Procedimiento para el mezclado continuo y fusión de sales inorgánicas.

Procedimiento para la fusión continua de sales inorgánicas, que comprende los siguientes pasos de procedimiento:

alimentación continua de sales sódicas a través de una unidad de alimentación en un horno (2),

calentamiento de las sales en el horno (2), generación de una corriente de sales en el centro del horno (2) por medio de una unidad de trasiego, que transcurre en sentido vertical, y está orientada hacia arriba, efectuándose en esta zona la alimentación de sales sólidas a través de la unidad de alimentación, y generándose por medio de la corriente una zona bifásica constituida por sal sólida y fundida, y una segunda zona separada de la misma de una fusión calentada a una temperatura de calentamiento,~

y descargándose fusión de la segunda zona por medio de una unidad de extracción paralelamente a la alimentación de sales sólidas.

Procedimiento para el mezclado continuo y fusión de sales inorgánicas La invención se refiere a un procedimiento para la fusión continua de sales inorgánicas.

Sales inorgánicas fundidas del tipo en cuestión se utilizan en diversas instalaciones industriales como medio de almacenaje de calor o medio de transferencia de calor. Las sales inorgánicas fundidas se utilizan en especial para el almacenaje de calor en centrales solares u otras instalaciones térmicas para el almacenaje de calor excedente de instalaciones de aire de escape, y para la transferencia de calor (calefacción) o descarga de calor (refrigeración) en reactores químicos de escala industrial.

En este caso, frente a medios de almacenaje de calor o de transferencia de calor orgánicos, las sales fundidas tienen la ventaja de presentar una capacidad térmica muy elevada (calor específico) , y ser empleables también a temperaturas elevadas debido a la baja tendencia a la descomposición, y a los altos puntos de evaporación. Además, las sales inorgánicas son valiosas y empleables mundialmente.

En la obtención de energía eléctrica en centrales solares, que ha experimentado un impulso considerable recientemente [Sonne, Wind und WÃrme, 11 (2004) 54-56; http://www.solarmillennium.de], son empleables sales inorgánicas fundidas como medios de almacenaje de calor.

En este caso, el almacenaje de cantidades de calor obtenidas mediante técnica solar constituye un requisito especial, ya que la generación de energía eléctrica se debe garantizar también durante la noche.

Con este fin se emplean, a modo de ejemplo, mezclas de nitrato potásico (KNO3) y nitrato sódico (NaNO3) en proporción 40/60 % en peso (punto de fusión aproximadamente 250º C) en forma líquida, que se almacenan en depósitos de almacenaje muy grandes, aislados térmicamente. La mezcla de sales fundida se calienta durante el día a una temperatura elevada T1, por ejemplo 400º C, con ayuda de la energía solar almacenada, y se almacena en un tanque de calefacción. Durante la noche se extrae del tanque de calefacción la fusión salina caliente, y se conduce a través de un sistema cambiador de calor, consumiéndose una parte de calor almacenado para la obtención de electricidad por medio de turbinas de vapor. En este caso, la fusión salina se enfría a una temperatura T2, por ejemplo 290º C, y se almacena aún líquida en un tanque de refrigeración a aproximadamente 290º C. Esta fusión se calienta durante el día a través de una parte de energía solar irradiada, de nuevo a la temperatura elevada de 400º C, se traslada al tanque de calefacción, pudiéndose repetir el ciclo.

Los tanques de almacenaje de centrales solares comerciales con aproximadamente 50 megavatios de potencia comprenden, a modo de ejemplo, 30 000 toneladas de fusión de sal de almacenaje, y tienen dimensiones en el orden de magnitud de 30 m de diámetro, y 15 a 20 m de altura.

Para la puesta en funcionamiento de tal sistema de almacenaje de calor, la sal, o bien la mezcla de sales, se debe llevar al menos a la temperatura del tanque de refrigeración.

Para la puesta en funcionamiento del sistema de almacenaje de calor de una central solar con aproximadamente 50 megavatios de potencia, esto significa concretamente que se debe calentar a 290-300º C, y almacenar en un tanque de almacenaje aislado, una masa de 30 000 toneladas de la mezcla de nitrato potásico/sódico citada anteriormente.

Para la fusión de cantidades muy grandes de sales inorgánicas, o bien mezclas de sales, a partir de las materias primas cristalinas, no se pueden emplear hornos de fusión convencionales, o una calefacción en el depósito. La fusión de una cantidad de sales tan grande en el depósito conduciría sólo a fusiones locales, debido a la mala conducción de calor de las materias primas cristalinas, o bien requeriría un tiempo prolongado poco realista, hasta que la cantidad total de sal se hubiera fundido.

Por la US 4 042 318 A es conocido un horno para la fusión de sales inorgánicas, que presenta un tanto interno y un tanque externo, que están engastados. Entre las paredes del tanque se encuentra un medio de calefacción. El espacio interno del tanque interno se subdivide mediante paredes de separación verticales para prolongar el camino de la fusión en el tanque, y ocasionar de este modo una homogeneización de la fusión.

La invención tomaba como base la tarea de poner a disposición un procedimiento por medio del cual se pudieran fundir grandes cantidades de sal.

Para la solución de esta tarea están previstas las características de la reivindicación 1. En las sub-reivindicaciones se describen formas de ejecución ventajosas y perfeccionamientos convenientes de la invención.

La invención se refiere a un procedimiento para la fusión continua de sales inorgánicas. El procedimiento comprende los siguientes pasos de procedimiento: alimentación continua de sales sódicas a través de la unidad de alimentación en un horno, calentamiento de las sales a través de una unidad de alimentación en un horno, calentamiento de las sales en el horno, y generación de una corriente de sales en el horno por medio de una unidad de trasiego. La corriente transcurre en sentido vertical, y está orientada hacia arriba, efectuándose la alimentación de sales sólidas en esta zona. Por medio de la corriente se genera una zona bifásica constituida por sal sólida y fundida, y una segunda zona separada de la misma de una fusión calentada a una temperatura de calentamiento. Paralelamente a la alimentación de las sales sólida, por medio de una unidad de extracción se efectúa la descarga de la fusión de la segunda zona.

Según la invención se efectúa continuamente la alimentación de sales sólidas o mezclas de sales en el horno de la instalación de calefacción, y paralelamente a esto, del mismo modo de manera continua, se efectúa la descarga de fusión, es decir, sal fundida. Por consiguiente, la instalación de horno según la invención forma un sistema de flujo que posibilita también fundir cantidades muy grandes de sal.

En este caso, una condición esencial para la función del sistema según la invención es la separación de una zona bifásica constituida por sal sólida y fundida de una segunda zona con la fusión calentada a una temperatura de calentamiento. De este modo se garantiza que la fusión extraída a través de la unidad de extracción de la segunda zona no contiene componentes de sal no fundida, es decir, la sal sólida alimentada se mantiene en la zona bifásica.

Una ventaja esencial de la invención consiste en que la separación de la zona de fusión de la zona bifásica, en la que están contenidas las sales sólidas, se puede garantizar mediante medidas técnicas de circulación, de modo que el gasto mecánico a tal efecto se puede mantener muy reducido.

Según la invención, con la unidad de trasiego en el centro del horno se genera una corriente vertical orientada hacia arriba, preferentemente laminar, por medio de la cual se mantienen en la zona bifásica las sales sólidas alimentadas a través de la unidad de alimentación. En un acondicionamiento simple desde el punto de vista de construcción, tal circulación se puede generar con una unidad de trasiego en forma de un mecanismo agitador o una bomba. Alternativa o adicionalmente a esto, en la zona de fondo del horno puede estar prevista una instalación de toberas, por medio de la cual se puede introducir en el horno una corriente gaseosa orientada hacia arriba. Para favorecer esta corriente gaseosa se pueden introducir ventajosamente elementos conductores en el horno. En el más sencillo de los casos, tal elemento conductor está formado por un cilindro conductor abierto por arriba y por abajo, que rodea la unidad de trasiego, y cuyo eje de simetría es preferentemente coaxial al eje de simetría. La corriente orientada hacia arriba en sentido vertical se reúne y refuerza mediante el cilindro conductor circundante. El borde superior del cilindro conductor actúa además como medio de desvío, ya que la masa circulante hacia arriba a través del borde se desvía en el mismo, y entonces circula hacia abajo en la zona marginal del horno.

Esta corriente favorece además la separación de la zona de fusión de la zona bifásica. Esto se basa en que en la zona central del horno, las sales sólidas alimentadas a través de la unidad de alimentación, preferentemente a través de la tapa del horno, se mantienen en primer lugar en la zona de corriente ascendente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fusión continua de sales inorgánicas, que comprende los siguientes pasos de procedimiento:

alimentación continua de sales sódicas a través de una unidad de alimentación en un horno (2) , calentamiento de las sales en el horno (2) , generación de una corriente de sales en el centro del horno (2) por medio de una unidad de trasiego, que transcurre en sentido vertical, y está orientada hacia arriba, efectuándose en esta zona la alimentación de sales sólidas a través de la unidad de alimentación, y generándose por medio de la corriente una zona bifásica constituida por sal sólida y fundida, y una segunda zona separada de la misma de una fusión calentada a una temperatura de calentamiento,

y descargándose fusión de la segunda zona por medio de una unidad de extracción paralelamente a la alimentación de sales sólidas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el horno (2) se funden mezclas de sales, introduciéndose las sales aisladas en el horno (2) por separado, o mezcladas previamente, por medio de la unidad de alimentación, y mezclándose completamente en el mismo por medio de la unidad de trasiego.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque en la segunda zona la mezcla de sales se mezcla completamente, y se presenta fundida.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque como sales se emplean nitrato potásico y nitrato sódico.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la separación de zonas se determina mediante la intensidad de corriente y/o elementos de inserción mecánicos en el horno (2) para el control de circulación.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque en las zonas marginales del horno (2) se genera una corriente orientada hacia abajo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por medio de la unidad de trasiego se genera una corriente laminar.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la segunda zona de fusión se sitúa por debajo de la zona bifásica.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la alimentación de sales sólidas y la extracción de fusión se efectúan continuamente o a intervalos de tiempo predeterminados.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la masa de sales sólidas alimentada al horno (2) por unidad de tiempo y la masa de fusión extraída por unidad de tiempo se controlan de modo que el peso total de la cantidad de sal contenida en el horno (2) permanece constante al menos aproximadamente.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la masa de sales sólidas alimentada al horno (2) por hora y la masa de fusión extraída simultáneamente del horno (2) por hora asciende a un 100 % en peso del contenido del horno (2) , es decir, no sobrepasan una carga de horno.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la masa de sales sólidas alimentada al horno (2) por hora y la masa de fusión extraída simultáneamente del horno (2) por hora no sobrepasa un 25 % en peso del contenido del horno (2) .