Secadero solar para el secado de biomasa, basado en el aporte mixto de energía solar directa e indirecta.

Directa, a través de un recinto acristalado o invernadero (1) e indirecta, a través de paneles colectores solares (9 y 10). El secadero recibe la biomasa húmeda desde un silo (2) situado en un extremo del invernadero (1). Por el extremo opuesto a la entrada de biomasa húmeda, se extrae la biomasa ya seca a un almacén cubierto (6). Asimismo, el invernadero (1) comprende un suelo radiante (8) alimentado con agua caliente procedente de una caldera o intercambiador de calor residual (13). Un volteador (4) realiza la remoción y desplazamiento de la biomasa formando una capa de altura homogénea y regulable sobre el suelo (8). El uso de energía solar permite ahorro de combustible, así como minimizar el riesgo de incendio frente a otros sistemas tradicionales de secado de biomasa.

Secadero solar para el secado de biomasa.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un secadero solar especialmente concebido para el secado de biomasa, preferiblemente del tipo lignocelulósica, aunque también puede ser utilizado para el secado de otros tipos de materiales. Este secadero utiliza la energía solar de forma directa e indirecta para el secado del material correspondiente.

Antecedentes de la invención

El gran aumento en el consumo de pélets a nivel mundial ha hecho que las plantas de producción hayan incorporado secaderos térmicos para poder así utilizar biomasa lignocelulósica húmeda como los serrines, astillas de la industria de la madera y la producida con cultivos energéticos. Los secaderos de tipo tambor rotativo y los de banda son los más empleados para esa labor, pero además de grandes consumidores de energía, las instalaciones de secado térmico convencional, son complejas y tienen costes de explotación muy importantes. Los datos obtenidos por fabricantes de secaderos térmicos convencionales (de tambor y de banda) indican que para rebajar la humedad de la biomasa entre 30 y 40 puntos porcentuales (base húmeda), el consumo de energía en porcentaje del poder calorífico superior (PCS) de la biomasa empleada se sitúa entre el 15 y el 20%. Frente a esta opción, el secado de biomasa utilizando aporte de energía solar consiste en un secado bajo invernadero con techos de materiales plásticos o cristales transparentes. No obstante, el aporte solar no puede cubrir el 100% de la energía necesaria para una producción estable a lo largo del año por lo que se debe complementar con otra fuente de energía como la procedente de la combustión de biomasa en una caldera de agua caliente o de calor residual de algún proceso.

El carácter innovador de esta invención reside en la integración de sistemas de aporte de calor renovable solar-biomasa mediante un diseño que permite la producción estable y constante en términos de humedad diaria y estacional, maximizando el aporte de energía solar frente a la utilización de combustible.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un secadero solar que puede ser utilizado con una gran variedad de materiales, pero está especialmente concebido para el secado de biomasa lignocelulósica astillada o molida.

El secadero consta de un recinto acristalado a modo de invernadero, que recibe la biomasa húmeda desde un silo situado en un extremo del invernadero mediante un alimentador de fondo móvil a través de una trampilla regulable en altura.

Una vez que la biomasa, o material de que se trate, se encuentra dentro del invernadero, un volteador realiza la remoción y desplazamiento del material formando una capa de altura homogénea regulable sobre el suelo del invernadero.

La recolección de la biomasa seca se realiza por el lado opuesto a la entrada de biomasa húmeda y de forma continua mediante un transportador de cadena que deposita la biomasa seca en un almacén cubierto.

Preferiblemente, la dimensión mayor o eje mayor del recinto acristalado o invernadero está orientado de Este a Oeste, de forma que el aporte de biomasa húmeda se realiza por el extremo Este del invernadero y la recolección de la biomasa seca se realiza por el extremo Oeste.

El recinto acristalado o invernadero comprende un suelo radiante alimentado con agua caliente procedente de una caldera o de un intercambiador de calor residual que utilice calor residual generado en algún proceso, situados en el exterior del recinto. Además esta caldera, calienta el aire que entra desde el exterior para el arrastre de humedad. Sobre el suelo radiante, que conforma el canal de secado, el volteador va depositando la capa de biomasa.

El secadero comprende, asimismo, unos paneles colectores solares, colocados en las cubiertas del silo de entrada y del almacén de salida, de forma que el aire caliente procedente de cada colector es introducido de forma forzada al recinto acristalado. Estos paneles se basan en un tejado convencional construido con placa sándwich negra sobre la que se fijan placas de policarbonato transparente separadas unos 40 mm de la superficie de la placa sándwich. De esta forma se establece una cámara de aire que se calienta por efecto de la radiación solar. El aire caliente es conducido de forma forzada mediante un ventilador y a través de un tubo colector, al interior del invernadero.

Luego el secadero de la presente invención hace uso de un aporte mixto de energía de radiación solar directa, a través de la superficie acristalada, e indirecta a través de los paneles colectores solares y de energía térmica procedente de la caldera de agua caliente o de un intercambiador de calor. El aporte solar y la posibilidad de trabajar a bajas temperaturas hacen que este sistema de secado permita un ahorro considerable en combustible y que se minimice el riesgo de incendio.

El volteador que realiza la remoción y desplazamiento del material está formado por un bastidor que descansa en cuatro ruedas que se apoyan en dos carriles laterales permitiendo el desplazamiento de traslación a lo largo del canal de secado. Asimismo, el volteador está equipado con un rulo giratorio sobre el que se insertan unos útiles a modo de palas con ángulo de ataque regulable que sirven para realizar el movimiento y volteo de la biomasa dentro del canal de secado. El volteador realiza una traslación completa con rulo giratorio accionado realizando el volteo de la biomasa y vuelve a su posición original con el rulo parado y elevado. Para este fin, el volteador dispone de un dispositivo de elevación hidráulico.

El aporte de calor para el secado se consigue, pues, de cuatro formas distintas:

El aire necesario para el arrastre de la humedad se toma de la calle a través de unas entradas situadas en el extremo oeste. El flujo de aire circula en sentido inverso al sentido de avance de la biomasa, es decir, desde el extremo Oeste al extremo Este. Para que el flujo de aire circule en el sentido indicado, existen unos extractores en la parte superior del invernadero. Por otro lado se disponen unos ventiladores en el interior del invernadero cuya misión es evitar que el aire caliente se acumule en la parte superior del mismo.

El secadero dispone también de dos pantallas extensibles que pueden ser, por ejemplo, de lona plástica convencional, que se extienden y recogen según convenga, para evitar pérdidas por irradiación nocturna. Las pantallas se activan automáticamente cuando el aporte de radiación solar se sitúa por debajo de un valor de consigna.

La automatización del proceso se consigue midiendo las variables humedad relativa y temperatura en varios puntos del secadero y midiendo en continuo la humedad del material a secar mediante un equipo situado en el volteador y que se desplaza con el mismo. El ajuste del aporte de calor de las distintas fuentes se varía en función de las condiciones evaporativas que se deseen del interior del secadero que son a su vez dependientes del tipo de material a secar, de la cantidad de agua a evaporar por unidad de tiempo y de las condiciones meteorológicas.

El secadero para el secado de biomasa lignocelulósica de la presente invención utiliza la energía solar como fuente de calor, además de una caldera de agua caliente, lo que permite un gran ahorro de combustible, presentando, por tanto, ventajas económicas y medioambientales respecto a los sistemas de secado convencionales.

La invención tiene importantes aplicaciones en el secado de biomasa en general aunque también se puede usar en otras aplicaciones como...

1. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, caracterizado por comprender un recinto acristalado o invernadero (1), que recibe la biomasa húmeda desde un silo (2) situado en un extremo del invernadero (1), mientras que por el extremo opuesto a la entrada de biomasa húmeda, se extrae la biomasa ya seca a un almacén cubierto (6), comprendiendo dicho invernadero (1) un suelo radiante (8), que conforma el canal de secado, alimentado con agua caliente procedente de una caldera o de un intercambiador de calor residual (13) situados en el exterior del invernadero, un volteador (4) que realiza la remoción y desplazamiento de la biomasa formando una capa de altura homogénea y regulable sobre el suelo (8) y una entrada (14) de aire exterior para el arrastre de humedad, calentándose dicho aire por acción de la caldera de agua caliente o del intercambiador de calor residual (13); el secadero comprende, asimismo, unos paneles colectores solares (9 y 10), situados sobre las cubiertas del silo (2) y del almacén cubierto (6) respectivamente de forma que el aire caliente procedente de cada panel colector es introducido de forma forzada al invernadero (1) a través de las entradas de aire caliente (11) y (12).

2. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado por que la dimensión mayor del invernadero (1) tiene una orientación de Este (E) a Oeste (W), estando el silo (2) en el extremo Este (E) y el almacén cubierto (6) en el extremo Oeste (W).

3. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1 caracterizado porque incluye unos extractores (15) en la parte superior del invernadero (1) que hacen circular el flujo del aire exterior para el arrastre de humedad en sentido contrario al avance de la biomasa.

4. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye unos ventiladores (16) en el interior del invernadero (1) para evitar que el aire caliente se acumule en la parte superior de dicho invernadero (1).

5. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye unas pantallas extensibles (17) que se activan automáticamente cuando el aporte de radiación solar se sitúa por debajo de un valor de consigna.

6. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque el volteador (4) está formado por un bastidor (23) que descansa en cuatro ruedas (22), que se apoyan en dos carriles laterales (24), permitiendo el movimiento de traslación a lo largo del canal de secado.

7. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque el volteador (4) está equipado con un rulo giratorio (21) sobre el que se insertan unas palas (20) con ángulo de ataque regulable que sirven para realizar el movimiento y volteo de la biomasa dentro del canal de secado.

8. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque el volteador (4) está equipado con un dispositivo de elevación hidráulico (19), que permite elevar o descender el rulo giratorio (21).

9. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque el volteador (4) incluye un equipo para la medición de temperatura y humedad (18) en distintos puntos del canal de secado.

10. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque el aporte de biomasa desde el silo (2) al invernadero (1) se realiza mediante un alimentador de fondo móvil (5).

11. Secadero solar para el secado de biomasa, especialmente biomasa lignocelulósica, según reivindicación 1, caracterizado porque la extracción de biomasa ya seca desde el invernadero (1) al almacén cubierto (6) se realiza mediante un transportador de cadena (7).