Procedimiento de alimentación de una mezcla que contiene combustibles sólidos y agua.

Un procedimiento de alimentación de una mezcla que comprende un sólido combustible y agua a un horno decombustión o a un reactor (13) de gasificación,

que comprende calentar la mezcla con un calentador (5, 7, 8, 9,10) para convertir al menos una parte del agua en la mezcla en una forma de vapor y alimentar toda la mezclaa un horno de combustión o a un reactor de gasificación, en el que se transfiere toda la mezcla entre unaentrada del calentador y el horno de combustión o el reactor de gasificación por medio de una bomba (2), en elque una presión de descarga en la bomba (2) es mayor que una presión interna en el horno de combustión oen el reactor (13) de gasificación en al menos 1,5 MPa y no mayor de 22,12 MPa, y el caudal de dicha mezclacon al menos una parte del agua que está en forma de vapor es desde 6 hasta 50 m/s en un conducto en elcalentador y en un conducto (11) entre una salida del calentador (5, 7, 8, 9, 10) y una entrada del horno decombustión o del reactor (13) de gasificación

caracterizado porque

un diámetro interno del conducto (11) en el calentador se vuelve mayor de forma progresiva o por etapas enuna dirección del flujo de la mezcla, de forma que se convierte de forma progresiva o por etapas el agua en lamezcla en una forma de vapor.

Procedimiento de alimentación de una mezcla que contiene combustibles sólidos y agua Campo de la invención La presente invención versa acerca de un procedimiento de alimentación de una mezcla que comprende un sólido combustible y agua a un horno de combustión o a un reactor de gasificación y, más en particular, acerca de un procedimiento de alimentación de la mezcla mencionada anteriormente a un horno de combustión o a un reactor de gasificación, en el que al menos una parte del agua en la mezcla es convertida en una forma de vapor.

Antecedentes de la invención Como un medio de alimentación de una suspensión acuosa que comprende un sólido combustible, tal como carbón pulverizado o un desecho sólido celulósico, a un horno de combustión o a un reactor de gasificación, se hizo uso de procedimientos en los que se pulveriza suspensión espesa directamente en un horno de combustión o en un reactor de gasificación con la ayuda de un gas a alta presión, tal como vapor o aire. La suspensión espesa contiene agua en una cantidad desde el 27 hasta el 80% en peso, con respecto al peso de la suspensión espesa, y el agua se evapora en un horno de combustión o en un reactor de gasificación. En una suspensión espesa de carbón pulverizado y agua, el contenido de agua es desde el 27 hasta el 50%, con respecto al peso de la suspensión espesa. A veces una mezcla que contiene un desecho sólido celulósico y agua no logra formar una suspensión espesa, por ejemplo, cuando el contenido de agua es, como máximo, del 50% con respecto al peso de la mezcla. En consecuencia, algunos tipos de suspensión espesa requieren un contenido de agua del 50% o más, en particular desde 70 hasta 80%, con respecto al peso de la suspensión espesa, dependiendo del tipo de desecho sólido celulósico. Por lo tanto, se consume una parte de la energía generada en una combustión parcial de un sólido combustible como calor latente para la evaporación del agua, lo que reduce una temperatura en el horno, lo que da como resultado un aumento del carbón no quemado. En el reactor de gasificación, se depositan cenizas fundidas de carbón debido a la temperatura disminuida en el reactor de gasificación. Esto causa problemas tales como una obstrucción en una línea de extracción de cenizas fundidas. Para evitar los problemas, se debe evitar que se reduzca la temperatura en el horno. En consecuencia, se alimenta una mayor cantidad de oxígeno que una cantidad teórica calculada a partir de una composición elemental del carbón a un reactor de gasificación en el procedimiento convencional mencionado anteriormente.

Para utilizar cenizas pulverizadas que contienen carbón de una temperatura elevada de fusión, especialmente en gasificación, se debe mantener la temperatura interna de un reactor de gasificación a una temperatura relativamente 30 elevada. En consecuencia, en los procedimientos convencionales es difícil utilizar cenizas que contienen carbón de una temperatura elevada de fusión. Cuando se utilizan inevitablemente tales cenizas que contienen carbón de una temperatura elevada de fusión, se debería utilizar un costoso reactivo depresivo de la temperatura de fusión. Además, se requiere una mayor cantidad de oxígeno para aumentar algo la temperatura interna del reactor de gasificación, por lo que se promueve la fusión de las cenizas de carbón en el reactor de gasificación, de forma que se facilite la eliminación de las cenizas de carbón en una parte inferior del reactor de gasificación y, con ello, hacer que la planta de gasificación opere sin altibajos. La eficacia de gasificación de los procedimientos convencionales es baja debido a estos factores.

Se conoce un procedimiento de gasificación de carbón al alimentar carbón y agua a un reactor de gasificación, en el que se alimenta al menos una parte de agua en una forma de vapor al reactor de gasificación (véase la patente japonesa expuesta al público nº 2002-155288) . Según el procedimiento, se alimenta carbón con la ayuda de vapor a un reactor de gasificación. Por lo tanto, se evapora el agua contenida en la mezcla de carbón y de agua, preferentemente toda la cantidad de la misma, formando vapor antes de ser alimentada al reactor de gasificación y, por lo tanto, se pueden solucionar las desventajas descritas anteriormente.

En el anterior procedimiento, se convierte una mezcla del sistema sólido-líquido en una mezcla de un sistema gas

sólido o gas-líquido-sólido y se alimenta a un reactor. Como equipo mediante el cual, consecutivamente, se alimenta una suspensión espesa de un sistema sólido-líquido a un intercambiador de calor, se calienta, se convierte en un sistema gas-sólido o un sistema gas-líquido-sólido, que es alimentado entonces al equipo de evaporación para recuperar agua, Cracksystem! está disponible comercialmente en Hosokawa Micron Co., Ltd. Sin embargo, el disolvente se evapora de inmediato en el intercambiador de calor en este equipo, de manera que un caudal del

sistema gas-sólido en una salida del intercambiador de calor supera la velocidad sónica. En consecuencia, si se utiliza el equipo para un sólido combustible tal como carbón, tendrá lugar una abrasión intensa.

En 1979, el Ministerio de Energía de los Estados Unidos de América presentó la solicitud de patente en la que se calienta y se separa una mezcla de agua y carbón, CWM, en gas y sólido en un recipiente de desecación instantánea, y luego se alimenta carbón pulverizado a un reactor de gasificación (véase la patente estadounidense 55 nº 4153427) . Sin embargo, el carbón pulverizado obtenido en la separación de gas-sólido no está completamente secado y, por lo tanto, se coagula, de forma que es difícil una alimentación continua al reactor de gasificación. En consecuencia, no se ha puesto en una aplicación práctica el procedimiento.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un procedimiento de alimentación de una mezcla que comprende un sólido combustible y agua a un horno de combustión o un reactor de gasificación en el que se convierte al menos una parte del agua en la mezcla en una forma de vapor, y en el que apenas se produce la abrasión en la tubería y es posible una alimentación estable a un horno de combustión o un reactor de gasificación sin una sedimentación del sólido combustible.

En los procedimientos convencionales de alimentación de carbón y agua a un reactor de gasificación para gasificar el carbón, había el problema de que tiene lugar una abrasión intensa en los conductos en el calentador y en un conducto de alimentación conectado al reactor de gasificación, si al menos una parte del agua es alimentada en forma de vapor. Para solucionar este problema, podría pensarse en crear diámetros internos de conductos en un calentador y en un conducto de alimentación lo suficientemente grandes como para reducir un caudal del fluido. Sin embargo, si se hace que los diámetros internos sean creados lo suficientemente grandes para eliminar la abrasión, surgen otros problemas, a su vez, de que el carbón se hunde en la pared interna de los conductos y, además, se vuelve difícil un transporte uniforme del carbón.

Los inventores han realizado diversas investigaciones para solucionar estos problemas. Como resultado, los inventores han descubierto que al bombear una mezcla que comprende un sólido combustible y agua a un horno de combustión o un reactor de gasificación si se controla la presión de descarga de forma que se encuentre en el siguiente intervalo específico relativamente elevado, se puede controlar de forma apropiada el caudal de la mezcla, estando establecidos los diámetros de los conductos en un intervalo apropiado de alimentación de de ese modo la mezcla a los reactores mencionados anteriormente de forma estable sin abrasión ni sedimentación del sólido combustible en los conductos a través de los que fluye la mezcla.

Por lo tanto, la presente invención proporciona (1) un procedimiento como se define en la reivindicación 1.

Se conoce por el documento US 2.669.509 una realización de un procedimiento para la gasificación de materiales carbonosos sólidos. En el procedimiento conocido un combustible carbonoso sólido reacciona con vapor y oxígeno 25 sustancialmente puro en una zona cerrada de reacción para producir monóxido de carbono e hidrógeno. En el procedimiento conocido se mantiene la zona de reacción a una presión elevada. Se hace pasar el combustible como una corriente continua en flujo turbulento a través de una zona tubular de calentamiento en la zona de reacción referida a una presión superior a la presión en dicha zona de reacción. Según el procedimiento conocido se forma una dispersión de partículas del combustible en vapor en la zona de calentamiento,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de alimentación de una mezcla que comprende un sólido combustible y agua a un horno de combustión o a un reactor (13) de gasificación, que comprende calentar la mezcla con un calentador (5, 7, 8, 9, 10) para convertir al menos una parte del agua en la mezcla en una forma de vapor y alimentar toda la mezcla a un horno de combustión o a un reactor de gasificación, en el que se transfiere toda la mezcla entre una entrada del calentador y el horno de combustión o el reactor de gasificación por medio de una bomba (2) , en el que una presión de descarga en la bomba (2) es mayor que una presión interna en el horno de combustión o en el reactor (13) de gasificación en al menos 1, 5 MPa y no mayor de 22, 12 MPa, y el caudal de dicha mezcla con al menos una parte del agua que está en forma de vapor es desde 6 hasta 50 m/s en un conducto en el

calentador y en un conducto (11) entre una salida del calentador (5, 7, 8, 9, 10) y una entrada del horno de combustión o del reactor (13) de gasificación caracterizado porque un diámetro interno del conducto (11) en el calentador se vuelve mayor de forma progresiva o por etapas en una dirección del flujo de la mezcla, de forma que se convierte de forma progresiva o por etapas el agua en la mezcla en una forma de vapor.

2. El procedimiento según la Reivindicación 1, en el que una presión de descarga en la bomba (2) es mayor que una presión interna del horno de combustión o del reactor (13) de gasificación en una cantidad comprendida entre 3, 0 MPa y 15, 0 MPa.

3. El procedimiento según la Reivindicación 1, en el que una presión de descarga en la bomba (2) es mayor que

una presión interna en el horno de combustión o en el reactor (13) de gasificación en una cantidad comprendida entre 4, 0 MPa y 15, 0 MPa.

4. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-3, en el que dicho caudal es desde 8 hasta 40 m/s.

5. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-3, en el que dicho caudal es desde 10 hasta 25 40 m/s.

6. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-5, en el que un diámetro interno del conducto en el calentador se vuelve mayor por etapas en una dirección del flujo de la mezcla, y en el que se proporciona una válvula (6) de reducción de presión entre secciones del conducto con distintos diámetros, de forma que se convierta el agua en la mezcla en una forma de vapor con ayuda de la válvula de reducción de presión.

7. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-6, en el que un diámetro interno del conducto en el calentador se vuelve mayor entre 2 y 12 etapas.

8. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-6, en el que un diámetro interno del conducto en el calentador se vuelve mayor entre 4 y 12 etapas.

9. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-6, en el que un diámetro interno del conducto 35 en el calentador se vuelve mayor entre 6 y 12 etapas.

10. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-9, en el que se inyecta un gas no inflamable inmediatamente corriente abajo desde un lugar en el que el diámetro interno del conducto se vuelve mayor.

11. El procedimiento según la Reivindicación 10, en el que dicho gas no inflamable es vapor, nitrógeno, o dióxido de carbono.

12. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-11, en el que se convierte sustancialmente toda el agua en una forma de vapor.

13. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-12, en el que el calentamiento mediante el calentador se lleva a cabo a una temperatura desde 150 hasta 450 grados C a una presión desde 1, 5 hasta 22, 12 MPa.

14. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-12, en el que el calentamiento mediante el calentador se lleva a cabo a una temperatura desde 200 hasta 400 grados C a una presión desde 3, 0 hasta 22, 12 MPa.

15. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-12, en el que el calentamiento mediante el

calentador se lleva a cabo a una temperatura desde 200 hasta 365 grados C a una presión desde 4, 0 hasta 50 20, 0 MPa.

16. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-15, en el que el calentamiento se lleva a cabo con un medio de calentamiento con una temperatura desde 200 hasta 600 grados C.

17. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-16, en el que se proporciona una válvula (12) de control de la presión entre la salida del calentador y la entrada del horno de combustión o del reactor (13) de gasificación.

18. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-17, en el que se proporciona un 5 precalentador (5) corriente arriba del calentador (7, 8, 9, 10) .

19. El procedimiento según la Reivindicación 18, en el que se proporciona una válvula (6) de reducción de presión en la salida del precalentador (5) .

20. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-19, en el que un contenido de agua en la

mezcla que comprende un sólido combustible y agua es desde el 27 hasta el 80% en peso, con respecto al 10 peso total de la mezcla.

21. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-19, en el que un contenido de agua en la mezcla que comprende un sólido combustible y agua es desde el 30 hasta el 40% en peso, con respecto al peso total de la mezcla.

22. El procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1-19, en el que un contenido de agua en la

mezcla que comprende un sólido combustible y agua es desde el 30 hasta el 35% en peso, con respecto al peso total de la mezcla.