Procedimiento e instalación de secado de materias pastosas, en particular de lodos de plantas de depuración.

Procedimiento de secado de materias pastosas, en particular de lodos de plantas de depuración,

que comprende dos fases de secado, a saber:

- una primera fase de secado (2) de tipo indirecto alimentado en fluido caliente, que recibe unos lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona en la salida unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si y vapor de agua que es dirigido hacia un condensador (8) para recalentar un bucle de fluido de calentamiento, en particular agua;

- una etapa (5) de formación de los lodos en cordones en la salida de la primera fase,

- y la segunda fase de secado (6) de los cordones de lodos, calentados de manera directa con la ayuda de un gas, él mismo calentado por el bucle de fluido de calentamiento, dando esta segunda fase (6) en la salida un producto que tiene una sequedad final Sf,

caracterizado por que la sequedad intermedia Si está controlada en función de la sequedad de entrada medida Se y de la sequedad de salida Sf deseada, para un consumo mínimo de la energía global utilizada para el secado, siendo el caudal, la presión y/o la temperatura del fluido caliente (3) que alimenta la primera fase de secado (2), ajustados en consecuencia.

Procedimiento e instalaciïn de secado de materias pastosas, en particular de lodos de plantas de depuraciïn La presente invenciïn se refiere a un procedimiento de secado tïrmico de materias pastosas, en particular de lodos que proceden en particular de plantas de depuraciïn de aguas residuales, con un consumo energïtico tïrmico muy bajo.

La presente invenciïn puede ser utilizada para el secado de cualquier sistema pastoso que se desee secar y que pueda, en forma pre-secada, ser formado de cordones parecidos a unos espaguetis.

Se conoce bien la tïcnica del secado tïrmico de los lodos que provienen de las plantas de aguas residuales urbanas: existen diferentes tecnologïas que permiten obtener un producto final cuya sequedad final es igual o superior al 85%.

El principal reproche del secado tïrmico es el de la excesiva dependencia energïtica necesaria para este secado y por lo tanto los costes de explotaciïn que derivan de ello.

Por eso, en algunos procedimientos de secado en tiras, el secado tïrmico puede, para secar los lodos, recuperar calorïas a baja temperatura (50-90ïC) , calor residual y por lo tanto no utilizado en otro proceso (cogeneraciïn, condensaciïn de turbina, bomba de calor, sistema solar tïrmico, caldera de biogas, etc.) . Sin embargo, este calor residual no es, en general, suficiente para secar totalmente los lodos. Eso da como resultado un consumo energïtico importante.

Ademïs, estas tecnologïas de secado en tiras a baja temperatura no son utilizables para secar lodos que no estïn lo suficientemente deshidratados aguas arriba ya que no se puede extender correctamente un tapiz de espaguetis sobre el secador.

En otros procedimientos, el secado tïrmico recupera el calor del proceso de secado en sï mismo, pero este bucle no estï optimizado energïticamente.

Los secadores que existen actualmente tienen una energïa necesaria para el secado del lodo de aproximadamente 900-1100 kWh/TAE (Tonelada de Agua Evaporada) . Estos secadores pueden ser unos secadores directos, segïn los cuales el fluido caliente de secado, en general un gas, estï directamente en contacto con los lodos a secar, o indirectos, segïn los cuales el fluido caliente de secado, gas o lïquido, transmite su calor a los lodos a travïs de una pared.

La sequedad de un lodo puede ser definida como la relaciïn de la masa de materias secas (MS) a la masa total de lodo (MS + agua) es decir: MS/ (MS + H2O) .

La patente EP 0 781 741 B1 divulga un procedimiento de secado de productos pastosos, en particular de lodos de plantas de depuraciïn, del tipo que comprende:

-una primera fase de secado (secado indirecto) que recibe lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona en la salida unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si;

-una etapa de formaciïn de los lodos en cordones a la salida de la primera etapa,

-y un segunda fase de secado directo de los cordones de lodos con la ayuda de un gas caliente que da, en la salida, un producto que tiene una sequedad final Sf.

Tales procedimientos de secado y sistemas de secadores con pre-evaporaciïn de los lodos pueden obtener unos consumos de 700-800 kWh/TAE. Este consumo energïtico estï optimizado con respecto a los secadores mencionados al principio, ya que una reutilizaciïn de una parte de la energïa utilizada en la primera fase es inyectada en la segunda fase para el secado de esta ïltima. Sin embargo, segïn la patente EP 0781 741 B1, a la vista de las condiciones de sequedad en la salida de pre-evaporaciïn (40-60%) y de las condiciones de temperatura utilizadas en el secador (120ïC) , los bucles energïticos no estïn optimizados.

La presente invenciïn propone aportar una soluciïn energïtica al secado de los lodos optimizando el procedimiento y la regulaciïn sobre el consumo energïtico y adaptïndose a la utilizaciïn no constante de una energïa externa a baja temperatura (50-90ïC) .

El objetivo de esta invenciïn es asï proporcionar un procedimiento de secado de productos pastosos del tipo definido anteriormente, en el que el consumo energïtico estï minimizado.

Segïn la invenciïn, un procedimiento de secado de las materias pastosas, en particular de lodos de plantas de depuraciïn, que comprende dos fases de secado, a saber:

-una primera fase de secado de tipo indirecto alimentado en fluido caliente, que recibe unos lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona a la salida unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si y vapor de agua que estï dirigido hacia un condensador (8) para recalentar un bucle de fluido de calentamiento, en particular de agua;

-una etapa de formaciïn de los lodos en cordones en la salida de la primera fase,

-y la segunda fase de secado de los cordones de lodos, calentados de manera directa con la ayuda de un gas, ïl mismo calentado por el bucle de fluido de calentamiento, dando esta segunda fase en la salida un producto que tiene una sequedad final Sf,

estï caracterizado por que la sequedad intermedia Si es controlada en funciïn de la sequedad de entrada medida Se y de la sequedad de salida Sf deseada, para un consumo mïnimo de la energïa global utilizada para el secado, siendo el caudal, la presiïn y/ la temperatura del fluido caliente que alimenta la primera fase de secado, ajustados en consecuencia.

Preferentemente, el procedimiento consiste en controlar la sequedad a la salida de la preevaporaciïn, o sequedad intermedia, de tal manera que el calor recuperado de la primera fase de evaporaciïn sea necesario y suficiente para el secado de la segunda fase.

Preferentemente, se determina la sequedad intermedia Si, para un consumo mïnimo de la energïa global, a partir de la mediciïn de la sequedad de entrada Se, de la sequedad de salida Sf deseada, y de parïmetros que comprenden un coeficiente ! especïfico del condensador, un coeficiente ∀ especïfico de la segunda fase de secado y, llegado el caso, un calor libre aportado Q0. La sequedad intermedia Si puede ser controlada de tal manera que el calor recuperado de la primera fase a travïs del condensador sea necesario y suficiente para el secado de la segunda fase.

Ventajosamente, se utiliza un bucle de calor a baja temperatura, en particular comprendida entre 30ïC y 90ïC, para el calentamiento de la segunda fase, que comprende un lïquido, en particular agua, puesto en circulaciïn segïn un circuito cerrado, que atraviesa el condensador para recuperar el calor del vapor condensado, y un intercambiador de calor lïquido/gas para calentar el gas de la segunda fase de secado.

El bucle de calor a baja temperatura puede comprender un intercambiador entre el lïquido del bucle y una derivaciïn de fluido tïrmico de la primera fase de secado. El bucle de calor a baja temperatura puede tambiïn comprender un intercambiador de calor para calentar el lïquido del bucle por recuperaciïn de energïa a baja temperatura residual o barata.

La invenciïn se refiere tambiïn a una instalaciïn para la realizaciïn del procedimiento definido anteriormente, que comprende:

-un primer secador alimentado con fluido caliente, que recibe unos lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona en la salida unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si, y vapor de agua que estï dirigido hacia un condensador para recalentar un fluido de calentamiento para un segundo secador;

-un dispositivo de formaciïn de los lodos en cordones a la salida del primer secador,

-y el segundo secador de los cordones de lodos con la ayuda de un gas, en particular aire, calentado al menos en parte por el calor extraïdo del condensador, por medio del fluido de calentamiento, dando este segundo secador a la salida un producto que tiene una sequedad final Sf,

estando dicha instalaciïn caracterizada por que comprende unos medios para controlar la sequedad intermedia Si en funciïn de la sequedad de entrada medida Se y de la sequedad de salida Sf deseada, para un consumo mïnimo de la energïa global utilizada para el secado, siendo el caudal, la presiïn y/o la temperatura del fluido caliente que alimenta la primera fase de secado, ajustados en consecuencia.

Preferentemente, la instalaciïn comprende un bucle de calor a baja temperatura, en particular comprendida entre 30ïC y 90ïC, para el calentamiento de la segunda fase, que comprende un lïquido, en particular agua, puesto en circulaciïn segïn un circuito cerrado, que atraviesa el condensador para recuperar el calor del vapor condensado y un intercambiador de calor lïquido/gas para calentar el gas de la segunda fase de secado.

Ventajosamente, la instalaciïn comprende un ventilador de velocidad regulable, cuya aspiraciïn estï... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de secado de materias pastosas, en particular de lodos de plantas de depuraciïn, que comprende dos fases de secado, a saber:

-una primera fase de secado (2) de tipo indirecto alimentado en fluido caliente, que recibe unos lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona en la salida unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si y vapor de agua que es dirigido hacia un condensador (8) para recalentar un bucle de fluido de calentamiento, en particular agua;

-una etapa (5) de formaciïn de los lodos en cordones en la salida de la primera fase,

-y la segunda fase de secado (6) de los cordones de lodos, calentados de manera directa con la ayuda de un gas, ïl mismo calentado por el bucle de fluido de calentamiento, dando esta segunda fase (6) en la salida un producto que tiene una sequedad final Sf,

caracterizado por que la sequedad intermedia Si estï controlada en funciïn de la sequedad de entrada medida Se y de la sequedad de salida Sf deseada, para un consumo mïnimo de la energïa global utilizada para el secado, siendo el caudal, la presiïn y/o la temperatura del fluido caliente (3) que alimenta la primera fase de secado (2) , ajustados en consecuencia.

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado por que se determina la sequedad intermedia Si, para un consumo mïnimo de la energïa global, a partir de la mediciïn de la sequedad de entrada Se, de la sequedad de salida Sf deseada, y de parïmetros que comprenden un coeficiente ! especïfico del condensador (8) , un coeficiente ∀ especïfico de la segunda fase de secado (6) y, llegado el caso, un calor libre aportado Q0.

3. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1 ï 2, caracterizado por que la sequedad intermedia Si estï controlada de tal manera que el calor recuperado de la primera fase a travïs del condensador (8) sea el necesario y suficiente para el secado de la segunda fase (6) .

4. Procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se utiliza un bucle (B1) de calor a baja temperatura, en particular comprendida entre 30ïC y 90ïC, para el calentamiento de la segunda fase (6) , que comprende un lïquido, en particular agua, puesto en circulaciïn segïn un circuito cerrado, que atraviesa el condensador (8) para recuperar en ïl calor del vapor condensado, y un intercambiador de calor lïquido/gas (11) para calentar el gas de la segunda fase de secado (6) .

5. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 4, caracterizado por que el bucle del calor a baja temperatura (B1) comprende un intercambiador (10) entre el lïquido del bucle (B1) y una derivaciïn de fluido tïrmico (3) de la primera fase de secado (2) .

6. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 4 ï 5, caracterizado por que el bucle de calor a baja temperatura (B1) comprende un intercambiador de calor (9) para calentar el lïquido del bucle por recuperaciïn de energïa a baja temperatura residual o barata.

7. Instalaciïn para la realizaciïn de un procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

-un primer secador (2) alimentado en fluido caliente, que recibe unos lodos que tienen una sequedad Se en la entrada, y proporciona en la salida, unos lodos que tienen una sequedad intermedia Si, y vapor de agua que estï dirigido hacia un condensador (8) para recalentar un fluido de calentamiento para un segundo secador (6) ;

-un dispositivo (5) de formaciïn de los lodos en cordones a la salida del primer secador (2) ,

-y el segundo secador (6) de los cordones de lodos con la ayuda de un gas, en particular aire, calentado al menos en parte por el calor extraïdo del condensador (8) , por medio del fluido de calentamiento, dando este segundo secador (6) en la salida un producto que tiene una sequedad final Sf,

estando dicha instalaciïn caracterizada por que comprende unos medios (M, 21) para controlar la sequedad intermedia Si en funciïn de la sequedad de entrada medida Se y de la sequedad de salida Sf deseada, para un consumo mïnimo de la energïa global utilizada para el secado, siendo el caudal, la presiïn y/o la temperatura del fluido caliente (3) que alimenta la primera fase de secado (2) ajustados en consecuencia.

8. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 7, caracterizada por que comprende un bucle (B1) de calor a baja temperatura, en particular comprendida entre 30ïC y 90ïC, para el calentamiento de la segunda fase (6) , que comprende un lïquido, en particular agua, puesto en circulaciïn segïn un circuito cerrado, que atraviesa el condensador (8) para recuperar en ïl el calor del vapor condensado, y un intercambiador de calor lïquido/gas (11) para calentar el gas de la segunda fase de secado (6) .

9. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 7 u 8, caracterizada por que comprende un ventilador (7) de velocidad regulable, cuya aspiraciïn estï conectada a la salida de vapor y gas del primer secador (2) y cuyo retroceso estï unido al condensador (8) , siendo la velocidad del ventilador controlada para mantener una depresiïn baja (de algunos mbar) y controlada en el primer secador (2) .

10. Instalaciïn segïn una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada por que la transferencia de los lodos entre la salida del primer secador (2) y el dispositivo (5) de formaciïn en la entrada del segundo secador (6) estï asegurado por un tornillo sin alma (4) regulado en velocidad, que permite asegurar la estanqueidad al gas en la salida del primer secador (2) .

11. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 8, caracterizada por que el bucle de baja temperatura (B1) para la circulaciïn de lïquido comprende:

* una parte (B1.1) a temperatura baja comprendida entr.

3. 80ïC, preferentemente entr.

6. 70ïC corriente arriba del condensador (8) ,

* una parte (B1.2) de temperatura media comprendida entr.

4. 90ïC, preferentemente entr.

7. 80ïC, en la salida del condensador (8) ;

* un intercambiador de calor (9) entre el lïquido del bucle (B1) y una fuente de energïa libre, corriente abajo o corriente arriba del condensador (8) , para calentar el lïquido del bucle (B1) mediante una fuente de energïa de baja temperatura libre o de bajo coste, en particular el motor de una cogeneraciïn, una bomba de calor, una caldera de biogas, de madera, unos sistemas solares tïrmicos, o cualquier otra fuente de energïa residual,

* en la salida del intercambiador (9) , entre el lïquido del bucle (B1) y la fuente de energïa libre, un intercambiador

(10) con una derivaciïn del fluido tïrmico (3) , que permita terminar de recalentar el lïquido del bucle (B1) a una temperatura regulada, por el segundo secador (6) , comprendida entr.

4. 90ïC, preferentemente entr.

8. 90ïC,

* un intercambiador de calor (11) lïquido-gas, en particular agua-aire, que permite calentar, mediante el lïquido del bucle (B1) , el gas del segundo secador (6) , puesto en movimiento en particular por un ventilador de circulaciïn 12,

* una bomba (P2) , para la circulaciïn del agua en el bucle (B1) .

12. Instalaciïn segïn cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada por que comprende una regulaciïn que comprende un primer bucle de regulaciïn para asegurar una regulaciïn directa de la sequedad intermedia Si en la salida del primer secador (2) , con un medio de cïlculo y de control, en particular un autïmata (M) , que fija una consigna de sequedad intermedia Sic a partir de parïmetros de funcionamiento.

13. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 12, caracterizada por que la regulaciïn estï prevista para determinar una consigna de sequedad intermedia Sic (%) segïn la fïrmula:

en la que;

Se es la sequedad de entrada medida, (%) ,

Sf es la sequedad final predeterminada, (%)

∀ es el coeficiente especïfico de la segunda fase de secado (6) , en kWh/TAE,

! es un coeficiente especïfico del condensador (8) ,

y Q0 es un calor libre eventualmente dado en kWh/TMS.

14. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 12 ï 13, caracterizada por que el autïmata (M) controla una vïlvula (21) de control del caudal, de la presiïn o de la temperatura del fluido tïrmico (3) en funciïn de la sequedad intermedia medida, haciïndose este control mediante la regulaciïn de la presiïn del fluido tïrmico en el caso de un fluido tïrmico evaporado o mediante la regulaciïn del caudal o de la temperatura (por mezcla con un retorno frïo del fluido tïrmico) en el caso de un fluido tïrmico de tipo fluido orgïnico.

15. Instalaciïn segïn cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada por que comprende una regulaciïn que comprende un bucle de regulaciïn que controla la cantidad de calor (Q3) proporcionada en el intercambiador

(10) entre el fluido tïrmico y el lïquido del bucle (B1) a baja temperatura.

16. Instalaciïn segïn el conjunto de la reivindicaciïn 15 y una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada por que el bucle de regulaciïn que controla la cantidad proporcionada en el intercambiador (10) entre el fluido tïrmico y el lïquido del bucle (B1) a baja temperatura constituye un segundo bucle de regulaciïn, pudiendo

la regulaciïn ser asegurada ïnicamente a partir de este segundo bucle, pasando (o "by pass") el primer bucle de regulaciïn.

17. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 15 ï 16, caracterizada por que el intercambiador de calor (10) entre el fluido tïrmico y el lïquido del bucle (B1) a baja temperatura tiene como consigna de control la temperatura del lïquido del

bucle (B1) en la salida del intercambiador (10) , permitiendo esta temperatura el funcionamiento eficaz del intercambiador (11) entre el fluido tïrmico y el gas del segundo secador (6) , y permitiendo asegurar que la necesidad energïtica del segundo secador (6) estï equilibrada.

18. Instalaciïn segïn cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizada por que comprende un bucle de regulaciïn segïn el cual se mide el calor (Q3) proporcionado al intercambiador (10) por medio de una mediciïn de temperatura y de caudal en la entrada y en la salida del intercambiador (10) y, si el calor (Q3) es superior a un punto de consigna determinado prïximo a cero, pero no nulo para tener aïn un rango de regulaciïn, la regulaciïn modifica la seïal de salida del primer bucle de regulaciïn, de manera que el calor proporcionado el primer secador (2) se adapte.

19. Instalaciïn segïn cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizada por que la regulaciïn, a fin de estar

en las condiciones ïptimas para el intercambiador (11) y el condensador (8) , comprende un tercer bucle de regulaciïn que utiliza como consigna la temperatura del bucle de agua de salida del intercambiador (11) .

20. Instalaciïn segïn la reivindicaciïn 19, caracterizada por que el tercer bucle de regulaciïn estï previsto para utilizar una temperatura de consigna que estï definida con respecto a un punto de consigna que depende del caudal de lodo medido a nivel de la bomba (1) de alimentaciïn en lodo y cuando la temperatura en la salida del

intercambiador (11) entre el lïquido del bucle (B1) a baja temperatura y el gas del segundo secador (6) aumenta, la bomba de circulaciïn (P2) del bucle (B1) disminuye su caudal en un rango aceptable por los componentes.