ES2315029B1 - Reactor gasificador pirolitico. - Google Patents
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Abstract
Reactor gasificador pirolítico.
Se trata de un dispositivo que permite un
desarrollo continuo y rápido del proceso de
pirólisis-gasificación, para ello cuenta con una
cámara de gasificación (1), concéntrica a otra cámara de
refrigeración (2), que la envuelve y que actúa como refrigerante a
la vez que provoca el precalentamiento del aire, que actúa como
comburente y que es producido por una soplante (9), pasando, antes
de su introducción en la cámara (1) por un recuperador de calor
(11), complementándose el sistema con un compresor (15) que
suministra aire a presión, que es regulado por electroválvulas
asociadas a controladores de temperatura (17), disponiendo dicha
cámara de gasificación (1), de un eje
transportador-mezclador (3) que actúa sobre todo el
combustible que llega a la cámara (1) desde una tolva de
alimentación (7), haciendo que las moléculas reaccionen
térmicamente para producir CO y H_{2} con un alto
rendimiento.
Description
Reactor gasificador pirolítico.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de gasificación pirolítica que ha sido especialmente
concebido y realizado para obtener notables ventajas respecto a
otros sistemas existentes de análoga finalidad.
Para ello el reactor de la invención, tiene
forma cilíndrica horizontal, con soportes de acero e interior de
acero inoxidable, disponiendo de una cámara de refrigeración y eje
móvil mezclador - transportador. Además esta diseñado de tal forma
que puede ser transportado como una sola pieza, con lo que se
reduce el tiempo de montaje en el lugar de ubicación.
El objeto de la invención es, por tanto,
proporcionar un nuevo reactor gasificador que presenta una gran
resistencia mecánica, pudiéndose garantizar su buen comportamiento
de trabajo, a temperaturas de hasta 1000ºC.
Se conocen numerosos equipos y tecnologías
dedicadas a la realización de la combustión pirolítica -
gasificación, pero presentan una serie de limitaciones que suponen
desventajas frente al reactor que se pretende patentar.
Entre estos inconvenientes, cabe destacar que no
son capaces de realizar y establecer controles de la temperatura por
cada una de las distintas zonas de gasificación, además carecen de
eje mezclador - transportador que permita el desarrollo del proceso
a una velocidad constante.
A todo ello hay que añadir que no disponen de un
sistema de refrigeración para la cámara de combustión, y por
consiguiente tampoco utilizan el calor que en ella se genera para
el precalentamiento del aire comburente.
Por todo ello, estos sistemas que existen
actualmente en el mercado, constituyen unos medios de realizar este
tipo de reacciones de gasificación y pirolisis poco adecuados, ya
que presentan problemas y desventajas que impiden el buen
desarrollo de las citadas reacciones.
El reactor gasificador pirolítico que la
invención propone, resuelve de forma plenamente satisfactoria la
problemática anteriormente expuesta, en los distintos aspectos
comentados, puesto que se trata de un dispositivo que presenta una
nueva estructura que permite conseguir un desarrollo continuo y
rápido de las reacciones de pirolisis y gasificación.
Para ello, y de forma más concreta, el reactor
gasificador pirolítico de la invención está constituido por dos
cámaras concéntricas, una cámara de gasificación y otra de
refrigeración, que la envuelve, que disponen de entradas y salidas
de aire y gases, reguladas por válvulas.
La cámara de gasificación o cámara central está
destinada a contener el combustible que llega hasta ella, así como
a los gases producto de la combustión incompleta, mientras que la
cámara de refrigeración o cámara envolvente actúa como aislamiento,
estando separada de la cámara central por medio de una cámara de
aire que se encuentra refrigerada, y que actúa como intercambiador,
de modo que es utilizada para el precalentamiento del
comburente.
La cámara de gasificación se materializa en un
cuerpo cilíndrico, preferentemente de acero inoxidable, en cuya
parte superior están dispuestas una serie de toberas que permiten
la introducción del aire precalentado a alta temperatura. Se ha
previsto que en el interior de dicha cámara se encuentre instalado
un eje transportador - mezclador, que permite imprimir un
movimiento de rotación al combustible en el interior de la cámara,
con una velocidad regulable.
Dicho elemento transportador - mezclador, está
dotado de un husillo transportador, materializado por ejemplo en un
tornillo sinfín, y de paletas mezcladoras - transportadoras, unas
simples, por lo que la velocidad que transmiten al combustible es
baja, y otras dobles, cuya velocidad de transporte y mezclado es
mayor.
Como se ha comentado anteriormente, la cámara de
gasificación es concéntrica a una cámara de refrigeración que la
envuelve. Ésta también se materializa en un cuerpo cilíndrico de
acero al carbono, recubierta de un material aislante como puede
ser, por ejemplo, lana mineral. La función de esta cámara es la de
refrigerar la cámara de gasificación, aprovechando el calor robado
para precalentar el comburente hasta que alcance la temperatura
adecuada para llevar a cabo la reacción de pirolisis.
Para suministrar el combustible a la cámara de
gasificación, ésta dispone de una tolva de alimentación,
preferentemente de acero inoxidable. El combustible es mezclado con
un soporte gasificante que consiste en una mezcla de carbón de
coke, carbonato cálcico y magnético. A la salida de esta tolva de
alimentación el sistema cuenta con un mechero de gas, utilizado para
comenzar la ignición del combustible. Una vez en la cámara de
gasificación, el eje transportador - mezclador actúa sobre él
haciendo que sus moléculas reaccionen térmicamente, produciendo así
CO y H_{2}, con un rendimiento aproximado del 80%, con lo que se
consigue una mejora en los rendimientos conseguidos por los equipos
que existen en el mercado.
El dispositivo dispone de una soplante capaz de
suministrar el caudal de aire necesario para llevar a cabo el
proceso, y de un compresor encargado de proporcionar a elevada
presión el aire complementario que se precisa en el proceso de
gasificación y pirolisis.
Complementariamente, se ha previsto que el
reactor gasificador pirolítico propuesto por la invención cuente
con un recuperador de calor, que rodea al tubo de alimentación de
aire, y en el que se produce el intercambio de calor de los humos
con el comburente a introducir en el reactor.
Para el control del aire introducido al reactor
desde el compresor, hay instaladas en el interior de la cámara de
gasificación electroválvulas asociadas a controladores de
temperatura que son comandados por sondas pirométricas,
regularmente distribuidas a lo largo de toda la cámara de
gasificación, lo que permite mantener un control por zonas de la
temperatura de gasificación.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación
esquemática del dispositivo completo que constituye el reactor
gasificador pirolítico que la invención propone.
La figura 2.- Muestra una representación
esquemática del eje transportador y mezclador de combustible que va
instalado en el interior de la cámara de gasificación.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse como el reactor gasificador pirolítico que la invención
propone está constituido por una cámara de gasificación (1),
concéntrica a otra cámara de refrigeración (2) que la envuelve,
dotadas ambas de entradas y salidas para el aire y gases, como más
adelante se detalla.
La cámara de gasificación (1) o cámara central,
está constituida por un cuerpo cilíndrico de acero inoxidable,
concretamente de Inox 304, que, según distintos ejemplos de
realización preferente, presenta un diámetro de 200 mm, 250 mm o
300 mm, con una longitud de 4000 mm, 5000 mm y 6000 mm en cada
caso.
Esta cámara de gasificación (1) está destinada a
contener el combustible que llega hasta ella y los gases que se
derivan de la combustión incompleta. En su interior se ha previsto
la instalación de un eje transportador - mezclador (3), dotado de
movimiento de rotación y cuya velocidad puede ser regulada y
adecuada al proceso que se lleva a cabo. Este eje (3) es el
encargado de transportar y mezclar el combustible en el interior de
la cámara de gasificación (1), de manera que actúa sobre todo el
combustible haciendo que sus moléculas reaccionen térmicamente para
producir CO y H_{2}.
El eje transportador - mezclador (3) está
constituido por tres tipos distintos elementos transportadores, uno
de ellos es un husillo transportador (4), materializado en un
tornillo sinfín de, por ejemplo, un metro de longitud, mientras que
los otros elementos son paletas mezcladoras, unas simples (5), que
abarcan unos cuatro metros de longitud del eje, seguidas de otras
paletas dobles (6), de un metro de longitud. Las paletas simples
(5) imprimen un movimiento lento, mientras que las paletas dobles
(6) imprimen un movimiento más rápido.
Como se ha comentado, la cámara de gasificación
(1) está recubierta por la cámara de refrigeración (2), que se
materializa en otro cuerpo cilíndrico de acero al carbono,
recubierto con aislamiento de lana mineral. Su función es la de
refrigerar la cámara de gasificación (1) a la vez que precalienta el
comburente hasta la temperatura adecuada al proceso. Según
distintos ejemplos de realización, esta cámara de refrigeración (3)
puede presentar un diámetro de 300 mm, 350 mm o 400 mm, y una
longitud de 4000 mm, 5000 mm y 6000 mm, igual que la cámara de
gasificación (1).
Según lo anteriormente expuesto, el producto
combustible junto con el soporte gasificante, constituido por coke,
carbonato cálcico y magnético, en una proporción de 2/3 de
carbonato y 1/3 de carbón de coke, se introduce en la cámara de
gasificación (1) a través de una tolva de alimentación (7) de acero
inoxidable, que lleva acoplada un mechero (8), para provocar la
ignición del combustible alimentado en la fase inicial de arranque
del sistema.
Este combustible es transportado por el interior
de la cámara de gasificación (1) con la colaboración del eje
transportador - mezclador (3), a velocidad constante.
El sistema dispone de una soplante (9), que
permite suministrar el aire necesario al proceso, que en el ejemplo
de realización se trata de una máquina de 2 CV, capaz de
suministrar 300 m^{3}/hora de aire a una presión de 0.5
kg/cm^{2}. De forma que el aire producido por la soplante (9) es
introducido en el interior de la cámara de refrigeración (2), a
través de las válvulas (10), para pasar desde dicha cámara a un
recuperador de calor (11), consistente en un tubo de, por ejemplo,
150 mm de diámetro y 4000 mm de longitud, que rodea al tubo de
alimentación de aire, y en el que se produce el intercambio de calor
de los humos que llegan hasta él por la conducción (12), con el
comburente introducido en el reactor gasificador. El aire
precalentado es conducido entonces hasta la cámara de gasificación
(1), en la que entra a través de válvulas de regulación (13).
Opcionalmente parte del aire producido por la
soplante (9) es conducida directamente hasta el recuperador de
calor (11), a través del conducto (14), en lugar de pasar
previamente por la cámara envolvente de refrigeración (2).
Además se dispone de un compresor (15),
encargado de producir aire a presión elevada, que es introducido en
la cámara de gasificación (1), a través de una pluralidad de
boquillas (16), y es regulado mediante electroválvulas por
controladores de temperatura asociados a sondas pirométricas (17).
Concretamente y a modo de ejemplo, dicho compresor (15) es capaz de
suministrar un caudal de hasta 12 m^{3}/hora a 5 kg/cm^{2}.
La entrada de aire en la cámara de gasificación
(1), tanto el procedente de la soplante (9), como desde el
compresor (15), se realiza con una distribución uniforme, por
ejemplo con una entrada cada 1.5 metros.
De este modo se obtiene un reactor gasificador
pirolítico, que permite establecer controles por zonas de la
temperatura de gasificación, además de poder desarrollar las
operaciones del proceso a una temperatura constante, pudiendo
aprovechar el calor generado en él para el precalentamiento del
aire comburente.
Se trata, además, de un gasificador que ofrece
una gran resistencia mecánica, pudiéndose garantizar su buen
comportamiento trabajando a temperaturas de hasta 1000ºC.
Claims (6)
1. Reactor gasificador pirolítico,
caracterizado porque está constituido por una cámara de
gasificación (1) concéntrica a una cámara de refrigeración (2) que
la envuelve, dotada de entradas y salidas para el aire que llega
desde una soplante (9), previo paso por la cámara de refrigeración
(2) y un recuperador de calor (11), y desde un compresor (15),
habiéndose previsto que la cámara de gasificación (1) esté dotada
de un eje transportador - mezclador (3) que actúa sobre todo el
combustible que llega a dicha cámara (1), haciendo que las
moléculas reaccionen térmicamente produciendo CO y H_{2}.
2. Reactor gasificador pirolítico, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque el eje transportador
- mezclador (3) dispone de distintos elementos, como son un husillo
transportador o tornillo sinfín (4), paletas mezcladoras -
transportadoras simples (5) y dobles (6).
3. Reactor gasificador pirolítico, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara
de gasificación (1) cuenta con una tolva de alimentación (7) para
el suministro de combustible y de soporte gasificante.
4. Reactor gasificador pirolítico, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tolva
de alimentación (7) lleva acoplado un mechero (8) para provocar la
ignición de combustible en la fase de arranque del sistema.
5. Reactor gasificador pirolítico, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado por contener un
soporte gasificante compuesto por una mezcla de coke y carbonato
cálcico, en una proporción, por ejemplo, de 2/3 de carbonato cálcico
y 1/3 de carbón de coke.
6. Reactor gasificador pirolítico, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aire
producido por el compresor (15) que se introduce en la cámara de
gasificación (1) es regulado mediante electroválvulas por medio de
controladores de temperatura asociados a sondas pirométricas
(17).
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|---|---|---|---|
| ES200202797A ES2315029B1 (es) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Reactor gasificador pirolitico. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2315029A1 ES2315029A1 (es) | 2009-03-16 |
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| DE3211249A1 (de) * | 1981-04-10 | 1982-12-02 | Trunkenpolz Maschinen GmbH, 4950 Altheim, Oberösterreich | Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von stroh, hackschnitzeln, hobelspaenen, saegespaenen und aehnlichen brennstoffen |
| US4658591A (en) * | 1985-08-27 | 1987-04-21 | Technical Equipment Systems, Inc. | Apparatus and process for the fluidization and combustion of fuels |
| US5295449A (en) * | 1990-12-21 | 1994-03-22 | Emu Dee-Aru Co., Ltd. | Dry distillation gasification combustion equipment, dry distillation gas generator, and combustion gas burner unit |
-
2002
- 2002-11-28 ES ES200202797A patent/ES2315029B1/es not_active Expired - Fee Related
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