Procedimiento y dispositivo para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido.

Dispositivo para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido en un gasificador (80) que está configurado como gasificador descendente de lecho fijo y presenta un orificio de salida de gas en la parte inferior de un depósito del gasificador,

caracterizado porque en un espacio colector de gas bruto dentro del depósito del gasificador (81) y delante de un orificio de salida de gas (92) está dispuesto un sistema de filtración (83) que presenta múltiples bujías filtrantes (86).

Procedimiento y dispositivo para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido.

Estado de la técnica La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido en un gasificador de depósito configurado como gasificador de lecho fijo.

Para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido se conocen procedimientos de gasificación multietapa, con los que se debe solucionar el problema del contenido de alquitrán (documentos DE19846805A1 y DE4404673C2) . En estos procedimientos se produce en una etapa de pirólisis un gas combustible que tiene un alto contenido de alquitrán. En una etapa de oxidación subsiguiente tiene lugar el craqueo térmico y/o la oxidación del contenido de alquitrán junto con el gas combustible mediante una oxidación a alta temperatura, siendo esta temperatura claramente superior a 1.000 ºC. Por lo general, la etapa de oxidación funciona con aire u oxígeno. En este caso se obtienen temperaturas por encima del punto de fusión de las cenizas del combustible usado. El proceso se desarrolla en general de forma subestequiométrica. El gas de escape procedente de la etapa de oxidación se somete a continuación a una reacción de reducción con el coque producido internamente en el procedimiento (por ejemplo, carbón vegetal) , reaccionando los productos de combustión (CO2 y H2O) con el coque para formar los componentes combustibles del gas CO y H2. Aquí se consume una gran parte de la energía térmica contenida en el gas de escape. El gas combustible producido está destinado al uso en motores de combustión interna y turbinas de gas.

No obstante, si al igual que en los procedimientos conocidos, la corriente de gas procedente de la etapa de pirólisis se conduce a través de la etapa de oxidación y se usa aire u oxígeno como agente oxidante, se necesitan temperaturas muy altas (>1.300 ºC) para destruir los componentes de alquitrán. Dado que el proceso se desarrolla claramente de forma subestequiométrica, la destrucción se basa más bien en una disociación térmica que en una oxidación. Debido a la alta carga de polvo de los gases de pirólisis, dentro de la etapa de oxidación se originan a la vez dificultades técnicas de procedimiento en relación con la manipulación de la escoria líquida que se va formando y que se transporta parcialmente también con la corriente de gas, llegando a la zona de reducción y endureciéndose aquí. La etapa de reducción siguiente tendrá que estar diseñada también desde el punto de vista constructivo para el alto nivel de temperatura de la corriente de gas entrante.

Al mismo tiempo, para calentar todo el gas procedente de la etapa de pirólisis, es necesario adicionar una cantidad correspondientemente elevada de aire de combustión (u oxígeno) . Esto provoca una gran demanda de carbono de reducción que se produce específicamente, por lo general, internamente en el procedimiento, pero que se ha de transportar también a la etapa de reducción, en la que se ha de suministrar al espacio de reacción requerido. El coque de reducción se puede transportar tanto en la corriente de gas, según el procedimiento conocido por el documento DE19846805A1, como separado de la corriente de gas en dispositivos de transporte previstos para esto, según da a conocer el documento DE4404673C2. El transporte en dispositivos de transporte externos es costoso desde el punto de vista técnico y origina pérdidas de calor. El coque no puede ser grueso y, dado el caso, tiene que ser tratado previamente de forma mecánica. Este proceso se dificulta considerablemente por el contenido de cuerpos extraños minerales o metálicos en el coque. Una realización de lecho fijo en la etapa de reducción es adecuada sólo en determinadas condiciones debido a la trituración necesaria del coque, mientras que una etapa de 45 reducción de lecho fluidizado requiere un gasto mayor.

Del documento FR979542 se conoce un gasificador, en el que los sólidos se gasifican en una caldera para producir gas combustible y el gas combustible se conduce a través de un sistema de filtración, antes de ser conducido a través de un orificio de salida fuera del gasificador. El sistema de filtración está situado hacia la caldera, en contacto 50 directo con la pared de la misma.

El transporte cíclico a través de la etapa de oxidación representa otra vía para llevar el coque de reducción de la etapa de pirólisis a la etapa de reducción, como da a conocer el documento DE19846805A1. Este procedimiento puede provocar inestabilidades en el funcionamiento de la etapa de oxidación como resultado de las repentinas 55 fluctuaciones de temperatura que aquí se originan.

El gas bruto producido en gasificadores presenta un contenido de polvo más o menos elevado. La carga depende aquí esencialmente de la construcción del gasificador, los materiales usados y el modo de funcionamiento. Los gasificadores de lecho fijo presentan a menudo cargas de polvo en el gas bruto de 2-8 g/Nm3. Las cargas de polvo

en el gas bruto de gasificadores de lecho fluidizado son superiores a éstas.

Debido a la alta carga de polvo, se ha de eliminar el polvo de los gases brutos de gasificación para su uso ulterior. Los valores límite para la carga de polvo en un gas depurado dependen aquí de los requisitos de los dispositivos de 5 utilización de gas. En la práctica se necesitan como máximo 50 mg/Nm3 de carga de polvo en el gas depurado, por ejemplo, para aplicaciones en máquinas térmicas. Los valores límite para esta aplicación son de 5 mg/Nm3.

Para eliminar el polvo del gas bruto se dispone de procedimientos conocidos en general, por ejemplo, ciclón, filtros electroestáticos, filtros textiles, filtración por gas caliente, lavadores, entre otros. Los valores límite de 5 mg/Nm3, que se mencionan arriba, se pueden conseguir, por ejemplo, con filtros textiles o filtros de gas caliente. Cuando se usan filtros textiles, el gas bruto cargado de polvo se ha de enfriar previamente hasta el intervalo típico de temperatura de utilización de los materiales filtrantes de 80-250 ºC. El contenido de polvo representa aquí un obstáculo desde el punto de vista del procedimiento.

Por el contrario, el uso de la filtración por gas caliente es especialmente ventajoso, porque en este caso se pueden usar elementos filtrantes comerciales, por ejemplo, bujías filtrantes de fibra de vidrio, metal sinterizado o cerámica, sin el enfriamiento intermedio en el intervalo de temperatura típico del gas bruto de 400-800 ºC. Estos elementos se encuentran dispuestos en aparatos de filtración autónomos correspondientes. Además de necesitarse un aparato de filtración autónomo con una configuración correspondiente al intervalo de temperatura de utilización, se ha de solucionar también el problema de la extracción de las cenizas de filtración separadas en el filtro. En particular las altas temperaturas de funcionamiento y otros requisitos necesarios para la protección contra explosión dan lugar aquí a realizaciones muy costosas.

Resumen de la invención El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la producción simple y económica de gas combustible con bajo contenido de alquitrán y sin contenido de polvo mediante la gasificación multietapa de combustibles sólidos. El procedimiento es estable desde el punto de vista del proceso y presenta parámetros de funcionamiento mejorados. El gas combustible producido está destinado al uso en máquinas térmicas.

La presente invención tiene también el objetivo de proporcionar medidas para eliminar el polvo del gas bruto en una instalación de gasificación y esto se lleva a cabo de modo que no se necesita una carcasa de filtro autónoma ni un sistema de extracción autónomo de las cenizas de filtración debido a la integración de la filtración por gas caliente en el gasificador.

La invención, según las características de las reivindicaciones, prevé un procedimiento para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido que comprende las siguientes etapas: alimentar de combustible un gasificador de depósito que está configurado como reactor descendente de lecho fijo; desgasificar el combustible en 40 una zona de desgasificación del gasificador de depósito mediante gasificación parcial autotérmica con suministro de aire desde el exterior; alimentar con el gas de pirólisis de la zona de desgasificación, obtenido de este modo, una etapa de oxidación que está situada dentro del depósito y separada de la zona de desgasificación y en la que se oxida parcialmente y se craquea térmicamente el gas bruto con la adición de un agente oxidante; y reducir el... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido en un gasificador (80) que está configurado como gasificador descendente de lecho fijo y presenta un orificio de salida de gas en la parte inferior de un depósito del gasificador, caracterizado porque en un espacio colector de gas bruto dentro del depósito del gasificador (81) y delante de un orificio de salida de gas (92) está dispuesto un sistema de filtración (83) que presenta múltiples bujías filtrantes (86) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por toberas de chorros pulsantes (93) , las cuales están configuradas para alimentar impulsos de gas comprimido a las bujías filtrantes (86) para la limpieza de dichas bujías filtrantes.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las bujías filtrantes están montadas transversalmente al eje longitudinal del depósito del gasificador una sobre otra en filas en una placa de filtración. 15

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las bujías filtrantes (86) están montadas en el perímetro del espacio colector de gas bruto (84) en paralelo al eje longitudinal del depósito del gasificador en una placa de filtración (87) que separa el espacio colector de gas bruto (84) de un espacio colector de gas depurado (85) .

5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el gasificador (80) está configurado para funcionar según el procedimiento de doble fuego y presenta dos zonas de fuego/incandescencia, entre las que se encuentra el orificio de salida de gas (92) y porque el sistema de filtración está dispuesto en el espacio colector de gas bruto (84) en la dirección del flujo delante del orificio de salida de gas (92) .

6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las bujías filtrantes están dispuestas en una hendidura anular entre un depósito abierto hacia abajo (90) y un depósito exterior (91) que comprende el depósito anterior y porque el orificio de salida de gas (92) se encuentra en el extremo superior de la hendidura anular.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque en una brida de conexión (94) del depósito exterior están dispuestas toberas de chorros pulsantes (93) en dirección al depósito abierto hacia abajo (55) sobre las bujías filtrantes (86) , a las que se pueden alimentar impulsos de gas comprimido para la limpieza de dichas bujías filtrantes. 35

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque - la cámara de oxidación (12) presenta orificios radiales (18) para alimentar el gas de pirólisis (20) producido en la zona de desgasificación (10) a la cámara de oxidación, y 40

- existe otra zona de gasificación (40) conectada a la zona de reducción (23) para la gasificación de la mayor parte del coque residual fino procedente de la zona de reducción (23) mediante el suministro de otros agentes de gasificación (41) en esta zona de gasificación (40) que funciona como gasificador de contracorriente.

9. Procedimiento para la producción de gas combustible a partir de un combustible sólido en un gasificador de depósito (1) , caracterizado por las siguientes etapas:

a) alimentar de combustible el gasificador de depósito (1) que está configurado como reactor descendente de lecho fijo;

b) desgasificar el combustible en una zona de desgasificación (10) del gasificador de depósito mediante gasificación parcial autotérmica con suministro de aire desde el exterior;

c) alimentar de gas de pirólisis (20) de la zona de desgasificación (10) , obtenido de este modo, una etapa de 55 oxidación (12) que está situada dentro del depósito y separada de la zona de desgasificación y en la que se oxida parcialmente y se craquea térmicamente el gas bruto con adición de un agente oxidante; y d) reducir el gas de escape procedente de la etapa de oxidación (12) para formar un gas combustible (35) en una zona de reducción (23) , situada a continuación de la etapa de oxidación, mediante el coque producido en la zona de 9

desgasificación con absorción de calor, y caracterizado porque el gas producido se filtra antes de salir del depósito (2) a través de bujías filtrantes (56, 67) dispuestas delante del orificio de salida (36, 72) . 5

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la filtración se lleva a cabo en la zona situada delante de un orificio de salida (36, 72) .

11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se alimentan impulsos de gas

comprimido a las bujías filtrantes (56, 67) mediante toberas de chorros pulsantes para la limpieza de dichas bujías filtrantes.

12. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque -el coque de reducción (24) producido en la zona de desgasificación (10) se alimenta a la zona de reducción (13) sin pasar por la etapa de oxidación (12) , y - al aire (21) alimentado a la etapa de oxidación (12) se adiciona vapor de agua, y/o -al aire (21) alimentado a la etapa de oxidación (12) se adiciona gas de humo procedente de una máquina térmica que funciona con el gas combustible (35) , y/o -a la corriente de aire (8) alimentada a la zona de desgasificación (10) se adiciona vapor de agua y/o gas de humo procedente de una máquina térmica. 25