ES2646609T3 - Instalación de transporte de biomasa para alimentar un recipiente a presión - Google Patents

Instalación de transporte de biomasa para alimentar un recipiente a presión Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la alimentación de biomasa (1) a un recipiente a presión de una instalación de gasificación para la generación de gas de síntesis con ayuda de un sistema de transporte de tornillo sin fin, estando compuesto el sistema de transporte de tornillo sin fin de al menos dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9), estando dispuestos los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) axialmente uno detrás de otro y estando dispuesta, entre los dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9), una sección (13) sin elementos de transporte, midiéndose la presión en la sección (13) sin elementos de transporte mediante un captador de presión (7) y controlándose la velocidad de giro de los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) independientemente entre sí y la velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin (6, 8, 9) situado a continuación dependiendo de la presión en la sección (13) sin elementos de transporte, de tal modo que en la sección (13) sin elementos de transporte se forma un tapón de biomasa (1) más o menos impermeable a los gases.

Description

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DESCRIPCION
Instalacion de transporte de biomasa para alimentar un recipiente a presion Campo de la invencion
La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la alimentacion de biomasa a un recipiente de una instalacion de gasificacion para la generacion de gas de slntesis con ayuda de un sistema de transporte de tornillo sin fin, encontrandose bajo sobrepresion el recipiente a presion. Una aplicacion ventajosa es el suministro de biomasa a un gasificador cargado con presion para la produccion de gas de slntesis. Ademas, la invencion se refiere a un recipiente a presion de una instalacion de gasificacion para la generacion de gas de slntesis a partir de biomasa que comprende un dispositivo para la alimentacion de biomasa al recipiente a presion con ayuda de un sistema de transporte de tornillo sin fin.
Antecedentes y descripcion general de la invencion
En si, en el caso de instalaciones de gasificacion para la generacion de gas de slntesis es deseable operar las instalaciones a presion elevada de 2 a 100 bares, preferentemente de 12 a 40 bares. Eso se aplica en particular para instalaciones industriales en las que el gas de slntesis se continua procesando hasta dar otros productos y el gas de slntesis o sus productos secundarios se deben alimentar a una red de tubos que se encuentra a presion o se deben quemar en una turbina.
Las instalaciones de gasificacion de biomasa con una sobrepresion significativa emplean actualmente esclusas de rueda celular o esclusas de presion, transportando los tornillos de transporte integrados la biomasa sin ningun tipo de gradiente de presion desde las esclusas hasta la instalacion de gasificacion. El estado de la tecnica esta documentado en: “Analyse und Evaluierung der thermochemischen Vergasung von Biomasse” serie "Nachwachsende Rohstoffe” tomo 29, Landwirtschaftsverlag GmbH, Munster (2006). En este caso son pertinentes las paginas 54-59 y las Tablas 2-7 en la pagina 72-73. Ademas, en el documento US 4 881 862 A se describen un procedimiento y un dispositivo para la alimentacion de biomasa a un recipiente a presion con ayuda de dos transportadores de tornillo sin fin dispuestos axialmente uno detras de otro, cuya velocidad de giro se puede controlar independientemente uno de otro. Entre los dos transportadores de tornillo sin fin esta dispuesta una seccion sin elementos de transporte en la que se forma un tapon de biomasa mas o menos impermeable a gas.
Los transportadores de tornillo sin fin convencionales, en los que el tornillo sin fin se extiende a lo largo de toda la zona entre la entrada y la salida, por norma general estan llenos solo en parte. El gas de un recipiente a presion, por tanto, puede fluir de vuelta en contra de la direccion de transporte. Incluso con una carga completa de este transportador de tornillo sin fin, mediante compactacion del material de transporte se forma un espacio hueco detras de la helice del tornillo sin fin en el que el gas puede fluir de vuelta.
En el Centro de Investigacion de Karlsruhe se elaboro con el nombre “Bioliq” un procedimiento que transforma biomasa en un llquido bombeable. El procedimiento se desvelo con el documento DE 10 2004 019 203 B3. Es cierto que el procedimiento posibilita el transporte del llquido preparado de este modo en contra de una alta presion. Pero esto acarrea una alta complejidad en la produccion de este llquido.
Tampoco en el campo relacionado de la introduccion de lignito en un lecho fluidizado operado con una ligera sobrepresion para la generacion de calor para una central termoelectrica se puede derivar transmision alguna para el transporte de biomasa a un recipiente que se encuentra a presion de mas de 2 bar. Son ejemplo de esto el transportador tubular por cadena que esta desvelado en el documento DE 198 43 255 A1 o el transportador de embolo desvelado en el documento OE 44 31 366 A1.
Es objetivo de la invencion introducir tipos muy diferentes de biomasa con una instalacion de transporte sencilla de forma fiable en una instalacion de gasificacion que se encuentra bajo sobrepresion para la generacion de gas de slntesis.
El objetivo se consigue con un procedimiento y un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 5. En las reivindicaciones dependientes se describen configuraciones ventajosas de la invencion.
La biomasa es una materia prima muy compleja. Para la gasificacion termoqulmica hasta dar gas de slntesis se ha de considerar por ejemplo:
- madera con diferente contenido de agua y de naturaleza bastante diferente, por ejemplo, serrln y recortes de madera,
- plantas energeticas como masa fresca, ensiladas, prensadas, secadas, de partlcula gruesa o fina,
- aceite en mezclas con biomasa solida
- granos y fibras
- alimentos de todo tipo y deshechos de la industria alimentaria
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- excreciones de la produccion animal
La biomasa se debe transportar como sustancia homogenea o en una mezcla de sustancias lo mas amplia posible con un transportador de tornillo sin fin en contra de una sobrepresion.
Se consigue una alimentacion con auto-obturacion de biomasa a un espacio a presion. Esta previsto que esten dispuestos dos transportadores de tornillo sin fin con velocidad de giro que se puede controlar por separado en serie uno detras de otro. Por ello, la biomasa en el espacio entre los dos transportadores sin fin se puede compactar de tal modo que se forma un tapon de biomasa mas o menos impermeable a gas. A diferencia de los sistemas con un tornillo sin fin de transporte, gracias al sistema de dos tornillos sin fin de acuerdo con la invencion se puede controlar la presion en el tapon gracias a la velocidad de giro del tornillo sin fin pospuesto. El dispositivo de acuerdo con la invencion posibilita grandes secciones transversales y reduce por ello un bloqueo o faltas de estanqueidad durante la introduccion de biomasa de trozos grandes. Por ello es posible la alimentacion de biomasa con propiedades muy diferentes.
Los dos transportadores de tornillo sin fin estan dispuestos axialmente uno detras de otro en un tubo. De este modo se puede prescindir de una desviacion de la corriente de transporte, que es problematica para muchos tipos de biomasa.
La configuracion de un tapon obturador se facilita al preverse entre los dos tornillos sin fin de transporte una seccion que no contiene elementos de transporte. De este modo se forma un tramo de compactacion mas largo que es ventajoso en particular para biomasa sustancialmente seca. El transportador de tornillo sin fin primario puede estar configurado tambien como prensa de tornillo sin fin. Esto es ventajoso cuando la biomasa contiene mas del 50 % de agua.
Uno de los transportadores de tornillo sin fin puede estar configurado tambien como transportador de doble tornillo sin fin. Con ello se consiguen mayores presiones y una homogeneizacion y trituracion de la biomasa introducida.
Un calentamiento a traves del tubo de tornillo sin fin y el arbol de tornillo sin fin es ventajoso debido a que por ello la biomasa se hace deformable plasticamente con mayor facilidad y, por tanto, obtura mejor.
Al final del tramo de transporte es ventajoso un equipo de trituracion que facilita la descarga de la biomasa a un espacio que se encuentra a sobrepresion.
Las reivindicaciones dependientes describen procedimientos de como se puede preparar la biomasa para mejorar el efecto de obturacion del tapon.
Description de un ejemplo
La invencion se explica con mas detalle con el ejemplo de la Figura 1.
La biomasa 1 se carga en el embudo 3 por ejemplo a traves de una canalization con esclusa de rueda celular y abandona por la salida 2 la instalacion de transporte a traves del reborde 14 que esta unido con un recipiente que se encuentra a sobrepresion o con otra instalacion de transporte. La biomasa 1 atraviesa en primer lugar el transportador de tornillo sin fin primario, formado por el tubo de tornillo sin fin 6, el arbol de tornillo sin fin 5 y la helice de tornillo sin fin 4. La biomasa 1 se empuja entonces a traves de una seccion de tubo 13 que no contiene elementos de transporte. El tapon de biomasa formado en la seccion de tubo 13 llega entonces al transportador de tornillo sin fin secundario, formado por el tubo de tornillo sin fin 6, el arbol de tornillo sin fin 8 y la helice de tornillo sin fin 9. Al final del tramo de transporte, la biomasa en la salida 2 cae a un espacio que se encuentra a sobrepresion. Ha resultado que es ventajoso que al final del tramo de transporte este dispuesto un equipo de trituracion 10 pasivo o activo.
La velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin primario, accionado por el motor 12, determina sustancialmente el rendimiento de transporte. La velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin secundario, que es accionado por el motor 11, determina sustancialmente la estanqueidad de la instalacion de transporte. La presion en la seccion del tubo 13, que se mide mediante captadores de presion 7, controla la velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin secundario, accionado por el motor 11. Esta presion se corresponde con la estanqueidad de la instalacion de transporte. El mejor valor para la presion se puede establecer dependiendo del tipo de la biomasa a partir de un analisis de gases del gas que fluye de vuelta en trazas en el embudo de carga 3. Por norma general, la presion en la seccion de tubo 13 sera mayor que la presion del sistema en el reborde 14.
Con la invencion es posible introducir las mas diversas biomasas en un recipiente de una instalacion de gasification que se encuentra bajo una mayor presion. Esto es de considerable importancia economica para la gasificacion termoqulmica industrial de la biomasa hasta dar gas de slntesis.
Resumiendo de nuevo, por tanto, se propone una instalacion de transporte de biomasa para la alimentacion en un recipiente a presion de una instalacion de gasificacion. La introduction de un solido heterogeneo, tal como biomasa, en un recipiente que se encuentra a presion es dificil. Las esclusas de rueda celular y esclusas de presion empleadas hasta ahora presentan considerables deficiencias. El empleo de transportadores de tornillo sin fin 5 convencionales hasta ahora ha fracasado debido a que detras de la helice del tornillo sin fin se formaba un espacio hueco en el que podia escapar el gas del recipiente a presion. Estas carencias se resuelven al estar dispuestos en un tubo de transporte de tornillo sin fin 6 dos tornillos sin fin que se pueden controlar independientemente. Entre el tornillo sin fin primario accionado por el motor 12 y el tornillo sin fin secundario accionado por el motor 11 se compacta la biomasa por alta presion como consecuencia de diferentes velocidades de giro de los motores 11, 12 10 de tal modo que se forma un tapon 13 practicamente impermeable a gas.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la alimentacion de biomasa (1) a un recipiente a presion de una instalacion de gasificacion para la generacion de gas de slntesis con ayuda de un sistema de transporte de tornillo sin fin, estando compuesto el sistema de transporte de tornillo sin fin de al menos dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9), estando dispuestos los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) axialmente uno detras de otro y estando dispuesta, entre los dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9), una seccion (13) sin elementos de transporte, midiendose la presion en la seccion (13) sin elementos de transporte mediante un captador de presion (7) y controlandose la velocidad de giro de los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) independientemente entre si y la velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin (6, 8, 9) situado a continuacion dependiendo de la presion en la seccion (13) sin elementos de transporte, de tal modo que en la seccion (13) sin elementos de transporte se forma un tapon de biomasa (1) mas o menos impermeable a los gases.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que se suministra una mezcla de biomasa (1) de partlculas gruesas y partlculas finas a la entrada del sistema de transporte de tornillo sin fin.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la biomasa (1) se mezcla con un llquido.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, en el que se precalienta la biomasa (1).
  5. 5. Recipiente a presion de una instalacion de gasificacion para la generacion de gas de slntesis a partir de biomasa (1) que comprende un dispositivo para la alimentacion de biomasa (1) en el recipiente a presion con ayuda de un sistema de transporte de tornillo sin fin, estando compuesto el sistema de transporte de tornillo sin fin de al menos dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9), estando dispuestos los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) axialmente uno detras de otro, estando dispuesta entre los dos transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) una seccion (13) sin elementos de transporte, estando previsto un captador de presion (7) para la medicion de la presion en la seccion (13) sin elementos de transporte y estando prevista una unidad de control para el control de las velocidades de giro de los transportadores de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9) independientemente entre si y de tal modo que, dependiendo de la presion en la seccion (13) sin elementos de transporte, se controla la velocidad de giro del transportador de tornillo sin fin (6, 8, 9) dispuesto a continuacion, de tal modo que en la seccion (13) sin elementos de transporte se forma un tapon de biomasa (1) mas o menos impermeable a los gases.
  6. 6. Recipiente a presion de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que se puede calentar al menos un transportador de tornillo sin fin (4, 5, 6, 8, 9).
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