ES2615746T3

ES2615746T3 - Dispositivo de calcinación para la separación de dióxido de carbono de un sólido

Info

Publication number: ES2615746T3
Application number: ES12790884.6T
Authority: ES
Inventors: Bernd Epple; Joachim Seeber
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: EP2782661B1; DE102011055678A1; WO2013076131A1; PL2782661T3; EP2782661A1

Abstract

Dispositivo de calcinación (24) para la separación de dióxido de carbono de un primer sólido (F1) vertible que contiene de dióxido de carbono, con una carcasa (40) que presenta para el primer sólido un canal de separación (42) entre una entrada de canal (41) y una salida de canal (43), con un primer canal de calentamiento (46) existente en la carcasa (40) para un segundo sólido (F2) vertible, en el que el primer canal de calentamiento (46, 47) presenta una abertura de entrada (48) y una abertura de salida (49), con una unidad de intercambiador de calor (34) y con al menos un canal de descarga de gas (36, 37) que desemboca en el canal de separación (42) y a través del cual es evacuado de la carcasa (40) el dióxido de carbono liberado por el calentamiento del primer sólido (F1), caracterizado por un segundo canal de calentamiento (47) existente en la carcasa (40) para el segundo sólido (F2), en el que el segundo canal de calentamiento (47) presenta una abertura de entrada (48) y una abertura de salida (49), un eje de giro (D) en torno al cual está montada giratoria la primera unidad de intercambiador de calor (34), presentando la primera unidad de intercambiador de calor (34) una primera superficie de intercambiador de calor (62) que sobresale con una porción de emisión de calor (62a) en una primera porción (42a) del canal de separación (42) y con una porción de recepción de calor (62b) en el primer canal de calentamiento (46), una segunda unidad de intercambiador de calor (35) montada giratoria que presenta una segunda superficie de intercambiador de calor (71), en el que la segunda superficie de intercambiador de calor (71) sobresale con una porción de emisión de calor (71a) en una segunda porción (42b) del canal de separación (42) dispuesta más cerca de la salida de canal y sobresale con una porción de recepción de calor (71b) en el segundo canal de calentamiento (47), con al menos un accionamiento de giro (64, 70) para el giro de la primera superficie de intercambiador de calor (62) y de la segunda superficie de intercambiador de calor (71) para mover la porción más fría respectiva de la superficie de intercambiador de calor (62 o 71) desde el canal de separación (42) al canal de calentamiento (46 o 47) en cuestión y la porción más caliente respectiva de la superficie de intercambiador de calor (62 o 71) desde el canal de calentamiento (46 o 47) en cuestión al canal de separación (42).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de calcinacion para la separacion de dioxido de carbono de un solido

La invencion se refiere a un dispositivo de calcinacion que sirve para la separacion de dioxido de carbono de un primer solido vertible que contiene dioxido de carbono. Este dispositivo de calcinacion puede ser parte de un dispositivo para la separacion de dioxido de carbono de un gas de combustion, presentando este dispositivo un carbonatador y una camara de combustion que esta unida al dispositivo de calcinacion. Mediante el primer solido, en un carbonatador puede ser separado del gas de combustion el dioxido de carbono contenido en un gas de combustion y adsorbido por el primer solido. El gas de escape libre de CO2 puede a continuacion eventualmente ser evacuado al ambiente a traves de una disposicion de intercambiador de calor y/o un dispositivo de filtro. Casi no contiene dioxido de carbono, lo que es necesario en cuanto a los requisitos de respeto al medio ambiente para los procesos de combustion. El dispositivo de calcinacion segun la invencion, en conexion con el carbonatador, sirve para separar de nuevo del primer solido el dioxido de carbono contenido en el primer solido y a continuacion ser almacenado de forma intermedia para otra utilizacion o ser almacenado de forma duradera. De esta forma puede ser obtenido dioxido de carbono con un grado de pureza muy alto.

Por el documento DE 10 2007 015 082 A1 es conocido un procedimiento y un dispositivo para la separacion de dioxido de carbono de gases de escape y una calcinacion mediante intercambiadores de calor de alta temperatura. La calcinacion debe realizarse en este caso en un intercambiador de calor de alta temperatura en lecho arrastrado. Durante la calcinacion, por una elevacion de la temperatura de la piedra caliza por encima de aproximadamente 900° C, el dioxido de carbono es expulsado y se produce cal viva (CaO). No se describen los detalles de la construccion del dispositivo de calcinacion con intercambiadores de calor de alta temperatura.

El documento EP 2 229 176 A1 describe un procedimiento y un dispositivo para la separacion de CO2 de un gas de escape segun el preambulo de la reivindicacion 1. Un enfriador de lecho fluidizado puede captar el calor de las partfculas del lecho fluidizado. Este calor es transmitido a un desorbedor a traves de caloductos o alternativamente un regenerador. En el desorbedor es regenerado un sorbente que lleva CO2.

El documento EP 2 348 272 A2 describe un intercambiador de calor regenerativo para la transmision de calor entre dos solidos. En este caso son vertidos alternativamente un primer solido y un segundo solido a traves de las superficies de intercambiador de calor.

Partiendo de esto, un objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de calcinacion que presente una alta eficiencia y al mismo tiempo posibilite una estructura que ahorre espacio. Este objeto se consigue mediante un dispositivo de calcinacion con las caractensticas de la reivindicacion 1.

El dispositivo de calcinacion presenta un canal de separacion entre una entrada de canal y una salida de canal. Preferiblemente, el canal de separacion discurre sustancialmente vertical. A traves de la entrada de canal es alimentado el primer solido vertible que contiene dioxido de carbono. En la carcasa del dispositivo de calcinacion, adyacente al canal de separacion, esta previsto un primer canal de calentamiento, asf como un segundo canal de calentamiento. Ademas, la carcasa contiene una primera unidad de intercambiador de calor con una primera superficie de intercambiador de calor y una segunda unidad de intercambiador de calor con una segunda superficie de intercambiador de calor. Las dos unidades de intercambiador de calor estan montadas, respectivamente, giratorias, pudiendo realizarse el apoyo de giro por ejemplo en torno a un eje de giro comun. La primera superficie de intercambiador de calor se extiende parcialmente en el primer canal de calentamiento y parcialmente en una porcion del canal de separacion. La segunda superficie de intercambiador de calor se extiende parcialmente en el segundo canal de calentamiento y parcialmente en otra porcion del canal de separacion. A los dos canales de calentamiento es conducido un segundo solido vertible calentado. Los dos canales de calentamiento estan conectados en paralelo con respecto a la direccion de transporte del segundo solido. Con respecto a la direccion de transporte del primer solido, las dos unidades de intercambiador de calor en el canal de separacion estan conectadas una tras otra y por asf decirlo en serie. En el canal de separacion, el calor de las superficies del intercambiador de calor es al menos parcialmente transmitido al primer solido. El primer solido es calentado en el canal de separacion, por lo que se libera el dioxido de carbono. En el canal de separacion desemboca al menos un canal de evacuacion de gas, a traves del cual el dioxido de carbono puede ser retirado de la carcasa del dispositivo de calcinacion. Al canal de descarga del gas pueden estar asociados medios de separacion para separar partfculas arrastradas del primer solido y/o para evitar que entren en el canal de descarga de gas. Preferiblemente, a cada intercambiador de calor esta asociado un canal de descarga del gas separado.

Por la conexion una tras otra de dos unidades de intercambiador de calor se puede conseguir una alta eficiencia en la separacion del dioxido de carbono del primer solido vertible. Para ello, ambas unidades de intercambiador de calor estan asociadas a un canal de separacion comun. Al mismo tiempo, a cada unidad de intercambiador de calor esta asociado un canal de calentamiento separado, siendo conducido a ambos canales de calentamiento un segundo solido vertible caldeado o calentado. La temperatura del segundo solido alimentado tanto en el primer canal de calentamiento, como en el segundo canal de calentamiento, es aproximadamente de la misma magnitud. Los dos canales de calentamiento estan, por asf decirlo, conectados en paralelo y les es suministrado preferentemente mediante un conducto de suministro comun un flujo de partfculas caliente del primer solido. Las dos unidades de

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intercambiador de calor estan dispuestas giratorias en la carcasa. El eje de giro respectivo se extiende sustancialmente en la direccion de avance del canal de separacion y en el caso de un ejemplo de realizacion sustancialmente vertical. Preferiblemente, las superficies de intercambiador de calor de las dos unidades de intercambiador de calor pueden ser giradas independientemente una de otra en torno al eje de giro respectivo, para lo cual a cada unidad de intercambiador de calor esta asociado un accionamiento separado. Puesto que las superficies de intercambiador de calor en el canal de separacion estan conectadas una tras otra, puede ser necesario variar a menudo de forma diferente la posicion de giro de las dos unidades de intercambiador de calor. Preferiblemente, la cantidad del segundo solido calentado que es conducido al primer canal de calentamiento y al segundo canal de calentamiento puede ser predeterminada y ajustada independientemente una de otra. Las partes de la primera o la segunda superficie de intercambiador de calor que se encuentran en el canal de calentamiento pueden de esta forma ser calentadas segun sea necesario.

Ventajosamente, los dos canales de calentamiento y el canal de separacion discurren paralelos entre sf y sustancialmente verticales. Por la alineacion vertical, el solido vertible puede ser transportado a traves del dispositivo de calcinacion por su propio peso sin un medio de transporte adicional. De esta forma no se requiere energfa para el transporte de los solidos vertibles dentro del dispositivo de calcinacion.

Para conseguir una carcasa con la construccion lo mas pequena posible, los dos canales de calentamiento estan dispuestos preferiblemente uno tras otro a lo largo de un eje comun. Este eje puede estar alineado preferiblemente vertical.

La primera superficie de intercambiador de calor y/o la segunda superficie de intercambiador de calor pueden estar formadas, al menos en parte, por la superficie de, respectivamente, varios cuerpos de relleno. Mediante tales cuerpos de relleno se puede conseguir una superficie de intercambiador de calor muy grande que garantice una buena transferencia de calor al primer solido vertible o desde el segundo solido vertible sobre la superficie de intercambiador de calor. Al mismo tiempo, por la configuracion de los cuerpos de relleno puede ser predeterminado el tamano de las aberturas de paso para el solido, por lo que puede ser ajustado el tiempo de permanencia de los solidos vertibles durante el flujo a lo largo de la superficie de intercambiador de calor o el tiempo de contacto entre el solido y la superficie de intercambiador de calor. Asimismo, es posible predeterminar el tiempo de permaneda de las dos superficies de intercambiador de calor con magnitudes diferentes.

Como primer solido puede servir por ejemplo un sorbente alcalinoterreo, como por ejemplo oxido de calcio (CaO) u oxido de magnesio (MgO). Como segundo solido se utiliza un solido inerte bajo las condiciones dadas, preferiblemente arena.

El dispositivo de calcinacion puede ser parte de un dispositivo para la separacion de dioxido de carbono de gas de combustion. Este dispositivo presenta una camara de combustion, en la que por la combustion de un combustible con aire se produce gas de combustion que contiene dioxido de carbono. El segundo solido es calentado por el calor de la camara de combustion. En un carbonatador, el primer solido es puesto en contacto con el gas de combustion que contiene dioxido de carbono y adsorbe el dioxido de carbono en el gas de combustion. Este primer solido que contiene dioxido de carbono es conducido a continuacion al dispositivo de calcinacion, donde en el canal de separacion el dioxido de carbono es separado de nuevo del primer solido. El primer solido es conducido de nuevo al carbonatador despues de la separacion del dioxido de carbono. El segundo solido enfriado en el dispositivo de calcinacion es transportado a continuacion otra vez a la camara de combustion para ser calentado de nuevo. Se forman, por tanto, dos flujos de solido que circulan separados uno de otro.

Realizaciones ventajosas de la invencion resultan de las reivindicaciones dependientes, asf como de la descripcion. La descripcion se limita a las caractensticas esenciales de la invencion, asf como a otras peculiaridades. El dibujo puede resultar complementario. Muestran:

Figura 1: un diagrama de bloques de un ejemplo de realizacion de un dispositivo para la separacion de

dioxido de carbono de un gas de combustion, con una camara de combustion, un carbonatador y un dispositivo de calcinacion,

Figura 2: una representacion esquematica de un ejemplo de realizacion de un dispositivo de calcinacion en

un corte longitudinal;

Figura 3: un corte transversal a traves del dispositivo de calcinacion de la figura 2 a lo largo de la lmea de

corte A-A,

Figura 4: un corte transversal a traves del dispositivo de calcinacion de la figura 2 a lo largo de la lmea de

corte B-B,

Figura 5: un corte transversal a traves del dispositivo de calcinacion de la figura 2 a lo largo de la lmea de

corte C-C,

Figura 6: un primer ejemplo de realizacion de una superficie de intercambiador de calor en una

representacion parcial muy esquematizada,

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Figura 7: un segundo ejemplo de realizacion de una superficie de intercambiador de calor en una

representacion parcial muy esquematizada,

Figura 8: un tercer ejemplo de realizacion de una superficie de intercambiador de calor en una

representacion parcial muy esquematizada con cuerpos de relleno,

Figura 9: un cuarto ejemplo de realizacion de la superficie de intercambiador de calor en una representacion

parcial muy esquematizada, con una estructura de tipo rejilla.

Figura 10: cuerpos de relleno con forma esferica para una superficie de intercambiador de calor con medios

de mantenimiento de la distancia en forma de pasadores, y

Figura 11: cuerpos de relleno con forma esferica para una superficie de intercambiador de calor con agujeros

de paso, y

Figura 12: un diagrama de bloques de un segundo ejemplo realizacion de un dispositivo para la separacion de

dioxido de carbono de un gas de combustion.

En la figura 1 esta representado un diagrama de bloques de un primer ejemplo de realizacion de un dispositivo 20, que puede ser parte de una instalacion de central electrica. El dispositivo 20 sirve para la realizacion de un proceso con el que puede ser extrafdo el dioxido de carbono (CO2) de un gas de combustion R que contiene dioxido de carbono. El dispositivo 20 presenta una camara de combustion 21, por ejemplo un calentador generador de vapor. En cuanto a la camara de combustion 21 se trata por ejemplo de un calentador de lecho fluidizado, en el que se quema un combustible B junto con aire L. El gas de combustion R que se produce asf contiene dioxido de carbono. A la camara de combustion 21 es conducido un segundo solido F2 y es calentado en la camara de combustion. En un separador 22 conectado detras de la camara de combustion 21, el segundo solido F2 es separado del gas de combustion R. El segundo solido F2 es alimentado a un dispositivo de calcinacion 24 a traves de un conducto de suministro 23.

El gas de combustion R descargado desde el separador 22 es conducido a un carbonatador 27 a traves de un intercambiador de calor opcional 25 y una unidad de limpieza de gases de combustion 26. El carbonatador 27 esta realizado en el ejemplo de realizacion como un reactor de lecho fluidizado. Desde el dispositivo de calcinacion 24 es conducido al carbonatador 27 ademas un flujo de masa calentado de un primer solido F1. En el carbonatador, el primer solido F1 entra en contacto con el gas de combustion R que contiene dioxido de carbono y adsorbe el dioxido de carbono contenido en el gas de combustion R. Al carbonatador 27 puede ser alimentada opcionalmente tambien una corriente de gas de combustion de otro proceso de la central electrica, como esta representado esquematicamente por el conducto 28 con lmea discontinua.

Para la separacion de las partfculas de solido del primer solido F1 del gas ahora reducido en dioxido de carbono, que para diferenciarlo del gas de combustion R que contiene dioxido de carbono es denominado gas de escape A, esta conectado detras del carbonatador 27 un separador 29. Los dos separadores 22, 29 pueden estar configurados por ejemplo como un separador de ciclon. El gas de escape A liberado de dioxido de carbono puede ser descargado del separador 29 a traves de una unidad de limpieza de gas de escape 30.

Los dos solidos F1 y F2 estan desmenuzados en pequenas partfculas que tienen preferentemente un tamano de grano medio de menos de un milfmetro. Con este tamano del grano se pueden formar buenos lechos fluidizados en la camara de combustion 21 o en el carbonatador 27 y la superficie de contacto entre las partfculas de solido de los dos solidos F1, F2 y el gas en cuestion es suficientemente grande.

El primer solido F1 desde el separador 29 es conducido junto con el dioxido de carbono contenido en el mismo al dispositivo de calcinacion 24 a traves de un conducto de suministro 31. Esto se hace, o bien directamente, o como en el ejemplo de realizacion preferido de la figura 1 a traves de un primer intercambiador de calor 25 que sirve para precalentar el primer solido F1 que contiene dioxido de carbono.

El dispositivo de calcinacion 24 tiene en el ejemplo de realizacion una primera unidad de intercambiador de calor 34 y una segunda unidad de intercambiador de calor 35. Mediante las unidades de intercambiador de calor 34, 35, en el dispositivo de calcinacion 24 es extrafdo calor de la corriente del segundo solido F2 y es alimentado calor al flujo del primer solido F1 que contiene dioxido de carbono. Con este caldeo o calentamiento del primer solido F1 se libera el dioxido de carbono contenido y a traves de uno, y por ejemplo dos, canales de descarga de gas 36, 37 es retirado del dispositivo de calcinacion 27. El dioxido de carbono descargado puede a continuacion ser enfriado y limpiado, para lo cual pueden estar previstos medios 38 correspondientes.

Un ejemplo de realizacion preferido del dispositivo de calcinacion 24 se explicara con mas precision con referencia a las figuras 2 a 5. El dispositivo de calcinacion 24 tiene una carcasa 40. En la zona superior de la carcasa, el conducto de suministro 31 desemboca en una entrada de canal 41 que desemboca en un canal de separacion 42 en el interior de la carcasa 40. Por el lado de la carcasa 40 opuesto a la entrada del canal 41 se encuentra una salida de canal 43, que une el canal de separacion 42 a un primer conducto de retorno 44, que conduce desde el dispositivo de calcinacion 24 al carbonatador 27 y puede conducir un flujo del primer solido F1 de vuelta al

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carbonatador 27. El canal de separacion 42 se extiende esencialmente en direccion vertical, de modo que el primer solido F1 es transportado principalmente o por completo por su propio peso a traves del canal de separacion 42.

Separados del canal de separacion 42 estan dispuestos en la carcasa 40 un primer canal de calentamiento 46 y un segundo canal de calentamiento 47. Cada canal de calentamiento tiene en su zona final superior vertical una abertura de entrada 48 y en su zona final inferior opuesta una abertura de salida 49. Los dos canales de calentamiento 46, 47 estan separados uno de otro. Las aberturas de entrada estan conectadas, respectivamente, al conducto de suministro 23, como esta ilustrado esquematicamente en la figura 2 por las flechas en las aberturas de entrada 48. Las aberturas de salida 49 estan conectadas a un segundo conducto de retorno 50 a traves del cual el segundo solido F2 evacuado del dispositivo de calcinacion 24 puede ser transportado de vuelta a la camara de combustion 21 para alli ser calentado de nuevo.

Inmediatamente a continuacion de la entrada del canal 41 esta dispuesto en el canal de separacion 42 un distribuidor 53 en forma de cubeta, que sirve para la distribucion del primer solido F1 que contiene dioxido de carbono alimentado en el plano de extension del distribuidor 53. El distribuidor 53 se extiende por ejemplo sustancialmente horizontal y distribuye el primer flujo de partfculas de solido de forma aproximadamente uniforme sobre la seccion transversal del canal de separacion 42. El distribuidor 53 puede ser fluidizado para este fin y presenta una pluralidad de orificios de rebosamiento 54 dispuestos distribuidos, a traves de los cuales pueden caer las partfculas de solido del primer solido F1. Las partfculas de solido pueden ademas ser transportadas a traves de un borde lateral 55 del distribuidor 53 a continuacion al canal de separacion 42. Distribuidores 53 de este tipo estan dispuestos tambien en los canales de calentamiento 46, 47 a continuacion de la respectiva abertura de entrada 48.

El primer canal de calentamiento 46 y el segundo canal de calentamiento 47 estan dispuestos a modo de ejemplo a lo largo de un eje V comun, que preferentemente esta alineado esencialmente vertical. En el ejemplo de realizacion preferido de acuerdo con la figura 2, el primer canal de calentamiento 46 esta previsto vertical por encima del segundo canal de calentamiento 47. La abertura de salida 49 del primer canal de calentamiento 46 se encuentra por encima de la abertura de entrada 48 del segundo canal de calentamiento 47. El primer canal de calentamiento 46 esta dispuesto adyacente a una primera porcion 42a del canal de separacion y el segundo canal de calentamiento 47 esta dispuesto adyacente a una segunda porcion 42b del canal de separacion 42, de modo que la segunda porcion 42b del canal de separacion 42 se une en la direccion de transporte T del primer solido F1 a traves del canal de separacion 42 a su primera porcion 42a. La direccion de transporte T es vertical en el ejemplo de realizacion.

En una pared de separacion 60 entre la primera porcion 42a del canal de separacion 42 y el primer canal de calentamiento 46 esta montado giratorio un primer eje 61. En este primer eje 61 se asienta solidaria en rotacion una primera superficie de intercambiador de calor 62 de la primera unidad de intercambiador de calor 34. La primera superficie de intercambiador de calor 62 sobresale con una porcion de emision de calor 62a en la primera porcion 42a del canal de separacion 42, mientras que la porcion de recepcion de calor 62b de la primera superficie de intercambiador de calor 62 sobresale en el primer canal de calentamiento 46. La primera superficie de intercambiador de calor 62 esta dispuesta por debajo del distribuidor 53 del canal de separacion 42 o del primer canal de calentamiento 46. Mediante un primer accionamiento de giro 64 de la primera unidad de intercambiador de calor 34, el primer eje 61 con la primera superficie de intercambiador de calor 62 esta dispuesto giratorio en torno a un eje de giro D. El eje de giro D discurre esencialmente vertical y preferiblemente paralelo al eje V.

En la carcasa 40 esta dispuesta ademas la segunda unidad de intercambiador de calor 35. En el ejemplo de realizacion la segunda unidad de intercambiador de calor 35 tiene una estructura analoga a la primera unidad de intercambiador de calor 34. Presenta un segundo eje 69 dispuesto giratorio en una pared de separacion 68 entre la segunda porcion 42b del canal de separacion y el segundo canal de calentamiento 47, que puede ser accionado mediante un segundo accionamiento de giro 70 en torno al eje de giro D. Sobre el segundo eje 69 se asienta una segunda superficie de intercambiador de calor 71 que presenta una porcion de emision de calor 71a, que sobresale en la segunda porcion 42b del canal de separacion 42, asf como una porcion de recepcion de calor 71b que sobresale en el segundo canal de calentamiento 47.

A cada unidad de intercambiador de calor 34, 35 esta asociado un canal de descarga de gas 36, 37, que desemboca en el canal de separacion 42. En el ejemplo de realizacion, el primer canal de descarga de gas 36 desemboca por encima de la primera superficie de intercambiador de calor 62 en la primera porcion 42a del canal de descarga 42, mientras que el segundo canal de descarga de gas 37 desemboca por encima de la segunda superficie de intercambiador de calor 71 en la segunda porcion 42b del canal de separacion 42. Como alternativa a esta configuracion, los canales de descarga de gas 36, 37 podnan tambien desembocar por debajo de la superficie de intercambiador de calor 62, 71 respectiva en la porcion 42a o 42b asociada del canal de separacion 42.

En el ejemplo de realizacion descrito aqrn, las dos superficies de intercambiador de calor 62, 71 pueden ser giradas independientemente una de otra alrededor del eje de giro D. Esto tiene la ventaja de que tiene en cuenta los diferentes estados de temperatura de las dos superficies de intercambiador de calor 62, 71 y, por tanto, la posicion de giro puede ser cambiada tambien de forma independiente. En una forma de realizacion simplificada, sin embargo, tambien es posible que las unidades de intercambiador de calor 34, 35 compartan un accionamiento de giro comun 64 o 70.

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Como modificacion al ejemplo de realizacion descrito, el dispositivo de calcinacion 42 puede presentar tambien mas de dos unidades de intercambiador de calor 34, 35 y, en consecuencia, muchos canales de calentamiento 46, 47. Segun la figura 2 esta realizado como dispositivo de calcinacion 24 de dos etapas. El dispositivo de calcinacion 24 funciona como sigue:

A los dos canales de calentamiento 46, 47 es alimentado a traves de un conducto de suministro 23 un flujo de solido del segundo solido F2 calentado, por ejemplo arena. Los dos canales de calentamiento 46, 47 estan conectados en paralelo con respecto al flujo de masa de solido desde el conducto de suministro 23. Las partfculas de solido del segundo solido F2 penetran por la abertura de entrada 48 respectiva en el canal de calentamiento 46 o 47 y son distribuidas a traves del distribuidor 53 preferiblemente de manera uniforme sobre la seccion transversal del canal de calentamiento 46, 47 respectivo. Por el peso, las partfculas de solido del segundo solido F2 caen a traves del canal de calentamiento 46, 47 respectivo y se vierten asf a lo largo de la porcion de recepcion de calor 62b o 71b de la primera superficie de intercambiador de calor 62 o de la segunda superficie de intercambiador de calor 71. De esta forma ceden su calor a la porcion de recepcion de calor 62b, 71b en cuestion, al menos parcialmente.

Al mismo tiempo, para el proceso de calentamiento de las porciones de recepcion de calor 62b y 71b, las porciones de emision de calor 62a y 71a de las dos superficies de intercambiador de calor 62, 71 en el canal de separacion ceden su calor a la corriente de solido del primer solido F1 que contiene dioxido de carbono. Las partfculas de solido del primer solido F1 entran a traves de la entrada del canal 41 y son distribuidas por el distribuidor 53 sobre la seccion transversal del canal de separacion 42. A continuacion de ello, las partfculas de solido del primer solido F1 entran en contacto en primer lugar con la porcion de emision de calor 62 de la primera superficie del intercambiador de calor 62 y despues con la porcion de emision de calor 71a de la segunda superficie de intercambiador de calor 71. Asimismo, las partfculas del primer solido F1 se calientan, por lo que el dioxido de carbono adsorbido se separa del primer solido F1 y es evacuado a traves de los canales de descarga de gas 36 y 37 de la carcasa 40 del dispositivo de calcinacion 24. Por el calentamiento en dos etapas del primer solido F1 en una carcasa comun 40, en un espacio pequeno es separado con alta eficiencia dioxido de carbono de las partfculas de solido del primer solido F1.

Despues de un tiempo predeterminado o en funcion de una temperatura medida de la respectiva porcion de emision de calor 42a, 71a de las superficies de intercambiador de calor 62, 71, estas son giradas 180 grados por el accionamiento de giro 64 o 70 asociado, de manera que la porcion mas fria forma ahora la porcion de recepcion de calor 62b o 71b en el primer canal de calentamiento 46 o en el segundo canal de calentamiento 47 y la porcion mas caliente forma la porcion de emision de calor 62a o 71a en canal de separacion 42. Puesto que el enfriamiento de las dos porciones de emision de calor 62a y 71a es diferente ente sf, la duracion de tiempo entre la rotacion de 180 grados de la superficie del intercambiador de calor de las dos unidades de intercambiador de calor 34, 35 puede ser de diferente magnitud. Entonces, la temperatura de las partfculas de solido del primer solido F1 cuando estan en contacto con la porcion de emision de calor 62a de la primera superficie de intercambiador de calor 62 es menor que a continuacion al entrar en contacto con la porcion de emision de calor 71a de la segunda superficie de intercambiador de calor 71. Por tanto, el tiempo de ciclo entre dos giros de 180 grados en la segunda unidad de intercambiador de calor 35 puede ser mayor que en la primera unidad de intercambiador de calor 34. Dado que por tanto tambien se dispone de diferentes duraciones de tiempo para el calentamiento de la respectiva porcion de recepcion de calor 62b o 71b, tambien el flujo de masa en el primer canal de calentamiento 46 y en el segundo canal de calentamiento 47 pueden ser ajustados con una magnitud diferente. Para este fin, antes de la abertura de entrada 48 respectiva en los canales de calentamiento 46, 47 pueden estar previstos medios de control correspondientes, tales como esclusas de rueda celular. Cuanto mayor sea la duracion de tiempo disponible para el calentamiento de la porcion de recepcion de calor 62b o 71b, menor puede ser ajustada la cantidad del segundo solido F2 a traves del canal de calentamiento 46, 47 en cuestion. De esta manera, la eficiencia del dispositivo de calcinacion 24 o del dispositivo 20 puede ser mejorada.

En las figuras 6 a 9 estan ilustrados de forma parcialmente esquematica diferentes ejemplos de realizacion para la primera superficie de intercambiador de calor 62 o la segunda superficie de intercambiador de calor 71, estando representada en cada caso unicamente una porcion 62a, 62b, 71a, 71b. La otra porcion respectiva de la superficie de intercambiador de calor 62, 71 esta configurada de igual forma. En los ejemplos de realizacion representados aqrn, la superficie de intercambiador de calor 62, 71 presenta una carcasa 75 de intercambiador de calor, que tiene una abertura superior 76 en su lado superior y una abertura inferior 77 en su lado inferior. El solido F1, F2 respectivo puede penetrar a traves de la abertura superior 76 en la direccion de transporte T en la carcasa 75 de intercambiador de calor y en la abertura inferior 77 opuesta salir de nuevo de la carcasa 75 del intercambiador de calor. El tiempo de permanencia durante el cual las partfculas de solido se mueven dentro de la carcasa 75 del intercambiador de calor puede ser variado por la configuracion en el interior de la carcasa 75 del intercambiador de calor. Tambien es posible, en particular, ajustar de forma diferente el tiempo de permanencia de las unidades de intercambiador de calor 34, 35 del dispositivo de calcinacion 24 por diferentes realizaciones de las superficies de intercambiador de calor 72, 71.

En el primer ejemplo de realizacion segun la figura 6, la superficie de intercambiador de calor 62 o 71 esta formada por varias chapas o placas onduladas 79 dispuestas paralelas entre sf. Las partfculas de solido que caen o son vertidas en la direccion de transporte T a traves de la carcasa 75 del intercambiador de calor son desviadas asf transversalmente a la direccion de transporte T, de modo que el tiempo de permanencia en la carcasa 75 de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

intercambiador de calor aumenta. En correspondencia con el tiempo de permanencia deseado, pueden ser ajustados la forma y el tamano de las ondas, el numero de ondas y la distancia entre placas 79 adyacentes.

En un segundo ejemplo de realizacion modificado segun la figura 7, en lugar de placas 79 onduladas sin angulos estan dispuestas chapas o placas 80 angulares en la carcasa 75 de intercambiador de calor, siendo desviadas tambien aqu las partfculas de solido que caen a traves de la carcasa 75 de intercambiador de calor transversalmente a la direccion de transporte T para aumentar la duracion de la estancia en la carcasa 75 del intercambiador de calor y el contacto entre las partfculas de solido y la superficie de intercambiador de calor 62, 71.

En un tercer ejemplo de realizacion representado en la figura 8, en la carcasa 75 del intercambiador de calor esta dispuesta una pluralidad de cuerpos de relleno 81 que impiden el paso directo sin obstaculos de las partfculas de solido. Los cuerpos de relleno 81 presentan medios de mantenimiento de la distancia 82 para entre los cuerpos de relleno 81 dejar espacio libre suficiente para que caigan o sean vertidas las partfculas de solido respectivas del primer solido F1 o del segundo solido F2. En el ejemplo de realizacion representado en la figura 8, los cuerpos de relleno 81 estan formados por barras 83, que estan completamente encerradas por, respectivamente, uno o varios anillos 84 que constituyen los medios de mantenimiento de la distancia 83. Los anillos 84 se ocupan de que las barras presenten una distancia suficiente entre sr Las barras 83 se extienden transversalmente a la direccion de transporte T y pueden estar orientadas paralelas entre sr Con el fin de prevenir que los cuerpos de relleno 81 caigan fuera de la carcasa 75 del intercambiador de calor, al menos la abertura inferior 77 de la carcasa 75 del intercambiador de calor puede estar cerrada por un elemento en forma de rejilla, que no esta representado en detalle en el dibujo.

En lugar de los cuerpos de relleno 81 en forma de barra representados en la figura 8 pueden ser empleados otros cuerpos de relleno 81, que estan representados en las figuras 10 y 11 a modo de ejemplo. De acuerdo con la realizacion de la figura 10, los cuerpos de relleno 81 estan formados por bolas 85 por las que sobresalen en diferentes direcciones pasadores 86, que constituyen los medios de mantenimiento de la distancia 82.

En otra realizacion alternativa de los cuerpos de relleno 81 segun la figura 11, los cuerpos de relleno 81 estan formados por bolas 85, que presentan, respectivamente, uno o varios agujeros de paso 87. Las bolas 85 se ajustan una a otra en la carcasa 75 del intercambiador de calor, pudiendo llegar las partfculas de solido a traves de los agujeros de paso 87.

Otra cuarta forma de realizacion para la superficie de intercambiador de calor 62, 71 esta ilustrada en la Fig. 9. Alli, en el interior de la carcasa 75 del intercambiador de calor esta dispuesta una estructura de tipo rejilla con elementos transversales 87 que se extienden transversalmente a la direccion de transporte T, entre la abertura superior 76 y la abertura inferior 77. Los elementos transversales 88 pueden presentar, por ejemplo, una configuracion con forma de barra con formas de seccion transversal discrecionales. Los elementos transversales 88 son sujetos por piezas de retencion 89 en el interior de la carcasa 75 del intercambiador de calor. Las piezas de retencion 89 se extienden sustancialmente en la direccion de transporte T de las partfculas de solido y pueden estar configuradas en forma de barra o placa.

Se entiende que las formas de realizacion de las superficies de intercambiador de calor 62, 71 descritas en relacion con las figuras 6 a 11 tambien pueden ser combinadas. Los cuerpos de relleno 81 pueden estar montados fijos e inmoviles sobre una estructura o piezas de sujecion 89. En este caso, en una modificacion a los ejemplos de realizacion representados se ha prescindido tambien de la carcasa 75 del intercambiador de calor. La carcasa 75 del intercambiador de calor es necesaria sobre todo cuando los cuerpos de relleno 81 estan dispuestos sueltos dentro de la carcasa 75 del intercambiador de calor y son sujetos unicamente por la carcasa 75 del intercambiador de calor.

Se entiende que los medios de mantenimiento de la distancia 82 pueden estar formados alternativamente a los anillos 84 o los pasadores 86 tambien por segmentos de anillo, discos con contorno redondo, ovalado o poligonal, salientes que sobresalen por el cuerpo de relleno 81 o similares. Hay asf muchas posibilidades disponibles. Alternativamente a los cuerpos de relleno con forma esferica pueden ser empleados tambien otros cuerpos, tales como por ejemplo poliedros, cuerpos de relleno 81 con forma de pesa, cuerpos de anillo, cuerpos con forma tubular, o similares.

En la figura 12 esta ilustrado un ejemplo de realizacion modificado del dispositivo 20 en virtud de una imagen de diagrama de bloques. A diferencia del primer ejemplo de realizacion segun la figura 1, en este caso en el primer conducto de retorno 44 puede ser interconectado un segundo intercambiador de calor regenerativo adicional 95, que sirve para un enfriamiento adicional del primer solido F1 transportado de vuelta al carbonatador 27. Mediante este intercambiador de calor adicional 95 puede tambien en caso necesario ser introducida en el circuito una cantidad adicional del primer solido F1. Una cantidad adicional del segundo solido F2 puede ser introducida en el circuito a traves de la camara de combustion 21 cuando esto sea necesario. El segundo intercambiador de calor adicional 95 esta conectado en serie con el primer intercambiador de calor 25. Mediante los dos intercambiadores de calor 95, 25 es ya precalentado el primer solido F1 que contiene dioxido de carbono antes de que entre en el dispositivo de calcinacion 24. En el conducto de retorno 44 puede estar dispuesto a continuacion del intercambiador de calor adicional 95 tambien un tercer intercambiador de calor adicional 96, cuando el primer solido F1 reconducido a traves del conducto de retorno 44 y liberado de dioxido de carbono deba ser enfriado de nuevo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Otra diferencia de la segunda forma de realizacion segun la figura 12 con respecto al primer ejemplo de realizacion consiste en que el dispositivo de calcinacion 24 presenta una tercera unidad de intercambiador de calor 97, que esta conectada en serie a la primera unidad de intercambiador de calor 34 y a la segunda unidad de intercambiador de calor 35. A la tercera unidad de intercambiador de calor 97 esta asociado un tercer canal de calentamiento, que puede estar realizado analogo a los dos canales de calentamiento 46, 47 segun la figura 2, y esta dispuesto a lo largo del eje V comun junto a una tercera porcion del canal de separacion 42. A la tercera unidad de intercambiador de calor 97 esta asociado un tercer canal de descarga de gas 98 analogo a las otras dos unidades de intercambiador de calor 34, 35. Con respecto al funcionamiento del dispositivo 20 de acuerdo con la segunda forma de realizacion de la figura 12 se puede hacer referencia a la realizacion segun la Fig. 1.

La invencion se refiere a un dispositivo de calcinacion 24 para la separacion de dioxido de carbono de un primer solido F1 vertible. El dispositivo de calcinacion 24 presenta una carcasa 40 con un canal de separacion 42. Separados de canal de separacion 42 estan previstos un primer canal de calentamiento 46 y un segundo canal de calentamiento 47. En el primer canal de calentamiento 46 y en el canal de separacion 42 esta una primera unidad de intercambiador de calor 34 y al segundo canal de calentamiento 47 y al canal de separacion 42 esta asociada una segunda unidad de intercambiador de calor 35. Las dos unidades de intercambiador de calor 34, 35 sobresalen, respectivamente, con una porcion de emision de calor 62a, 71a de sus superficies de intercambiador de calor 62, 71 en el canal de separacion 42, mientras que una porcion de recepcion de calor 62b, 71b sobresale en el canal de calentamiento 46, 47 asociado respectivo. Las dos superficies de intercambiador de calor 62, 71 estan montadas giratorias alrededor de un eje de giro D preferiblemente comun mediante un accionamiento de giro asociado 64, 70 respectivo. En el canal de separacion, un primer solido F1 que contiene dioxido de carbono es calentado y liberado de esta forma el dioxido de carbono adsorbido. Es evacuado a traves de al menos un canal de descarga de gas 36, 37 de la carcasa 40 del dispositivo de calcinacion 24. El dispositivo de calcinacion 24 puede ser parte de un dispositivo 20 para la separacion de dioxido de carbono de un gas de combustion R, siendo llevado el primer solido F1 en primer lugar en contacto con el gas de combustion R y adsorbe el dioxido de carbono y a continuacion este es liberado de nuevo en el dispositivo de calcinacion 24.

Lista de simbolos de referencia:

20 dispositivo

21 camara de combustion

22 separador

23 conducto de suministro

24 dispositivo de calcinacion

25 primer intercambiador de calor

26 unidad de limpieza de gas de combustion

27 carbonatador

28 conducto

29 separador

30 unidad de limpieza de gas de escape

31 conducto de suministro

34 primera unidad de intercambiador de calor

35 segunda unidad de intercambiador de calor

36 primer canal de descarga de gas

37 segundo canal de descarga de gas

38 medios

40 carcasa

41 entrada de canal

42 canal de separacion

42a primera porcion del canal de separacion

42b

43

44

46

47

48

49

50

53

54

55

60

61

62

62a

62b

64

68

69

70

71

71a

71b

75

76

77

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

segunda porcion del canal de separacion

salida de canal

primer conducto de retorno

primer canal de calentamiento

segundo canal de calentamiento

abertura de entrada

abertura de salida

segundo conducto de retorno

distribuidor

orificios de rebosamiento borde

pared de separacion primer eje

primera superficie de intercambiador de calor

porcion de emision de calor

porcion de recepcion de calor

primer accionamiento de giro

pared de separacion

segundo eje

accionamiento de giro

segunda superficie de intercambiador de calor

porcion de emision de calor

porcion de recepcion de calor

carcasa de intercambiador de calor

abertura superior

abertura inferior

placa ondulada

placa angular

cuerpo de relleno

medios de mantenimiento de la distancia

barra

anillos

bola

pasador

agujeros de paso elemento transversal pieza de retencion

95

96

97

98

5 A B D L F1

10 F2 R T V

segundo intercambiador de calor

tercer intercambiador de calor

tercera unidad de intercambiador de calor

tercer canal de descarga de gas

gas de escape libre de dioxido de carbono

combustible

eje de giro

aire

primer solido segundo solido

gas de combustion que contiene dioxido de carbono

direccion de transporte

eje

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de calcinacion (24) para la separacion de dioxido de carbono de un primer solido (F1) vertible que contiene de dioxido de carbono, con una carcasa (40) que presenta para el primer solido un canal de separacion (42) entre una entrada de canal (41) y una salida de canal (43), con un primer canal de calentamiento (46) existente

5 en la carcasa (40) para un segundo solido (F2) vertible, en el que el primer canal de calentamiento (46, 47) presenta una abertura de entrada (48) y una abertura de salida (49), con una unidad de intercambiador de calor (34) y con al menos un canal de descarga de gas (36, 37) que desemboca en el canal de separacion (42) y a traves del cual es evacuado de la carcasa (40) el dioxido de carbono liberado por el calentamiento del primer solido (F1), caracterizado por un segundo canal de calentamiento (47) existente en la carcasa (40) para el segundo solido (F2), en el que el 10 segundo canal de calentamiento (47) presenta una abertura de entrada (48) y una abertura de salida (49), un eje de giro (D) en torno al cual esta montada giratoria la primera unidad de intercambiador de calor (34), presentando la primera unidad de intercambiador de calor (34) una primera superficie de intercambiador de calor (62) que sobresale con una porcion de emision de calor (62a) en una primera porcion (42a) del canal de separacion (42) y con una porcion de recepcion de calor (62b) en el primer canal de calentamiento (46), una segunda unidad de intercambiador 15 de calor (35) montada giratoria que presenta una segunda superficie de intercambiador de calor (71), en el que la segunda superficie de intercambiador de calor (71) sobresale con una porcion de emision de calor (71a) en una segunda porcion (42b) del canal de separacion (42) dispuesta mas cerca de la salida de canal y sobresale con una porcion de recepcion de calor (71b) en el segundo canal de calentamiento (47), con al menos un accionamiento de giro (64, 70) para el giro de la primera superficie de intercambiador de calor (62) y de la segunda superficie de 20 intercambiador de calor (71) para mover la porcion mas fna respectiva de la superficie de intercambiador de calor (62 o 71) desde el canal de separacion (42) al canal de calentamiento (46 o 47) en cuestion y la porcion mas caliente respectiva de la superficie de intercambiador de calor (62 o 71) desde el canal de calentamiento (46 o 47) en cuestion al canal de separacion (42).
2. Dispositivo de calcinacion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el canal de separacion (42) y/o el 25 primer canal de calentamiento (46) y/o el segundo canal de calentamiento (47) se extienden sustancialmente

verticales.
3. Dispositivo de calcinacion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la primera unidad de intercambiador de calor (34) y la segunda unidad de intercambiador de calor (35) estan montadas giratorias en torno a un eje de giro (D) comun.

30 4. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer canal de

calentamiento (46) y el segundo canal de calentamiento (47) estan dispuestos a lo largo de un eje (V) comun, que en particular esta orientado verticalmente.
5. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las unidades de intercambiador de calor (34, 35) son giratorias en torno a un eje de giro (D) independientemente una de otra por

35 medio de, respectivamente, un accionamiento de giro (64, 70).
6. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el eje de giro (D) esta alineado esencialmente vertical.
7. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie de intercambiador de calor (62, 71) esta formada al menos parcialmente por la superficie de cuerpos de relleno (81) de

40 la unidad de intercambiador de calor (34, 35).
8. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como primer solido (F1) sirve un sorbente alcalinoterreo.
9. Dispositivo de calcinacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como segundo solido (F2) sirve arena.

45 10. Dispositivo (20) para la separacion de dioxido de carbono de un gas de combustion (R), con una camara de

combustion (21), en la que por la combustion de un combustible (B) con aire (L) se produce gas de combustion (R) que contiene dioxido de carbono, en el que por el calor de la camara de combustion (21) es calentado un segundo solido (F2), con un carbonatador (27), en el que un primer solido (F1) es puesto en contacto con gas de combustion (R) que contiene dioxido de carbono, por lo que el primer solido (F1) absorbe el dioxido de carbono, con un 50 dispositivo de calcinacion (24) segun una de las reivindicaciones anteriores, con un conducto de suministro (31) desde el carbonatador (27) a un canal de separacion (42) del dispositivo de calcinacion (24), estando conectados los dos canales de calentamiento (46, 47) a un conducto de suministro (23) comun, mediante el cual es conducido el segundo solido (F2) calentado desde la camara de combustion (21), y con al menos un canal de evacuacion de gas (36, 37) que desemboca en el canal de separacion (42) del dispositivo de calcinacion (24) y a traves del cual el 55 dioxido de carbono liberado por el calentamiento del primer solido (F1) es evacuado de la carcasa (40) del dispositivo de calcinacion (24).