas veces incompatibles entre sí, lo que limita su eficiencia.

Por ello la presente invención consiste en un producto, un procedimiento para fabricarlo y un modo de utilización que ofrece una manera simple, eficaz y económica de conseguir una combustión óptima y una reducción de las emisiones en aparatos de combustión de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, de biomasa o de combustibles fósiles, incluyendo calderas de plantas generadoras de electricidad y otras calderas, resolviendo principalmente los siguientes problemas:

• Baja eficiencia en la combustión

• Formación de escorias e incrustaciones en las superficies de la caldera

• Emisiones contaminantes y corrosivas.

Descripción de la invención

El producto de la invención, un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales, es un derivado de minerales generalmente de tipo volcánico, que han de ser extraídos de la mina y procesados, y que comprenden compuestos amorfos o cristalinos de silicato de aluminio, con las siguientes propiedades:

• Contenido en componentes de silicio de entre 64% y 95% en peso

• Densidad específica de entre 2,40 y 2,95

• Nivel de hidratación en estado natural de entre 7% y 9% en peso

Este mineral volcánico tal como aparece en la naturaleza tiene las características siguientes, a una temperatura de 170ºC:

• El nivel de hidratación cambia totalmente entre el nivel del mar y los 1250 m, pudiendo llegar a estar completamente hidratado a esta altitud.

• Totalmente deshidratado puede doblar su capacidad de absorción respecto a su estado natural.

• Si se pulveriza puede absorber una vez y media su propio peso debido a la cantidad de área específica que se añade en el proceso de pulverización.

• El tamaño natural deshidratado tiene un diámetro de entre 50 y 64 micras.

• Una pulverización en un molino de rodillos puede reducir el diámetro de las partículas hasta los 24 micras.

El producto de la invención comprende por tanto un mineral hidroabsorbente de origen volcánico compuesto principalmente de silicatos de aluminio, expandido térmicamente y molido hasta un diámetro aproximado de 24 micras, y mezclado con los siguientes componentes auxiliares en una proporción que depende de la planta de combustión concreta a la que se le suministra el producto:

• Diatomitas o tierras diatomaceas: entre el 0% y el 50%

• Perlita: entre el 0% y el 50%; puzolanas entre el 0% y el 50%

• Sílice: entre el 0% y el 50%

La formulación final es entonces homogeneizada y empacada para su envío y aplicación en el sistema de combustión del cliente.

El procedimiento de fabricación del aditivo para mejorar la combustión...

 


Reivindicaciones:

1. Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales caracterizado por comprender principalmente minerales de tipo volcánico con compuestos amorfos o cristalinos de silicato de aluminio sometidos a un preprocesado consistente en una expansión producida mediante un calentamiento rápido y un molido posterior hasta alcanzar un tamaño de partícula inferior a 24 micras.

2. Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según la reivindicación 1 caracterizado por que el mineral principal tiene las siguientes propiedades:

• Contenido en componentes de silicio de entre 64% y 95% en peso

• Densidad específica de entre 2,40 y 2,95

• Nivel de hidratación en estado natural de entre 7% y 9% en peso.

3. Aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por que al mineral principal se le añaden unos componentes auxiliares en proporciones que son función de las características del combustible que va a utilizarse y del aparato de combustión de la planta a la que se va a suministrar el aditivo, y por que la mezcla se prepara con una proporción en peso de cada uno de los componentes auxiliares comprendida entre un 0% si ese componente concreto no se añade y un máximo de 50% en alguno de ellos, y porque estos componentes auxiliares son los siguientes: Diatomitas, Perlitas, Puzolanas, Sílices.

4. Procedimiento para fabricar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales caracterizado por tomar un mineral hidroabsorbente de origen volcánico compuesto principalmente de silicatos de aluminio en forma amorfa o cristalina y someterlo a un preproceso que consiste en expandirlo térmicamente mediante un calentamiento rápido y pulverizarlo hasta un tamaño de partícula inferior a 24 micras.

5. Procedimiento para fabricar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según la reivindicación 4 caracterizado porque el polvo de mineral preprocesado se mezcla y homogeneiza con uno o varios componentes auxiliares, cuyas proporciones son función de la planta concreta a la que se va a servir el aditivo.

6. Procedimiento para fabricar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según la reivindicación 5 caracterizado porque los componentes auxiliares son: Diatomitas, Perírtas, Puzolanas, Sílice, mezclados con una proporción en peso de cada uno de estos componentes auxiliares comprendida entre un 0% si ese componente concreto no se añade y un máximo de 50% en alguno de ellos.

7. Procedimiento para utilizar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales caracterizado porque el aditivo, suministrado en polvo, es dispersado en diversas zonas del interior del aparato de combustión, seleccionando la relación aditivo/combustible y las zonas de distribución en función de diversos parámetros del aparato de combustión, del combustible utilizado y de los requerimientos de eficiencia, desgaste del equipo y niveles de contaminación, y después de pruebas y calibraciones en la planta donde está el aparato de combustión.

8. Procedimiento para utilizar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según la reivindicación 7 caracterizado porque el aditivo es inyectado directamente en las entradas de aire a la cámara de combustión.

9. Procedimiento para utilizar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según las reivindicaciones 7 ó 8 caracterizado porque el aditivo es inyectado en la corriente de gases de combustión.

10. Procedimiento para utilizar un aditivo para mejorar la combustión en aparatos de combustión industriales según las reivindicaciones 7, 8 ó 9 caracterizado porque el sistema de alimentación del aditivo tiene medios de control para variar la relación aditivo/combustible durante la operación del aparato de combustión, en función de la carga de la caldera o de otros parámetros.


 

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