ES2246281T3 - Horno de gasificacion de lecho fijo y procedimiento para gasificar residuos organicos. - Google Patents

Horno de gasificacion de lecho fijo y procedimiento para gasificar residuos organicos.

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ES2246281T3 ES01126577T ES01126577T ES2246281T3 ES 2246281 T3 ES2246281 T3 ES 2246281T3 ES 01126577 T ES01126577 T ES 01126577T ES 01126577 T ES01126577 T ES 01126577T ES 2246281 T3 ES2246281 T3 ES 2246281T3
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Abstract

Horno de gasificación de lecho fijo en el que el residuo orgánico cargado en el mismo se gasifica con un suministro de un agente gasificador que comprende una mezcla de un gas que contiene oxígeno y vapor, estando caracterizado dicho horno porque comprende: unos medios (313) para medir la altura de una capa del residuo orgánico cargado en el horno (301), unos medios (314) para medir la temperatura interna del horno, un controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno en respuesta a una señal procedente de los medios (313) para medir la altura de la capa de residuo orgánico, y un controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación de vapor en respuesta a una señal procedente de los medios para medir la temperatura interna de dicho horno.

Description

Horno de gasificación de lecho fijo y procedimiento para gasificar residuos orgánicos.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a la combustión de residuos orgánicos y, más en particular, a un horno de gasificación de lecho fijo para gasificar residuos orgánicos, tales como neumáticos de desguace y plásticos residuales, así como a un procedimiento para gasificar dichos residuos orgánicos utilizando dicho horno.
2. Antecedentes de la técnica relacionada
De forma convencional, los residuos orgánicos tales como neumáticos de desguace y plásticos residuales han sido directamente incinerados solamente para la finalidad de generar vapor por medio de un intercambiador de calor y utilizando el vapor como una fuente de calor. Por lo tanto, dichos residuos orgánicos no han sido prácticamente utilizados como un ingrediente o recursos para otros productos.
Cuando los neumáticos de desguace son tomados como ejemplo de residuos orgánicos, están compuestos por 50 a 60% de compuestos volátiles, 20 a 30% de carbono fijo y 10 a 15% de materia inorgánica, tal como acero y cenizas, según se ilustra en la Tabla 1. Puesto que los neumáticos de desguace incluyen alambres de acero, resulta difícil aplastarlos en pequeños trozos. En consecuencia, ha sido una práctica convencional quemar los neumáticos usados completos en un hogar mecánico u horno o triturar los neumáticos de desguace hasta convertirlos en cubos de aproximadamente 10 cm y quemarlos en un horno u hogar mecánico. Sin embargo, estos procedimientos de combustión implican los problemas siguientes:
(1)
Si los neumáticos de desguace son quemados con la ayuda de aire, los compuestos volátiles allí presentes se descomponen y queman con rapidez. Como resultado, se alcanza localmente una alta temperatura de 1.500ºC o mayor, que tiende a causar daños al horno. Además, grandes cantidades de hollín y alquitrán se producen a partir de la llama, los que requieren un tratamiento posterior.
(2)
El carbono fijo remanente después de la evaporación de los compuestos volátiles tiene tan baja velocidad de combustión que puede formar un residuo en mezcla con materia orgánica. Este residuo no es fácil de eliminar.
(3)
Por otra parte, si los neumáticos de desguace son quemados con una mezcla gaseosa de aire y gas de escape de combustión, se atenúa el problema descrito en el apartado (1) anterior. Sin embargo, el problema descrito en el apartado (2) anterior se agrava debido a un incremento en el carbono fijo residual. Por lo tanto, es imposible tener una solución global.
Por estos motivos, resulta difícil eliminar los residuos orgánicos, tales como neumáticos de desguace. En el estado actual de la técnica, ha sido imposible recuperar recursos desde dichos residuos.
TABLA 1 Composición de los neumáticos
Componente Contenido (%)
Volátiles Caucho bruto 40-50
Aceite 5-10
Carbono fijo 20-30
Acero y cenizas 10-15
Con respecto a la presente invención, en la Figura 3 se ilustra un ejemplo de un horno de gasificación de lecho fijo convencional para gasificar residuos orgánicos, tales como neumáticos de desguace y plásticos residuales. En el horno de gasificación de lecho fijo 201 ilustrado en la Figura 3, los compuestos volátiles presentes en los residuos orgánicos 206, alimentados desde arriba, son pirolizados y gasificados por el calor disipado como resultado de la combustión parcial de carbono fijo presente en el residuo subyacente, proporcionando de este modo un residuo 207 que consiste, en gran medida, en carbono fijo. El carbono fijo presente en el residuo 207 se quema parcialmente y se gasifica con un agente gasificador 211, que es una mezcla de un gas que contiene oxígeno y vapor y que se suministra a un espacio situado debajo de una placa perforada 204 a través de una válvula 212 y el carbono fijo sirve para suministrar el calor requerido para pirolizar los compuestos volátiles. El gas producido por la pirólisis y la gasificación de compuestos volátiles y el gas producido por la gasificación de carbono fijo se mezclan juntos y se extraen como un gas de residuos orgánicos gasificados 210. Las reacciones que se producen durante este proceso se representan con las ecuaciones siguientes (1), (2) y (3).
C + O_{2} \rightarrow CO + CO_{2} + Q_{1} \ (exotérmica)
(1)
\quad
(Suministro del calor de reacción por la combustión parcial y gasificación de carbono fijo)
\vskip1.000000\baselineskip
C + H_{2}O \rightarrow CO + H_{2}-Q_{3} \ (endotérmica)
(2)
\quad
(Gasificación por la reacción de carbono fijo con vapor)
\vskip1.000000\baselineskip
C_{n}H_{m} \rightarrow C_{n1}H_{m1} -Q_{2} \ (endotérmica)
(3)
\quad
(n > n1, m > m1)
\quad
(Pirólisis y gasificación de volátiles)
Si la temperatura de la pirólisis de volátiles es elevada (por ejemplo, 700ºC o mayor), los enlaces C-C son separados de forma extensiva, de modo que se producen en altas proporciones un gas hidrocarburo de bajo peso molecular constituido por componentes de bajo peso molecular, tales como metano (CH_{4}) etano (C_{2}H_{6}) y etileno (C_{2}H_{4}). Por el contrario, si la temperatura de la pirólisis es baja (por ejemplo, de 500 a 700ºC) se produce un gas de hidrocarburo de alto peso molecular que contiene compuestos aromáticos, tales como benceno (C_{6}H_{6}), tolueno (C_{7}H_{8}) y naftalino (C_{10}H_{8}). Esta situación se ilustra de forma esquemática en la Figura 4.
Cuando un gas obtenido mediante la gasificación de residuos orgánicos se utiliza como la materia prima para la formación de negro de carbono, el gas producido en el horno de gasificación se introduce en un horno de combustión para la formación de negro de carbono y se quema en un entorno de bajo contenido en oxígeno para formar negro de carbono. Durante este proceso, un gas constituido por componentes de bajo peso molecular se quema predominantemente por reacción con oxígeno, creando así un campo de alta temperatura. En este campo de alta temperatura, un gas de hidrocarburo de alto peso molecular sufre repetidamente procesos de deshidrogenación y policondensación y se desarrolla así para formar negro de carbono. Es decir, para poder ampliar el campo del negro de carbono, es preferible incrementar el contenido de componentes de alto peso molecular, tales como naftaleno (C_{10}H_{8}) y antraceno (C_{14}H_{10}), en el gas obtenido mediante la gasificación de residuos orgánicos. Para esta finalidad, es preferible realizar la pirólisis de compuestos volátiles a una temperatura de 500 a 700ºC.
Si la temperatura de pirólisis es más alta que 700ºC, los enlaces C-C presentes en los compuestos volátiles serán separados, en gran medida, para obtener hidrocarburos de bajo peso molecular, tales como metano (CH_{4}), etano (C_{2}H_{6}) y etileno (C_{2}H_{4}). Si es inferior a 500ºC, la pirólisis no proseguirá de forma satisfactoria.
En condiciones normales, la cantidad de calor necesaria para pirolizar y gasificar los compuestos volátiles, a una temperatura comprendida entre 500 y 700ºC, será solamente entre 5 y 10 veces la cantidad total de calor poseída por el residuo orgánico. Cuando el contenido de carbono fijo en residuo orgánico es elevado (por ejemplo, un 20%), la combustión de todo el carbono fijo desarrollará una cantidad excesiva de calor.
Por lo tanto, cuando sea deseable obtener un gas hidrocarburo de alto peso molecular a partir de los compuestos volátiles en la gasificación de residuo orgánico, surgen los problemas siguientes. Resulta difícil controlar la temperatura de pirólisis de los compuestos volátiles para que se mantenga dentro de un margen adecuado.
(1)
Si la velocidad de alimentación de oxígeno se reduce para disminuir la cantidad de carbono fijo sometido a combustión parcial, (es decir, el calor de combustión Q_{1}, del carbono fijo) y por lo tanto, la temperatura de pirólisis es más baja, queda un residuo que contiene carbono fijo. Este residuo no es fácil de eliminar.
(2)
Por el contrario, si el carbono fijo se quema parcialmente a una velocidad de alimentación de oxígeno suficientemente alta como para no dejar ningún carbono fijo residual, el calor de combustión aumenta para elevar la temperatura de pirólisis. Como resultado, no se puede obtener un gas hidrocarburo de alto peso molecular.
(3)
La temperatura de reacción puede disminuirse añadiendo vapor al agente gasificador. Sin embargo, si la velocidad de alimentación de vapor se eleva para aumentar la cantidad de calor (Q_{3}) absorbida por la reacción del carbono fijo por el vapor, el carbono fijo y el vapor que no haya reaccionado con anterioridad entrarán en reacción con el gas hidrocarburo de bajo peso molecular, producido por la pirólisis de compuestos volátiles, dando lugar a la formación de hidrocarburos de bajo peso molecular.
C_{n1}H_{m1} + H_{2}O \rightarrow C_{n2}H_{m2} + CO + H_{2}-Q_{4}
(4)
\quad
(n1 > n2, m1 > m2)
Además, como se indicó anteriormente, se necesita un control adecuado de la temperatura para obtener un gas que presente una composición adecuada para utilizarse como la materia prima para la producción de negro de carbono. En los hornos convencionales de gasificación de lecho fijo, la velocidad de alimentación del agente gasificador completo se suele controlar en respuesta a la altura de la capa de residuo orgánico dentro del horno y esto implica los problemas siguientes.
Si varía la velocidad de alimentación del residuo orgánico, el cambio resultante en la velocidad de alimentación del agente gasificador se retrasa debido al retraso del cambio en la altura de la capa de residuo orgánico. Esto hace que se desequilibre la relación entre el agente gasificador y el residuo orgánico. En consecuencia, el suministro de calor por la combustión parcial y la gasificación del carbono fijo, según las anteriores ecuaciones (1) y (2), también llegará a desequilibrarse, por lo que puede fluctuar la temperatura interna del horno de gasificación. Por lo tanto, la temperatura de pirólisis de los compuestos volátiles, al depender de la ecuación (3), puede sufrir fluctuaciones para desviarse de su margen adecuado. Es decir, si disminuye la velocidad de alimentación del residuo orgánico, la relación entre el agente gasificador y el residuo orgánico se hace de manera temporal indebidamente alta, dando lugar a una elevación en la temperatura de pirólisis. Por el contrario, si aumenta la velocidad de alimentación del residuo orgánico, la relación entre el agente gasificador y el residuo orgánico se hace de manera temporal indebidamente baja, dando lugar a una reducción en la temperatura de pirólisis. En consecuencia, fluctuarán las propiedades del gas de residuos orgánicos gasificados resultante, dando lugar a una operación inestable del proceso sucesivo que utilice ese gas (tal como el proceso de producción de negro de carbono).
Además, para poder mantener estable la temperatura de pirólisis de los compuestos volátiles, necesita mantenerse estable la temperatura de combustión parcial/gasificación del carbono fijo. Puesto que la velocidad de reacción del carbono fijo se reduce en estas circunstancias, la capa de residuo orgánico se hace espesa, necesitando la presencia de un horno de gasificación de lecho fijo de gran tamaño.
La patente US nº 4.321.877 da a conocer un horno de gasificación que facilita la descarga de cenizas procedentes del fondo del horno mediante la agitación de una placa de arrastre, cuando el nivel de cenizas acumuladas exceda un límite predeterminado.
La patente europea nº 0.297.425 da a conocer un reactor de lecho fluidizado en el que una sonda mide un diferencial de temperatura existente entre el lecho fluidizado y el espacio de gas situado por encima. De este modo, el sistema regula la descarga de material desde el fondo del reactor para mantener constante la altura del material en el interior del reactor.
La patente US nº 5.094.669 da a conocer un horno de gasificación en el que una diferencia de presión entre una zona superior y una zona inferior de una capa de cenizas en el horno se utiliza para verificar y regular el tamaño de las partículas de las cenizas generadas.
Sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención, teniendo en cuenta los problemas asociados a las fluctuaciones en la velocidad de alimentación de residuos orgánicos, es proporcionar un horno de gasificación de lecho fijo que puede reducir las fluctuaciones en la temperatura interna del horno y mantener de este modo una temperatura de pirólisis estable, así como un procedimiento para gasificar residuos orgánicos utilizando dicho horno.
Según la presente invención, se proporciona:
(1)
un horno de gasificación de lecho fijo en el que el residuo orgánico cargado en el mismo se gasifica con un suministro de un agente gasificador, que comprende una mezcla de vapor y un gas que contenga oxígeno, disponiendo dicho horno de unos medios para medir la altura de la capa de residuo orgánico alimentada a dicho horno, unos medios para medir la temperatura interna del horno, un controlador para regular la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno en respuesta a una señal de dichos medios para medir la altura de la capa de residuo orgánico y un controlador para regular la velocidad de alimentación del vapor, en respuesta a una señal de dichos medios para medir la temperatura interna del horno; y
(2)
un procedimiento para gasificar residuo orgánico cargando el residuo orgánico en un horno de gasificación de lecho fijo y gasificando el residuo orgánico con el suministro de un agente gasificador que comprende una mezcla de vapor y un gas que contiene oxígeno, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno en respuesta a la altura de la capa de residuo orgánico alimentado a dicho horno, y controlar la velocidad de alimentación del vapor en respuesta a la temperatura interna de dicho horno, para realizar así la gasificación.
Si la velocidad de alimentación del residuo orgánico al horno de gasificación disminuye, la altura de la capa de residuo orgánico se reduce y la proporción entre el residuo orgánico y el oxígeno alcanza temporalmente unos valores excesivamente elevados, provocando un aumento de la temperatura interna del horno de gasificación. Por lo tanto, la altura de la capa de residuo orgánico en el interior del horno se mide continuamente, y la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno disminuye en respuesta a una reducción de la altura de la capa o residuo orgánico (es decir, un descenso de la cantidad de residuo orgánico existente en el interior del horno), de manera que se mantiene una proporción adecuada entre el residuo orgánico y el oxígeno.
Además, la temperatura interna del horno (es decir, la temperatura existente justo por encima de la capa de residuos orgánicos) se mide también continuamente, y la velocidad de alimentación del vapor aumenta como respuesta a un aumento de la temperatura, de manera que se suprime el aumento de temperatura.
En cambio, si la velocidad de alimentación del residuo orgánico al horno de gasificación se incrementa, la altura del residuo orgánico aumenta y la proporción entre el residuo orgánico y el oxígeno alcanza temporalmente unos valores excesivamente bajos, provocando un descenso de la temperatura interna del horno de gasificación. Por lo tanto, la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno aumenta como respuesta a un aumento de la altura de la capa de residuo orgánico (es decir, un aumento de la cantidad de residuos orgánicos en el interior del horno), de manera que se mantiene una proporción adecuada entre oxígeno y residuos orgánicos. Además, la velocidad de alimentación del vapor disminuye como respuesta a un descenso de la temperatura, suprimiendo de este modo el descenso de la temperatura.
Por lo tanto, al controlar independientemente las velocidades de alimentación del gas que contiene oxígeno y del vapor en el agente gasificador, la temperatura interna del horno de gasificación puede controlarse de manera precisa, manteniéndose de este modo sustancialmente constante a pesar de la variación en la velocidad de alimentación del residuo orgánico. Como resultado, la temperatura de pirólisis de los compuestos volátiles se mantiene asimismo sustancialmente constante, de manera que se puede producir un gas de residuos orgánicos gasificados que contiene grandes cantidades de componentes de hidrocarburos de alto peso molecular y con propiedades estabilizadas.
El horno de gasificación de la presente invención resulta adecuado para su utilización como un horno de gasificación en un proceso para obtener negro de carbono utilizando residuo orgánico como materia prima. Sin embargo, resulta también adecuado para utilizar un horno de gasificación de lecho fijo para gasificar residuo orgánico y carbón para recuperar gasóleos y gases combustibles.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista esquemática que ilustra un ejemplo del horno de gasificación de lecho fijo de la presente invención;
las Figuras 2(a) y 2(b) son unos gráficos que ilustran el estado de control de las velocidades de alimentación del vapor y del oxígeno en el ejemplo de la presente invención (ejemplo 1).
la Figura 3 es una representación esquemática de un ejemplo de un horno convencional para la gasificación de residuos orgánicos; y
la Figura 4 es un gráfico que ilustra esquemáticamente la relación entre la temperatura de pirólisis del residuo orgánico y la composición del gas así introducido.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
La presente invención se explicará de forma más detallada haciendo referencia al ejemplo siguiente.
Ejemplo 1
La Figura 1 es una vista esquemática que ilustra un ejemplo del horno de gasificación de lecho fijo de la presente invención. Este horno de gasificación de lecho fijo (301) presenta un canal de carga de residuo orgánico (304) conectado a la parte superior de la carcasa de un horno de gasificación cilíndrica (302), estando provista, en su parte superior, una salida de gas de residuos orgánicos gasificados (305) y una placa perforada (303) dispuesta en su parte inferior y funcionando para mantener el residuo orgánico cargado y suministrar, de manera uniforme, un agente gasificador. A la parte inferior de la carcasa del horno de gasificación (302) o a su pared lateral dispuesta por debajo de la placa perforada (303) está conectado un recipiente de mezcla (306) a través de una tubería. Este recipiente de mezcla (306) sirve para preparar un agente gasificador (318) mezclando un gas que contenga oxígeno (16) y el vapor (317) suministrado mediante unas válvulas (307') y (307''), respectivamente. La placa perforada (303) presenta una forma de "sombrilla" de inclinación suave y está montada de forma giratoria.
Este horno de gasificación de lecho fijo (301) está provisto de un medidor de nivel ultrasónico (313) que sirve como medio para medir la altura de la capa de residuo orgánico alimentada al horno y también un termopar (314) que sirve como medio para medir la temperatura interna del horno de gasificación. Además, está instalado un controlador (315) que regula el grado de apertura de las válvulas (307') y (307'') en respuesta a señales procedentes de este medidor de nivel ultrasónico (313) y del termopar (314). En la Figura 1, el grado de apertura de las válvulas (307') y (307'') se controla por el controlador único (315). Sin embargo, se supone que las válvulas (307') y (307'') se pueden controlar mediante dos dispositivos de control separados.
Utilizando este horno de gasificación de lecho fijo (301), los neumáticos de desguace, que proporcionan un ejemplo tipo de residuo orgánico, fueron sometidos a un ensayo de gasificación.
Como se ilustra en la Figura 1, se preparó un agente gasificador (318) introduciendo un gas que contenga oxígeno 316 y vapor 317 en un recipiente de mezcla (306), al tiempo que se regulaban sus velocidades de alimentación mediante unas válvulas (307') y (307''), respectivamente, y se suministraba a un espacio dispuesto por debajo de la placa perforada (303) giratoria.
Los neumáticos de desguace (residuo orgánico) (308), que habían sido cortados en trozos, fueron alimentados a través de un canal de carga de residuo orgánico (304), formando una capa de neumáticos de desguace sobre la placa perforada (303). En una zona de pirólisis de compuestos volátiles (309) correspondiente a la parte superior de la capa de neumático de desguace, fueron pirolizados y gasificados compuestos volátiles. El residuo resultante (310) constituido, en gran medida, por carbón fijo se desplazó en sentido descendente y fue objeto de combustión parcial y gasificación en una zona de combustión/gasificación del carbono fijo (311). El gas obtenido por la pirólisis y gasificación de compuestos volátiles y el gas obtenido por la combustión parcial y gasificación del carbono fijo fueron mezclados juntos y retirados a través de una salida de gas de residuos orgánicos gasificados (305) como tal gas de residuos orgánicos gasificados (312).
Durante este proceso, la distancia (h) entre la parte superior de la carcasa del horno de gasificación (302) y la superficie superior de la capa de neumático de desguace (residuo orgánico) (308) fue medida por el medidor de nivel ultrasónico (313). Por comparación con la distancia (H) entre la parte superior de la carcasa del horno de gasificación (302) y la superficie superior de la placa perforada (303), se determinó la altura de la capa de neumáticos de desguace (residuo orgánico) (308) como (H-h). En respuesta a la diferencia entre este valor y un valor predeterminado, el controlador (315) realizó la regulación de la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno mediante el control del grado de apertura de la válvula de apertura de la válvula (307').
Además, la temperatura interna (T) del horno de gasificación (es decir, la temperatura por encima de la capa de residuos orgánicos, que es casi igual a la temperatura del gas de residuos orgánicos gasificados) fue medida por medio del termopar (314). En respuesta a la diferencia entre este valor y un valor predeterminado, el valor (315) realizó la regulación de la velocidad de alimentación de nitrógeno controlando el grado de apertura de la válvula (307'').
Los neumáticos de desguace contienen entre 60 y 70% en peso de compuestos volátiles (tal como aceite y caucho bruto), entre 20 y 30% en peso de carbono fijo y entre 10 y 15% en peso de componentes inorgánicos. Para poder ajustar la temperatura interna del horno de gasificación a 500ºC, es preferible que el oxígeno se suministre en una cantidad expresada por relaciones equivalentes molares (O_{2}/C) de 0,4 a 0,5, sobre la base del carbono fijo presente en los neumáticos de desguace y que se suministre vapor en una cantidad expresada por una relación molar (H_{2}O/C) de 1,0 a 1,5, sobre la base del carbono fijo presente en los neumáticos de desguace. En un horno de gasificación con una capacidad para tratar neumáticos de desguace a una velocidad de 1 tonelada por hora, las velocidades de la alimentación del agente gasificador y del nitrógeno son controladas según se ilustra en la Figura 2.
La Figura 2(a) es una representación gráfica que ilustra la relación entre la altura (H-h) de la capa de neumáticos de desguace y la velocidad de alimentación del agente gasificador controlada en respuesta a dicha relación. Esta representación gráfica indica que la velocidad de alimentación de oxígeno es 200 Nm^{3}/h en un régimen permanente (es decir, cuando la altura de la capa es igual a un valor predeterminado) y que la velocidad de alimentación de oxígeno se incrementa cuando la altura de la capa se hace mayor o disminuye cuando la altura de la capa se hace más pequeña, en respuesta a una desviación respecto al valor predeterminado de la altura de la capa.
La Figura 2(b) es una representación gráfica que ilustra la relación entre la temperatura interna (T) del horno de gasificación y la velocidad de alimentación de vapor controlada en respuesta a dicha relación. Esta representación gráfica indica que la velocidad de alimentación de vapor es 600 Nm^{3}/h cuando la temperatura es igual a un valor predeterminado de 500ºC y que la velocidad de alimentación de vapor se incrementa a medida que la temperatura se eleva o disminuye cuando la temperatura se reduce, en respuesta a una desviación respecto al valor predeterminado de la temperatura.

Claims (9)

1. Horno de gasificación de lecho fijo en el que el residuo orgánico cargado en el mismo se gasifica con un suministro de un agente gasificador que comprende una mezcla de un gas que contiene oxígeno y vapor, estando caracterizado dicho horno porque comprende:
unos medios (313) para medir la altura de una capa del residuo orgánico cargado en el horno (301),
unos medios (314) para medir la temperatura interna del horno,
un controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno en respuesta a una señal procedente de los medios (313) para medir la altura de la capa de residuo orgánico, y
un controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación de vapor en respuesta a una señal procedente de los medios para medir la temperatura interna de dicho horno.
2. Horno de gasificación de lecho fijo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (313) para medir la altura de la capa de residuo orgánico en el horno consisten en un medidor de nivel ultrasónico.
3. Horno de gasificación de lecho fijo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los medios (314) para medir la temperatura interna del horno están adaptados para medir la temperatura justo por encima de la capa de residuo orgánico en el horno.
4. Horno de gasificación de lecho fijo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (314) para medir la temperatura interna del horno consisten en un termopar.
5. Horno de gasificación de lecho fijo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno está adaptado para controlar el grado de apertura de una válvula de suministro de gas que contiene oxígeno (307'').
6. Horno de gasificación de lecho fijo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del vapor está adaptado para controlar el grado de apertura de una válvula de suministro de vapor (307').
7. Horno de gasificación de lecho fijo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno y el controlador (315) para controlar la velocidad de alimentación del vapor están adaptados para mantener la temperatura de pirólisis y de gasificación en el horno dentro del intervalo comprendido entre 500ºC y 700ºC.
8. Procedimiento para gasificar residuos orgánicos cargando el residuo orgánico en un horno de gasificación de lecho fijo y gasificando el residuo orgánico con el suministro de un agente gasificador que comprende una mezcla de un gas que contiene oxígeno y vapor, estando caracterizado dicho procedimiento porque comprende las etapas siguientes:
controlar la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno en respuesta a la altura de una capa del residuo orgánico cargado en el horno, y
controlar la velocidad de alimentación de vapor en respuesta a la temperatura interna del horno, de tal modo que se lleve a cabo la gasificación.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que las etapas de control de la velocidad de alimentación del gas que contiene oxígeno y de control de la velocidad de alimentación del vapor están adaptadas para mantener la temperatura de pirólisis y gasificación en el horno dentro del intervalo comprendido entre 500ºC y 700ºC.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005028595A1 (en) * 2003-08-28 2005-03-31 Tk Energi A/S Apparatus and method for producing combustible gasses from an organic material
RU2542319C2 (ru) * 2010-02-16 2015-02-20 Биг Дачман Интернэшнл Гмбх Устройство для газификации и способ газификации
DE202011004328U1 (de) 2011-03-22 2012-06-25 Big Dutchman International Gmbh Schachtvergaser zum Betrieb bei einer unterstöchiometrischen Oxidation
CN102206513B (zh) * 2011-04-24 2013-07-03 陈金明 一种具有捕点加料的垃圾热解气化炉
DE102015208923B4 (de) * 2015-05-13 2019-01-03 Entrade Energiesysteme Ag Zyklonabscheider sowie Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit einem solchen Zyklonabscheider
CN110218585A (zh) * 2019-06-17 2019-09-10 中科聚信洁能热锻装备研发股份有限公司 一种测控煤气化炉温度的装置和方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4321877A (en) * 1978-09-25 1982-03-30 Midland-Ross Corporation Gasification furnace
DE3721476C1 (de) * 1987-06-30 1988-12-22 Asea Brown Boveri Verfahren zum Regeln der Wirbelschichthoehe in einem Pyrolysereaktor sowie Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE3929925A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum regeln der vergasung fester brennstoffe im drehrost-gaserzeuger

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