Procedimiento para usar una instalación para quemar materiales carbonosos e instalación relacionada.

Procedimiento para usar una instalación en que circula al menos un óxido,

en la que al menos dicho óxido se reduce y después se oxida en cada uno de los dos reactores (1,4), incluyendo la instalación un reactor (1) para reducir óxido en que entra un material (E1) combustible sólido molido y óxido (E2), un dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia que recibe sólidos con carbono ocluido del reactor (1) para reducir óxido, haciéndose circular la fracción superior de los sólidos de carbono a la salida de las partículas más finas del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia a un dispositivo (6) de ciclón de mayor eficacia, para separar los sólidos de carbono de los gases y reintroducir los materiales carbonosos al reactor (1) para reducir óxido, un separador (3) de carbono instalado a la salida del dispositivo (2) de ciclón de separación de menor eficacia para enviar las partículas carbonosas al reactor (1) para reducir óxido y el óxido a un reactor (4) para oxidar óxido y un dispositivo (5) de separación que recibe sólidos ocluidos del reactor (4) para oxidar óxido, controlándose el diámetro medio de partícula del material (E1) combustible sólido que entra para que sea al menos dos veces menor que el diámetro medio de partícula del óxido (E2) que entra.

Procedimiento para usar una instalación para quemar materiales carbonosos e instalación relacionada.

La invención se refiere a un procedimiento para usar una instalación para quemar materiales sólidos carbonosos y la instalación relacionada, para producir electricidad y/o vapor. Los materiales sólidos pueden ser combustibles fósiles tales como carbón, por ejemplo, residuos o biomasa y se inyectan en una cámara de combustión, por ejemplo una cámara de combustión de lecho fluidizado.

Dicha instalación para quemar materiales carbonosos se describe en el documento de patente francesa FR 2 850

156. Esta instalación incluye un reactor para reducir óxidos, un primer ciclón, un reactor para oxidar óxidos, un segundo ciclón, intercambiadores para controlar la temperatura de los óxidos que circulan e intercambiadores para recuperación de calor de gases de chimenea. En la instalación circulan óxidos que se reducen y después se oxidan en los dos reactores. Según esta técnica anterior, el material combustible sólido se muele antes de que entre en el reactor de reducción de óxidos y en el caso de carbón el diámetro medio de partícula es menor que 500 μm. Los óxidos se reducen poniéndolos en contacto con el combustible que reacciona con el oxígeno liberado por los óxidos y después se oxidan por contacto con aire que regenera los óxidos. Los óxidos presentan un intervalo de tamaño de partícula de 50 a 500 μm y una densidad de 2.000 a 7.000 kg/m3.

De hecho, por el procedimiento de trituración y razones termodinámicas, el diámetro medio de las partículas de carbón que entran es aproximadamente 300 μm en cámaras de combustión de lecho fluidizado convencionales. Esto conduce a un diámetro de partícula de circulación de aproximadamente 150 μm.

Este tipo de instalación para combustión de materiales sólidos carbonosos que opera a presión atmosférica con captura integrada de dióxido de carbono no requiere separación previa de aire. Debido a la simplicidad y la compactación de este sistema, los costes de captura de dióxido de carbono se pueden reducir al tiempo que se proporciona una producción de vapor para generar electricidad.

Las partículas sólidas a la salida del primer ciclón asociado al reactor de reducción, que consisten en partículas de óxidos y de residuos carbonosos, pasan por un recipiente con cierre y se dirigen después a un dispositivo para retirar los residuos carbonosos. Este dispositivo de eliminación está fluidificado mediante vapor. Con esta fluidificación, las partículas finas y ligeras tales como los residuos carbonosos se pueden separar y re-introducir en el reactor de reducción, mientras las partículas más densas y más grandes de óxido son transferidas al reactor de oxidación.

Este dispositivo de eliminación que es un separador contiene una tilbe interna formada con una pared integral con la tapa del separador y dejando un espacio de flujo en el fondo de la última y que forma dos compartimentos en el paso de los sólidos fluidizados con un cierre de presión proporcionado por la altura de los sólidos fluidizados entre los dos compartimentos. La fluidización de cada compartimento está controlada independientemente por dos entradas de vapor, para obtener el campo de velocidad deseado para separar los óxidos y los residuos carbonosos en el primer compartimento así como la transferencia de los óxidos al segundo compartimento. Por encima del primer compartimento, un conducto de ventilación lleva los residuos carbonosos transportados por el vapor de vuelta al reactor de reducción.

Este separador es una barrera de carbono en la instalación, esencial para capturar dióxido de carbono que es un gas de invernadero que debería estar sometido a restricciones de las emisiones.

El objeto del documento de patente internacional WO 2007/113016 es aumentar el rendimiento de esta barrera mejorando dicho separador. Mediante el separador sólido descrito en este documento, mejora el fenómeno de la segregación, al tiempo que aumenta el tiempo para tratar los materiales sólidos en el primer compartimento y mantener un separador de tamaño limitado.

El documento de patente francesa FR 2 895 413 describe una instalación para conversión de aceite hidrocarbonado que comprende un recinto en que tiene lugar craqueo catalítico de hidrocarburos en presencia de partículas catalíticas en una fase fluidificada y un regenerador para regenerar las partículas por la combustión de coque. Esta instalación no permite una separación de manera satisfactoria de residuos carbonosos y óxidos.

El objeto de la invención es mejorar dicha instalación para que se obtenga una separación más fácil de residuos carbonosos y óxidos y para asegurar que no se envíen residuos carbonosos al reactor para oxidar óxidos. Esto se obtiene usando un tamaño de partícula de carbón no convencional para conducir a un requerimiento de eficacia menor en el separador de carbono y conseguir después la captura de dióxido de carbono.

Para hacer esto, la invención se refiere a un procedimiento para usar una instalación en que circula al menos un óxido que se reduce y después se oxida en cada uno de los dos reactores e incluye un primer reactor para reducir óxido en que entra un material de combustible sólido molido y óxido, un primer dispositivo de separación que recibe sólidos ocluidos de este reactor para reducir óxido, un separador de carbono instalado a la salida de este primer dispositivo de separación para enviar las partículas carbonosas al reactor para reducir óxido y el óxido a un segundo reactor para oxidar óxido y un segundo dispositivo de separación que recibe sólidos ocluidos de este reactor para

oxidar óxido, en el que el diámetro de partícula promedio del material combustible sólido que entra se controla para que sea diferente del diámetro medio de partícula del óxido que entra, con una proporción de diámetros medios de partícula relativos de al menos dos.

El material combustible sólido es preferiblemente carbón.

Dicho óxido puede ser óxido de metal. Puede ser piedra caliza también.

El óxido de metal puede estar basado en hierro, níquel, alúmina o una mezcla de los mismos.

Según la invención, el diámetro medio de partícula del material combustible sólido que entra es mayor que el diámetro medio de partícula del óxido que entra.

El diámetro medio de partícula del material combustible sólido que entra es preferiblemente igual a aproximadamente 500 μm.

Según una realización no cubierta por el alcance de protección de la invención, el diámetro medio de partícula del material combustible sólido que entra es menor que el diámetro medio de partícula del óxido que entra.

El tamaño reducido de las partículas de combustible sólido permite una combustión más completa y más rápida. El reactor para reducir óxido puede ser por consiguiente de menor tamaño.

Ventajosamente, el diámetro medio de partícula del material combustible sólido que entra es igual a aproximadamente 50 μm.

La invención se refiere también a una instalación para implantar el procedimiento, en la que dicho primer dispositivo de separación es un ciclón de baja eficacia y que comprende otro dispositivo de separación conectado a la salida de las partículas más finas de este primer dispositivo de separación.

Según una realización preferida, dicho primer dispositivo de separación presenta tal eficacia que el diámetro medio de partícula de la fracción de las partículas más finas que escapa de este primer dispositivo de separación es aproximadamente igual a dicho diámetro medio de partícula del material combustible sólido que entra.

Según la invención, el otro dispositivo de separación es un ciclón de separación.

Según la invención, dicho primer dispositivo de separación es un ciclón de separación. En una realización no cubierta por el alcance de protección de la invención, puede ser un separador mecánico por impacto también.

La instalación puede comprender un dispositivo de enfriamiento de sólidos implantado en medio del primer dispositivo de separación y dicho otro ciclón de separación.

La invención se describe a partir de ahora con más detalle con la figura que sólo ilustra realizaciones preferidas de la invención.

La figura 1 es una vista esquemática de una instalación según una primera realización de la invención.

La figura 2 es una vista esquemática de una instalación según una segunda realización de la invención.

Como se muestra en la figura 1, una instalación para quemar materiales sólidos carbonosos, para producir... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para usar una instalación en que circula al menos un óxido, en la que al menos dicho óxido se reduce y después se oxida en cada uno de los dos reactores (1, 4) , incluyendo la instalación un reactor (1) para reducir óxido en que entra un material (E1) combustible sólido molido y óxido (E2) , un dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia que recibe sólidos con carbono ocluido del reactor (1) para reducir óxido, haciéndose circular la fracción superior de los sólidos de carbono a la salida de las partículas más finas del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia a un dispositivo (6) de ciclón de mayor eficacia, para separar los sólidos de carbono de los gases y reintroducir los materiales carbonosos al reactor (1) para reducir óxido, un separador (3) de carbono instalado a la salida del dispositivo (2) de ciclón de separación de menor eficacia para enviar las partículas carbonosas al reactor (1) para reducir óxido y el óxido a un reactor (4) para oxidar óxido y un dispositivo (5) de separación que recibe sólidos ocluidos del reactor (4) para oxidar óxido, controlándose el diámetro medio de partícula del material (E1) combustible sólido que entra para que sea al menos dos veces menor que el diámetro medio de partícula del óxido (E2) que entra.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material (E1) combustible sólido es carbón.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el óxido (E2) es óxido de metal.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el diámetro medio de partícula del material (E1) combustible sólido que entra es igual a aproximadamente 50 μm.

5. Instalación para implantar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un reactor (1) para reducir óxido en que entra un material (E1) combustible sólido molido y óxido (E2) , caracterizándose la instalación por que comprende un dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia que recibe sólidos de carbono ocluido del reactor (1) para reducir óxido, haciéndose circular la fracción superior de los sólidos de carbono a la salida de las partículas más finas del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia a un dispositivo (6) ciclón de mayor eficacia, para separar los sólidos de los gases y re-introducir los materiales carbonosos en el reactor (1) para reducir óxido, un separador (3) de carbono instalado a la salida del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia para enviar las partículas carbonosas al reactor (1) para reducir óxido y el óxido a un reactor (4) para oxidar óxido y un dispositivo

(5) de separación que recibe sólidos ocluidos del reactor (4) para oxidar óxido.

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada por que el dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia tiene tal eficacia que el diámetro medio de partícula de la fracción de las partículas más finas que escapan del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia es aproximadamente igual a dicho diámetro medio de partícula del material (E1) combustible sólido que entra.

7. Instalación según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada por que comprende un dispositivo (10) de enfriamiento de sólidos implantado en medio del dispositivo (2) de ciclón de menor eficacia y el dispositivo (6) de ciclón de mayor eficacia.