Dispositivo y procedimiento para la generación de un combustible de grano fino a través de secado y desmenuzamiento por impacto.

Dispositivo para la generación de un combustible de grano fino,

en particular de materias primas energéticas sólidas, pastosas o acuosas a través de secado y desmenuzamiento, que presenta

* un reactor de rebote con un rotor y elementos de rebote,

* una junta de obturación laberíntica en la zona del eje del rotor del reactor de rebote,

* un dispositivo de alimentación para gas de secado caliente a través de la junta de obturación laberíntica hacia el rector de rebote,

* al menos otro dispositivo de alimentación para gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote,

* un dispositivo de alimentación para sustancia energética sólida o pastosa en la zona de la cabeza del reactor de rebote,

* al menos un dispositivo de extracción para una corriente de gas que contiene partículas de materias primas energéticas desmenuzadas y secas, y

* un dispositivo de separación y de extracción para partículas de materia prima energética desmenuzada y secada a partir de la corriente de gas extraída desde el reactor de rebote.

Dispositivo y procedimiento para la generación de un combustible de grano fino a través de secado y desmenuzamiento por impacto La invención se refiere al tratamiento previo térmico y mecánico de sustancias, que pueden estar presentes en forma pastosa o en forma viscosa y que se designan a continuación como materias primas energéticas sólidas o pastosas, a las que pertenecen, por ejemplo, combustibles biogénicos y otros combustibles altamente reactivos, combustibles fósiles y sustancias residuales, en un reactor de impacto. Como pastosas se entienden en este caso todas las sustancias, en las que están mezcladas entre sí sustancias sólidas y porciones líquidas. Ejemplos de ello son lodos de clarificación y residuos industriales, o bien sobre base acuosa o sobre la base de disolventes o líquidos que contienen energía, por ejemplo aceites y lubricantes.

Se pretende en todo el mundo la ampliación de la utilización de portadores de energía regenerativos y el aprovechamiento de residuos y de sustancias residuales, teniendo como objetivo una utilización energética o reciclado. En el marco del aprovechamiento energético de las sustancias de empleo mencionadas anteriormente se ofrece, por ejemplo, la combustión simultánea en instalaciones de combustión existentes o la monocombustión en instalaciones previstas y diseñadas propiamente para ello. En cambio, el reciclado se posibilita a través de gasificación térmica. El gas de síntesis generado de esta manera representa la sustancia de empleo para síntesis químicas conectadas a continuación, como por ejemplo para síntesis de Fischer, de Tropsch, de metano o de amoniaco.

Tanto en el caso de la técnica de combustión como también en el caso de la técnica de gasificación se pretenden capacidades lo más grandes posibles de las instalaciones en virtud de los costes específicos. Esto significa que la mayoría de las veces se emplean procedimientos de corriente volátil. Una característica de los procedimientos de corriente volátil es que los combustibles deben desmenuzarse a un tamaño de partículas que puede ser transportado neumáticamente, para poder accionar quemadores de polvo. Los tamaños de grano típicos están para hulla, por ejemplo en el intervalo < 100 micrómetros.

Para otros combustibles como biomasas reactivas, este tamaño de las partículas puede ser también considerablemente mayor de acuerdo con los parámetros del procedimiento, siendo ventajosa, además, una reducción del contenido de humedad. En el caso de materias primas energéticas como biomasas, sustancias residuales biogénicas y residuos, en virtud de la estructura a menudo viscosa y fibrosa, tales tratamientos previos solamente se pueden conseguir de acuerdo con el estado convencional de la técnica con un gasto alto de energía y de aparatos.

Por ejemplo, en Kaltschmitt y col. “Energie aus Biomasse”, ISBN 978-3-540-85094-6, 2009, páginas 814 y siguientes, se describe el estado de la técnica del secado de biomasa. Además de los métodos naturales clásicos de secado y ventilación, se indican como dispositivos de secado técnico, en los que se realiza un transporte del producto a secar, la secadora de inversión de empuje, secadora de cinta y secadora de tubo giratorio. Estos dispositivos mencionados tienen en común que no se realiza ningún desmenuzamiento de las partículas.

A partir de la preparación del carbón y también a partir de la preparación de la sustancia mineral se conocen también una serie de procedimientos, que pueden realizar al mismo tiempo un secado y un desmenuzamiento. A ellos pertenecen, entre otros, molinos de discos cilíndricos, molinos de rueda de impacto, molinos de bolas. Sin embargo, estos dispositivos de secado y trituración son conocidos por que sólo es posible con condiciones o no es posible en absoluto un desmenuzamiento de biomasas en virtud de la estructura fibrosa y viscosa y de acuerdo con el estado actual de la experiencia no conducen de ninguna manera a un producto en forma de polvo como sería necesario. En su lugar, por ejemplo, deben emplearse molinos de corte o molinos de martillo. La primera clase de los molinos de corte requiere herramientas de corte afiladas e intersticios correspondientemente pequeños para posibilitar un proceso de corte. Esto significa que tiene lugar un desgaste extremadamente alto y al mismo tiempo existe una sensibilidad alta frente a sustancias perturbadoras. Otra clase de los molinos de martillo se caracteriza por un gasto de desmenuzamiento mecánico comparativamente alto.

Se conoce a partir del campo del reciclado según el documento EP1616625 un reactor de rebote y un procedimiento para la preparación de un producto final, que se puede utilizar como combustible, que comprende una carcasa de reactor con rotor y elementos de martillo; un conducto para la insuflado de aire o de un gas inerte de forma centralizada en el espacio de trituración para el transporte de la fracción fina; un tornillo sin fin de transporte, un mecanismo de cierre para el orificio de alimentación, una compuerta vertical para la alimentación del producto de empleo así como superficies de tamiz en una periferia cilíndrica de la carcasa del reactor a través de las cuales los fragmentos del producto de empleo desmenuzado pueden abandonar lateralmente la máquina.

Por lo tanto, el cometido de la invención es proporcionar un dispositivo de aparato sencillo y un procedimiento economizador de energía, con los que se puede realizar el secado y desmenuzamiento en un aparato, siendo tratados previamente las materias primas energéticas sólidas o pastosas, de tal manera que se pueden emplear

para una gasificación de corriente volátil sin otras medidas.

La invención soluciona el cometido por medio de un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10.

La invención se caracteriza por que no son necesarios intersticios estrechos y elementos de corte, con lo que el proceso de desmenuzamiento no tiene apenas ninguna influencia sobre el desgaste del material.

En configuraciones del dispositivo se prevé que se puedan extraer diferentes fracciones de diferentes tamaños de grano desde el reactor de rebote, previendo como dispositivo de extracción para partículas de materia prima de energía desmenuzadas y secas unos tamices de ruedas de desviación o cribas laterales o ambas cosas. A través de diferente configuración y anchuras de malla se pueden separar de esta manera diferentes fracciones de granos.

Otras configuraciones del dispositivo se refieren al dispositivo de alimentación para gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote, pudiendo emplearse grandes cantidades de gas de secado. A tal fin se prevén taladros distribuidos sobre la periferia. Además, se puede prever que los taladros estén realizados inclinados en dirección radial y que los taladros estén alineados tangencialmente a la dirección circunferencial de los elementos de rebote. En este caso, la dirección de salida de los taladros puede estar alienada con o en contra del sentido de giro del rotor del reactor de rebote. La solución más favorable desde el punto de vista de la técnica de procedimientos depende de la colaboración de las propiedades del producto a desmenuzar y de las configuraciones geométricas del rotor y de los elementos de rebote y de la amplitud de funcionamiento del rotor, es decir, por ejemplo, del número de revoluciones y de la influencia resultante de ello sobre los procesos de circulación local.

De manera alternativa, se puede añadir gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote a través de orificios en forma de ranura distribuidos sobre la periferia. A tal fin, también las ranuras pueden presentar una inclinación radial. Las ranuras se pueden formar en este caso también por montaje a solapa de placas del fondo.

En otra configuración del dispositivo se prevé un circuito de conexión con una circulación de gas, que presenta adicionalmente

• al menos una combustión adicional,

• al menos un dispositivo de elevación de la presión en la corriente de gas de circulación,

• al menos un dispositivo de adición de gas de dilución en la corriente de gas de circulación,

• al menos un dispositivo para el acoplamiento del calor de pérdida, obtenido a partir del gas de humo de la combustión adicional, a la corriente de gas de circulación.

El cometido de la invención se soluciona también a través de las reivindicaciones 11 a 14.

Otras configuraciones del procedimiento de acuerdo con la invención se consiguen por que el transporte de las materias primas energéticas sólidas o pastosas puede estar unido de manera convencional con mucho gasto, cuando las materias... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la generación de un combustible de grano fino, en particular de materias primas energéticas sólidas, pastosas o acuosas a través de secado y desmenuzamiento, que presenta

• un reactor de rebote con un rotor y elementos de rebote,

• una junta de obturación laberíntica en la zona del eje del rotor del reactor de rebote,

• un dispositivo de alimentación para gas de secado caliente a través de la junta de obturación laberíntica hacia el rector de rebote,

• al menos otro dispositivo de alimentación para gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote,

• un dispositivo de alimentación para sustancia energética sólida o pastosa en la zona de la cabeza del reactor de rebote,

• al menos un dispositivo de extracción para una corriente de gas que contiene partículas de materias primas energéticas desmenuzadas y secas, y

• un dispositivo de separación y de extracción para partículas de materia prima energética desmenuzada y secada a partir de la corriente de gas extraída desde el reactor de rebote.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como dispositivo de extracción para partículas de materia prima energética desmenuzada y seca se prevén cribas de ruedas de separación.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como dispositivo de extracción para las partículas de materia prima energética desmenuzada y seca están previstos tamices laterales.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como dispositivo de alimentación para gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote se prevén taladros distribuidos sobre la periferia.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que los taladros son realizados inclinados en dirección radial.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que los taladros están alineados tangencialmente a la dirección circunferencial de los elementos de rebote.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como dispositivo de alimentación para gas de secado caliente en la zona del fondo del reactor de rebote se prevén orificios en forma de ranura distribuidos sobre la periferia.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que las ranuras presentan una inclinación radial.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que las ranuras se forman a través del montaje a solapa de placas de fondo.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por un circuito de circulación con una circulación de gas, que presenta adicionalmente:

• al menos una combustión adicional,

• al menos un dispositivo de elevación de la presión en la corriente de gas de circuito,

• al menos un dispositivo de adición de gas de dilución en la corriente de gas de circuito,

• al menos un dispositivo para el acoplamiento del calor de pérdida obtenido a partir del gas de humo de la combustión adicional en la corriente de gas de circuito.

11. Procedimiento para la generación de un combustible de grano fino de materias primeras energéticas sólidas, pastosas o acuosas a través de secado y desmenuzamiento por rebote empleando un reactor de rebote con un rotor y elementos de rebote de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

• las materias primas energéticas son alimentadas al reactor de rebote en la zona de la cabeza del reactor de rebote,

• gas de secado calientes es alimentado tanto en la zona del fondo del reactor de rebote como también a 7

través de una junta de obturación laberíntica en la zona del eje del rotor del reactor de rebote,

• las materias primas energéticas son desmenuzadas y secadas en el reactor de rebote, y

• las partículas de materia prima energética desmenuzada y secada son conducidas en una corriente de gas que las contiene desde el reactor de rebote hasta un separador de partículas.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que al menos una parte del gas de secado es conducida junto con las materias primeras energéticas a través de su dispositivo de alimentación hasta el reactor.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el dispositivo de alimentación para las materias primas energéticas es calentado indirectamente en el reactor.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que se prevé un modo de 10 circulación, en el que

• existe al menos un combustión adicional, en la que la energía del gas de humo obtenido es utilizada directa

o indirectamente para el calentamiento de la corriente de gas de circulación,

• se alimenta a la corriente de gas de circulación un gas de dilución, que puede ser un gas inerte como

nitrógeno o dióxido de carbono, o puede ser un gas con contenido reducido de oxígeno, o puede ser aire o 15 una mezcla de los gases mencionados,

• la pérdida de presión se compensa en la corriente de gas de circuito, y

• la corriente de circuito caliente es retornada de nuevo al reactor de rebote.