Disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación,

del tipo en el que se distingue un silo de almacenamiento (7) que suministra combustible a una pluralidad de lanzas de combustión (5) que alimentan un horno de calcinación de roca caliza para la obtención de cal o dolomía calcinada a través de una pluralidad de líneas de alimentación, caracterizada esencialmente porque cada línea de alimentación es totalmente independiente y autónoma, contando en cada caso de una tolva de dosificación (9) con su correspondiente alimentador alveolar (14), conectada a una tubería de transporte neumático (10) provista de su compresor independiente (15) que a su vez conecta con la entrada (16) de una lanza de combustión (5) en concreto, de las varias que alimentan de combustible al horno

Disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación.

Campo técnico

El objeto de la presente invención, tal como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, hace referencia a una disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido, en hornos de calcinación del tipo "horno de cubas regenerativas", empleados típicamente en procesos de calcinación de roca caliza para la obtención de cal o dolomía calcinada, aunque opcionalmente se puede utilizar dicha disposición en cualquier otra aplicación que requiera el transporte o inyección de biomasa húmeda.

Antecedentes de la invención

Tradicionalmente, se conocen diferentes procesos para la calcinación de roca caliza u otras materias similares. Uno de los más comunes es el sistema denominado regenerativo. Dicho proceso puede utilizarse con un extenso rango de combustibles gaseosos, líquidos o sólidos.

Un "horno de cubas regenerativas" consta normalmente de dos cubas paralelas conectadas entre sí mediante un canal. Este tipo de horno está diseñado de tal manera que las dos cubas funcionan alternativamente, primero la una como combustión en paralelo y la otra como regeneración a contracorriente, y viceversa después, intercambiándose las funciones antes mencionadas.

Durante la operación del horno, este se alimenta de aire de combustión por la parte superior de la cuba que en ese momento está en "modo combustión", al tiempo que se inyecta combustible (en corriente paralela y en el mismo sentido) en dicha cuba a través de unas tuberías o "lanzas", cuyos extremos inferiores se encuentran en un plano horizontal en el interior de dicha cuba; mientras tanto, la otra cuba que se encuentra en ese momento en "modo regeneración", actúa a modo de regenerador o acumulador de calor, al tiempo que salen por ella, a contracorriente, los gases de escape de la combustión.

El combustible inyectado en el horno por dicha lanzas, puede ser gaseoso, líquido o sólido.

Existen en el mercado algunos dispositivos de estas características, como los que se describen a continuación.

Uno de ellos es el descrito en la patente US 3074706, que utiliza como combustibles preferentemente, o bien hidrocarburos gaseosos como el gas natural, o bien hidrocarburos líquidos como los derivados del petróleo. Cuando el combustible utilizado es gaseoso o líquido, el sistema de inyección a presión es estándar y no presenta ningún inconveniente especial, salvo los específicamente derivados del hecho de tratar con fluidos peligrosos.

Otro dispositivo es el descrito en la patente US 4810190, que utiliza combustible sólido, seco y pulverizado, el cuál es inyectado mediante un sistema de transporte por aire o gas inerte a alta presión; esta mezcla de combustible sólido y aire o gas a alta presión, presenta un comportamiento similar al que se obtiene con la utilización de combustibles gaseosos. Este sistema basado en la utilización de combustible sólido seco pulverizado, comprende un recipiente de pesaje que es alimentado desde un silo que contiene el combustible sólido pulverizado. A la salida del recipiente de pesaje, se halla un conjunto de alimentadores que dosifican y envían simultáneamente el combustible a unas tuberías, las cuáles, mediante aire u otro gas inerte a presión, transportan e inyectan el combustible en las lanzas o quemadores del horno. Como fuente de aire o gas inerte para la propulsión del combustible, se emplea un único compresor conectado a un recipiente a presión.

Una alternativa al uso de combustibles fósiles, es el uso de combustibles alternativos tales como biomasas o similares.

La utilización de biomasas como combustible, presenta algunas prestaciones, tanto de tipo económico como social; en primer lugar, se recicla biomasa, con lo cuál se disminuye la cantidad de desperdicios arrojados al medio ambiente; en segundo lugar, determinados tipos de biomasa se obtienen sin coste alguno como subproducto de determinados procesos industriales o agrícolas, por lo que son gratuitos, lo cuál permite que sea rentable su uso (a pesar del bajo poder calorífico que presentan algunos tipos, debido a su elevado grado de humedad); también, incluso desde el punto de vista legal, la utilización de biomasa como combustible presenta la ventaja de que permite el aumento de la cuota de emisión de CO2 a la atmósfera, ya que mientras se usa biomasa, se utilizan menos (o no se utilizan) los combustibles fósiles.

Sin embargo, todos los dispositivos mencionados anteriormente presentan serios inconvenientes, si se desean utilizar en ellos biomasas húmedas como combustible; en particular, biomasas de origen industrial o agropecuario (como el "marro" de café), con un elevado contenido de humedad, son difíciles o imposibles de utilizar (en su estado original de suministro) con las técnicas de dosificación e inyección de combustible comúnmente empleadas, antes mencionadas. Entre las dificultades que se pueden presentar, sobre todo en las líneas de transporte e inyección del combustible en las lanzas, se incluyen la tendencia al apelmazamiento o a la colmatación, los problemas de fluidez y la formación de bóvedas, entre otros.

Debido al hecho de que, en un sistema tradicional de inyección de combustible sólido pulverizado para este tipo de hornos, todas las líneas de inyección son alimentadas por un único compresor, cuando se emboza una de dichas líneas, la presión dinámica del compresor se redistribuye entre las demás líneas, con lo que la línea embozada deja de funcionar; esto se traduce en una reducción de la cantidad de combustible que llega al horno, lo cuál provoca una pérdida de rendimiento del mismo, además del problema de limpieza de la línea que ello representa.

Una solución parcial a dicho problema consiste en mezclar pequeñas cantidades de biomasa sólida húmeda con combustible sólido fósil pulverizado tradicional; si embargo, los problemas derivados de tener que averiguar cuáles son las proporciones correctas, según sea el origen de la biomasa utilizada y/o su grado de humedad, hacen poco operativa esta solución.

Otra deficiencia inherente al sistema actual, es la imposibilidad de controlar con precisión la dosificación de combustible que se dirige hacia cada una de las lanzas o grupo de lanzas.

Descripción de la invención

Con el fin de superar estos inconvenientes, se ha diseñado la novedosa disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido, en hornos de calcinación del tipo "horno de cubas regenerativas", objeto de la presente memoria técnica.

En términos generales, la presente invención se refiere a una disposición para la inyección de biomasa húmeda, que no presenta problemas de apelmazamiento, colmatación, fluidez o formación de bóvedas, en las líneas de transporte de dicha biomasa hasta el horno, incluso sin mezclar dicha biomasa con combustibles fósiles tradicionales.

Además, la nueva disposición permite una dosificación del combustible de biomasa, exacta e independiente, para cada una de las líneas por separado.

La novedosa disposición consiste, esencialmente, en incorporar una turbina impulsora de aire a presión (o un compresor) independiente por cada línea, además también de un dosificador (o más) independiente por cada línea; de este modo, si una determinada línea se empieza a obstruir por apelmazamiento o colmatación, la presión empieza a aumentar en dicha línea, con lo cuál aumenta la velocidad del aire o gas impulsor y, consecuentemente, este arrastra consigo el combustible acumulado, desobstruyendo la línea; además, la presencia de un dosificador por cada línea, asegura un control exacto del combustible suministrado a la misma.

La nueva disposición está constituida por un horno alternativo regenerativo de flujo paralelo, junto a un sistema de suministro de combustible biomasa húmeda, independiente para cada línea de alimentación del horno.

El horno consta de dos cubas que están conectadas mediante un canal; este horno está diseñado de manera que las cubas actúan alternativamente, la primera como combustión en paralelo, mientras que la segunda actúa como regeneración a contracorriente, y después viceversa, la primera como regeneración y la segunda como combustión.

Durante la operación del horno, este se alimenta...

1. Disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación, del tipo en el que se distingue un silo de almacenamiento (7) que suministra combustible a una pluralidad de lanzas de combustión (5) que alimentan un horno de calcinación de roca caliza para la obtención de cal o dolomía calcinada a través de una pluralidad de líneas de alimentación, caracterizada esencialmente porque cada línea de alimentación es totalmente independiente y autónoma, contando en cada caso de una tolva de dosificación (9) con su correspondiente alimentador alveolar (14), conectada a una tubería de transporte neumático (10) provista de su compresor independiente (15) que a su vez conecta con la entrada (16) de una lanza de combustión (5) en concreto, de las varias que alimentan de combustible al horno.

2. Disposición para la inyección de biomasa húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación, según reivindicación anterior, caracterizada esencialmente porque cuando el horno utilizado es de cubas regenerativas, cada tubería de transporte neumático (10) presenta un dispositivo de bifurcación (11) hacia dos lanzas de combustión (5) independientes, cada una situada en una cuba (1 y 2) del horno.