ES1276399U

ES1276399U - Horno de combustion con material refractario ceramico

Info

Publication number: ES1276399U
Application number: ES202130975U
Authority: ES
Inventors: Martínez Luis Castilla; Volpato Fernando Roberto; La Asunción Antonio De; Chaves Pedro Juan Lara
Original assignee: Hornos Ind Coinref S L
Current assignee: Hornos Ind Coinref S L
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: ES1276399Y

Abstract

Horno de combustión con material refractario cerámico, constituido por un equipo compacto de generación de gases calientes mediante la combustión de biomasa para los sectores de orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa, con una cámara de calentamiento de gases mediante la combustión de biomasa compuesto de alimentación (1), parrilla u hogar (2), campana de mezcla de gases (3), expansión de gases, y zona de retención y evacuación de escorias / cenizas (4), caracterizado porque comprende una parrilla móvil para la combustión y un sistema de captación / decantación de partículas y cenizas antes de la entrada de gases al trómel de secado compuesto por un sinfín, transportador tipo Redler u otro, que las transportará a un cajón de recogida o cenicero, y el revestimiento, así como gran parte del hogar, está compuesto por módulos de fibra cerámica de alta densidad (5), con resistencia a altas temperaturas y con una imprimación de masilla refractaria.

Description

DESCRIPCIÓN

HORNO DE COMBUSTIÓN CON MATERIAL REFRACTARIO CERÁMICO

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un horno para combustión de biomasa dentro de los sectores del secado del orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa, con importantes implementaciones y mejoras técnicas, consiguiendo combustiones más completas y disminuyendo las emisiones atmosféricas frente a otros hornos convencionales.

En hornos de combustión tradicionales, por regla general, siempre se ha realizado una combustión de biomasa por afloración donde la biomasa debía tener un mayor tiempo de residencia en la parrilla dando lugar a combustiones incompletas, acumulaciones de producto y cenizas, escorificación, sinterización, arrastres de inquemados, mayor arrastre de particulado, etc., con las consiguientes emisiones contaminantes a la atmósfera de CO, NOx, y otras partículas.

Con los sistemas de combustión en lecho fluido o fluidizado y de alimentación por proyección de biomasa más pulverizada a la parrilla, al introducir el aire de combustión por la parte inferior y a grandes velocidades, se consigue combustiones más completas que en una alimentación por afloración, mayor refrigeración de la zona de combustión (reduce sinterización / escorificación), pero se produce mayor arrastre tanto de partículas aun no combustionadas como de partículas inquemadas y cenizas. Sin conseguir reducciones en las emisiones a la atmósfera.

Con la introducción de una aire pantalla en la zona de combustión que permita terminar de quemar la proporción de particulado e inquemados arrastrados por el aire de combustión, así como retener el arrastre de cenizas, y con el uso de una parrilla móvil se consiguen combustiones completas, mayor aprovechamiento de la energía de la biomasa (mayor rendimiento VS menor consumo de biomasa), así como la reducción de emisiones por debajo de los nuevos límites que está estableciendo la UE para este tipo de instalaciones.

En los sectores del secado de la alfalfa y el secado del orujo de aceituna, se utilizan hornos industriales convencionales de combustión de biomasa y de gran tamaño, construidos con materiales refractarios, donde la tecnología y los medios que pueden aportar mejoras en la reducción de emisiones a la atmósfera aún no están del todo conseguidas y, las que pueden funcionar, tienen un coste económico no rentable o no asumible por la mayoría de las empresas.

Con las características técnicas que propone el horno de combustión de biomasa objeto de la presente invención, además de aumentar la eficiencia energética de los hornos, se consiguen reducir las emisiones a la atmósfera que tanto preocupan a estos sectores. Estas mejoras son las siguientes:

- Se trata de un equipo compacto de generación de gases calientes mediante combustión de biomasa en parrilla móvil. La parrilla móvil no es nueva como tal, pero si su uso e implementación en este tipo de sectores, donde la combustión se realiza en lecho fluidizado o semi-fluidizado y el combustible utilizado es biomasa, principalmente orujillo, cuya biomasa, debido a su alto contenido en cenizas y volátiles, dificulta la combustión en este tipo de hornos de parrilla fija, ya que, si no se realiza una regulación muy fina de la mezcla de aires y de la temperatura, se generan malas combustiones, inquemados, grandes arrastres y, por lo tanto, altas emisiones a la atmósfera.

- El conjunto de la cámara de aportación de gases al proceso de secado se compone de 2 partes: zona de calentamiento y mezcla de gases, zona de expansión de gases y sedimentación / decantación de cenizas o partículas.

- La cámara de gases lleva incorporado un sistema de inyección de aires (llamados Aire Secundario Pantalla y Aire Terciario), que aumenta la eficiencia del equipo, mejorando la combustión, reduciendo el consumo del equipo y reduciendo la emisión de GEI a la atmósfera.

- Tiene un aislamiento de alta eficiencia realizado con módulos de alta densidad de fibra cerámica además de una capa de masilla refractaria de alta resistencia a la temperatura en más del 90% del equipo en su conjunto, que reduce las pérdidas de calor del equipo entorno a un 70-80%, con respecto a las cámaras tradicionales compuestas por ladrillo y hormigón refractario, cuya eficiencia es mucho menor que la del nuevo aislamiento.

La aplicación industrial de esta invención se encuentra dentro del sector de hornos para combustión de biomasa, y más concretamente, hornos para combustión de biomasa con material refractario cerámico dentro de los sectores del secado del orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Aunque no se ha encontrado ninguna invención idéntica a la descrita, exponemos a continuación los documentos encontrados que reflejan el estado de la técnica relacionado con la misma.

Así el documento ES1255369U hace referencia a un horno de combustión perfeccionado con aire secundario, constituido por un horno industrial de combustión de biomasa, caracterizado por comprender en su primera cámara o cámara de combustión, donde se encuentra la parrilla y el sistema de aire primario desde la parte inferior, un segundo sistema de aire o aire secundario, el cual entra por la parte alta de un altar que se encuentra en dicha cámara, así como por la parte frontal del horno a la misma altura, desde la que se realiza la alimentación, generando una pantalla de aire horizontal. El horno que se describe en el citado modelo de utilidad no hace alusión al uso de parrilla móvil ni comprende un aislamiento con material refractario cerámico, como propone la invención principal.

EP2940386A1 describe un horno de fusión de desechos para secado, descomposición térmica, y fusión de desechos, comprendiendo el horno: una parte principal cilíndrica que se extiende verticalmente para formar un espacio para contener los desechos y guiar los desechos de arriba a abajo; una parte de depósito de fusión, unida a una parte final inferior de la parte principal a lo largo de un eje central de la parte principal, para retener masa fundida generada a partir de los desechos; y una parte de inducción de gas, unida a una parte final superior de la parte principal a lo largo del eje central de la parte principal, para recoger un gas generado a partir de los desechos y guiar el gas recogido a un puerto de escape; en el que una parte de abertura para introducir los desechos y material combustible a base de carbono en el horno de fusión de desechos está constituida en una parte final superior de la parte de inducción de gas; en el que la parte del depósito de fusión tiene una parte inferior para formar un lecho del material combustible a base de carbono. Este horno tampoco comprende las partes y mejoras técnicas que propone la invención solicitada em su descripción, como el uso de parrilla móvil, sistema de inyección de aires secundario y terciario, ni el recubrimiento de material cerámico refractario.

ES2767067T3 propone una instalación de combustión de materiales combustibles eventualmente biológicos que contienen carbono y de recuperación de la energía térmica generada en este caso a partir de los gases de combustión con un horno de combustión a alimentar con los citados materiales, con aportación de aire de combustión y guiado conectado al mismo para los gases de combustión calientes hacia y a través de un dispositivo de recuperación de energía térmica o calorífica, pero, al igual que los documentos citados anteriormente, no menciona ninguna de las características técnicas de mejora que propone la invención solicitada.

ES2640929U hace referenciado a un sistema de generación de energía térmica que comprende una cámara de combustión con doble capa de material refractario que comprende una parrilla móvil inclinada hacia la salida y configurada para hacer avanzar el material combustible a lo largo de toda la cámara de combustión y que comprende una pluralidad de palas móviles y fijas distribuidas uniformemente por filas a lo largo de toda la superficie de la cámara de combustión, estando dispuestas alternativamente unas respecto de las otras y configuradas para realizar un movimiento por filas alternas y completas. Entre otras diferencias, dicho sistema propone una solución aislante basada en doble capa de material refractario, mientras que la invención solicitada utiliza una capa de material cerámico refractario, no empleada hasta ahora.

Conclusiones: Como se desprende de la investigación realizada, ninguno de los documentos encontrados soluciona los problemas planteados como lo hace la invención propuesta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El horno de combustión con material refractario cerámico objeto de la presente invención se constituye a partir de un equipo compacto de generación de gases calientes mediante la combustión de biomasa para los sectores de orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa, con una cámara de calentamiento de gases mediante la combustión de biomasa en parrilla móvil con aislamiento de alta eficiencia, que comprende las siguientes partes principales: alimentación, parrilla u hogar, campana de mezcla de gases, expansión de gases, retención y evacuación de escorias / cenizas.

El material que compone la cámara y todo su conjunto es de chapa de acero al carbono reforzados con perfiles, dispuestos en paneles, con la tornillería correspondiente, para facilitar su transporte e instalación, y el equipo está compuesto, en más del noventa por ciento por módulos de fibra cerámica de alta densidad, con resistencia a altas temperaturas y con una imprimación de masilla refractaria capaz de aguantar temperaturas de hasta 1.500°C.

El sistema de alimentación está compuesto por un tolvín de recepción del combustible y unos sinfines que alimentan la parrilla de manera homogénea, a todo el ancho de la misma. También se utilizan empujadores hidráulicos para la alimentación. Esta alimentación está preparada para poder usar como combustible biomasas de hasta 5 centímetros de granulometría en sus 3 dimensiones (Orujillo, Granilla de Uva, Cáscara de Almendra, Hueso, Podas).

La parrilla se divide en tres partes: zona de secado del combustible, zona de combustión y zona de refrigeración de escoria / cenizas. Estas tres zonas trabajan indistintamente y también están comandadas por una centralita hidráulica.

La campana de mezcla de gases es la parte del horno donde se realiza la mezcla de gases a la temperatura de trabajo requerida. Es la zona principal de medición del estado de la combustión y de los gases.

La zona de retención y evacuación de escorias / cenizas es la zona donde se recogen los restos de la combustión. En la última zona de la parrilla se produce un enfriamiento de las escorias o cenizas generadas y caen a un sistema de evacuación compuesto por un sinfín, transportador tipo Redler u otro, que las transportará a un cajón de recogida o cenicero.

La escoria / ceniza generada es refrigerada automáticamente por el aire de entrada bajo parrilla, cuyo caudal puede ser regulado en función del estado de salida de las escorias al sistema de evacuación. Por lo tanto, para la evacuación de la escoria / ceniza de la parrilla no es necesario la instalación de un transportador tipo Redler húmedo, adición de agua o cualquier otro dispositivo de refrigeración.

Las partículas y cenizas más finas, procedentes de la cámara de combustión y que no han sido retenidas por la pantalla de aire secundario del hogar, son decantadas en la cámara de expansión situada antes de la salida de los gases calientes.

Esta cámara de expansión también sirve de apaga-chispas, para que no lleguen pavesas incandescentes a la zona de secado y entren en contacto con el producto, dando un mayor cuidado a la calidad del mismo, y reduciendo el peligro de incendio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la presente descripción se acompañan unos dibujos que representan una realización preferente de la presente invención:

Figura 1: Vista esquemática de un modelo de ejemplo de horno de combustión con material refractario cerámico objeto de la presente invención.

Figura 2: Vista esquemática de las distintas capas del aislamiento a partir de módulos de fibra cerámica de alta densidad, del revestimiento y cámara de combustión del horno de combustión con material refractario cerámico objeto de la presente invención.

Las referencias numéricas que aparecen en dichas figuras corresponden a los siguientes elementos constitutivos de la invención:

1. Alimentación

2. Parrilla u hogar

3. Campana de mezcla de gases

4. Zona de retención y evacuación de escorias / cenizas

5. Módulos de fibra cerámica de alta densidad

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE

Una realización preferente del horno de combustión con material refractario cerámico objeto de la presente invención, con alusión a las referencias numéricas, puede basarse en un equipo compacto de generación de gases calientes mediante la combustión de biomasa para los sectores de orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa, con una cámara de calentamiento de gases mediante la combustión de biomasa en parrilla móvil con aislamiento de alta eficiencia, que comprende las siguientes partes principales: alimentación (1), parrilla u hogar (2), campana de mezcla de gases (3), expansión de gases, y zona de retención y evacuación de escorias / cenizas (4).

El material que compone la cámara y todo su conjunto es de chapa de acero al carbono reforzados con perfiles, dispuestos en paneles, con la tornillería correspondiente, para facilitar su transporte e instalación.

La campana de mezcla de gases es la parte del horno donde se realiza la mezcla de gases a la temperatura de trabajo requerida. Es la zona principal de medición del estado de la combustión y de los gases. Para realizar la mezcla de gases se utilizan diferentes aportaciones de aire:

- Aire Primario. Aire de combustión inyectado por la parte inferior de la parrilla. Este aire se distribuye a través de un colector que iguala las presiones en las diferentes zonas de la parrilla.

- Aire Secundario. Este aire es inyectado por la parte superior de la llama con la finalidad de aportar el oxígeno necesario aquellas partículas que han sido arrastradas por el aire primario y que no han tenido el tiempo de residencia suficiente para combustionar completamente. También ejerce un efecto pantalla para retener las cenizas que arrastre el primario y para proteger el techo del horno de la llama.

- Aire Terciario. Este aire tiene la principal función de refrigerar la bóveda y de controlar los cambios bruscos de temperatura dentro de la campana de gases. Además de aumentar el volumen de gases necesario a aportar al proceso de secado.

- Aire Marginal o de Dilución. Este aire se aporta a la cámara para completar el caudal necesario para el secado y reducir la temperatura de los gases a la de trabajo requerida.

Retención y Evacuación de escorias / cenizas. Esta es la zona donde se recogen los restos de la combustión. En la última zona de la parrilla se produce un enfriamiento de las escorias o cenizas generadas y caen a un sistema de evacuación compuesto por un sinfín, transportador tipo Redler u otro, que las transportará a un cajón de recogida o cenicero.

El revestimiento, al igual que gran parte de la cámara de combustión / hogar, está compuesto por módulos de fibra cerámica de alta densidad (5), con resistencia a altas temperaturas y con una imprimación de masilla refractaria capaz de aguantar temperaturas de hasta 1.500°C.

El tamaño y densidad de los módulos va a depender de la zona donde vayan a ser colocadas o según las condiciones de temperatura y velocidad de gases que vayan a soportar:

- Espesor: desde 150 mm hasta 350 mm.

- Densidad: desde 96 kg/m3 hasta 250 kg/m3.

-Temperatura: desde 1.296°C hasta 1.500°C.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

- Horno de combustión con material refractario cerámico, constituido por un equipo compacto de generación de gases calientes mediante la combustión de biomasa para los sectores de orujo de aceituna, orujo de uva y secado de alfalfa, con una cámara de calentamiento de gases mediante la combustión de biomasa compuesto de alimentación (1), parrilla u hogar (2), campana de mezcla de gases (3), expansión de gases, y zona de retención y evacuación de escorias / cenizas (4), caracterizado por que comprende una parrilla móvil para la combustión y un sistema de captación / decantación de partículas y cenizas antes de la entrada de gases al trómel de secado compuesto por un sinfín, transportador tipo Redler u otro, que las transportará a un cajón de recogida o cenicero, y el revestimiento, así como gran parte del hogar, está compuesto por módulos de fibra cerámica de alta densidad (5), con resistencia a altas temperaturas y con una imprimación de masilla refractaria.

2. - Horno de combustión con material refractario cerámico, según reivindicación 1, donde el tamaño y densidad de los módulos de fibra cerámica de alta densidad (5) son los siguientes: desde 150 mm hasta 350 mm de espesor, y desde 96 kg/m3 hasta 250 kg/m3 de densidad.