ES2953960T3 - Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y aparato de lecho fluidizado - Google Patents
Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y aparato de lecho fluidizado Download PDFInfo
- Publication number
- ES2953960T3 ES2953960T3 ES21705222T ES21705222T ES2953960T3 ES 2953960 T3 ES2953960 T3 ES 2953960T3 ES 21705222 T ES21705222 T ES 21705222T ES 21705222 T ES21705222 T ES 21705222T ES 2953960 T3 ES2953960 T3 ES 2953960T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- fluidized bed
- particulate metal
- particulate
- bed reactor
- metal oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 69
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 8
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical group [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 ZnO Chemical compound 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
- B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/245—Spouted-bed technique
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
- F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
- B01J4/002—Nozzle-type elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/24—Devices for removal of material from the bed
- F23C10/26—Devices for removal of material from the bed combined with devices for partial reintroduction of material into the bed, e.g. after separation of agglomerated parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2204/00—Aspects relating to feed or outlet devices; Regulating devices for feed or outlet devices
- B01J2204/002—Aspects relating to feed or outlet devices; Regulating devices for feed or outlet devices the feeding side being of particular interest
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using solid fuels; Combustion processes therefor
- F23B2900/00003—Combustion devices specially adapted for burning metal fuels, e.g. Al or Mg
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2206/00—Fluidised bed combustion
- F23C2206/10—Circulating fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/10001—Use of special materials for the fluidized bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/99008—Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2203/00—Feeding arrangements
- F23K2203/10—Supply line fittings
- F23K2203/103—Storage devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
La presente invención se refiere a un método para operar un aparato de lecho fluidizado y a un aparato de lecho fluidizado, comprendiendo el método las siguientes etapas: 1a) Proporcionar partículas metálicas a una cámara de reacción (2) de un reactor de lecho fluidizado (1), 1b) Proporcionar un agente oxidante a un fondo fluidizante (8) del reactor de lecho fluidizado (l) de manera que la materia particulada que comprende el metal particulado se fluidice, en donde el metal particulado reacciona con el agente oxidante para formar óxido metálico en partículas, 1c) Retirar el óxido metálico en partículas de la cámara de reacción (2), 1d) almacenar el óxido metálico en partículas retirado, 2a) proporcionar óxido metálico en partículas a la cámara de reacción (2) del reactor de lecho fluidizado (1), 2b) proporcionar un agente reductor que contiene gas al reactor de fluidización fondo del reactor de lecho fluidizado (1) de manera que la materia particulada que comprende el óxido metálico en partículas se fluidiza, en donde el óxido metálico en partículas reacciona con el agente reductor para dar metal en partículas, 2c) Retirar el metal en partículas de la cámara de reacción (2), 2d) Almacenamiento de las partículas metálicas extraídas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y aparato de lecho fluidizado
La presente invención se refiere a un aparato de lecho fluidizado y, en particular, a un aparato de lecho fluidizado circulante (CFBA, por las siglas en inglés de Circulating Fluidized Bed Apparatus) y a un método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado de este tipo. En lo sucesivo en el presente documento, los términos tales como "superior", "inferior", "horizontal", "vertical", "interior", etc. siempre se refieren a una posición de uso habitual del aparato de lecho fluidizado. Un aparato de lecho fluidizado normalmente comprende un reactor de lecho fluidizado, cuyas paredes están hechas de tubos, a través de los cuales discurre agua, en donde dichos tubos están soldados directamente entre sí para proporcionar una estructura de pared o con aletas/nervaduras entre secciones de tubo que discurren en paralelo. La pared del reactor de lecho fluidizado también puede estar hecha de ladrillos o ladrillos combinados con tubos.
Normalmente, la cámara de reacción de un reactor de lecho fluidizado de este tipo tiene al menos una salida de cámara de reacción en su extremo superior, en donde dicha salida de cámara de reacción permite que una mezcla de gases de reacción y partículas sólidas (denominadas, en lo sucesivo en el presente documento, materia en partículas) expulsada desde la cámara de reacción fluya hacia al menos un separador.
El separador sirve para separar los gases de reacción y la materia en partículas. Posteriormente, los gases de reacción y la materia en partículas separados se tratan por separado. La materia en partículas puede devolverse directamente a la cámara de reacción.
El diseño general de un aparato de lecho fluidizado circulante y sus componentes se divulgan en el documento EP 0495296 A2.
La ingeniería de proceso general de este tipo de un aparato de lecho fluidizado está más o menos definida e incluye:
- proporcionar la materia en partículas a través de una abertura de entrada hacia la cámara de reacción,
- fluidificar la materia en partículas mediante un gas (de funcionamiento), introducido bajo presión a través de un fondo fluidizante, que puede comprender unas boquillas respectivas y/o una rejilla en el área inferior de la cámara de reacción,
- transferir la energía (calor) producida en el lecho fluidizado a través de unos elementos de transferencia de calor (en particular, unos tubos a través de los cuales fluye un fluido de transferencia de calor como agua o vapor), dispuestos en, o adyacentes a, la cámara de reacción o transferir la energía procedente de los gases de reacción que han abandonado la cámara de reacción.
En función de la velocidad del gas de funcionamiento proporcionado, el lecho fluidizado se puede incorporar como lecho fluidizado estacionario, burbujeante o circulante.
El documento US 2009/0072538 A enseña que se utiliza un primer aparato de lecho fluidizado como reactor de oxidación, en el que el metal en partículas se combustiona con un agente oxidante proporcionado a través del fondo fluidizante y en el que se utiliza un segundo aparato de lecho fluidizado como reactor de reducción, en el que el óxido metálico en partículas se reduce proporcionando un agente reductor a través del fondo fluidizante del segundo aparato de lecho fluidizado. Este sistema de una combinación del reactor de reducción y el reactor de oxidación se utiliza para accionar una turbina para generar electricidad, en donde el dióxido de carbono producido se almacena a alta presión.
El documento WO 2017/127886 A1 desvela un método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado, que comprende las siguientes etapas: - proporcionar un primer óxido metálico en partículas a una cámara de reacción de un reactor de lecho fluidizado; - proporcionar aire como agente oxidante a un fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado de manera que se fluidice la materia en partículas que comprende el primer óxido metálico en partículas, en donde el primer óxido metálico en partículas reacciona con el aire a un segundo óxido metálico en partículas; -proporcionar el segundo óxido metálico en partículas a la cámara de reacción del reactor de lecho fluidizado; -proporcionar un agente reductor que contiene gas al fondo de fluidización del reactor de lecho fluidizado de manera que la materia en partículas que comprende el segundo óxido de metal en partículas se fluidifica, en donde el segundo óxido de metal en partículas reacciona con el agente reductor o con el vapor de agua al primer óxido metálico en partículas.
El documento US 2011/117004 A1 muestra una solución similar con el metal y el óxido metálico mantenidos dentro del reactor en una fase líquida y una fase sólida interactuando.
El documento EP 3617 590 A1, que representa la técnica anterior según las disposiciones del artículo 54 (3) EPC, desvela un aparato que tiene un combustor de lecho fluidizado para una reacción de oxidación y un reactor redox de lecho fluidizado para una reacción de reducción y recipientes de almacenamiento externo para partículas metálicas y óxido metálico en partículas, respectivamente.
En los tiempos actuales, existe la demanda de almacenar energía (eléctrica), en caso de que exista un excedente de energía eléctrica, por ejemplo, producida a partir de fuentes de energía renovables. Por lo tanto, se conoce hacer funcionar una unidad de electrólisis para producir oxígeno e hidrógeno y almacenar el hidrógeno gaseoso producido bajo presión. En caso de que la demanda de energía eléctrica sea superior a la energía eléctrica suministrada por las fuentes de energía renovables u otras fuentes, el hidrógeno gaseoso almacenado se puede utilizar para proporcionar energía (eléctrica). No obstante, almacenar hidrógeno gaseoso requiere unos recipientes de almacenamiento complejos y costosos.
Contra estos antecedentes, es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato de lecho fluidizado y un método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado con el que se pueda almacenar energía eléctrica temporalmente.
Este objeto se logra con un método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y un aparato de lecho fluidizado con las características de la reivindicación independiente respectiva. Las realizaciones preferentes del método y el aparato de lecho fluidizado son materia objeto de las reivindicaciones dependientes y la descripción, en donde las características individuales de las realizaciones preferentes se pueden combinar entre sí de manera técnicamente significativa. Las características divulgadas con respecto al método pueden aplicarse al aparato de lecho fluidizado y viceversa.
El objeto se logra, en particular, con un método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado, que comprende las siguientes etapas:
la ) Proporcionar metal en partículas a una cámara de reacción de un reactor de lecho fluidizado,
lb ) Proporcionar un agente oxidante (tal como un gas que contenga oxígeno, en particular, aire) o vapor de agua a un fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado de tal manera que la materia en partículas que comprende el metal en partículas se fluidice, en donde el metal en partículas reacciona con el agente oxidante para formar óxido metálico en partículas o con el vapor de agua a partículas de óxido metálico e hidrógeno gaseoso,
lc ) Extraer el óxido metálico en partículas del aparato de lecho fluidizado,
ld ) Almacenar el óxido metálico en partículas extraído,
2a) Proporcionar óxido metálico en partículas a la cámara de reacción del reactor de lecho fluidizado,
2b) Proporcionar un agente reductor que contenga gas al fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado de tal manera que la materia en partículas que comprende el óxido metálico en partículas se fluidice, en donde el óxido metálico en partículas reacciona con el agente reductor para formar metal en partículas,
2c) Extraer el metal en partículas del reactor de lecho fluidizado y
2d) Almacenar el material en partículas extraído.
El objeto también se logra mediante un aparato de lecho fluidizado que comprende un reactor de lecho fluidizado, teniendo el reactor de lecho fluidizado una cámara de reacción para materia en partículas, un fondo fluidizante con al menos una entrada de gas para un gas de funcionamiento para fluidificar la materia en partículas y, preferentemente, un separador de materia en partículas para separar la materia en partículas de un gas de reacción. El aparato de lecho fluidizado comprende, además, un recipiente de almacenamiento de metal en partículas conectado al reactor de lecho fluidizado para almacenar metal en partículas extraído del reactor de lecho fluidizado, un recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas conectado al reactor de lecho fluidizado para almacenar óxido metálico en partículas extraído del reactor de lecho fluidizado, un suministro de agente reductor conectable al fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado y un suministro de agente oxidante o un suministro de vapor de agua conectable al fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado.
Por consiguiente, la presente invención sugiere hacer funcionar el mismo reactor de lecho fluidizado como reactor de reducción y que alterne como reactor de oxidación. Por ejemplo, si existe un excedente de energía eléctrica derivada a partir de fuentes de energía renovables, los óxidos metálicos en partículas pueden reaccionar dentro del lecho fluidizado con el agente reductor proporcionado (es decir, hidrógeno procedente de una unidad de electrólisis que funciona con electricidad procedente de fuentes de energía renovables), mientras que el metal en partículas así producido se extrae del reactor de lecho fluidizado y se almacena en el recipiente de almacenamiento de metal en partículas. En caso de que exista una demanda de energía adicional, el mismo reactor de lecho fluidizado es hecho funcionar como reactor de oxidación, en cuyo caso el metal en partículas se combustiona con el agente oxidante, en particular, oxígeno, cuyo oxígeno podría estar provisto de aire como gas de funcionamiento.
Alternativamente, en la etapa 1b) se suministra vapor de agua, en cuyo caso el metal en partículas reacciona con el vapor de agua para formar óxido metálico en partículas e hidrógeno gaseoso. El óxido metálico en partículas así producido se extrae y almacena en el recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, la energía eléctrica podría almacenarse en forma de metal en partículas, mientras que la energía se puede recuperar con el mismo reactor de lecho fluidizado que se utiliza para almacenar la energía eléctrica. Dado que almacenar metal en partículas y también óxido metálico en partículas, por ejemplo, en una reserva de existencias o en un recipiente de almacenamiento sencillo para materia en partículas es mucho más fácil que almacenar hidrógeno gaseoso bajo presión, la presente invención proporciona una manera
alternativa de almacenar energía eléctrica en forma sólida. El almacenamiento es altamente eficiente ya que el contacto entre la materia en partículas y el gas de funcionamiento es altamente eficiente dentro del lecho fluidizado, por lo que también la transferencia de calor desde el lecho fluidizado a un medio de transferencia de calor podría ser altamente eficiente en un reactor de lecho fluidizado.
Además del metal en partículas o además del óxido metálico en partículas (en función de la etapa 1 o 2), la materia en partículas dentro de la cámara de reacción puede comprender material portador (preferentemente inerte), el cual no reacciona con el agente oxidante y/o los agentes reductores, de modo que el proceso de oxidación (combustión) y el proceso de reducción puedan controlarse mediante la proporción de metal en partículas (u óxido metálico en partículas, respectivamente) y material portador en partículas. La materia en partículas puede proporcionarse como relleno suelto dentro de la cámara de reacción.
Por ejemplo, el metal en partículas proporcionado inicialmente en la etapa 1a) y/o durante la reacción de la etapa 1b) puede comprender del 60 % al 90 %, preferentemente del 70 % al 80 % de metal (elemental) en partículas y del 10 % al 40 %, preferentemente del 20 % al 30 % de material portador en partículas que incluye óxido metálico en partículas. Durante la combustión/oxidación, la proporción de material portador en partículas puede aumentar, debido a las partículas de combustión/oxidación, en particular, si no se añade más metal en partículas a la cámara de combustión. Por otro lado, la materia en partículas en la cámara de reacción proporcionada inicialmente en la etapa 2a) del método o presente durante la reacción de la etapa 2b) del método puede comprender del 60 % al 90 %, preferentemente del 70 % al 80 % de óxido metálico en partículas y del 10 % al 40 %, preferentemente del 20 % al 30 % de material portador en partículas que incluye metal en partículas. Durante el proceso de reducción, la proporción de material portador de partículas puede aumentar, debido al proceso de reducción, en particular, si no se añade más óxido metálico en partículas a la cámara de combustión.
Preferentemente, mientras se oxida el metal en partículas durante las etapas del método 1a) a 1d), se proporciona metal en partículas procedente del almacenamiento de metal en partículas en una cantidad tal, que la cantidad de metal en partículas del material en partículas dentro de la cámara de reacción es constante. Por otro lado, durante la reducción del óxido metálico en partículas durante las etapas del método 2a) a 2d), se proporciona el óxido metálico en partículas procedente del almacenamiento de óxido metálico en partículas en una cantidad tal, que la cantidad de óxido metálico en partículas dentro de la materia en partículas es constante.
Por consiguiente, la materia en partículas almacenada en el almacenamiento de metal en partículas comprende predominantemente metal en partículas producido en el reactor de lecho fluidizado, mientras que la materia en partículas almacenada también puede comprender material portador en partículas que incluye óxido metálico en partículas. Además, la materia en partículas almacenada en el recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas comprende predominantemente óxido metálico en partículas y material portador en partículas que incluye metal en partículas.
El separador de materia en partículas como parte del reactor de lecho fluidizado se puede incorporar como un separador ciclónico o cualquier otro separador adecuado, en donde la salida del separador de materia en partículas para materia en partículas puede conectarse a la cámara de reacción a través de una línea de retorno. Adicional o alternativamente, la salida del separador de materia en partículas para materia en partículas puede estar conectada directa o indirectamente al almacenamiento de metal en partículas y/o al almacenamiento de oxido metálico en partículas. Esta conexión entre el reactor de lecho fluidizado y el almacenamiento de metal en partículas y/o el almacenamiento de óxido metálico en partículas puede incorporarse de tal manera que la materia en partículas pueda extraerse o alimentarse al reactor de lecho fluidizado.
Así mismo, el almacenamiento de metal en partículas y/o el almacenamiento de óxido metálico en partículas puede estar conectado a la sección inferior de la cámara de reacción, preferentemente cerca (por ejemplo, por encima o por debajo) del fondo fluidizante de modo que la materia en partículas pueda extraerse o alimentarse al reactor de lecho fluidizado.
Dado que el metal en partículas es altamente reactivo, un gas inerte (tal como N2) puede suministrarse al recipiente de almacenamiento de metal en partículas.
En particular, la salida del separador de materia en partículas para el gas de reacción puede conectarse directa o indirectamente a una línea de recirculación, cuya línea de recirculación es conectable al fondo fluidizante.
En caso de que el reactor de lecho fluidizado sea hecho funcionar como reactor de oxidación, el fondo fluidizante en su totalidad o únicamente una parte del fondo fluidizante está conectado al suministro de agente oxidante, por ejemplo, una bomba que suministre aire al fondo oxidante.
En caso de que el reactor de lecho fluidizado sea hecho funcionar como reactor de reducción, el fondo fluidizante en su totalidad o únicamente una parte del fondo fluidizante se conecta a un suministro de agente reductor con el que se puede suministrar un gas de agente reductor al fondo fluidizante.
El fondo fluidizante puede estar conectado a un suministro de vapor de agua (H2O), en cuyo caso el reactor de lecho fluidizado provisto de metal en partículas podrá utilizarse para producir hidrógeno gaseoso, en donde puede extraerse el óxido metálico en partículas derivado. Por consiguiente, el mismo reactor de lecho fluidizado puede incluso utilizarse para una tercera aplicación, en concreto, producir hidrógeno gaseoso a partir del metal en partículas.
En todos los casos, también se podrá proporcionar el suministro respectivo a la línea de recirculación, de modo que los gases de reacción puedan proporcionarse junto con los gases de funcionamiento con el fin de proporcionar el flujo de volumen deseado para la fluidización.
En caso de que el fondo fluidizante comprenda dos o tres grupos de boquillas, cada grupo de boquillas está conectado directamente al suministro de agente reductor, al suministro de agente oxidante y al suministro de vapor de agua, mientras que el suministro respectivo se puede hacer funcionar cuando se desee. Alternativamente, el fondo fluidizante completo se puede conectar a todos los suministros, en donde una válvula, múltiples válvulas o similares se utilizan para conmutar entre los suministros respectivos.
En una realización preferente, el gas de agente reductor comprende gas hidrógeno como agente reductor, en cuyo caso el suministro de agente reductor es un suministro de hidrógeno gaseoso.
Por ejemplo, el suministro para el gas hidrógeno puede ser una unidad de electrólisis, que produce oxígeno y gas hidrógeno, en donde el gas hidrógeno producido se proporciona como agente reductor a la cámara de reacción del reactor de lecho fluidizado en la etapa 2b), para lo cual la salida de hidrógeno de la unidad de electrólisis es conectable a la entrada de gas del reactor de lecho fluidizado. En este caso, se puede proporcionar un recipiente de almacenamiento de oxígeno, que está conectado a una salida de oxígeno de la unidad de electrólisis, de modo que el oxígeno producido pueda almacenarse y proporcionarse a la cámara de reacción del reactor de lecho fluidizado en la etapa 1b).
Con el fin de iniciar el proceso de combustión/oxidación en la etapa 1, el aparato de lecho fluidizado puede comprender un dispositivo de ignición que está incorporado para aumentar la temperatura al menos localmente para provocar una reacción de combustión exotérmica del metal en partículas con el agente oxidante. El dispositivo de ignición se incorpora, en particular, para proporcionar temperaturas por encima de 1.400 °C. El dispositivo de ignición puede incorporarse como un calentador hecho funcionar eléctricamente o como quemador hecho funcionar con gas.
Preferentemente, el metal del metal en partículas es del siguiente grupo:
- Hierro (Fe), en particular, hierro elemental,
- Zinc (Zn), en particular, zinc elemental,
- Metal alcalino, en particular, Magnesio (Mg), preferentemente, magnesio elemental.
Por consiguiente, el óxido metálico en partículas es óxido de hierro, tal como FeO, F2O, F3O4 y Fe2O3, óxido de zinc, tal como ZnO, u óxido de magnesio, tal como MgO, respectivamente.
La invención y los antecedentes técnicos se explicarán ahora con respecto a la figura, que muestra una realización a modo de ejemplo de la invención.
El aparato representado en la figura comprende un reactor de lecho fluidizado 1 que tiene una cámara de reacción 2 y un fondo fluidizante 8 con una pluralidad de boquillas 17. Las boquillas 17 incorporan una entrada de gas 4 para proporcionar un gas de funcionamiento a la cámara de reacción 2. La cámara de reacción 2 puede estar provista de materia en partículas, que se fluidiza mediante el gas proporcionado a través de las boquillas 17.
La cámara de reacción 2 tiene, en su extremo superior, una salida de cámara de reacción 6, a través de la cual una mezcla de materia en partículas y gases de reacción ingresa a un separador de materia en partículas 13, en el que los gases de reacción se separan de la materia en partículas. Los gases de reacción pueden abandonar el separador de materia en partículas 3 a través de la parte superior y ser conducidos a un procesamiento adicional, en donde una línea de recirculación 16 está conectada a la línea de salida respectiva. La materia en partículas puede abandonar el separador de materia en partículas 13 a través de la línea de retorno 18, que conduce hasta la parte inferior de la cámara de reacción 2.
Un recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas 10 está conectado a la línea de retorno 18, en donde las partículas pueden extraerse de la línea de retorno 18 hasta el recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas 10 o en donde la materia en partículas procedente del recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas 10 puede alimentarse a la línea de retorno 18 y, desde allí, hasta la cámara de reacción 2.
Así mismo, se proporciona un recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9, que está conectado a una entrada de cámara de reacción 7 en la parte inferior de la cámara de reacción 2, en donde la materia en partículas procedente de la cámara de reacción 2 puede extraerse al recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9 o en donde la materia en partículas procedente del recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9 puede
alimentarse a la cámara de reacción 2. Alternativamente, el recipiente de almacenamiento de metal 9 puede estar conectado a la línea de retorno 18. Así mismo, un gas inerte (tal como N2) se puede proporcionar al recipiente de almacenamiento de metal 9.
Un primer grupo de boquillas 17 del fondo fluidizante 8 está conectado a un suministro de agente oxidante 12. Otro grupo de boquillas 17 está conectado a un suministro de agente reductor 11 y otro grupo de boquillas 17 está conectado a una fuente de vapor de agua 20.
Adicionalmente, se incorpora una unidad de electrólisis 13, cuya salida de hidrógeno 14 está conectada al suministro de agente reductor 11 y cuya salida de oxígeno 15 está conectada a un recipiente de almacenamiento de oxígeno 19, que, a su vez, está conectado al suministro de agente oxidante 12. La línea de recirculación 16 está conectada al tercer grupo de boquillas 17, pero también puede estar conectada a cualquier otro grupo de boquillas.
Cuando exista un excedente de energía eléctrica procedente de fuentes de energía renovables, la unidad de electrólisis 13 es hecha funcionar para producir oxígeno e hidrógeno gaseoso, en donde el oxígeno se almacena en el recipiente de almacenamiento de oxígeno 19. El hidrógeno se suministra a través del suministro de agente reductor 11 al grupo respectivo de boquillas 17. Al mismo tiempo, el óxido metálico en partículas procedente del recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas 10 se proporciona a la cámara de reacción 2. La materia en partículas que comprende óxido metálico en partículas dentro de la cámara de reacción 2 se fluidiza mediante el hidrógeno, en donde tiene lugar una reacción de reducción del hidrógeno con el óxido metálico en partículas, de modo que se produzca metal en partículas. El metal en partículas puede extraerse a través de la entrada de cámara de reacción 7 al recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9. Por consiguiente, la energía eléctrica se almacena en forma sólida dentro del metal en partículas.
Si se tuviera que recuperar la energía almacenada, el metal en partículas se alimenta desde el recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9 hacia la cámara de reacción 2 y un agente oxidante se suministra a través del suministro de agente oxidante 12 y sus boquillas 17 respectivas, en donde se puede añadir el oxígeno almacenado en el recipiente de almacenamiento de oxígeno 19. La materia en partículas que comprende el metal en partículas dentro de la cámara de reacción 2 se fluidifica con el agente oxidante proporcionado, en donde la temperatura del lecho fluidizado se aumenta localmente mediante un dispositivo de ignición 5 con el fin de iniciar una reacción de oxidación. El óxido metálico en partículas producido en este proceso de oxidación puede extraerse de la línea de retorno 18 hacia el recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas 10.
En un proceso adicional, se puede proporcionar vapor de agua de aplicación a través de las boquillas 17 respectivas hacia la cámara de reacción 2, en donde el metal en partículas proporcionado desde el recipiente de almacenamiento de metal en partículas 9 puede reaccionar en estado fluidizado para formar óxido metálico en partículas e hidrógeno, cuyo hidrógeno puede extraerse para un procesamiento adicional.
La presente invención sugiere que el mismo reactor de lecho fluidizado 1 sea hecho funcionar una vez como reactor de reducción, por ejemplo, si existe un excedente de energía eléctrica y, luego, funcione como reactor de oxidación, cuando se necesite energía o hidrógeno.
Lista de números de referencia
1 reactor de lecho fluidizado
2 cámara de reacción
3 separador de materia en partículas
4 entrada de gas
5 dispositivo de ignición
6 salida de cámara de reacción
7 entrada de cámara de reacción
8 fondo fluidizante
9 recipiente de almacenamiento de metal en partículas
10 recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas
11 suministro de agente reductor
12 suministro de agente oxidante
13 unidad de electrólisis
14 salida de hidrógeno
15 salida de oxígeno
16 línea de recirculación
17 boquilla
18 línea de retorno
19 recipiente de almacenamiento de oxígeno
20 fuente de vapor de agua
Claims (15)
1. Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado, que comprende las siguientes etapas:
1a) Proporcionar metal en partículas a una cámara de reacción (2) de un reactor de lecho fluidizado (1), 1b) Proporcionar un agente oxidante o vapor de agua a un fondo fluidizante (8) del reactor de lecho fluidizado (1) de tal manera que la materia en partículas que comprende el metal en partículas se fluidice, en donde el metal en partículas reacciona con el agente oxidante para formar óxido metálico en partículas o con el vapor de agua para formar óxido metálico en partículas e hidrógeno gaseoso,
1c) Extraer el óxido metálico en partículas del reactor de lecho fluidizado (1),
1d) Almacenar el óxido metálico en partículas extraído,
2a) Proporcionar óxido metálico en partículas a la cámara de reacción (2) del reactor de lecho fluidizado (1), 2b) Proporcionar un agente reductor que contenga gas al fondo fluidizante del reactor de lecho fluidizado (1) de tal manera que la materia en partículas que comprende el óxido metálico en partículas se fluidice, en donde el óxido metálico en partículas reacciona con el agente reductor para formar metal en partículas,
2c) Extraer el metal en partículas del reactor de lecho fluidizado (1),
2d) Almacenar el material en partículas extraído.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas de agente reductor comprende gas hidrógeno como agente reductor.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende las siguientes etapas:
- Hacer funcionar una unidad de electrólisis (13) para producir oxígeno y gas hidrógeno,
- Proporcionar el gas hidrógeno producido como agente reductor a la cámara de reacción (1) del reactor de lecho fluidizado (1) en la etapa 2b).
4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende la siguiente etapa:
- Almacenar el oxígeno producido y proporcionar el oxígeno almacenado a la cámara de reacción (2) del reactor de lecho fluidizado (1) en la etapa 1b).
5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde los gases de reacción, después de su separación de la materia en partículas, se extraen y se proporcionan al fondo fluidizante (8).
6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde, en la etapa 1a) o 1b), la temperatura se aumenta temporalmente al menos localmente para provocar una reacción de combustión exotérmica del metal en partículas con el oxígeno.
7. Aparato de lecho fluidizado, que comprende
• un reactor de lecho fluidizado (1) que tiene
- una cámara de reacción (2) para materia en partículas,
- un fondo fluidizante (8) con al menos una entrada de gas (4) para un gas de funcionamiento para fluidificar la materia en partículas,
• un almacenamiento de metal en partículas (9) conectado al reactor de lecho fluidizado (1) para almacenar el metal en partículas extraído del reactor de lecho fluidizado (1),
• un almacenamiento de óxido metálico en partículas (10) conectado al reactor de lecho fluidizado (1) para almacenar el óxido metálico en partículas extraído del reactor de lecho fluidizado (1),
• un suministro de agente reductor (11) conectable al fondo fluidizante (8) del reactor de lecho fluidizado (1), y • un suministro de agente oxidante (12) o suministro de vapor de agua (20) conectable al fondo fluidizante (8) del reactor de lecho fluidizado (1).
8. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicación 7, que tiene una línea de recirculación (16) para los gases de reacción, siendo la línea de recirculación (16) conectable al fondo fluidizante (8).
9. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde el suministro de agente reductor (11) y el suministro de agente oxidante (12) y, preferentemente, la línea de recirculación (16) son conectables a las mismas o diferentes boquillas (17) del fondo fluidizante (8).
10. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el recipiente de almacenamiento de óxido metálico en partículas (10) está conectado a una línea de retorno (18) que conecta un separador de materia en partículas (3) y la cámara de reacción (2).
11. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el almacenamiento de metal en partículas (9) está conectado a la cámara de reacción (2) por encima del fondo fluidizante (8).
12. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 11, en donde el aparato de lecho fluidizado comprende un dispositivo de ignición (5) incorporado para aumentar la temperatura al menos localmente para provocar una reacción de combustión exotérmica del metal en partículas con el agente oxidante.
13. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 12, en donde un separador de materia en partículas (3) o el separador de materia en partículas (3) de la reivindicación 10 está asociado con una salida de cámara de reacción (6).
14. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 7 a 13, que comprende una unidad de electrólisis (13) para producir gas hidrógeno y oxígeno, teniendo la unidad de electrólisis (13) una salida de hidrógeno (14) para el gas hidrógeno producido y una salida de oxígeno (15) para el oxígeno producido, en donde la salida de hidrógeno (14) es conectable a la entrada de gas (4) del reactor de lecho fluidizado (1) y en donde, preferentemente, la salida de oxígeno (15) está conectada a un recipiente de almacenamiento de oxígeno (19), cuyo recipiente de almacenamiento de oxígeno (19) es conectable a la entrada de gas (4) del reactor de lecho fluidizado (1).
15. Aparato de lecho fluidizado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 7 a 14, en donde el metal en partículas es del siguiente grupo:
- Hierro (Fe),
- Zinc (Zn),
- Metal alcalino, en particular, Magnesio (Mg).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20158492 | 2020-02-20 | ||
| PCT/EP2021/054097 WO2021165441A1 (en) | 2020-02-20 | 2021-02-19 | Method for operating a fluidized bed apparatus and fluidized bed apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2953960T3 true ES2953960T3 (es) | 2023-11-17 |
Family
ID=69740105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES21705222T Active ES2953960T3 (es) | 2020-02-20 | 2021-02-19 | Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y aparato de lecho fluidizado |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11779895B2 (es) |
| EP (1) | EP4022221B1 (es) |
| KR (1) | KR102746773B1 (es) |
| CN (1) | CN113557080A (es) |
| AU (1) | AU2021203501B2 (es) |
| CL (1) | CL2022002108A1 (es) |
| ES (1) | ES2953960T3 (es) |
| PL (1) | PL4022221T3 (es) |
| SA (1) | SA522433316B1 (es) |
| WO (1) | WO2021165441A1 (es) |
| ZA (1) | ZA202207540B (es) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HUE052496T2 (hu) * | 2018-08-29 | 2021-04-28 | Doosan Lentjes Gmbh | Égetõ berendezés és eljárás |
| EP4187149B1 (en) | 2021-11-25 | 2025-09-24 | Doosan Lentjes GmbH | Fluidized bed reactor and method for operating the fluidized bed reactor |
| ES2999154T3 (en) | 2021-12-08 | 2025-02-24 | Doosan Lentjes Gmbh | Method for handling particulate metal |
| FR3145968A1 (fr) * | 2023-02-20 | 2024-08-23 | Driss LARAQUI | ENSEMBLE DE CHAUFFAGE DOMESTIQUE OU RESIDENTIEL (CHAUFFERIE) UTILISANT COMME COMBUSTIBLE DE LA POUDRE METALLIQUE (Fer et/ou Aluminium et/ou Magnesium) |
| JP7758009B2 (ja) * | 2023-04-05 | 2025-10-22 | 株式会社豊田中央研究所 | ケミカルルーピング燃焼システム |
| NL2035302B1 (en) * | 2023-07-07 | 2025-01-13 | Renewable Iron Fuel Tech B V | Iron fuel combustion arrangement |
| KR102865162B1 (ko) | 2023-12-28 | 2025-09-26 | 한국에너지기술연구원 | 열과 수소 생산 금속환원 반응기 및 이를 이용한 지역난방 시스템 |
| CN119617405B (zh) * | 2025-02-14 | 2025-05-16 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 一种两级串联的深度调峰循环流化床锅炉 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH617503A5 (es) * | 1976-08-13 | 1980-05-30 | Battelle Memorial Institute | |
| US5040492A (en) | 1991-01-14 | 1991-08-20 | Foster Wheeler Energy Corporation | Fluidized bed combustion system and method having a recycle heat exchanger with a non-mechanical solids control system |
| DE112007000518A5 (de) | 2006-03-16 | 2009-01-22 | Alstom Technology Ltd. | Anlage zur Erzeugung von Elektrizität |
| US9573823B2 (en) | 2009-11-19 | 2017-02-21 | Phillips 66 Company | Liquid-phase chemical looping energy generator |
| FR2960940B1 (fr) * | 2010-06-02 | 2015-08-07 | Inst Francais Du Petrole | Procede de combustion en boucle chimique avec une zone de reaction integrant une zone de separation gaz-solide et installation utilisant un tel procede |
| CN109071222A (zh) * | 2016-01-25 | 2018-12-21 | 能源设施技术工业有限公司 | 氧气生产和能量存储的方法和系统 |
| EP3453998A1 (en) | 2017-09-06 | 2019-03-13 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | System for energy storage including heat exchangers |
| WO2019190244A1 (ko) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 한국화학연구원 | 가역적 산화-환원 변환제를 사용하여 이산화탄소 및 물로부터 일산화탄소와 수소를 생산하는 시스템 및 그 방법 |
| KR102091689B1 (ko) * | 2018-05-23 | 2020-03-25 | 한국에너지기술연구원 | 폐자원 순환 공정을 통한 이산화탄소 전환 시스템 및 그 방법 |
| EP3617590A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-04 | Doosan Lentjes GmbH | Incineration apparatus and method |
-
2021
- 2021-02-19 CN CN202180001704.9A patent/CN113557080A/zh active Pending
- 2021-02-19 WO PCT/EP2021/054097 patent/WO2021165441A1/en not_active Ceased
- 2021-02-19 AU AU2021203501A patent/AU2021203501B2/en active Active
- 2021-02-19 PL PL21705222.4T patent/PL4022221T3/pl unknown
- 2021-02-19 ES ES21705222T patent/ES2953960T3/es active Active
- 2021-02-19 US US17/417,372 patent/US11779895B2/en active Active
- 2021-02-19 EP EP21705222.4A patent/EP4022221B1/en active Active
- 2021-02-19 KR KR1020227028087A patent/KR102746773B1/ko active Active
-
2022
- 2022-07-07 ZA ZA2022/07540A patent/ZA202207540B/en unknown
- 2022-07-15 SA SA522433316A patent/SA522433316B1/ar unknown
- 2022-08-04 CL CL2022002108A patent/CL2022002108A1/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021165441A1 (en) | 2021-08-26 |
| CL2022002108A1 (es) | 2023-03-03 |
| SA522433316B1 (ar) | 2024-02-12 |
| AU2021203501A1 (en) | 2021-09-09 |
| US11779895B2 (en) | 2023-10-10 |
| ZA202207540B (en) | 2023-03-29 |
| EP4022221B1 (en) | 2023-06-07 |
| CN113557080A (zh) | 2021-10-26 |
| KR20220130167A (ko) | 2022-09-26 |
| PL4022221T3 (pl) | 2023-09-18 |
| US20220379280A1 (en) | 2022-12-01 |
| EP4022221C0 (en) | 2023-06-07 |
| KR102746773B1 (ko) | 2025-01-02 |
| EP4022221A1 (en) | 2022-07-06 |
| AU2021203501B2 (en) | 2023-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2953960T3 (es) | Método para hacer funcionar un aparato de lecho fluidizado y aparato de lecho fluidizado | |
| ES2566913T3 (es) | Un método y un aparato para llevar a cabo una desulfurización y descarbonización simultánea eficiente en energía de un gas de chimenea con un metal electropositivo | |
| AU2010324744B2 (en) | Method and system for capturing carbon dioxide in an oxyfiring process where oxygen is supplied by regenerable metal oxide sorbents | |
| CN106233070A (zh) | 用于在特定金属燃烧时分离废气的方法和装置 | |
| JP2011521197A (ja) | 炭素物の燃焼設備を用いるプロセス | |
| ES2834923T3 (es) | Aparato y método de incineración | |
| EP2760790B1 (en) | Chemical looping removal of ventilation air methane | |
| ES2990052T3 (es) | Combustión de aluminio para generar calor | |
| US20170089569A1 (en) | Method For The Combustion Of An Alloy Of An Electropositive Metal | |
| RU2647187C1 (ru) | Сжигание лития при различных температурах, давлениях и избытках газа с использованием пористых труб в качестве горелок | |
| JP7806232B2 (ja) | 熱化学的熱エネルギを連続的に発生させるための流動層反応器、並びに対応する方法及びシステム | |
| EP3617590A1 (en) | Incineration apparatus and method | |
| ES2245966T3 (es) | Procedimiento para la preparacion de so2 a partir de un gas que contiene h2s. | |
| JP5677931B2 (ja) | ボイラ装置 | |
| JP7316713B1 (ja) | 水素ガス製造方法及び装置 | |
| JP6492879B2 (ja) | 酸素燃焼ボイラ設備 | |
| EP4187149A1 (en) | Fluidized bed reactor and method for operating the fluidized bed reactor | |
| JP2016205705A (ja) | 酸素燃焼ボイラ設備 |