Un método para la obtención de energía de biomasa en la cual se ha eliminado al menos parte de los carbohidratos o de aceite,

o ambos, que comprende:

a) la introducción de biomasa en el interior de una cámara de combustión verticalmente alargada que consta de:

i) al menos un incinerador en suspensión situado en la parte superior de la cámara de combustión y que tenga la capacidad de proyectar una llama hacia la parte inferior del eje de la cámara de combustión,

ii) un aparato para la transferencia de calor en el cual parte de su superficie sea colectora de calor, la cual deberá estar situada radialmente con respecto a la llama y por debajo del incinerador, y

(iii) una abertura de escape situada por debajo de la llama y por debajo de al menos parte la superficie colectora de calor;

b) combustión de la biomasa para producir una mezcla que contiene gas caliente de combustión y ceniza fundida por encima del nivel de la abertura de escape;

c) la transferencia de calor procedente del gas caliente de combustión a al menos una porción de la superficie colectora de calor de manera sustancial por la radiación previa a cualquier contacto sustancial de la ceniza con una superficie de la cámara de combustión, para producir una mezcla de gas de combustión templado y de ceniza no fundida y que tiene un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en la fase de la combustión; y

d) enfriamiento del gas templado de combustión con gas frío, para producir una mezcla que contiene gas enfriado de combustión y ceniza no fundida y que tiene un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en el paso de transferencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general al sector de la extracción de energía procedente de biomasa. En particular, se refiere a la obtención de energía a través de la biomasa de plantas, tales como la fibra vegetal producida en procesos de molido de grano, caña y remolacha.

La biomasa desprovista al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, es empleada aquí para referirse a cualquier material procedente de una especie del reino vegetal, que ha sido físicamente separado de la planta y del que se ha eliminado al menos parte (a saber, mínimo un 40% aproximadamente de sólidos secos) de carbohidratos (azúcares o almidón) o aceites (tales como tejidos que contienen aceite, por ejemplo el germen) . Un ejemplo de este tipo de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o de aceites, o ambos, es la fibra, definida aquí como un material que contiene al menos alrededor del 80 del porcentaje de su de sólidos secos en materiales seleccionados del grupo compuesto por polisacáridos sin almidón, celulosa, hemicelulosas, dextrinas, inulina, lignina, ceras, chitina, pectina, beta-glucanos, oligosacáridos, así como mezclas de éstos. Otra biomasa separada incluye, sin carácter restrictivo, elementos tales como la cáscara, vaina, cáscara de nueces, hojas, tallo, tronco, pedúnculos, ramas,

o raíces, entre otros. La biomasa puede ser incinerada para generar energía; dependiendo de la planta de la cual se obtiene, la composición de la biomasa y su contenido en agua, tiene típicamente un Poder Calorífico Superior (PCS) de aproximadamente 16.000.000-23.000.000 J/kg (7000-10.000 BTU/lb) (base seca) . Otros materiales de las plantas, tales como el germen del maíz, puede tener un PCS que alcanza valores tan elevados como 35.000.000 J/kg (15.000BUT/lb) (base seca) . En consecuencia, teóricamente, la biomasa en la cual se ha eliminado al menos parte de los carbohidratos

o aceites, o ambos, podría ser incinerada para total o parcialmente abastecer de energía procesos industriales tales como un proceso de molido, que produce fibra como coproducto.

Sin embargo, por lo general la biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, no ha sido empleada como fuente de energía por distintas razones. En primer lugar, la mayoría de la biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, contiene niveles relativamente altos de ceniza (iones inorgánicos) , tales como fósforo, calcio, magnesio, sodio y potasio. Por ejemplo, la fibra del grano de maíz común, contiene alrededor del 4% de sólidos secos en ceniza, de la cual el fósforo, ya sea en su forma más elemental o en compuestos, es el elemento más presente (la ceniza total contiene en torno al 40 % del porcentaje de su peso en P205) . Generalmente, la ceniza de la fibra tiene un punto de fusión o punto de fundido relativamente bajo, lo cual implica que a temperaturas más elevadas la ceniza se funde y formará escoria sobre superficies refractarias o metálicas del horno, caldera o chimenea de combustión en caso de que la ceniza fundida entre en contacto con estas superficies. A temperaturas inferiores a su punto de fusión, la ceniza se presenta generalmente en forma de pequeñas e irregulares partículas sólidas.

Otra inquietud que surge con relación a la combustión de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos, o aceites, o ambos, es la el nitrógeno ligado al combustible. La biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, generalmente contiene algunas proteínas residuales, las cuales contienen nitrógeno. La combustión en aire u otro tipo de atmósfera oxigenada de un combustible que contenga nitrógeno provocaría la formación de óxidos de nitrógeno (NOx) . Las emisiones de NOx son por lo general desaconsejadas bajo las regulaciones en materia climática vigentes en los países desarrollados. Las emisiones de NOx pueden ser parcialmente reducidas mediante la aplicación de unas prácticas correctas en la combustión. Una mayor reducción de las emisiones de NOx puede conseguirse mediante la depuración de los gases de combustión a través de diversos medios, pero éstos conllevan costes adicionales en equipamiento, mantenimiento y funcionamiento.

Las patentes US4616572 y FR2761458 presentan incineradores de biomasa. Por lo tanto, sería deseable disponer de un método para la extracción de energía de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, que minimiza el riesgo de generar escoria y con unas emisiones de NOx relativamente bajas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En una realización preferente, la presente invención se refiere a un método para la obtención de energía procedente de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos al a) introducir la biomasa en el interior de una cámara de combustión verticalmente alargada que tenga i) al menos un incinerador en suspensión situado en la parte superior de la cámara de combustión y que tenga la capacidad de proyectar una llama hacia la parte inferior del eje de la cámara de combustión, ii) un aparato para la transferencia de calor con una superficie colectora de calor, la cual deberá estar situada radialmente con respecto a la llama y por debajo del incinerador, y iii) una abertura de escape situada por debajo de la llama y por debajo de al menos parte la superficie colectora de calor; b) combustión de la biomasa para producir una mezcla que contiene gas caliente de combustión y ceniza fundida por encima del nivel de la abertura de escape; c) transferencia de calor procedente del gas caliente de combustión a al menos una porción de la superficie colectora de calor de manera sustancial por la radiación previa a cualquier contacto sustancial de la ceniza con una superficie de la cámara de combustión, para producir una mezcla de gas de combustión templado y de ceniza no fundida con un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en la fase de la combustión; y d) enfriamiento del gas templado de combustión con gas frío, para producir una mezcla que contiene gas templado de combustión y ceniza no fundida con un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en el paso de transferencia.

La presente invención proporciona un método para la extracción de energía procedente de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, con un riesgo mínimo de generar escoria con unas emisiones de NOx relativamente bajas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los siguientes dibujos forman parte de la presente memoria y se incluyen a fin de demostrar con mayor detalle ciertos aspectos de la presente invención. La invención puede comprenderse mejor remitiéndose a uno a más de estos dibujos, en combinación con la descripción detallada de las realizaciones preferentes a continuación indicadas.

La Figura 1 ilustra un diagrama de flujo del rendimiento del método.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERENTES ILUSTRATIVAS

En relación a la Figura 1, en una realización, la presente invención se refiere a un método para la extracción de energía a partir de biomasa desprovista de al menos parte de los carbohidratos o aceites, o ambos, que comprende el paso (105) la introducción de la biomasa en el interior de una cámara de combustión verticalmente alargada que tenga i) al menos un incinerador en suspensión situado en la parte superior de la cámara de combustión y que tenga la capacidad de proyectar una llama hacia la parte inferior del eje de la cámara de combustión, ii) un aparato para la transferencia de calor que tenga al menos una superficie colectora de calor, la cual deberá estar situada radialmente con respecto a la llama y por debajo del incinerador, y iii) una abertura de escape situada por debajo de la llama y por debajo de al menos parte la superficie colectora de calor; (110) combustión de la biomasa para producir una mezcla de gas de combustión caliente y de ceniza fundida por encima del nivel de la abertura de escape; (120) transferencia de calor del gas de combustión caliente a al menos una parte de la superficie colectora de calor esencialmente por la radiación previa a cualquier contacto sustancial de la ceniza con una superficie de la cámara de combustión, para producir una mezcla de gas de combustión templado y de ceniza no fundida y que tiene un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en el paso de la combustión; y (130) enfriamiento del gas de combustión templado con gas frío, para producir una mezcla que contiene... [Seguir leyendo]

1. Un método para la obtención de energía de biomasa en la cual se ha eliminado al menos parte de los carbohidratos o de aceite, o ambos, que comprende:

a) la introducción de biomasa en el interior de una cámara de combustión verticalmente alargada que consta de:

i) al menos un incinerador en suspensión situado en la parte superior de la cámara de combustión y que tenga la capacidad de proyectar una llama hacia la parte inferior del eje de la cámara de combustión, ii) un aparato para la transferencia de calor en el cual parte de su superficie sea colectora de calor, la cual deberá estar situada radialmente con respecto a la llama y por debajo del incinerador, y (iii) una abertura de escape situada por debajo de la llama y por debajo de al menos parte la superficie colectora de calor;

b) combustión de la biomasa para producir una mezcla que contiene gas caliente de combustión y ceniza fundida por encima del nivel de la abertura de escape;

c) la transferencia de calor procedente del gas caliente de combustión a al menos una porción de la superficie colectora de calor de manera sustancial por la radiación previa a cualquier contacto sustancial de la ceniza con una superficie de la cámara de combustión, para producir una mezcla de gas de combustión templado y de ceniza no fundida y que tiene un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en la fase de la combustión; y d) enfriamiento del gas templado de combustión con gas frío, para producir una mezcla que contiene gas enfriado de combustión y ceniza no fundida y que tiene un menor contenido de ceniza fundida que la mezcla producida en el paso de transferencia.

2. El método presentado en la reivindicación 1, donde la cámara de combustión es modular.

3. El método presentado en la reivindicación 1, donde el gas enfriado es convertido en gas de combustión.

4. El método presentado en la reivindicación 1, donde la temperatura de combustión es de entre aproximadamente 1500ºC a aproximadamente 1800ºC.

5. El método presentado en la reivindicación 1, donde el gas templado de combustión se encuentra a temperaturas comprendidas entre los 760ºC y 1200ºC aproximadamente.

6. El método presentado en la reivindicación 1, donde el gas enfriado tiene una temperatura inferior a los 650 ºC aproximadamente.

7. El método presentado en la reivindicación 1, donde el gas frío se encuentra a una temperatura inferior a los 600 ºC.

8. El método presentado en la reivindicación 1, que además comprende la cuantificación del nivel de NOx presente en el gas de combustión.

9. El método presentado en la reivindicación 8, donde la temperatura de combustión es ajustada a fin de reducir la cantidad de NOx presente en el gas de combustión.

10. El método presentado en la reivindicación 1, que además comprende el empleo de un aditivo para la combustión en la llama durante la combustión.

11. El método presentado en la reivindicación 10, donde el aditivo para la combustión modifica al menos una de las propiedades de la ceniza.

12. El método presentado en la reivindicación 1, que además comprende el empleo de un agente reductor de NOx, seleccionado de entre los englobados en el grupo de los que consisten de compuestos nitrogenados simples.

13. El método presentado en la reivindicación 12, que además comprende el empleo de un agente reductor de NOx, seleccionado de entre los englobados en el grupo de los que consisten de urea y amoniaco.

14. El método presentado en la reivindicación 1, que además comprende una depuración del NOx presente en el gas de combustión.

15. El método presentado en la reivindicación 1, que además reutiliza la ceniza no fundida a modo de fertilizador, material de relleno o como componente de un cemento fosfático.

16. El método presentado en la reivindicación 1, que además comprende un contacto del gas enfriado de combustión con productos derivados de la transformación no seca de cereales.

17. El método de la reivindicación 16, donde el productos de transformación del cereal no seco es fibra.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citada por el solicitante sólo se incluye para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque la recopilación se ha realizado con sumo cuidado, no se puede asegurar que no existan errores u omisiones y la OEP rechaza cualquier responsabilidad al respecto.

Los documentos de patente citados en la descripción

- US 4616572 A [0005] - US 18552705 A [0011]

- FR 27611458 [0005] - US 185527 A [0021] [0035]

CERTIFICACIÓN

Dña. LORENA MARTÍNEZ CARRIÓN, Traductora- Intérprete Jurado de Inglés certifica que la que antecede es, a mi leal saber y entender, traducción fiel y completa al español del documento original redactado en inglés. 15 En Elche, a 2 de febrero de 2012