Instalación de horno para mezclar y fundir de manera continua sales inorgánicas.

Instalación (1) de horno para mezclar y fundir de manera continua sales inorgánicas con una unidad de suministro,

por medio de la que se realiza un suministro ininterrumpido de sales sólidas a un horno (2) y con medios para calentar las sales en el horno (2), caracterizada porque está prevista una unidad de circulación, que presenta un agitador (6) o una bomba con una línea característica de corriente orientada verticalmente hacia arriba, mediante lo cual se genera una separación de una zona de dos fases de una sal sólida y fundida y de una segunda zona de una masa fundida calentada hasta una temperatura de calentamiento, introduciéndose las sales sólidas suministradas a través de la unidad de suministro a través de una abertura (5) de llenado en la cubierta (2a) del horno (2), que se encuentra en la zona de la corriente ascendente generada con la unidad de circulación, y porque está prevista una unidad de extracción, por medio de la que en paralelo al suministro de las sales sólidas se realiza una evacuación de masa fundida fuera de la segunda zona.

Instalación de horno para mezclar y fundir de manera continua sales inorgánicas La invención se refiere a una instalación de horno para fundir de manera continua sales inorgánicas.

Las sales inorgánicas fundidas del tipo en cuestión se usan en diferentes instalaciones industriales como medio de almacenamiento de calor o medio de transmisión de calor. Las sales inorgánicas fundidas se usan en particular para almacenar calor en centrales solares u otras centrales térmicas para almacenar el exceso de calor de las instalaciones de aire de escape y para la transmisión de calor (calentamiento) o la evacuación de calor (enfriamiento) en reactores químicos industriales.

Las sales fundidas tienen en este sentido con respecto a los medios de almacenamiento de calor o de transmisión de calor orgánicos la ventaja de que presentan una capacidad térmica (calor específico) muy elevada y que también pueden utilizarse a temperaturas elevadas debido a una menor tendencia a la descomposición y a puntos de evaporación elevados. Además las sales inorgánicas son económicas y están disponibles por todo el mundo.

En la obtención de energía eléctrica en centrales solares, que ha experimentado recientemente un auge considerable [Sonne, Wind und WÃrme, 11 (2004) 54-56; http://www.flagsol.com/andasol_projects.htm; http://www.solarmillennium.de] pueden utilizarse sales inorgánicas fundidas como medios de almacenamiento de calor.

A este respecto el almacenamiento de cantidades de calor obtenidas mediante técnica solar representa un reto especial, porque la generación de energía eléctrica también debe garantizarse durante la noche.

Con este objetivo se utilizan, por ejemplo, mezclas de nitrato de potasio (KNO3) y nitrato de sodio (NaNO3) en una razón del 40/60% en peso (punto de fusión a aproximadamente 250º C) en forma líquida, que se conservan en recipientes de almacenamiento muy grandes, aislados térmicamente. La mezcla de sales fundida se calienta durante el día hasta una temperatura T1 elevada, por ejemplo 400º C, con ayuda de la energía solar concentrada y se almacena en un tanque caliente. Durante la noche se extrae la masa fundida de sales caliente del tanque caliente y se guía a través de un sistema de intercambiadores de calor, consumiéndose una parte del calor almacenado para obtener electricidad por medio de turbinas de vapor. A este respecto, la masa fundida de sales se enfría hasta una temperatura T2, por ejemplo 290º C, y se almacena, todavía en estado líquido, en un tanque frío a aproximadamente 290º C. Durante el día esta masa fundida se calienta mediante una parte de la energía solar incidente de nuevo hasta la temperatura elevada de 400º C, se transfiere al tanque caliente y puede repetirse el ciclo.

Los tanques de almacenamiento de centrales solares comerciales con una potencia de aproximadamente 50 megavatios tienen capacidad, por ejemplo, para aproximadamente 30.000 toneladas de la masa fundida de sales de almacenamiento y tienen dimensiones en el orden de magnitud de 30 m de diámetro y de 15 a 20 m de altura.

Para la puesta en marcha de un sistema de almacenamiento de calor de este tipo debe llevarse la sal o la mezcla de sales al menos hasta la temperatura del tanque frío.

Para la puesta en marcha del sistema de almacenamiento de calor de una central solar con aproximadamente 50 megavatios de potencia esto significa en concreto, que debe calentarse una masa de 30.000 toneladas de la mezcla de nitrato de potasio/sodio mencionada anteriormente hasta 290 -300º C y conservarse en un tanque de almacenamiento aislado.

Para la fusión de cantidades tan grandes de sales inorgánicas o mezclas de sales a partir de las materias primas cristalinas no pueden utilizarse hornos de fusión convencionales o un calentamiento en el recipiente. La fusión de una cantidad de sal tan grande en el recipiente conduciría, debido a la mala conducción de calor de las materias primas cristalinas, sólo a fusiones parciales locales o requeriría una duración de tiempo irrealmente larga, hasta que toda la masa de sal se hubiera fundido.

Por el documento US 4 042 318 A se conoce un horno para fundir sales inorgánicas, que presenta un tanque interno y uno externo, que están dispuestos encajado uno dentro de otro. Entre las paredes del tanque se encuentra un medio de calentamiento. El espacio interior del tanque interno está dividido por paredes de separación verticales, para prolongar el trayecto de la masa fundida en el tanque y de esta manera provocar una homogeneización de la masa fundida.

Por el documento JP11325739 se conoce una instalación para fundir grandes cantidades de sal, precalentándose el recipiente de masa fundida para la sal a través de un circuito de sal separado.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento y una instalación de horno, por medio de los que puedan fundirse grandes cantidades de sal.

Para solucionar este objetivo están previstas las características de la reivindicación 1. Formas de realización ventajosas y perfeccionamientos convenientes de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

La instalación de horno según la invención sirve para mezclar y fundir de manera continua sales inorgánicas. La instalación de horno presenta una unidad de suministro, por medio de la que puede realizarse un suministro ininterrumpido de sales sólidas a un horno. Además están previstos en la instalación de horno medios para calentar las sales así como una unidad de circulación. Esta unidad de circulación presenta un agitador o una bomba con una línea característica de corriente orientada verticalmente hacia arriba, mediante lo cual se genera una separación de una zona de dos fases de una sal sólida y fundida y de una segunda zona de una masa fundida calentada hasta una temperatura de calentamiento. Las sales sólidas suministradas a través de la unidad de suministro se introducen a través de una abertura de llenado en la cubierta del horno, que se encuentra en la zona de la corriente ascendente generada con la unidad de circulación. Además está prevista una unidad de extracción, por medio de la que se realiza en paralelo al suministro de las sales sólidas una evacuación de la masa fundida fuera de la segunda zona.

Según la invención el suministro de sales sólidas o mezclas de sales tiene lugar de manera ininterrumpida en el horno de la instalación de horno y en paralelo a esto, también de manera ininterrumpida, la evacuación de masa fundida, es decir sal fundida. La instalación de horno según la invención forma por consiguiente un sistema de flujo, que permite fundir también cantidades muy grandes de sal.

Una condición esencial para el funcionamiento del sistema según la invención es a este respecto la separación de una zona de dos fases de una sal sólida y fundida de una segunda zona con la masa fundida calentada hasta una temperatura de calentamiento. De este modo se garantiza que la masa fundida extraída a través de la unidad de extracción fuera de la segunda zona no contenga ningún componente de sal no fundida, es decir la sal sólida suministrada se mantiene en la zona de dos fases.

Una ventaja esencial de la invención consiste en que la separación de la zona de la masa fundida de la zona de dos fases, en la que están contenidas las sales sólidas, puede garantizarse mediante medidas de la técnica de corriente, de modo que el esfuerzo mecánico para ello puede mantenerse muy reducido.

Según la invención con la unidad de circulación se genera en el centro del horno una corriente orientada verticalmente hacia arriba, preferiblemente laminar, por medio de la que las sales sólidas suministradas a través de la unidad de suministro se mantienen en la zona de dos fases. Una corriente de este tipo se genera con una unidad de circulación en forma de un agitador o una bomba. Adicionalmente en la zona de fondo del horno puede estar prevista una disposición de tobera, por medio de la que pueden introducirse en el horno un flujo de gas orientado hacia arriba. Para apoyar esta corriente pueden incluirse ventajosamente en el horno elementos de guiado. En el caso más sencillo un elemento de guiado de este tipo está formado por un cilindro de guiado abierto por arriba y por abajo, que rodea la unidad de circulación y cuyo eje de simetría es preferiblemente coaxial con respecto al eje de simetría del horno. La corriente orientada hacia arriba en dirección vertical se concentra y se refuerza mediante el cilindro de guiado circundante.... [Seguir leyendo]

1.Instalación (1) de horno para mezclar y fundir de manera continua sales inorgánicas con una unidad de suministro, por medio de la que se realiza un suministro ininterrumpido de sales sólidas a un horno (2) y con medios para calentar las sales en el horno (2) , caracterizada porque está prevista una unidad de circulación, que presenta un agitador (6) o una bomba con una línea característica de corriente orientada verticalmente hacia arriba, mediante lo cual se genera una separación de una zona de dos fases de una sal sólida y fundida y de una segunda zona de una masa fundida calentada hasta una temperatura de calentamiento, introduciéndose las sales sólidas suministradas a través de la unidad de suministro a través de una abertura (5) de llenado en la cubierta (2a) del horno (2) , que se encuentra en la zona de la corriente ascendente generada con la unidad de circulación, y porque está prevista una unidad de extracción, por medio de la que en paralelo al suministro de las sales sólidas se realiza una evacuación de masa fundida fuera de la segunda zona.

2.Instalación de horno según la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de circulación presenta una disposición de tobera en la zona de fondo del horno (2) , pudiendo introducirse por medio de la disposición de tobera un flujo de gas orientado verticalmente hacia arriba en el horno (2) .

3.Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la unidad de circulación está dispuesta en el centro del horno (2) .

4.Instalación de horno según la reivindicación 3, caracterizada porque por medio de elementos de guiado se genera en las zonas de borde una corriente orientada hacia arriba.

5.Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque para calentar el horno (2) en cuyo espacio interior y/o en cuyo lado exterior están previstos elementos de calentamiento, teniendo lugar el calentamiento del horno (2) por medio de gas, fuel, fuel pesado o energía eléctrica.

6.Instalación de horno según la reivindicación 5, caracterizada porque dentro del horno (2) los elementos de calentamiento dispuestos están formados por cuerpos (3) de calentamiento tubulares alimentados por gas.

7.Instalación de horno según la reivindicación 6, caracterizada porque el horno (2) presenta una sección transversal circular, y porque los cuerpos (3) de calentamiento tubulares están dispuestos de manera anular en la zona de borde del horno (2) .

8.Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque como unidad de suministro están previstos tornillos sinfín de dosificación, dispositivos de dosificación por vibración, cintas transportadoras o cadenas transportadoras.

9.Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque como unidad de extracción está previsto un elevador de líquido por medio del cual se extrae masa fundida fuera de la segunda zona, en particular de la zona de fondo del horno (2) .

10. Instalación de horno según la reivindicación 9, caracterizada porque el accionamiento del elevador de líquido y la abertura (8) de descarga para evacuar la masa fundida están dispuestos por encima de la cubierta (2a) del horno (2) .

11. Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque como unidad de extracción está prevista una bomba (9) centrífuga.

12. Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque ésta presenta una unidad de control para controlar el suministro de sal sólida y la extracción de masa fundida, estando prevista para medir la cantidad de sal sólida, suministrada a través de la unidad de suministro, una unidad de medición volumétrica y gravimétrica, y estando prevista para medir la cantidad de masa fundida, evacuada a través de la unidad de extracción, una unidad de medición para determinar el consumo de potencia de la unidad de extracción o para determinar la velocidad de corriente de la masa fundida.

13. Instalación de horno según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque está prevista una unidad de pesaje para determinar el peso del horno (2) llenado con sales.

14. Instalación de horno según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizada porque está prevista una unidad de medición de la temperatura para determinar las temperaturas en las dos zonas dentro del horno (2) .