ES2640929A2

ES2640929A2 - Sistema de generación de energía térmica

Info

Publication number: ES2640929A2
Application number: ES201630579A
Authority: ES
Inventors: David CUENCA DE VEGA
Original assignee: Biofire Soluciones S L U; Biofire Soluciones Slu
Current assignee: OLEICOLA EL TEJAR, NTRA. SRA. DE ARACELI, SOCIEDAD
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2036-05-04
Also published as: ES2640929R1; ES2640929B1

Abstract

Un sistema de generación de energía térmica que comprende: (a) un sistema de alimentación de combustible (1); (b) una cámara de combustión (2) con doble capa de material refractario que comprende una parrilla móvil (21) inclinada hacia la salida y configurada para hacer avanzar el material combustible a lo largo de toda la cámara de combustión (2) y que comprende una pluralidad de palas móviles (22) y fijas (23) distribuidas uniformemente por filas a lo largo de toda la superficie de la cámara de combustión (2), estando dispuestas alternativamente unas respecto de las otras y configuradas para realizar un movimiento por filas alternas y completas; (c) un ciclón (3); (d) una caja de dilución (4); y (e) un conducto de salida de gases (5).

Description

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SISTEMA DE GENERACION DE ENERGIA TERMICA DESCRIPCION

El objeto de la presente invention es un generador de energla termica con camara de combustion de parrilla movil, con la inclusion de unos elementos adicionales que permite una mejora en la combustion y un ahorro energetico importante, aprovechando los residuos de otros procesos, como es el caso de la biomasa.

Estado de la tecnica

En las grandes industrias se suelen emplear centrales de cogeneration electrica con el fin de complementar o sustituir parcial o totalmente la energla procedente de las companlas electricas. Hasta la fecha se estan utilizando combustibles caros y contaminantes, como el gas natural, u otros combustibles mas ecologicos, como la biomasa, que emplean camaras de combustion de parrilla fija o movil disenada para unos combustibles muy concretos.

Descripcion de la invencion

El sistema de generation de energla termica, objeto de la presente invencion, describe una camara de combustion con una serie de mejoras respecto a las camaras convencionales del sector y destinadas a aumentar la utilization de otros combustibles mas economicos y residuales. Todo ello de acuerdo con los aspectos indicados en la revindication independiente que acompana a la presente memoria descriptiva y que se incorpora aqul por referencia, al igual que las distintas realizaciones practicas mostradas en las reivindicaciones dependientes.

En general, la invencion describe una instalacion esencialmente formada por distintas partes, cada una de las cuales aporta una funcionalidad ventajosa y que, en su conjunto contribuyen a resolver el problema tecnico planteado:

a) Un sistema de alimentation de combustible que comprende a su vez:

a. Una pluralidad de empujadores hidraulicos sincronizados que llevan incorporados unas pantallas protectoras moviles mediante un accionamiento hidraulico; y

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b. Unas cortinas de aire, agua y/o vapor, que evitan el calentamiento de la biomasa utilizada como combustible antes de su empleo.

b) Una camara de combustion con doble capa de material refractario que comprende:

a. Una parrilla movil inclinada hacia la salida y configurada para hacer avanzar el material combustible a lo largo de toda la camara de combustion y extraer las piedras y escorias que se forman por solidification de la sllice y otros residuos que contiene el combustible; donde dicha parrilla movil comprende, ademas:

i. Una estructura auto-portante;

ii. Una pluralidad de palas moviles y fijas distribuidas uniformemente por filas a lo largo de toda la superficie de la camara de combustion, estando dispuestas alternativamente unas respecto de las otras y configuradas para realizar un movimiento por filas alternas y completas; y

iii. Donde la pluralidad de palas fijas se monta sobre la propia estructura auto-portante, mientras que las palas moviles se montan sobre unos carros metalicos accionados por barras de empuje dispuestas en los laterales de la camara de combustion.

b. Un primer sinfln refrigerado por agua al final de la parrilla movil aislado termicamente de la misma y configurado para la recogida de las cenizas procedentes de la combustion.

c. Un ventilador de combustion.

d. Un ventilador de refrigeracion de boveda.

e. Unos primeros quemadores dispuestos en los laterales de la camara de combustion, junto con unos inyectores de combustible, y que estan configurados para el control del encendido inicial y el mantenimiento de la llama del combustible.

f. Unos segundos quemadores dispuestos en el conducto de salida de gases de la camara de combustion que forman una camara de post-combustion para eliminar los combustibles no quemados antes de la salida de la camara de combustion.

c) Un ciclon que comprende:

a. Un extractor de cenizas mediante un segundo sinfln refrigerado; y

b. Una camara de lavado de gases, mediante la action de atomizadores de aire- agua a presion.

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d) Una caja de dilucion, que incorpora una valvula motorizada de persiana y un ventilador de impulsion de aire y que regula la mezcla de gases y aire, antes de su entrada en el secadero.

e) Un conducto de salida de gases.

A lo largo de la description y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caracterlsticas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracterlsticas de la invention se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invencion. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que restrinjan la presente invencion. Ademas, la presente invencion cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aqul indicadas.

Breve descripcion de las figuras

A continuation, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invencion y que se relacionan expresamente con una realization de dicha invencion que se presenta como un ejemplo no limitativo de esta.

FIG. 1 Muestra una vista en alzado del conjunto del sistema objeto de la invencion.

FIG. 2 Muestra una vista en detalle del sistema de alimentation de combustible.

FIG. 3 Muestra una vista en detalle de la camara de combustion.

Exposition de un modo detallado de realizacion de la invencion

En las figuras adjuntas se muestra un sistema adaptado a la poda de olivo como combustible principal, aprovechando los residuos del proceso de production de aceite, donde ademas se usara el hueso en los quemadores que integran el sistema. No obstante, el sistema objeto de la invencion es aplicable a otros residuos de otros procesos productivos sin alterar la esencia ni estructura de la presente invencion.

El sistema de alimentacion de combustible (1) utiliza los residuos de la poda de olivo como combustible principal. La introduction del combustible se realiza mediante un sistema de empujadores hidraulicos sincronizados (11), que llevan incorporados unas pantallas protectoras (12) de accionamiento hidraulico (13) y cortinas de aire-agua, para evitar el

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calentamiento de la biomasa antes de su entrada en la camara de combustion (2).

La gran ventaja que presenta este mecanismo frente a un sin-fin de alimentacion, como los utilizados en los sistemas descritos en el estado de la tecnica, es su regulation. El variador de frecuencia para modular al mlnimo en un sistema sin-fin se encuentra limitado, mientras que con un sistema de piston hidraulico se puede trabajar a velocidades mas bajas con lo que se dispone de mayor rango de minima potencia. Otra de las ventajas que se pretenden conseguir con este sistema, es la de poder utilizar una variedad de combustibles mas alta y con las mismas ventajas de combustion, de esta manera la funcionalidad de los secaderos estara garantizada.

La camara de combustion (2) esta disenada para conseguir un mayor rendimiento termico, se parte del uso de una parrilla movil (21) que tiene la particularidad de ir desplazando el combustible y las cenizas hasta el final de la parrilla (21) dada su inclination hacia la salida y su estructura compuesta por palas moviles (22) y fijas (23) distribuidas uniformemente por filas a lo largo de toda la superficie de la camara de combustion (2), estando dispuestas alternativamente unas respecto de las otras y configuradas para realizar un movimiento por filas alternas y completas; y donde la pluralidad de palas fijas (23) se montan sobre una estructura auto-portante (24), mientras que las palas moviles (22) se montan sobre unos carros metalicos (25) accionados por barras de empuje (26) dispuestas en los laterales de la camara de combustion (2).

Esta estructura tiene una doble ventaja: primero, remover el combustible para que se emulsione mejor con el comburente que en la parrilla fija y en segundo lugar que la limpieza de cenizas sea continua, con lo que la salida de aire a traves de la parrilla no se interrumpe, manteniendo la llama de forma uniforme y, por lo tanto, su rendimiento.

Para favorecer la formation de la llama, se instalaran en los laterales de la camara de combustion (2) dos quemadores (27) de funcionamiento automatico, quemando hueso como combustible, que permitiran, tanto el inicio de la llama en el encendido de la camara, como el mantenimiento de una buena combustion a lo largo de todo el proceso. Cuanto mayor sea el grado de combustion, mayor sera el rendimiento de la camara de combustion y por lo tanto el ahorro de combustible.

La camara (2) dispondra de una doble boveda en la segunda mitad de su longitud, que

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favorece la combustion al permanecer mas tiempo los gases dentro de una zona de alta temperatura. En el final de su recorrido, parte alta de la doble boveda y antes de la salida de gases de la camara, se instalaran otros quemadores (28) automaticos, que actuaran como post-combustores. De esta forma se terminaran de quemar todo el combustible aportado aumentando el rendimiento termico de la unidad.

Las cenizas generadas en la parrilla movil (21), se retiran al final de esta parrilla, por medio de un primer sinfln refrigerado hasta el exterior de la camara (2) donde se recogen y almacenan para su posterior venta a gestores autorizados.

Con esta instalacion, se pretende bajar y controlar las emisiones de la combustion, para ello se han tomado una serie de medidas como son:

- Conseguir una mayor emulsion entre el combustible y el comburente.

- Mantener un mayor tiempo los gases en la camara a temperatura elevada.

- Disponer de una zona de post-combustion, donde los gases ya quemados, pasan por una zona donde permanecen por espacio de tres segundos a una temperatura no inferior a los 800°C.

La estructura de la camara de combustion (2) esta formada por una doble capa de refractario y tendra exteriormente una camara de aire en circulation, entre el cuerpo de la camara y una capa aislada del exterior; donde este aire sera utilizado para introducirlo en el interior de la camara como aire de combustion con lo que se conseguira un ahorro en el consumo de combustible.

La camara (2) comprende un ventilador de refrigeration de boveda. Como la temperatura por la formation de llama es muy elevada, esto hace que el refractario en la boveda de esa zona sufra los efectos de esta temperatura y en ocasiones pueda sufrir ablandamientos de las capas internas del revestimiento refractario. Con el fin de proteger esta parte del refractario, se ha previsto instalar un ventilador centrlfugo de media presion y que por medio de un colector y unos orificios practicados junto a la boveda de la camara y en forma radial, soplara aire frlo, refrigerando esta zona y protegiendola del efecto del calor. Este aire como ya se ha explicado antes, se anadira al aire total de combustion.

La camara (2) tambien dispone de un ventilador de combustion. Como ya se ha explicado

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anteriormente, la camara dispone de una doble camisa, entre las cuales, y por medio del soplado de un ventilador de centrlfugo de alta presion se hace circular enfriando la camisa interior de refractario, con lo que este aire se calienta y se introduce por medio de unas soplantes en la zona de combustion de la camara para ayudar a una perfecta combustion del combustible, recuperando asl las perdidas originadas en la zona de mayor temperatura.

Finalizado el proceso de combustion los gases pasan primero por un ciclon (3), donde se decantan las cenizas volantes de mayor tamano, extrayendolas por la parte inferior y almacenandolas junto con las extraldas en la camara. Los ciclones son construcciones que se intercalan entre las camaras de combustion (2) y un tromel de secado. Al pasar por el decantador ciclonico, donde aprovechando por una parte la velocidad tangencial y por otra la perdida de velocidad de 4 a 1,26 m/s de los gases, se pretenden recoger las cenizas volatiles antes de pasar a la parte de depuracion de los gases. En la parte inferior se dispone de una recogida de cenizas a traves de un segundo sinfln refrigerado que lo trasporta al exterior a la zona deseada. Esta unidad es, preferentemente metalica y tiene forma cillndrica con un revestimiento refractario para soportar las temperaturas ademas de aislar termicamente al ciclon (3) de la temperatura exterior.

Posteriormente se somete a los gases de combustion, a una camara de lavado de gases (7) por medio de unos atomizadores de aire-agua a presion decantando el resto de cenizas que no han sido eliminadas en el ciclon (3).

Se realiza un lavado de los gases con agua presurizada a 4-6 bares, mediante dos llneas de atomizadores facilmente intercambiables en funcionamiento. La recogida de las decantaciones se realiza por la parte inferior mediante el citado sinfln y son almacenadas para venderlas a gestores de estos productos.

Antes de introducir los gases calientes de secado en el tromel de secado (6) se ha incorporado una camara de dilucion (4) que incorpora un ventilador de gran volumen y baja presion, y una valvula de persona; que introduce aire frlo con dos finalidades, primero adecuar la temperatura de los gases de secado y segundo eliminar acumulacion de gases no quemados y asl eliminar riesgos de combustiones subitas.

Para facilitar la entrada de aire frlo de dilucion, necesario para el ajuste en volumen y temperatura de los gases de secado del orujo en el tromel, se ha previsto un ventilador de

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baja presion. Este ventilador es del tipo helicoidal con motor a transmision para que quede protegido ante posibles retrocesos de gases. Este aire entra en la camara de dilucion (4) mezclandose con los gases de combustion para conseguir la temperatura ajustada de los gases, regulando el volumen segun necesidades, por medio de un variador de velocidad y 5 una valvula de mariposa movida por medio de un actuador, de manera que al mismo tiempo que se regula el volumen de aire frlo de dilucion y se ajusta la temperatura de los gases de secado, eliminamos posibles bolsas de gases, que pudieran almacenarse y originar combustiones subitas indeseables.

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REIVINDICACIONES

1 - Un sistema de generation de energla termica que comprende:

una camara de combustion (2) con doble capa de material refractario que comprende:

(a) una parrilla movil (21) inclinada hacia la salida y configurada para hacer avanzar el material combustible a lo largo de toda la camara de combustion (2), donde dicha parrilla movil (21) comprende:

(a.1) una pluralidad de palas moviles (22) y fijas (23) distribuidas uniformemente por filas a lo largo de toda la superficie de la camara de combustion (2), estando dispuestas alternativamente unas respecto de las otras y configuradas para realizar un movimiento por filas alternas y completas; y

(b) un primer sinfln refrigerado al final de la parrilla movil (21) aislado termicamente de la misma y configurado para la recogida de las cenizas procedentes de la combustion;

y que se caracteriza porque comprende, ademas:

a) un sistema de alimentation de combustible (1) que comprende a su vez:

a. una pluralidad de empujadores hidraulicos (11) sincronizados que llevan incorporados unas pantallas protectoras (12) moviles mediante un accionamiento hidraulico (13); y

b. unas cortinas de aire, agua y/o vapor;

b) un ciclon (3) que comprende un segundo sinfln refrigerado extractor de cenizas;

c) una camara de lavado de gases (7) de combustion que comprende una doble cortina de lavado con atomizadores de aire-agua;

d) una caja de dilution (4) que incorpora un ventilador de impulsion de aire; y una valvula motorizada de persiana; y

e) un conducto de salida de gases (5).

2- El sistema de acuerdo con la revindication 1 donde la estructura de la camara de combustion (2) esta formada por una doble capa de refractario y tendra exteriormente una camara de aire en circulacion, entre el cuerpo de la camara y una capa aislada del exterior; donde este aire sera utilizado para introducirlo en el interior de la camara como aire de combustion.

3- El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 donde la pluralidad de palas fijas (23) se montan sobre una estructura auto-portante (24), mientras que las palas moviles (22) se montan sobre unos carros metalicos (25) accionados por barras de empuje 5 (26) dispuestas en los laterales de la camara de combustion (2).

4 - El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 donde la camara de combustion (2) un ventilador de combustion; un ventilador de refrigeracion de boveda; unos primeros quemadores (27) dispuestos en los laterales de la camara de combustion, junto 10 con unos inyectores de combustible, y que estan configurados para el control del encendido inicial y el mantenimiento de la llama del combustible; y unos segundos quemadores (28) dispuestos en el conducto de salida de gases de la camara de combustion que forman una camara de post-combustion para eliminar los combustibles no quemados antes de la salida de la camara de combustion.

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