Dispositivo para producir un gas de producto a partir de biomasa.

Dispositivo (1) para producir un gas de producto a partir de biomasa,

que comprende un reactor (2) que estádelimitado por una parte de base (5) y paredes de reactor, comprendiendo estas paredes de reactor una paredcircunferencial (10) y una pared superior (11), comprendiendo este reactor (2):

- una abertura de suministro (18) para el suministro de biomasa,

- al menos un elevador (24) para la conversión química de biomasa suministrada a al menos un gas de producto,estando unido este elevador (24) en la pared circunferencial (10) y comprendiendo un extremo superior (28) y unextremo inferior (26), al igual que

- una abertura de descarga (44) para la descarga del gas de producto,

caracterizado por el hecho de que el elevador (24) se fija a por lo menos a una pared de reactor (10,11) y la parte debase (5) del reactor (2) tiene una abertura de paso a través de la cual el extremo inferior (26) del elevador (24) seextiende móvilmente, y por que

la abertura de paso entre el elevador (24) y la parte de base (5) se sella por un medio de sellado (30) para el sellado delinterior (3) del reactor (2) del entorno y donde el medio de sellado (30) se configura de manera que el elevador (24) escapaz de moverse, como resultado de dilatación térmica del mismo, a lo largo del medio de sellado (30).

Dispositivo para producir un gas de producto a partir de biomasa [0001] La invención se refiere a un dispositivo para producir un gas de producto a partir de biomasa, que comprende un reactor que se delimita por una parte de base y paredes de reactor, estas paredes de reactor comprenden una pared circunferencial y una pared superior, este reactor comprende:

- una abertura de suministro para el suministro de biomasa,

- al menos un elevador para la conversión química de biomasa suministrada a al menos un gas de producto, el elevador se une en la pared circunferencial y comprende un extremo superior y un extremo inferior, y también

-una abertura de descarga para la descarga del gas de producto.

Un dispositivo de este tipo se conoce de publicación de patente WO2005/037422, que describe un reactor de lecho fluidizado circulante con un canal elevador. Un gas fluidizante fluye de una entrada 1 en la cámara de distribución 2. De allí, el gas de fluidización entra en un canal elevador 4, donde el gas y las partículas fluidizantes se mezclan. Materia sólida se añade al canal elevador 4 vía un suministro 11. Gas y partículas sólidas se separan en la cámara de ciclón 6, y el gas sale del reactor vía el tubo central (ensamblaje de descarga de gas) 7 mientras las partículas sólidas vuelven al lecho de fluidización vía los canales de retorno 9. El canal elevador 4 se le permite expandirse libremente en la dirección vertical con respecto a la cámara de ciclón 6.

En dispositivos conocidos, la biomasa suministrada al elevador normalmente comprende 80 % en peso de constituyentes volátiles y 20 % en peso de carbono sustancialmente sólido o carbón. Calentar dicha biomasa suministrada al elevador a una temperatura apropiada en una atmósfera con un bajo contenido de oxígeno o sin oxígeno causa pirólisis y gasificación en el elevador. Dicha temperatura apropiada en el elevador es normalmente mayor de 800 °C, por ejemplo entre 850 y 900°C.

Pirólisis de los constituyentes volátiles produce un gas de producto. El gas de producto es, por ejemplo, una mezcla gaseosa que comprende CO, H2, CH4 y opcionalmente hidrocarburos más altos. Después de tratamiento adicional, este gas de producto combustible es adecuado para servir de combustible. El carbón presente en la biomasa, conjuntamente con el bajo índice de gasificación, gasificará en el elevador meramente hasta cierto punto. El carbón es por lo tanto normalmente quemado separadamente en el reactor. Por otra parte, pirólisis y gasificación pueden tener lugar en la liberación de varias sustancias indeseadas tal como alquitrán.

Durante puesta en marcha de la instalación, la temperatura aumenta dentro de un tiempo relativamente corto de temperatura de cámara a temperatura de pirólisis y de gasificación. El elevador es por lo tanto sujeto a dilatación térmica considerable. Esto puede provocar daño al elevador, tal como la formación de grietas.

Un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo para producir un gas de producto de biomasa donde el riesgo de daño que resulta de dilatación térmica del elevador es reducido.

Según la invención, este objeto se consigue por un dispositivo tal y como se define en la reivindicación 1 como anexo. El elevador es, conforme a la invención, suspendido de la pared circunferencial o la pared superior, por ejemplo con el extremo superior de la misma. El extremo inferior del elevador es capaz, bajo la influencia de dilatación térmica, de moverse libremente, en la dirección longitudinal del elevador, con respecto a la parte de base del reactor. El elevador es por consiguiente capaz de expandirse libremente al extremo inferior del mismo - dilatación térmica del elevador se coloca en la parte inferior del reactor. El riesgo de daño es así reducido.

Según la invención, la abertura de paso entre el elevador y la parte de base se sella por un medio de sellado para el sellado del interior del reactor del entorno, el medio de sellado estando configurado de manera que el elevador es capaz de moverse, como resultado de dilatación térmica del mismo, a lo largo del medio de sellado. El reactor define un interior donde el elevador es unido. El medio de sellado proporciona un sello de la abertura de paso entre el elevador y la parte de base, mientras que el elevador es capaz de expandirse libremente a lo largo de dicho medio de sellado.

El medio de sellado se puede configurar de varias maneras. Por ejemplo, el medio de sellado comprende un embalaje de glándula. Un embalaje de glándula tiene un elemento de sellado deformable. Estrechando al menos un perno presiona el elemento de sellado así deformado con polarización contra la pared externa del elevador y la parte de base del reactor. La abertura de paso entre el elevador y la parte de base es luego sellada, mientras que el extremo inferior del elevador es desplazable o deslizable a lo largo del embalaje. El elevador es así capaz de expandirse libremente como resultado de un cambio en la temperatura, mientras que el interior del reactor es adecuadamente sellado del entorno.

En una forma de realización ventajosa de la invención, al menos una boquilla para la inyección de un gas de fluidización se une en el elevador, el medio de sellado estando unido sustancialmente debajo de dicha boquilla. Durante operación, el elevador es parcialmente rellenado de un material granuloso, tal como granos de arena, que, bajo la influencia del gas de fluidización, fluidiza sobre la boquilla. El lecho fluidizado de arena sobre la boquilla es un conductor de calor. La temperatura en el lecho de arena fluidizado es por lo tanto sustancialmente homogéneo. Dicha temperatura de la capa de arena es relativamente alta, por ejemplo mayor de 800 °C, tal como entre 850 y 950 °C. No obstante, por debajo de la boquilla en el elevador, la arena forma una "zona muerta" en la que la arena es sustancialmente inactiva. A diferencia de un lecho de arena fluidizado, arena inactiva es un aislante de calor. Un gradiente de temperatura considerable es así producido en la dirección vertical del elevador - la temperatura de la arena en el elevador disminuye gradualmente a temperatura ambiente en dirección al fondo. Como el medio de sellado está localizado, conforme a esta forma de realización ventajosa de la invención, por debajo de la boquilla para la fluidización de la capa de arena, el medio de sellado se localiza a una parte "fría" del elevador. El sello del elevador está por consiguiente también en sí mismo relativamente frío. Las temperaturas relativamente bajas del medio de sellado simplifican la manipulación de dicho medio de sellado.

Debe ser notado que la temperatura de la parte "fría" del elevador todavía puede ser 300 °C o mayor. Esta temperatura, es en cualquier caso, inferior a la temperatura del elevador al nivel del lecho de arena fluidizado. Dependiendo de la altura de la capa de arena inactiva por debajo de la boquilla, la temperatura se puede reducir de manera que los pernos del embalaje de glándula pueden ser estrechados.

Según la invención, es posible para el gas de fluidización en el elevador de ser formado por vapor o dióxido de carbono (CO2) . Vapor y dióxido de carbono (CO2) son beneficiosos debido a la presencia meramente limitada o incluso ausencia de nitrógeno. Otros gases con un bajo contenido de nitrógeno son también adecuados. No obstante, dependiendo de la aplicación, el tipo de biomasa suministrado y las especificaciones del gas de producto a ser producido, pueden ser usados otros gases de fluidización.

En una forma de realización de la invención, el elevador está abierto al extremo superior del mismo, el reactor comprendiendo una cámara de descanso entre el extremo superior abierto del elevador y la pared superior. La cámara de descanso forma un depósito con un volumen relativamente grande. Durante operación, el gas de producto formado en el elevador y las sustancias sólidas arrastradas, incluyendo carbón y arena, descargan en la cámara de descanso. Esto reducirá su índice. Después de todo, el área de superficie de flujo de paso de la cámara de descanso es mucho mayor que el área de superficie del flujo de paso del elevador. La sustancia sólida del elevador por lo tanto recaerá bajo la influencia de gravedad.

La abertura de descarga puede, a este respecto, estar formada en la pared superior, esta abertura de descarga está sustancialmente alineada con el extremo superior abierto del elevador. Si la cámara de descanso es suficientemente alta, gravedad impide adecuadamente que partículas sólidas relativamente grandes alcancen la abertura de descarga para la descarga del gas de producto. De hecho, partículas de polvo fino pueden todavía ser descargadas, junto... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para producir un gas de producto a partir de biomasa, que comprende un reactor (2) que está delimitado por una parte de base (5) y paredes de reactor, comprendiendo estas paredes de reactor una pared circunferencial (10) y una pared superior (11) , comprendiendo este reactor (2) :

- una abertura de suministro (18) para el suministro de biomasa,

- al menos un elevador (24) para la conversión química de biomasa suministrada a al menos un gas de producto, estando unido este elevador (24) en la pared circunferencial (10) y comprendiendo un extremo superior (28) y un extremo inferior (26) , al igual que

-una abertura de descarga (44) para la descarga del gas de producto,

caracterizado por el hecho de que el elevador (24) se fija a por lo menos a una pared de reactor (10, 11) y la parte de base (5) del reactor (2) tiene una abertura de paso a través de la cual el extremo inferior (26) del elevador (24) se extiende móvilmente, y por que la abertura de paso entre el elevador (24) y la parte de base (5) se sella por un medio de sellado (30) para el sellado del interior (3) del reactor (2) del entorno y donde el medio de sellado (30) se configura de manera que el elevador (24) es capaz de moverse, como resultado de dilatación térmica del mismo, a lo largo del medio de sellado (30) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde el medio de sellado (30) es provisto de un embalaje de glándula.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, donde al menos una boquilla (25) para la inyección de un gas de fluidización se une en el elevador (24) y donde el medio de sellado (30) se une sustancialmente debajo de dicha boquilla (25) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, donde el elevador (24) está abierto en el extremo superior

(28) del mismo y donde el reactor (2) comprende una cámara de descanso (40) entre el extremo superior abierto (28) del elevador (24) y la pared superior (11) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, donde la abertura de descarga (44) se forma en la pared superior (11) , estando la abertura de descarga (44) sustancialmente alineada con el extremo superior abierto (28) del elevador.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 o 5, donde el reactor (2) dispone de una cámara de combustión (50) que se separa de la cámara de descanso (40) por una partición (48) y también al menos un tubo de bajada (25) que se extiende desde la partición (48) a la cámara de combustión (50) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, donde el reactor (2) comprende una pluralidad de tubos de bajada (25) distribuidos uniformemente sobre la circunferencia del reactor (2) .

8. Dispositivo según la reivindicación 7, donde el elevador (24) se une sustancialmente de manera central en la pared circunferencial (10) del reactor (2) y donde los tubos de bajada (25) se posicionan para quedar radialmente separados del elevador (24) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, donde el elevador (24) , el tubo de bajada o tubos de bajada (25) y la partición (48) se forman íntegramente como un bastidor (20) que se suspende de al menos una de las paredes de reactor (10, 11) del reactor (2) .

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 9, donde la cámara de combustión (50) comprende una pluralidad de boquillas (52) para el suministro de aire de fluidización.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 10, donde la pared circunferencial (10) del reactor (2) comprende a una distancia por encima de las boquillas (52) de la cámara de combustión (50) al menos una abertura de entrada (54) para la introducción de aire secundario.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 11, donde la pared circunferencial (10) tiene al menos una abertura de salida (56) para la emisión de gases de combustión formada por combustión.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, donde la parte de base (5) del reactor (2) dispone de una primera parte de pared de base (7) que se conecta al lado inferior (15) de la pared circunferencial (10) del reactor (2) y también una parte de pared circunferencial (14) que se extiende hacia abajo desde la primera parte de pared de base

(7) y es más pequeña que la pared circunferencial (10) del reactor (2) , el elevador (24) extendiéndose en la parte de pared circunferencial (14) y la parte de base (5) con una segunda parte de pared de base (8) conectada al lado inferior

(16) de la parte de pared circunferencial (14) , y la abertura de paso para el extremo inferior del elevador (24) estando formada en la segunda parte de pared de base (8) .

14. Dispositivo según la reivindicación 13, donde la abertura de suministro (18) para el suministro de biomasa al elevador (24) está lateralmente formada en la parte de pared circunferencial (14) entre la primera parte de pared de

base (7) y la segunda parte de pared de base (8) .

15. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, donde el elevador (24) se une excéntricamente con respecto a la parte de pared circunferencial (14) y la abertura de suministro (18) para el suministro de biomasa estando formado 5 lateralmente en la parte de pared circunferencial (14) y el elevador (24) teniendo una abertura de alimentación lateral

(32) conectada a la abertura de suministro (18) .

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 15, donde el elevador (24) dispone de al menos una abertura de paso (33) para el pasaje de material granuloso, tal como granos de arena, y donde se extiende entre el elevador (24) y

la pared circunferencial (10) un canal (34) que conecta la abertura de paso (33) en el elevador (24) a la cámara de combustión (50) .

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 12 a 16, donde la parte de base (5) comprende al menos un embudo (60) que está provisto en su extremo inferior en punta con un medio de drenaje para el drenaje de material granuloso, tal 15 como granos de arena.