BR112013015983B1

BR112013015983B1 - Módulo de aquecimento, sistema de aquecimento que inclui diversos módulos de aquecimento, e instalação que inclui tal sistema de aquecimento

Info

Publication number: BR112013015983B1
Application number: BR112013015983-9A
Authority: BR
Inventors: Didier Lesueur
Original assignee: Finaxo Environnement
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2019-07-09
Also published as: AU2011346973A1; RU2013133989A; PL2655996T3; CA2821875A1; CN103348206B; BR112013015983A2; CN103348206A; RU2596732C2; EP2655996A1; US20130302217A1; AU2011346973B2; DK2655996T3; CA2821875C; EP2655996B1; HRP20151296T1; ES2555129T3; PT2655996E; US9291394B2; FR2969266B1; WO2012085422A1

Abstract

módulo de aquecimento, sistema de aquecimento que inclui diversos módulos de aquecimento, e instalação que inclui tal sistema de aquecimento um módulo de aquecimento para aquecer matéria sólida, tal como bolas (b), até uma determinada temperatura, o referido módulo sendo caracterizado pelo fato de compreender ? um pote de aquecimento (m1) que inclui um cadinho (m11) para receber a matéria a ser aquecida, e um queimador (m13) para aquecer o cadinho (m11) e a matéria a ser aquecida; e ? uma tampa (m2) que é montada de modo removível sobre o pote de aquecimento (m1) de modo a fechar o cadinho (m11).

Description

MÓDULO DE AQUECIMENTO, SISTEMA DE AQUECIMENTO QUE INCLUI DIVERSOS MÓDULOS DE AQUECIMENTO, E INSTALAÇÃO QUE INCLUI TAL SISTEMA DE AQUECIMENTO [001] A presente invenção refere-se a um módulo de aquecimento para aquecer matéria sólida até uma determinada temperatura. A matéria sólida pode estar na forma de bolas, grânulos, e mais geralmente corpos sólidos de tamanhos que sejam mais ou menos idênticos. Tal módulo de aquecimento pode ser incorporado em um sistema de aquecimento que inclua diversos módulos deste tipo. Em particular, tal sistema de aquecimento pode ser incorporado em uma instalação para produzir gás de pirólise a partir de matéria orgânica. Além disso, a presente invenção também se refere a tal sistema de aquecimento e a tal instalação para produção de gás de pirólise. Contudo, o módulo de aquecimento da presente invenção pode ser incorporado em qualquer sistema ou instalação de aquecimento que necessite de um sistema ou módulo de aquecimento.

[002] Na indústria de ferro e aço e no campo da fundição, já se sabe como transportar matéria fundida em um pote que está montado para se articular em torno de um eixo geométrico horizontal de modo a ser capaz de esvaziar o seu conteúdo. Naturalmente, isto é para transportar matéria líquida e não para aquecer matéria sólida.

[003] Com a finalidade de aquecer matéria sólida, tal como bolas, até uma determinada temperatura, a presente invenção fornece um módulo de aquecimento que compreende:

• um pote de aquecimento que inclui um cadinho para receber a matéria a ser aquecida, e um queimador para aquecer o cadinho; e

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2/21 • uma tampa que é montada de modo removível sobre o pote de aquecimento de modo a fechar o cadinho.

[004] O objetivo não é fundir a matéria, mas simplesmente aquecê-la até uma determinada temperatura na qual continua permanecendo no estado sólido. Com a finalidade de aumentar rapidamente a temperatura dentro do cadinho e evitar emanações de gás nocivo, o cadinho é encimado por uma tampa que torna possível criar um espaço fechado que é isolado do exterior. A tampa é móvel em relação ao pote, ou vice-versa.

[005] Em uma modalidade vantajosa, o cadinho é munido de furos atravessantes de modo a transportar o calor do queimador para dentro do cadinho e através da matéria a ser aquecida. De preferência, o cadinho é frustocônico e perfurado com diversos furos atravessantes. Portanto, o calor ou a chama proveniente do queimador não apenas aquece o cadinho a partir do exterior, mas penetra diretamente dentro do cadinho e propaga-se nas lacunas existentes na matéria. Como resultado, a matéria é aquecida mais rapidamente e mais uniformemente, uma vez que o calor não é transmitido meramente por transmissão através do cadinho, mas também por contato direto com a matéria a ser aquecida.

[006] De acordo com uma característica vantajosa adicional, o pote de aquecimento inclui um fole de modo a criar um fluxo de ar que é aquecido pelo queimador e que flui através dos furos atravessantes do cadinho e através da matéria a ser aquecida. O fluxo de ar impulsionado pelo fole permite que o calor ou a chama do queimador seja conduzido através dos furos atravessantes do cadinho de modo a aquecer diretamente a matéria, e não a aquecer

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3/21 apenas o cadinho.

[007] Em outro aspecto vantajoso da invenção, a tampa inclui um duto de descarga para descarregar o gás quente proveniente do cadinho. Portanto, a tampa serve não apenas como uma cobertura para o cadinho, mas também como um exaustor de descarga que torna possível recuperar o gás quente que possa possivelmente ser usado para alguma outra aplicação.

[008] Em uma modalidade prática, o pote de aquecimento está montado para se articular em torno de um eixo geométrico horizontal, e a tampa é móvel em translação ao longo de um eixo geométrico vertical.

[009] A invenção também se refere a um sistema de aquecimento para aquecer matéria, o referido sistema de aquecimento incluindo diversos módulos de aquecimento como definidos acima, onde os módulos são posicionados lado a lado, os potes de aquecimento sendo montados para articular-se em torno de um eixo geométrico horizontal comum, cada pote de aquecimento articulando-se de modo independente, o sistema de aquecimento incluindo ainda um trilho de carregamento posicionado acima dos potes e munido de uma carruagem de carregamento para carregar os cadinhos, e um trilho de descarregamento para descarregar a matéria aquecida, o referido trilho de descarregamento estando posicionado abaixo dos potes e sendo munido de uma carruagem de descarregamento para descarregar os cadinhos, os módulos e as carruagens sendo acionados de modo sequencial de modo a libertar a matéria aquecida com um fluxo regular sequencial. Quando forem bolas que devem ser aquecidas, cada pote recebe uma quantidade definida de

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4/21 bolas da carruagem de carregamento e, após um determinado período de tempo de aquecimento, descarrega a mesma quantidade de bolas aquecidas para dentro da carruagem de descarregamento. Os potes são acionados de modo sequencial e consecutivo de modo a receber e descarregar quantidades definidas de bolas que estão espaçadas ao longo do tempo, mas com uma sequência regular.

[0010] A invenção também fornece uma instalação para produzir gás de pirólise proveniente da matéria orgânica, a referida instalação compreendendo:

• um forno ou reator de pirólise que opera sem oxigênio e com bolas pré-aquecidas;

• um sistema de aquecimento como definido acima para aquecimento das bolas; e • sistemas de transporte de bolas para transportar as bolas aquecidas do sistema de aquecimento para o forno ou reator, e as bolas resfriadas do forno ou reator para o sistema de aquecimento.

[0011] Vantajosamente, o sistema de aquecimento está posicionado acima do reator, os sistemas de transporte incluindo elevadores que são munidos de caçambas que se deslocam verticalmente para cima e para baixo. Pode também ser dito que o eixo geométrico articulado dos potes de aquecimento é paralelo ao eixo geométrico do forno. Ao posicionar o sistema de aquecimento acima do forno, a área útil ocupada pela instalação é minimizada de maneira ótima.

[0012] De acordo com uma característica vantajosa da invenção, o forno é colocado em uma câmara estanque que é munida de uma entrada de matéria orgânica e uma saída de gás de pirólise, e de uma entrada de bolas pré-aquecidas e

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5/21 uma saída de bolas resfriadas, a entrada e/ou saída de bolas sendo equipada com uma câmara pneumática que compreende:

uma gaiola estacionária que é munida de duas aberturas que estão posicionadas de modo oposto, saber uma abertura superior de carregamento e uma abertura inferior de descarregamento;

torno do um tambor rotativo que está montado para girar em seu eixo geométrico Y dentro da gaiola, o tambor incluindo uma janela que pode ser seletivamente posicionada de frente para uma das aberturas da gaiola estacionária de modo a carregar e descarregar a matéria do/para dentro da câmara pneumática.

O módulo de aquecimento da presente invenção e as câmaras pneumáticas particularmente bem adequados para bolas, por exemplo, bolas de aço, da câmara estanque são aquecer e transportar em uma instalação para produção de gás de pirólise proveniente da matéria orgânica, por exemplo, lixo tal como pneus usados, lama, resíduo de vinhoto, etc.

[0013] A presente invenção é descrita mais completamente abaixo com referência aos desenhos anexos, os quais mostram uma modalidade e uma aplicação da presente invenção por meio de exemplo não-limitativo.

[0014] Nas figuras:

• a Figura 1 é uma vista diagramática global de uma instalação para produção de gás de pirólise mediante utilização da presente invenção;

• a Figura 2 é uma vista diagramática em escala ampliada de uma porção da instalação da Figura 1 incorporando duas câmaras pneumáticas da invenção;

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6/21 • a Figura 3 é uma vista explodida em perspectiva de uma câmara pneumática da presente invenção;

• a Figura 4 é uma vista similar à vista na Figura mostrando a câmara pneumática na sua condição montada;

• as Figuras	5a, 5b,	5c e 5d são	vistas	em	seção
vertical através da	câmara pneumática das	Figuras	3 e	4 em
várias posições do	tambor	de modo a	mostrar o	seu
funcionamento;
• a Figura	6 é uma	vista diagramática	de	outro

detalhe da instalação da Figura 1 mostrando um pote de aquecimento; e • a Figura 7 é uma vista em perspectiva em escala muito maior de um cadinho usado no pote de aquecimento da Figura 6.

[0015] A presente invenção é usada de modo nãolimitativo em uma instalação para produção de gás de pirólise a partir de matéria orgânica, tal como lama, pneus usados, lixo alimentar industrial tal como resíduo de vinhoto, etc. A instalação é mostrada de modo muito diagramático na Figura 1 que é descrita em detalhe abaixo.

[0016] O núcleo da instalação é um forno de pirólise F que está posicionado em uma câmara estanque E que compreende uma câmara pneumática de entrada Si e uma câmara pneumática de saída So. O forno de pirólise F funciona de acordo com o princípio de que a matéria orgânica é tratada por calor a alta temperatura em uma atmosfera isenta de oxigênio. Uma instalação do estado da técnica que utiliza tal forno de pirólise é descrita no documento W 2005/018841. O forno de pirólise daquele documento inclui um parafuso de alimentação que permite que o lixo orgânico

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7/21 seja tratado para progredir de uma extremidade do forno até a outra. Com a finalidade de fornecer calor, são usadas bolas de aço pré-aquecidas que são inseridas dentro do forno de pirólise e que seguem o mesmo percurso que o lixo orgânico dentro do forno de pirólise. O princípio de funcionamento daquele forno de pirólise do estado da técnica é adotado na presente invenção. Portanto, o forno de pirólise F também incorpora um parafuso de alimentação para fazer com que as bolas pré-aquecidas e a matéria orgânica progridam através do forno de pirólise. Os princípios físico-químicos que tornam possível extrair gás de pirólise de matéria orgânica que foi aquecida em uma atmosfera isenta de oxigênio não são descritos abaixo, dado que o princípio é descrito em detalhe no documento acima mencionado W 2005/018841. A presente invenção refere-se mais especificamente àqueles componentes da instalação que estão, em maior ou menor grau, diretamente associados ao forno de pirólise F, com a finalidade de garantir funcionamento ótimo da instalação.

[0017] É feita referência abaixo à Figura 2 na qual pode ser visto que o forno de pirólise F, que é mostrado de modo truncado, gira em torno de um eixo geométrico horizontal X e recebe lixo orgânico que cai de um duto axial de alimentação D1 e bolas pré-aquecidas B que caem de um trilho transportador de corrente C. O trilho transportador C é na forma de uma corrente de malha fechada que é acionada como uma pista de lagartas. As bolas préaquecidas B chegam sobre o trilho transportador C provenientes da câmara pneumática de entrada Si. Na Figura 2, deverá ser observado que as bolas pré-aquecidas B caem

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8/21 dentro do forno F acima do lixo orgânico que é alimentado através do duto D1. Deste modo, logo depois da entrada no forno, é obtida uma mistura homogênea de matéria orgânica e das bolas pré-aquecidas B, o que permite deste modo um tratamento de calor através do forno rotativo de pirólise F que é mais homogêneo e regular. O uso de um trilho transportador de corrente posicionado acima do duto de alimentação D1 da matéria orgânica é uma característica que pode ser protegida por si só, isto é, independentemente da estrutura específica dos outros componentes da instalação. Ao deixar o forno, as bolas resfriadas passam sobre um removedor de poeira K sobre o qual as bolas B avançam de modo a perder a poeira da matéria orgânica pirolisada que existe nas suas superfícies. Como exemplo, o removedor de poeira K pode ser na forma de uma grade inclinada que é formada de cabos metálicos posicionados em paralelo. Para isolamento acústico, cada bola resfriada B rola entre dois cabos, perdendo poeira à medida que passa. A poeira é coletada em um tanque U que está posicionado abaixo do removedor de poeira K. Deverá ser observado que o uso de um removedor de poeira que compreende cabos metálicos inclinados em paralelo é uma característica que é protegível independentemente dos outros componentes da instalação, e pode ser utilizada em outros tipos de instalação que necessitem da remoção de poeira dos corpos, tais como bolas. Finalmente, as bolas resfriadas isentas de poeira B caem por gravidade dentro da câmara pneumática de saída So. O gás de pirólise deixa o forno F através de um tubo I.

[0018] A câmara estanque E é constituída pelo forno F,

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9/21 a câmara pneumática de entrada Si, o trilho transportador C, uma porção do duto de alimentação D1, o removedor de poeira K, o tanque de coleta de poeira U, e a câmara pneumática de saída So. O duto de alimentação constitui uma entrada para permitir que a matéria orgânica entre na câmara E. O tubo I constitui uma saída para o gás de pirólise. A câmara pneumática de entrada Si constitui uma entrada de bolas e a câmara pneumática de saída So constitui uma saída de bolas para a câmara E. Na câmara estanque E existe uma atmosfera isenta de oxigênio a uma

pressão que	é menor que	a	pressão	atmosférica	. Como
resultado,	o único risco	de	súbita	degradação	é uma
implosão do	forno ou da câmara,	e não uma explosão,	uma vez
que a câmara	está sob sucção	^.
[0019] A	descrição abaixo	retorna	à Figura 1	com a

finalidade de descrever os outros componentes da instalação para produção de gás de pirólise. A matéria orgânica que é alimentada através do duto D1 vem de um reservatório T que contém uma grande quantidade de matéria orgânica. O reservatório T pode estar conectado diretamente ao duto de alimentação D1. Em uma variante, um secador D pode ser interposto entre o reservatório T e o duto D1, como mostrado na Figura 1. O secador D é opcional. O gás que vem do secador D pode ser descarregado para a atmosfera após tratamento prévio em uma torre de lavagem L. Opcionalmente, um trocador de calor P pode ser interposto entre o secador D e a torre de lavagem L de modo a recuperar o calor do gás antes da lavagem na torre de lavagem. O trocador de calor P é também opcional. O calor necessário para secagem da matéria orgânica vem diretamente da instalação, como

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10/21 descrito abaixo. Portanto, a matéria orgânica que vem do reservatório T alcança o forno de pirólise F passando através do secador D (opcional) e do duto de alimentação D1 que está vantajosamente situado no eixo geométrico X do forno de pirólise F. Ao deixar o forno, os resíduos sólidos provenientes da matéria orgânica tratada são coletados no tanque U situado abaixo do removedor de poeira K. Nesta modalidade, o gás de pirólise resultante do tratamento de calor da matéria orgânica por meio das bolas pré-aquecidas é transportado através do tubo I para uma caldeira H que queima o gás de pirólise de modo a criar calor que pode ser usado para alimentar um circuito de radiador R, por exemplo. Embora não mostrado, é possível recuperar o calor residual do gás de pirólise no tubo I através de um trocador de calor antes de transportar o referido gás para a caldeira H. Como pode ser visto na Figura 1, uma porção do calor gerado pela caldeira H é transportada para o secador D.

[0020] As bolas resfriadas isentas de poeira B deixam a câmara pneumática de saída So de modo a caírem sobre uma rampa de conexão Q que permite que as mesmas sejam transportadas para um elevador A2 que é munido de uma caçamba G2 que se move verticalmente para cima e para baixo. O elevador A2 pode ser munido de diversas caçambas G2. A finalidade da caçamba G2 é elevar uma quantidade predeterminada de bolas B até o nível de um trilho de carregamento M3 no qual se move uma carruagem M31. O trilho de carregamento M3 está posicionado horizontalmente, e é vantajosamente paralelo ao eixo geométrico X do forno. O trilho M3 com a sua carruagem M31 forma uma parte integral

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11/21 do sistema de aquecimento M que inclui diversos módulos de aquecimento que estão posicionados lado a lado em alinhamento ao longo de um eixo geométrico V que é vantajosamente paralelo ao eixo geométrico X do forno de pirólise. Cada módulo de aquecimento compreende um pote de aquecimento M1 que está posicionado abaixo do trilho M3, e uma tampa M2 que está posicionada acima do correspondente pote de aquecimento M1. Na Figura 1, podem ser vistos oito módulos de aquecimento deste tipo. A estrutura fina de um módulo de aquecimento é descrita em detalhe abaixo. Portanto, as bolas resfriadas que vêm da rampa Q e do elevador A2 são descarregadas para dentro da carruagem M31 que, por sua vez, descarrega o seu conteúdo dentro dos potes de aquecimento M1. A carruagem M31 afasta-se, e a tampa M2 desce sobre o pote de aquecimento M1 de modo a fechá-lo. As bolas são em seguida aquecidas dentro do pote de aquecimento M1 até uma temperatura predeterminada. Após isto, a tampa M2 é baixada e o pote de aquecimento M1 inclina-se em torno do eixo geométrico de articulação V de modo a esvaziar o seu conteúdo para dentro de uma carruagem de descarregamento M41 que é móvel ao longo de um trilho horizontal M4 que está posicionado abaixo da fileira de potes de aquecimento M1, como pode ser visto na Figura 1. Esta quantidade de bolas aquecidas é em seguida transportada pela carruagem de descarregamento M41 que as descarrega diretamente para dentro da câmara pneumática de entrada Si, de modo a seguir o percurso descrito acima com referência à Figura 2. Em uma variante, a carruagem M41 descarrega as bolas para dentro de um elevador A1 que inclui uma caçamba G1 que se move verticalmente para cima e

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12/21 para baixo, de modo similar à caçamba G2. As bolas aquecidas contidas na caçamba G1 são descarregadas para dentro da câmara pneumática de entrada Si. O ciclo das bolas é, portanto, uma malha fechada. Com a finalidade de alimentar os potes de aquecimento, pode ser propiciada uma fonte de gás G.

[0021] Os potes M1 são, portanto, enchidos, aquecidos e esvaziados sequencialmente de modo a alimentar o forno de pirólise F de modo regular com um fluxo sequencial constante. Por exemplo, um primeiro pote é enchido e o aquecimento iniciado. O segundo pote é em seguida enchido e o aquecimento iniciado. Quando o primeiro pote tiver terminado o aquecimento, o terceiro pote pode ser enchido e o aquecimento iniciado. Em seguida, o primeiro pote pode ser esvaziado, enquanto o segundo tiver terminado o aquecimento, e o quarto é enchido e o aquecimento iniciado. E assim por diante. Os ciclos dos potes sobrepõem-se de modo a obter um fluxo de bolas aquecidas que seja substancialmente regular e constante. Naturalmente, o funcionamento dos potes exige sincronização ou sequenciamento preciso e confiável.

[0022] Deverá ser observado que a instalação para produção de gás de pirólise é especialmente compacta e ocupa uma área útil muito pequena. Isto resulta do sistema de aquecimento M estar posicionado acima e paralelo à câmara E que contém o forno de pirólise F. Estes dois macro-componentes sobrepostos são delimitados em ambas as extremidades pelos elevadores A1 e A2. A caldeira H, o sistema de radiador R, o reservatório de matéria orgânica T, o secador D, a torre de lavagem L, e o trocador P podem

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13/21 estar fora de alinhamento, uma vez que estão conectados entre si apenas por dutos, tubos e/ou tubulações.

[0023] Deverá também ser observado que as bolas são aquecidas fora da câmara estanque E que é definida pela câmara pneumática de entrada Si e pela câmara pneumática de

saída So. Os	elevadores	A1	e A2, a rampa	Q e o	sistema	de
aquecimento	M estão	localizados	fora	da	câmara.	A
disposição	sobreposta	da	câmara	E e	do	sistema	de
aquecimento	M é uma característica	que	pode	também	ser

protegida por si só, isto é, independentemente da estrutura dos outros componentes da instalação.

[0024]

Um componente particularmente vantajoso da instalação constituído pelas câmaras pneumáticas de entrada e de saída Si, So, cujo projeto é descrito em detalhe abaixo. A câmara pneumática de entrada Si pode ter estritamente o mesmo projeto que a câmara pneumática de saída So. Contudo, como pode ser observado na Figura 1, a câmara pneumática de entrada

Si está posicionada paralela ao eixo geométrico X do forno F, enquanto a câmara pneumática de saída So está posicionada perpendicularmente ao eixo geométrico X do forno F. Independentemente desta diferença em disposição, as duas câmaras pneumáticas são idênticas. Consequentemente, com referência às Figuras 3 a 5d, é feita referência apenas a uma câmara pneumática, com a finalidade de ilustrar o projeto e o funcionamento de ambas as câmaras pneumáticas.

[0025] A câmara pneumática mostrada em vista explodida na Figura 3 compreende uma gaiola estacionária S1 para receber um tambor rotativo S2. Em outras palavras, o tambor rotativo S2 é capaz de girar dentro da gaiola estacionária

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14/21 em torno do seu próprio eixo geométrico longitudinal Y. A gaiola estacionária S1 compreende uma face superior S11 formada com uma abertura inferior de descarregamento S19, duas faces laterais S14, uma das quais é munida de dois dutos de descraga S15, e duas faces terminais S16, cada uma formando uma abertura de montagem S17. A gaiola estacionária S1 é oca de modo a definir uma cavidade interior S10 que tem geralmente formato substancialmente cilíndrico. A cavidade interior S10 comunica-se com o exterior através das aberturas superior e inferior S13, S19, e das duas aberturas de montagem S17. Como exemplo, a gaiola estacionária S1 pode ser fabricada por usinagem de um bloco de aço inoxidável, ou por moldagem.

[0026] O tambor rotativo S2 apresenta geralmente uma configuração substancialmente cilíndrica que é adaptada para ser inserida, com folga limitada, dentro da cavidade interior S10 da gaiola estacionária S1. O tambor rotativo compreende um corpo cilíndrico S21 que define uma cavidade interior S20 que se comunica com o exterior através de uma janela S22. As duas extremidades do corpo S21 são munidas de dois flanges S23 que fecham as extremidades do corpo cilíndrico. Deverá ser observado que a superfície externa do corpo S21 é formada com uma rede de ranhuras S24, S25 para receber juntas dinâmicas de vedação S31 e S32. Como exemplo, as juntas podem ser fabricadas de trança de cerâmica contendo grafite. Sobre o corpo S21, existem quatro ranhuras axiais retilíneas S24 que estão uniformemente distribuídas de forma angular, e duas ranhuras toroidais anulares S25 centradas sobre o eixo geométrico Y. As extremidades das juntas retilíneas S31

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15/21 ficam em contato com as duas juntas toroidais S32. Embora não mostrado na Figura 3, a disposição das juntas nas ranhuras S24 e S25 pode ser facilmente compreendida. A função das juntas dinâmicas de vedação é deslizar em modo de vedação para dentro da gaiola estacionária S1, de modo a evitar qualquer comunicação direta entre a abertura superior de carregamento S13 e a abertura inferior de descarregamento S19 da gaiola estacionária S1.

[0027] Na condição montada como mostrada na Figura 4, as duas faces terminais S16 da gaiola estacionária S1 são fechadas por placas S4 que são aparafusadas na gaiola estacionária S1. Um motor de acionamento S5 está montado sobre a placa S4 de modo a girar o tambor rotativo S2 dentro da gaiola estacionária S1 em torno do seu eixo geométrico Y. Através da abertura superior de carregamento S13 é possível ver o tambor rotativo e mesmo a sua janela S22. É também possível observar os dois dutos de descarga S15 que podem estar conectados a respectivas bombas de vácuo.

[0028] É feita agora referência abaixo às Figuras 5a a 5d com a finalidade de descrever um ciclo completo de funcionamento da câmara pneumática mostrada nas Figuras 3 e 4. Na Figura 5a, a janela S22 do tambor rotativo S2 está posicionada em alinhamento com (ou virada para) a abertura superior de carregamento S13 da gaiola estacionária S1. Qualquer comunicação entre a abertura superior S13 e a abertura inferior de descarregamento S19 é evitada pelas juntas dinâmicas de vedação S31, S32 montadas sobre o tambor rotativo S2 e que entram em contato friccionado de vedação com o interior da gaiola estacionária S1. Nesta

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16/21 configuração, matéria tal como as bolas B pode ser inserida dentro do tambor rotativo S2. Tal inserção pode ser realizada meramente por gravidade. Logo que a quantidade desejada de bolas tenha sido descarregada para dentro da câmara pneumática, o tambor rotativo S2 gira através de um quarto de volta na direção horária de modo a chegar na configuração mostrada na Figura 5b. O interior S20 do tambor rotativo S2 com as suas bolas B está, portanto, isolado do exterior, e mais especificamente das aberturas superior e inferior S13, S19 pelas quatro juntas retilíneas de vedação S31 e pelas duas juntas toroidais S32. A janela S2 está voltada na direção da face lateral S14 da gaiola estacionária que forma um duto de descarga S15, de modo que o conteúdo do tambor pode ser esvaziado do gás que contém, o qual, para a aplicação acima descrita, pode ser ar exterior ou gás de pirólise. Finalmente, o tambor rotativo S2 contém apenas bolas B. Ao continuar a girar o tambor S2 dentro da gaiola na direção horária através de um quarto de volta, a configuração mostrada na Figura 5c é alcançada. A janela S22 é, portanto, orientada para dentro voltada para a abertura inferior de descarregamento S19. As bolas B podem, portanto, deixar o tambor S2, meramente por gravidade. Uma vez mais, deverá ser observado que as juntas S31 e as juntas anulares S32 (não mostradas) evitam qualquer comunicação entre a abertura superior de carregamento S13 e a abertura inferior de descarregamento S19. Logo que as bolas tenham sido descarregadas, a cavidade interior S20 do tambor S2 está repleta de um gás que pode ser ar exterior ou gás de pirólise. Ao fazer uma vez mais o tambor S2 girar através de um quarto de volta na

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17/21 direção horária, a configuração mostrada na Figura 5d é alcançada. A janela S22 é, portanto, orientada na direção da face lateral S14 da gaiola estacionária S1 na qual é formado o outro duto de descarga S15. É, portanto, possível, descarregar o interior do tambor por meio de uma bomba de vácuo. O tambor S2 pode então continuar a girar de modo a chegar uma vez mais à configuração mostrada na Figura 5a, pronta para ser carregada uma vez mais com bolas. Um ciclo completo de funcionamento é, portanto, terminado.

[0029] Na Figura 4, os dois dutos de descarga S15 estão situados sobre a mesma face lateral S14, enquanto que nos desenhos diagramáticos das Figuras 5a a 5d cada face lateral S14 é munida de um duto respectivo de descarga S15. Esta diferença é muito pequena e não modifica de qualquer modo o funcionamento da câmara pneumática. Quando os dois dutos de descarga S15 estão situados na mesma face lateral, como mostrado na Figura 4, o movimento de rotação do tambor S2 dentro da gaiola S1 é, portanto, realizado para a frente e para trás entre a configuração na Figura 5a e a configuração na Figura 5c. Isto também é um pequeno detalhe de funcionamento.

[0030] Deverá ser observado que a janela S22 apresenta uma configuração alongada na direção do eixo geométrico Y, assim como as duas aberturas S13 e S19. Isto torna possível descarregar o conteúdo da câmara pneumática na forma de uma linha ou de uma tira alongada, e não na forma de uma pilha de formato substancialmente piramidal. Esta característica é especialmente vantajosa quando a câmara pneumática é usada como uma câmara pneumática de entrada Si que está

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18/21 associada a um trilho transportador de corrente C sobre o qual as bolas devem ser depositadas linearmente. Esta característica (janela alongada) é também vantajosa na câmara pneumática de saída So onde as bolas resfriadas B chegam ao longo de toda a largura do removedor de poeira K.

[0031] Além disso, o próprio projeto da câmara pneumática, a saber um tambor rotativo dentro de uma gaiola estacionária, permite suportar condições de temperatura e pressão que são particularmente prejudiciais, o que é a situação na câmara estanque E. As bolas chegam à câmara pneumática de entrada Si com uma temperatura que é muito elevada, e deixam a câmara pneumática de saída So com uma temperatura que é inferior, mas não obstante relativamente elevada. Como resultado do projeto rotativo da câmara pneumática, esta é muito sensível a fenômenos de expansão térmica que são absorvidos completamente pelas juntas dinâmicas de vedação. A câmara pneumática é também muito boa em suportar qualquer sucção que exista dentro da câmara E. Como resultado do projeto rotativo da câmara pneumática, a sucção não gera uma força de pressão que aja diretamente sobre o funcionamento da câmara pneumática. Em outras palavras, o tambor rotativo S2 pode girar dentro da gaiola estacionária independentemente da pressão que exista dentro da câmara.

[0032] A câmara pneumática acima descrita pode ser usada igualmente bem tanto como uma câmara pneumática de entrada como uma câmara pneumática de saída em qualquer instalação que inclua uma câmara estanque com fluxos de entrada e saída que devem ser controlados com precisão. Portanto, a câmara pneumática não está associada

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19/21 diretamente à instalação acima descrita para produção de gás de pirólise.

[0033] O sistema de aquecimento para aquecer bolas M para a instalação para produção de gás de pirólise também incorpora características especificamente benéficas e vantajosas que são descritas abaixo com referência às Figuras 6 e 7. Como descrito acima, o sistema de aquecimento inclui diversos módulos de aquecimento, cada um compreendendo um pote de aquecimento M1 e uma tampa M2. O pote M1 e a tampa M2 são capazes de se mover mutuamente um em relação ao outro em translação ao longo de um eixo geométrico vertical Z. Por razões práticas, é mais fácil mover a tampa M2 em relação ao pote M1 que permanece estacionário em translação. Contudo, o pote M1 pode ser montado articuladamente por articulação em torno de um eixo geométrico de articulação V. Pela articulação em torno do eixo geométrico V, o conteúdo do pote M1 pode ser esvaziado.

[0034] O pote M1 inclui um cadinho M11 posicionado em um revestimento de isolamento M16 que suporta um queimador M13. O queimador M13, que pode ser um queimador a gás, produz uma chama M14 dentro do revestimento M16 abaixo do cadinho M11 de modo a aquecê-lo. Uma quantidade predeterminada de bolas B foi descarregada previamente para dentro do cadinho M11 pela carruagem de carregamento M31. Deste modo, as bolas B são aquecidas dentro do cadinho M11 pela chama M14 produzida pelo queimador M13. Vantajosamente, com mostrado na Figura 7, o cadinho M11 é munido de diversos furos atravessantes M12 através dos quais a chama M14 do queimador M13 pode passar de modo a

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20/21 ficar em contato direto com as bolas B situadas no cadinho M11. Em uma modalidade vantajosa, o cadinho M11 apresenta um formato cônico e pode ser feito a partir de uma folha de aço inoxidável que é cortada e em seguida deformada em um cone. Aquecimento rápido e uniforme das bolas é deste modo obtido dentro do cadinho M11, uma vez que a chama M14 se pode propagar nas lacunas existentes entre as bolas. Com a finalidade de melhorar a propagação da chama M14, o pote de aquecimento M1 pode também ser munido de um fole M15 que está adaptado para impulsionar um fluxo de ar que tende a impelir a chama M14 na direção do cadinho M11 e através dos furos atravessantes M12. O fluxo de ar quente impulsionado atravessa diretamente a quantidade de bolas presentes no cadinho M11 e aquece-as de modo rápido e uniforme.

[0035] A primeira função da tampa M2 é fechar o cadinho M11 durante o estágio de aquecimento. Portanto, uma quantidade mínima de calor dissipa-se para a atmosfera. Como resultado, as bolas são aquecidas ainda maia rapidamente e mais uniformemente. Com a finalidade de garantir vedação completa entre a tampa M2 e o pote M1, é possível proporcionar juntas toroidais de vedação M17 e M22. A segunda função da tampa M2 é coletar e descarregar o gás quente do cadinho. Para fazer isto, a tampa M2 forma um capô convergente M23 que é prolongado por um duto de descarga M24. Como exemplo, o gás quente pode ser transportado através de um tubo J para o secador D, como pode ser visto na Figura 1. Naturalmente, podem ser vislumbradas outras aplicações para o gás quente descarregado.

[0036] Tal módulo de aquecimento encontra uma aplicação

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21/21 vantajosa na instalação acima descrita para produção de gás de pirólise. Contudo, tal módulo de aquecimento pode ser usado em outras instalações que necessitem aquecer matéria sólida, tal como bolas, rápida e uniformemente, sem necessitar fundi-las.

[0037] Por meio da invenção, como resultado do projeto específico das câmaras pneumáticas e dos módulos de aquecimento, a instalação para produção de gás de pirólise é otimizada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo de aquecimento para aquecer matéria sólida, tal como bolas (B) , até uma determinada temperatura, o referido módulo sendo caracterizado pelo fato de compreender:

• um pote de aquecimento (M1) que inclui um cadinho (M11) para receber a matéria a ser aquecida, e um queimador (M13) para aquecer o cadinho (M11) e a matéria a ser aquecida; e • uma tampa (M2) que é montada de modo removível sobre o pote de aquecimento (M1) de modo a fechar o cadinho (M11).
2. Módulo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do cadinho (M11) ser munido de furos atravessantes (M12) de modo a transportar calor do queimador (M13) para dentro do cadinho (M11) e através da matéria a ser aquecida.
3. Módulo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do cadinho (M11) ser frustocônico e incluir diversos furos atravessantes (M12).
4. Módulo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato do pote de aquecimento (M1) incluir ainda um fole (M15) de modo a criar um fluxo de ar que é aquecido pelo queimador (M13) e que flui através dos furos atravessantes (M12) do cadinho (M11) e através da matéria a ser aquecida.
5. Módulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato da tampa (M2) incluir um duto de descarga (M24) para descarregar o gás quente proveniente do cadinho.

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6. Módulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato do pote de aquecimento (M1) ser montado para se articular em torno de um eixo geométrico horizontal (V), e a tampa (M2) ser móvel em translação ao longo de um eixo geométrico vertical (Z).
7. Sistema de aquecimento (M) para aquecer matéria, o referido sistema de aquecimento incluindo diversos módulos de aquecimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato dos módulos estarem posicionados lado a lado, os potes de aquecimento (M1) sendo montados para articular-se em torno

de um eixo geométrico horizontal comum (V) , cada pote articulando- se de modo independente, o sistema de aquecimento (M) incluindo ainda um trilho de carregamento (M3) para carregar matéria, o referido trilho de

carregamento estando posicionado acima dos potes (M1) e sendo munido de uma carruagem de carregamento (M31) para carregar cadinhos, e um trilho de descarregamento (M4) para descarregar a matéria aquecida, o referido trilho de descarregamento estando posicionado abaixo dos potes (M1) e sendo munido de uma carruagem de descarregamento (M41) para descarregar cadinhos, os módulos e as carruagens sendo acionados de modo sequencial de modo a libertar a matéria aquecida com um fluxo regular sequencial.
8. Instalação para produção de gás de pirólise proveniente de matéria orgânica, a referida instalação, caracterizada por compreender:

• um forno de pirólise (F) que opera sem oxigênio e com bolas pré-aquecidas (B) ;

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3/4 um sistema de aquecimento (M) de acordo com a reivindicação 7 para aquecimento das bolas (B);

sistemas de transporte de bolas (A1,

A2, Q) para transportar as bolas aquecidas do sistema de aquecimento (M) para o forno de pirólise (F) as bolas resfriadas do forno para o sistema de aquecimento.
9.

Instalação, de acordo com a reivindicação

8, caracterizada pelo fato do sistema de aquecimento (M) estar posicionado acima do forno de pirólise (F), os sistemas de transporte incluindo elevadores (A1,

A2) que são munidos de caçambas (G1, G2) que se deslocam verticalmente para cima e para baixo.
10. Instalação, de acordo com a reivindicação 8 ou reivindicação 9, caracterizada pelo fato do forno de pirólise (F) estar colocado em uma câmara estanque (E) que é munida de uma entrada de matéria orgânica (D1) e de uma saída de gás de pirólise (I), e de uma entrada de bolas pré-aquecidas uma saída de bolas resfriadas, a entrada e/ou saída de bolas sendo equipada com uma câmara pneumática (Si,

So) que compreende:

uma gaiola estacionária (S1) que é munida de duas aberturas que estão posicionadas de modo oposto, a saber uma abertura superior de carregamento (S13) e uma abertura inferior de descarregamento (S19); e • um tambor rotativo (S2) que está montado para girar em torno do seu eixo geométrico (Y) dentro da gaiola (S1), o tambor incluindo uma janela (S22) que pode ser seletivamente posicionada de frente para uma das aberturas (S13, S19) da gaiola estacionária (S1) de modo a carregar e descarregar a matéria do/para dentro da câmara pneumática

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4/4 (Si, So) .