ES2260785T3 - Horno de gasificacion y combustion de lecho fluidizado y metodo. - Google Patents

Horno de gasificacion y combustion de lecho fluidizado y metodo.

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ES2260785T3 ES97910620T ES97910620T ES2260785T3 ES 2260785 T3 ES2260785 T3 ES 2260785T3 ES 97910620 T ES97910620 T ES 97910620T ES 97910620 T ES97910620 T ES 97910620T ES 2260785 T3 ES2260785 T3 ES 2260785T3
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Takahiro Oshita
Norihisa Miyoshi
Seiichiro Toyoda
Shugo Hosoda
Nobutaka Kashima
Katsutoshi Naruse
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Abstract

Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1), cuyo interior se divide por una pared divisoria (2) en un horno de gasificación (3) y un horno de combustión (4), teniendo dicho horno de gasificación (3) un fondo de horno (27, 28) en su parte inferior, un orificio de descarga de gas (49) para la descarga del gas producido, un agujero inferior (38) en dicha pared divisoria para comunicación entre el horno de gasificación (3) y el horno de combustión (4), donde un gas fluidizante procedente de dicho fondo de horno (27, 28) se introduce en el horno de gasificación (4), formando una región de fluidización débil (42a) del medio fluidizado sobre dicho fondo de horno (27, 28) en una región junto a dicha pared divisoria (2) y a dicho agujero inferior (38), y formando una región de fluidización intensa (41a) del medio fluidizante sobre el fondo de horno (27, 28), teniendo dicho horno de combustión (4) un orificio de salida de gas de escape de combustión (51), y un fondo de horno (29, 30) en una parte inferior de dicho horno de combustión (4), donde un gas fluidizante de dicho fondo de horno (29, 30) es introducida en el horno de combustión (4), formando una región de fluidización intensa (43a) del medio fluidizado sobre el fondo de horno (29, 30) en una región junto a dicha pared divisoria (2) y a dicho agujero inferior (38), y formando una región de fluidización débil (44a) del medio fluidizante sobre el fondo de horno (29, 30), teniendo dicho horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) un orificio de descarga de material incombustible (23) dispuesto entre dicho fondo de horno de dicho horno de gasificación (3) y dicho fondo de horno (29, 30) de dicho horno de combustión (4).

Description

Horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado y método.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado que integra un horno de gasificación de lecho fluidizado y un horno de combustión de lecho fluidizado en una sola estructura.
Antecedentes de la invención
Se han realizado esfuerzos por generar electricidad con alta eficiencia usando carbón. Uno de los esfuerzos propuestos ha sido un sistema de ciclo superior que incorpora un horno de combustión de lecho fluidizado presurizado como se representa en la figura 14. En este sistema, primero se gasifica carbón en un horno de gasificación de lecho fluidizado 501. Entonces, componente combustible compuesto principalmente de carbono, es decir, el denominado carbón producido en el horno de gasificación 501, se quema en un horno de combustión de carbón 502 diferente del horno de gasificación 501. Es decir, se introduce una mezcla de gas y carbón generada en el horno de gasificación 501 en un ciclón 505 en el que el gas y el carbón se separan uno de otro, y el carbón se suministra al horno de combustión de carbón 502 y el gas se suministra a un combustor 503. Por otra parte, un medio fluidizado y el carbón se suministran desde el horno de gasificación 501 al horno de combustión de carbón 502 en el que el carbón se quema para calentar el medio fluidizado, y el medio fluidizado calentado se vuelve al horno de gasificación 501. El gas combustible producido en el horno de gasificación 501 y los gases de escape de la combustión generados en el horno de combustión de carbón 502 se mezclan entre sí y queman en el combustor 503 para elevar la temperatura, y después los gases de escape se introducen en una turbina de gas 504. Además, los gases de escape de la combustión y las cenizas generadas en el horno de combustión de carbón 502 se separan uno de otro en un ciclón 506, y como se ha descrito anteriormente, los gases de escape de la combustión se introducen en el combustor 503 y las cenizas son descargadas de la parte inferior del ciclón.
El vapor generado en el horno de combustión de carbón 502 es introducido en una turbina de vapor 508, y después calentado en una caldera de calentamiento de residuos 509, y después devuelto al horno de combustión de carbón 502. Los gases de escape de la combustión descargados de la turbina de gas 504 se descargan de una pila 511 mediante la caldera de calentamiento de residuos 509.
Cuando la temperatura de los gases a la entrada de la turbina de gas es alta, la eficiencia de la turbina de gas es alta, y por lo tanto, para elevar la eficiencia del sistema total, es muy importante mantener el gas en la entrada de la turbina de gas a una temperatura alta.
Por otra parte, el rendimiento de la gasificación está influenciado por el tipo de carbón. En general, cuando la temperatura de reacción es alta, la reacción de gasificación se acelera, y la velocidad de gasificación se incrementa. Por lo tanto, para usar varios tipos de carbón como combustible, es sumamente importante mantener estable y alta la temperatura del horno de gasificación.
Los métodos para mantener la temperatura del horno de gasificación se clasifican en general en dos métodos. Un método es que una parte de combustible suministrado al horno de gasificación no se gasifique, sino que se queme, y el otro método es que el carbón producido en el horno de gasificación se suministre al horno de combustión de carbón junto con el medio fluidizado para combustión, calentando por ello el medio fluidizado, y el medio fluidizado calentado se devuelve al horno de gasificación. En general, la velocidad de reacción de combustión del gas es mucho más rápida que la velocidad de reacción de combustión del sólido como orden diferente. Por lo tanto, en el primer caso, la mayor parte del oxígeno suministrado al horno de gasificación reacciona con el componente gas generado en él, y por lo tanto disminuye el rendimiento de gas. En este último caso, dado que el gas producido en el horno de gasificación no se consume para mantener la temperatura en el horno, el rendimiento de gas es alto y el rango de carbón disponible es ancho.
Sin embargo, éste último método requiere una tecnología para circular desde el horno de gasificación al horno de combustión de carbón una gran cantidad de medio de calentamiento que tiene una temperatura alta. Sin embargo, esto necesita una tecnología de manipulación de partículas que tienen una temperatura alta y que contienen sustancias no quemadas, de manera que esto encuentra problemas técnicamente difíciles. La razón por la que el sistema de ciclo superior que incorpora el horno de combustión de lecho fluidizado presurizado no se ha puesto en práctica todavía es que no se ha realizado la tecnología para manejar las partículas que tienen una temperatura alta y que contienen sustancias no quemadas.
Por otra parte, se ha propuesto un intento en el que el horno de combustión de carbón y el horno de gasificación se disponen uno junto a otro para acortar la distancia de transporte de partículas que tienen una temperatura alta. En esta tecnología, el horno de combustión de carbón se dispone junto al horno de gasificación, y se disponen tubos sumergidos de transferencia de calor en el lecho del horno de combustión de carbón.
EP-A-619 455, figuras 12, 13, describe un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado integrado dividido por paredes divisorias en un gasificador central interior y un combustor anular exterior circundante. El combustor incluye un compartimiento de combustión principal y un compartimiento de recuperación de calor representado por el termointercambiador en la figura 13. Se forman flujos rotativos del aire fluidizante introducido en el fondo, respectivamente, tanto en el gasificador como en el combustor, que están en comunicación mediante agujeros inferiores y superiores de tal manera que se formen flujos circulares desde el gasificador al combustor y viceversa.
Como se representa en la figura 15, el coeficiente de transmisión de calor entre el tubo de transferencia de calor en el lecho fluidizado y el medio de calentamiento casi es constante independientemente del grado de fluidización del medio fluidizado, si la velocidad superficial del gas fluidizante es dos veces mayor que la velocidad requerida para mínima fluidización del medio fluidizado. Es decir, los tubos sumergidos de transferencia de calor en el lecho fluidizado pueden recoger una cantidad constante de calor, independientemente de la velocidad superficial. Por lo tanto, en el caso de que se cambie la cantidad de calor generado en el lecho fluidizado, por ejemplo, la cantidad de carbón suministrado al horno se cambia según el cambio de carga, la temperatura del lecho fluidizado se cambia dado que la cantidad de transferencia de calor es constante.
En el sistema de ciclo superior que incorpora el horno de combustión de lecho fluidizado presurizado, es importante mantener el gas en la salida del horno de gasificación y el gas en la salida del horno de combustión a altas temperaturas deseadas, respectivamente. En dicha estructura en la que el horno de combustión de carbón y el horno de gasificación están dispuestos uno junto a otro, dado que el medio fluidizado se hace circular entre el horno de combustión de carbón y el horno de gasificación, ambos hornos tienen relación entre sí, y por lo tanto la fluctuación de las temperaturas de cada lecho puede producir daño fatal en la operación estable de todo el sistema.
Como un método para suprimir la fluctuación de la temperatura del lecho en el horno de combustión de carbón que incorpora los tubos sumergidos de transferencia de calor, la cantidad de oxígeno en el gas fluidizante suministrado al horno de combustión de carbón se cambia según la carga, por lo que la cantidad de carbón a quemar se cambia para controlar por ello la temperatura del lecho.
Sin embargo, el control de la cantidad de carbón a quemar controlando la cantidad de oxígeno tiene una velocidad de respuesta lenta, el control estable es difícil, y la temperatura del lecho está fuera de control. Como resultado, hay probabilidad de que el medio fluidizado y las cenizas se fundan y el lecho fluidizado no se puede mantener, dando lugar a parada de la operación.
Para mantener el horno de gasificación a una temperatura alta, es necesario que el medio de calentamiento se caliente quemando carbón en el horno de combustión de carbón y el medio de calentamiento calentado que tiene una temperatura alta se suministra al horno de gasificación, y por lo tanto la temperatura del lecho del horno de combustión de carbón debe ser alta. Sin embargo, si la temperatura del lecho del horno de combustión de carbón es excesivamente alta, se forma clínquer. Por lo tanto, es necesario que la temperatura del lecho se controle dentro de un rango designado y el horno de combustión de carbón tiene una excelente controlabilidad de la temperatura del
lecho.
El método más fácil de controlar la temperatura de la cámara de combustión de carbón es suministrar un medio de calentamiento que tiene una temperatura baja cuando se incrementa la temperatura de la cámara de combustión de carbón. Por ejemplo, la cantidad de medio fluidizado requerida para bajar 50ºC la temperatura del lecho de 950ºC a 900ºC, aunque dependiendo de la temperatura del medio fluidizado a suministrar, en caso en el que la temperatura del medio fluidizado suministrado sea 400ºC, puede ser 50/(900-400)=1/10 de la cantidad total del medio fluidizado. A la inversa, si la temperatura del lecho se disminuye a un valor menor que un valor establecido, dado que la temperatura del lecho se recupera quemando carbón, no hay nada que hacer.
Por lo tanto, si se pone en práctica dicho método para suministrar el medio fluidizado que tiene una temperatura baja al horno de combustión de carbón, cuando sea necesario, mientras se observa el cambio de la temperatura del lecho del horno de combustión, el control de temperatura del horno de combustión de carbón se puede lograr fácilmente. En este caso, es importante descargar el medio fluidizado del horno de combustión de carbón, igual a la cantidad de medio fluidizado suministrado a él.
Por otra parte, convencionalmente, en una caldera de lecho fluidizado atmosférica, el carbón se quema en el lecho fluidizado, y se recupera calor del medio fluidizado calentado y gases de escape de la combustión. La figura 16 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de una caldera de lecho fluidizado atmosférica convencional. La caldera de lecho fluidizado incluye un horno de combustión 601 y una cámara de recuperación de calor 602 que están separados uno de otro por una pared divisoria 600. En la cámara de recuperación de calor 602 se han previsto superficies de transferencia de calor 603 para recuperación de calor del medio fluidizado, y en el francobordo se han previsto superficies de transferencia de calor 604 para recuperación de calor del gas de combustión. El vapor producido por recuperación de calor mediante las superficies de transferencia de calor 603 y 604 mueve una turbina de vapor 605.
Dado que la característica del carbón queda afectada por el tipo de carbón, la velocidad de combustión en el lecho fluidizado difiere, y la velocidad del calor recogido del medio fluidizado al calor recogido de gas de combustión difiere dependiendo del tipo de carbón.
Por lo tanto, la disposición apropiada de las superficies de transferencia de calor para recuperación de calor del medio fluidizado y las superficies de transferencia de calor para recuperación de calor del gas de combustión difiere dependiendo del tipo de carbón, y convencionalmente, la disposición de las superficies de transferencia de calor en la caldera se ha cambiado hasta ahora con cada tipo de carbón. Por lo tanto, hay una gran limitación en cuanto al cambio del tipo de carbón sin reconstrucción de la caldera, y si el tipo de carbón se cambia en gran medida, ha sido inevitable llevar a cabo la reconstrucción de la caldera. Esto es debido a que las excesivas superficies de transferencia de calor con relación a la cantidad de recuperación de calor dan lugar a la disminución de la temperatura del horno, produciendo pobre combustión y deteriorando el entorno por el gas de combustión, y a la inversa, la insuficiencia de las superficies de transferencia de calor conduce a elevar la temperatura del horno y producir una formación de clínquer debido a fusión de cenizas o aglomeración debido al agregado del medio fluidizado.
Descripción de la invención
Para resolver los problemas anteriores, un objeto de la presente invención es proporcionar un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado en el que no hay que instalar un horno de combustión por separado, y se integran entre sí un horno de gasificación y un horno de combustión, y por lo tanto el espacio necesario para su instalación resulta pequeño, y aunque el combustible genere una gran cantidad de carbón como carbón, la cantidad de carbón a transferir puede ser controlada fácilmente, y no hay problema de obstrucción en tubos, para proporcionar un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado en el que se puede quemar carbón en una instalación simple, el calor de combustión del carbón se puede utilizar como una fuente de calor para gasificación, y la temperatura del lecho en el horno de combustión se puede controlar fácilmente y con exactitud, y proporcionar un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado en el que no se forma clínquer, y aunque el combustible contenga material incombustible que tiene una forma irregular, dicho combustible se puede usar y así se puede utilizar varios combustibles, y se puede obtener alta eficiencia, y la cantidad de material nocivo descargado del horno es sumamente pequeña para permitir que el horno sea adecuado para la conservación del medio ambiente.
Además, otro objeto de la presente invención es proporcionar un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado que es una caldera de carbón de lecho fluidizado que puede utilizar varios tipos de carbón sin cambiar la disposición de las superficies de transferencia de calor en la caldera, es decir, la reconstrucción de la caldera.
La reivindicación 1 define un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado que logra el objeto anterior.
Un método que logra el objeto se define en la reivindicación 9.
Se exponen características opcionales de la invención en las reivindicaciones dependientes.
El horno de lecho fluidizado único puede incluir una cámara de gasificación, una cámara de combustión de carbón y una cámara de recuperación de calor que están caracterizadas funcionalmente y se separan por respectivas paredes divisorias; la cámara de combustión de carbón y la cámara de gasificación, y la cámara de combustión de carbón y la cámara de recuperación de calor están dispuestas una junto a otra, respectivamente.
En la cámara de recuperación de calor se ha dispuesto tubos sumergidos de transferencia de calor para enfriar un medio fluidizado en la cámara de recuperación de calor en todo momento. Una pared divisoria entre la cámara de recuperación de calor y la cámara de combustión de carbón es una pared vertical, y el extremo superior de la pared divisoria se extiende a una posición cerca de una superficie superior del lecho fluidizado y se ha previsto un agujero cerca del fondo de horno. En el horno de combustión de carbón cerca de la pared divisoria, se forma una región de fluidización intensa en la que se sopla intensamente un medio fluidizado, y el medio fluidizado, que ha sido soplado, entra en parte en la cámara de recuperación de calor. En caso de que la temperatura de la cámara de combustión de carbón se eleve a un valor más alto que un valor establecido, se incrementa la velocidad descendente del medio fluidizado en la cámara de recuperación de calor, y se incrementa la cantidad de medio fluidizado que se ha enfriado y fluye en la cámara de combustión de carbón a través de un agujero cerca del fondo de horno para disminuir rápidamente por ello la temperatura de la cámara de combustión de carbón.
Además, la energía térmica recuperada enfriando el medio fluidizado en la cámara de recuperación de calor se recupera como vapor que mueve una turbina de vapor, y por lo tanto la energía térmica recuperada se puede utilizar efectivamente.
La presente invención según el segundo aspecto ofrece las ventajas siguientes.
(1) Dado que el interior de un horno de lecho fluidizado se divide por una primera pared divisoria en un horno de gasificación y un horno de combustión, la función de gasificación y la función de combustión están separadas una de otra, y las dos funciones se pueden realizar independientemente una de otra al mismo tiempo, a pesar de un horno de lecho fluidizado único.
La primera pared divisoria tiene agujeros de manera que el horno de gasificación y el horno de combustión comunican entre sí en sus porciones superiores cerca de las superficies de los lechos fluidizados, y sus porciones inferiores. En el horno de gasificación, se ha dispuesto un dispositivo de difusión en un fondo de horno del horno de gasificación de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en un lecho fluidizado, se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en una región cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado, y se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado situado en el otro lado, generando así un flujo descendente del medio fluidizado. Como resultado, se forma un flujo rotativo en el lecho fluidizado, y el medio fluidizado en el flujo ascendente en la región de fluidización intensa forma en parte un flujo ramificado que fluye en el horno de combustión a través del agujero superior de la primera pared divisoria.
Así, suministrando material combustible a la región de fluidización débil, el material combustible es engullido en el flujo descendente, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y es gasificado por la combustión parcial durante un tiempo de retención suficiente. El carbón que es difícil de gasificar, se introduce en el horno de combustión por el flujo ramificado.
Por otra parte, en el horno de combustión formado en el lado opuesto de la primera pared divisoria, se ha previsto también una segunda pared divisoria en el lecho fluidizado para dividir por ello la porción de lecho fluidizado en una cámara de combustión principal y una cámara de recuperación de calor. La segunda pared divisoria tiene un agujero inferior por el que la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor comunican entre sí, y el extremo superior de la segunda pared divisoria se extiende a una posición cerca de la superficie del lecho fluidizado, y la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor se integran entre sí en la sección de francobordo. En la cámara de combustión principal, se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado, y se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado en una región cerca del agujero para comunicar con el horno de gasificación, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, y se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en el lado de la segunda pared divisoria, es decir, la cámara de recuperación de calor, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado.
Como resultado, el flujo ascendente del medio fluidizado resulta en parte un flujo dirigido a la región de fluidización débil, formando así un flujo rotativo en el lecho fluidizado en la cámara de combustión principal, y en parte un flujo que entra en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria. Por lo tanto, el carbón no quemado del horno de gasificación es engullido en el flujo descendente en la cámara de combustión, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y quema completamente durante un tiempo de retención suficiente. Además, suministrando aire secundario al francobordo, se puede terminar la combustión y reacción de desulfuración.
Por otra parte, la cantidad de calor generado en el horno de combustión vuelve en parte al horno de gasificación por el medio fluidizado que tiene una temperatura alta que pasa a través del agujero inferior de la primera pared divisoria, contribuyendo así a una fuente de calor para gasificación. Además, la cantidad de calor generado en el horno de combustión fluye en la cámara de recuperación de calor por el medio fluidizado que tiene una temperatura alta que entra en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria.
En la cámara de recuperación de calor se forma una región de fluidización débil de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado disponiendo un dispositivo de difusión en un fondo de horno, por lo que se obtiene un flujo circular en el que el medio fluidizado que tiene una temperatura alta que ha entrado en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria de la cámara de combustión principal desciende en la cámara de recuperación de calor, y vuelve a la cámara de combustión principal a través del agujero inferior de la segunda pared divisoria, y la recogida de calor la llevan a cabo las superficies de transferencia de calor dispuestas en el lecho fluidizado en la cámara de recuperación de calor.
Dado que la cámara de recuperación de calor tiene una región de fluidización débil del medio fluidizado, los tubos sumergidos de transferencia de calor no tienen un efecto de deterioro, y por lo tanto es posible usar arena silícea como un medio fluidizado, y la cantidad de caliza usada puede ser una cantidad mínima requerida para reacción de desulfuración, y la cantidad de cenizas descargadas se puede disminuir para permitir por ello que el horno sea adecuado para la conservación del medio ambiente. Además, en el horno de gasificación y el horno de combustión, la gasificación y la combustión se realizan a una temperatura del orden de 650 a 950ºC.
(2) Aunque el material combustible suministrado al horno contiene material incombustible que tiene una forma irregular, la dirección de flujo rotativo en el lecho fluidizado y la dirección de descarga del material incombustible son las mismas, y el fondo de horno está inclinada hacia el orificio de descarga de material incombustible, y por lo tanto el material incombustible se puede descargar fácilmente.
(3) La primera pared divisoria y la segunda pared divisoria tienen una superficie inclinada, que está inclinada respectivamente hacia el lado de la región de fluidización intensa y contribuye a formación de un flujo rotativo haciendo que el flujo ascendente cambie su dirección. Además, la primera pared divisoria y la segunda pared divisoria tienen una superficie vertical en el lado de la región de fluidización débil, y se forma suavemente un flujo descendente sin estancamiento del medio fluidizado.
(4) El gas producido procedente del horno de gasificación y los gases de escape de la combustión del horno de combustión son introducidos en el horno de combustión y desescoriado y se mezclan en él, y el gas combustible y las partículas conteniendo combustible se queman a una temperatura alta de 1200ºC o superior para fundir por ello las cenizas, y por lo tanto es posible descomponer el gas componente nocivo a una temperatura alta, reducir el volumen de cenizas por fusión, y evitar la elución de metales pesados.
(5) Según la presente invención, el horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado tiene una estructura estanca a la presión o está alojado en una cuba de presión, y opera bajo una presión igual o superior a la presión atmosférica. Los gases descargados son desempolvados respectivamente, y después se introducen en una turbina de gas, y por lo tanto la turbina de gas puede operar a una temperatura de 1300ºC o superior en la entrada de la turbina de gas, y se puede mejorar en gran medida la eficiencia de la generación de potencia.
Se suministra combustible al horno de gasificación, es gasificado por combustión parcial, y el carbón no quemado generado en el horno de gasificación y acompañado por el gas producido se enfría a una temperatura de 600ºC o menos en un aparato de refrigeración de gas en la etapa siguiente, y por lo tanto el metal alcalino, tal como Na o K, que producirá corrosión en caliente de los álabes de turbina de gas, por ejemplo, se solidifica o deposita sobre superficies de partículas, y las partículas solidificadas o las partículas depositadas son recogidas por un colector de polvo e introducidas en el horno de combustión, y después se queman completamente en el horno de combustión.
Además, los gases de escape de la combustión descargados del horno de combustión pasan por la cuba de presión, y se enfrían a una temperatura de 600ºC o menor en el aparato de refrigeración de gas en la etapa siguiente. Por este enfriamiento, el metal alcalino, tal como Na o K, se solidifica o deposita sobre superficies de partículas, y las partículas solidificadas o las partículas depositadas son recogidas por un colector de polvo y descargadas de él.
El gas de combustión que se ha purificado quitando Na o K que producirán corrosión en caliente, y el gas producido que se ha purificado quitando polvo con el colector de polvo hacia abajo del horno de gasificación son introducidos en la turbina de gas, y se queman a una temperatura alta de 1300ºC o superior, operando por ello la turbina de gas con una eficiencia alta. La turbina de gas mueve un compresor y un generador.
Por otra parte, en caso de usar carbón como combustible, la reacción de desulfuración se realiza en el horno mezclando combustible con caliza o suministrando la caliza por separado al horno. Es decir, el sulfuro de hidrógeno H_{2}S generado en el horno de gasificación reacciona con CaO produciendo CaS por reacción de desulfuración, y el CaS producido acompañado por el gas producido se suministra a un colector de polvo, y después se recoge CaS en el colector de polvo y se suministra a la cámara de combustión principal. Además, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado y CaS se introduce en la cámara de combustión principal por un flujo ramificado que pasa a través del agujero en la porción superior de la primera pared divisoria del horno de gasificación. El carbón no quemado se quema completamente en una atmósfera oxidante en la cámara de combustión principal, mientras que el CaS se convierte en CaSO_{4}, y el CaSO_{4} convertido acompañado por gases de escape de la combustión se suministra al colector de polvo. El CaSO_{4} se recoge en el colector de polvo y descarga de él.
Además, según un aspecto opcional de la presente invención, se ha previsto un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado, caracterizado porque: un horno de lecho fluidizado se divide por una primera pared divisoria concéntrica en un horno cilíndrico de gasificación y un horno anular de combustión formado alrededor del horno de gasificación; la primera pared divisoria tiene agujeros de manera que el horno de gasificación y el horno de combustión comuniquen entre sí en sus porciones superiores cerca de las superficies de los lechos fluidizados, y sus porciones inferiores; se ha previsto un dispositivo de difusión en una parte inferior del horno cilíndrico de gasificación encerrado por la primera pared divisoria de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado; se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en una zona cilíndrica de un lecho fluidizado en una porción central del horno, generando así un flujo descendente del medio fluidizado; se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en una zona anular del lecho fluidizado en una región cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado; el flujo ascendente del medio fluidizado fluye en parte en el horno de combustión a través del agujero superior de la primera pared divisoria y fluye en parte hacia la región de fluidización débil central, formando así un flujo rotativo en el lecho fluidizado del horno de gasificación, y se suministra material combustible a la región de fluidización débil; el horno anular de combustión fuera de la primera pared divisoria tiene una porción de lecho fluidizado que se divide previendo una segunda pared divisoria en una dirección radial en una pluralidad de cámaras de combustión principales y una pluralidad de cámaras de recuperación de calor; la segunda pared divisoria tiene un agujero inferior mediante el que la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor comunican entre sí, un extremo superior de la segunda pared divisoria se extiende a una posición cerca de una superficie del lecho fluidizado, y la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor se integran entre sí en una sección de francobordo; en la cámara de combustión principal se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado; una región de fluidización débil del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado, cerca del agujero para comunicar con el horno de gasificación, en una parte central de la cámara de combustión principal, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, el flujo descendente vuelve en parte al horno de gasificación a través del agujero inferior de la primera pared divisoria, y fluye en parte hacia una región de fluidización intensa formada de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, y después el medio fluidizado forma un flujo ascendente en la región de fluidización intensa, formando así un flujo rotativo en el lecho fluidizado en la cámara de combustión principal, y el flujo ascendente forma en parte un flujo ramificado que fluye en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria; se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno de la cámara de recuperación de calor de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado, formando así una región de fluidización débil del medio fluidizado; y el medio fluidizado que ha entrado en la cámara de recuperación de calor de la cámara de combustión principal más allá de la segunda pared divisoria desciende en la cámara de recuperación de calor, y vuelve a la cámara de combustión principal a través del agujero inferior de la segunda pared divisoria, formando así un flujo circular; y se dispone una superficie de transferencia de calor en el lecho fluidizado en la cámara de recuperación de calor.
Según el aspecto opcional antes mencionado de la presente invención, dado que el interior de un horno de lecho fluidizado se divide por una primera pared divisoria concéntrica en un horno cilíndrico de gasificación y un horno anular de combustión que rodea el horno de gasificación, la función de gasificación y la función de combustión están separadas una de otra, y las dos funciones se puede realizar independientemente una de otra al mismo tiempo, a pesar de un horno de lecho fluidizado único.
La primera pared divisoria tiene agujeros de manera que el horno cilíndrico de gasificación y el horno anular de combustión comuniquen entre sí en sus porciones superiores cerca de las superficies de los lechos fluidizados, y sus porciones inferiores. En el horno cilíndrico de gasificación encerrado por la primera pared divisoria, se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno del horno de gasificación de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en un lecho fluidizado, una región de fluidización débil del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado en una región cilíndrica cerca de la porción central del horno, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, y una región de fluidización intensa del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en una región anular cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado. Como resultado, se forma un flujo rotativo en el lecho fluidizado, y el medio fluidizado forma en parte un flujo ramificado que fluye en el horno de combustión a través del agujero superior de la primera pared divisoria.
Así, suministrando material combustible a la región de fluidización débil, el material combustible es engullido en el flujo descendente, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y es gasificado por combustión parcial durante un tiempo de retención suficiente. El carbón que es difícil de gasificar se introduce en el horno de combustión por el flujo ramificado.
Por otra parte, en el horno anular de combustión fuera de la primera pared divisoria se ha previsto una segunda pared divisoria en el lecho fluidizado en una dirección radial para dividir por ello la porción de lecho fluidizado en una pluralidad de cámaras de combustión principales y una pluralidad de cámaras de recuperación de calor.
La segunda pared divisoria tiene un agujero inferior mediante el que la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor comunican entre sí, y el extremo superior de la segunda pared divisoria se extiende a una posición cerca de la superficie del lecho fluidizado, y la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor se integran entre sí en la sección de francobordo. En la cámara de combustión principal se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado, y una región de fluidización débil del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado en una región central del horno de combustión principal cerca del agujero para comunicar con el horno de gasificación, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, y una región de fluidización intensa del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en el lado de la segunda pared divisoria, es decir, la cámara de recuperación de calor, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado. El flujo ascendente del medio fluidizado resulta en parte un flujo dirigido a la región de fluidización débil, formando así un flujo rotativo en el lecho fluidizado en la cámara de combustión principal, y en parte un flujo que entra en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria. Como resultado, el carbón no quemado del horno de gasificación es engullido en el flujo descendente en la cámara de combustión, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y se quema completamente durante un tiempo de retención suficiente. Además, suministrando aire secundario al francobordo, se puede terminar la combustión y reacción de desulfuración.
Por otra parte, la cantidad de calor generado en el horno de combustión vuelve en parte al horno de gasificación por el medio fluidizado a una temperatura alta que pasa a través del agujero inferior de la primera pared divisoria, contribuyendo así a una fuente de calor para gasificación. Además, la cantidad de calor generado en el horno de combustión fluye en la cámara de recuperación de calor por el medio fluidizado a una temperatura alta que entra en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria.
En la cámara de recuperación de calor se forma una región de fluidización débil de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado previendo un dispositivo de difusión en un fondo de horno, por lo que se obtiene un flujo circular en el que el medio fluidizado a una temperatura alta que ha entrado en la cámara de recuperación de calor más allá de la segunda pared divisoria de la cámara de combustión principal desciende en la cámara de recuperación de calor, y vuelve a la cámara de combustión principal a través del agujero inferior de la segunda pared divisoria, y la recogida de calor se lleva a cabo por las superficies de transferencia de calor dispuestas en el lecho fluidizado en la cámara de recuperación de calor.
Dado que la cámara de recuperación de calor tiene una región de fluidización débil del medio fluidizado, los tubos sumergidos de transferencia de calor no tienen un efecto de deterioro, y por lo tanto es posible usar arena silícea como un medio fluidizado, y la cantidad de caliza usada puede ser una cantidad mínima requerida para la reacción de desulfuración, y la cantidad de cenizas descargadas se puede disminuir para permitir por ello que el horno sea adecuado para la conservación del medio ambiente. Además, en el horno de gasificación y el horno de combustión, la gasificación y combustión se realizan a una temperatura en el rango de 650 a 950ºC.
Los efectos enumerados en (2) a (5) del segundo aspecto se pueden obtener también en el cuarto aspecto de la presente invención.
Según otro aspecto opcional de la presente invención, se ha previsto un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado, caracterizado porque: un horno de lecho fluidizado se divide por una primera pared divisoria concéntrica en un horno cilíndrico de gasificación y un horno anular de combustión que rodea el horno de gasificación; la primera pared divisoria tiene agujeros de manera que el horno de gasificación y el horno de combustión comuniquen entre sí en sus porciones superiores cerca de las superficies de los lechos fluidizados, y sus porciones inferiores; se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno del horno cilíndrico de gasificación encerrado por la primera pared divisoria de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado; se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en una zona cilíndrica de un lecho fluidizado en una porción central del horno, generando así un flujo descendente del medio fluidizado; se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en una zona anular del lecho fluidizado en una región cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado; el flujo ascendente del medio fluidizado fluye en parte en el horno de combustión a través del agujero superior de la primera pared divisoria y fluye en parte hacia la región de fluidización débil central, formando así un flujo rotativo en el lecho fluidizado del horno de gasificación, y se suministra material combustible a la región de fluidización débil; se ha previsto un dispositivo de difusión en una superficie inferior del horno de combustión de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en el lecho fluidizado; una región de fluidización débil del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en una región cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo descendente del medio fluidizado; una región de fluidización intensa del medio fluidizado se forma de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en una región separada de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado; y el medio fluidizado que ha entrado en el horno de combustión del horno de gasificación a través del agujero superior de la pared divisoria desciende en el lecho fluidizado, y el carbón que es un componente no gasificado se quema mientras desciende, y el medio fluidizado calentado a una temperatura alta vuelve en parte al horno de gasificación cerca del fondo de horno a través del agujero inferior de la primera pared divisoria para servir como una fuente de calor para gasificación pirolítica en el horno de gasificación.
Según el quinto aspecto de la presente invención, en el horno cilíndrico de gasificación encerrado por la primera pared divisoria, se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno del horno de gasificación de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en un lecho fluidizado, se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja en el lecho fluidizado en una región cilíndrica cerca de la porción central del horno, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, y se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en una región anular cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo hacia arriba del medio fluidizado. Como resultado, se forma un flujo rotativo en el lecho fluidizado, y el medio fluidizado forma en parte un flujo ramificado que fluye en el horno de combustión a través del agujero superior de la primera pared divisoria.
Así, suministrando material combustible a la región de fluidización débil, el material combustible es engullido en el flujo descendente, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y es gasificado por combustión parcial durante un tiempo de retención suficiente. El carbón que es difícil de gasificar se introduce en el horno de combustión por el flujo ramificado.
Por otra parte, en el horno anular de combustión fuera de la primera pared divisoria, se ha previsto un dispositivo de difusión en un fondo de horno del horno de combustión de manera que tenga diferentes velocidades de fluidización en un lecho fluidizado, se forma una región de fluidización débil del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad de fluidización sustancialmente baja en el lecho fluidizado en una región cerca de la primera pared divisoria, generando así un flujo descendente del medio fluidizado, y se forma una región de fluidización intensa del medio fluidizado de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta en el lecho fluidizado en una región separada de la primera pared divisoria, generando así un flujo ascendente del medio fluidizado.
El medio fluidizado que ha entrado en el horno de combustión a través del agujero superior de la pared divisoria del horno de gasificación desciende en el horno de combustión con el flujo rotativo, y el carbón que es un componente no gasificado se quema mientras desciende, y el medio fluidizado calentado a una temperatura alta vuelve en parte al horno de gasificación a través del agujero inferior de la pared divisoria cerca del fondo de horno para servir por ello como una fuente de calor para gasificación pirolítica en el horno de gasificación.
Para realizar gasificación pirolítica de combustible, se requiere energía térmica, y en caso de gasificación de carbón se utiliza normalmente la energía térmica obtenida por combustión de carbón. En tal caso, para mejorar la velocidad de gasificación y suprimir la generación de alquitrán, se necesita una temperatura alta, y por lo tanto se quema inútilmente el carbón que se deberá convertir esencialmente en gas en la medida de lo posible.
Según el aspecto opcional antes mencionado de la presente invención, como se ha descrito anteriormente, el calor de combustión de carbón que es un componente no gasificado se devuelve al horno de gasificación con el medio fluidizado a una temperatura alta, y por lo tanto se puede ahorrar carbón sin quemar la cantidad correspondiente a la cantidad de calor producida en el horno de gasificación. Como resultado, se puede reducir la cantidad de aire suministrado al horno, se puede mejorar la velocidad de gasificación, y se puede incrementar el poder calorífico de gas por unidad de volumen.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección transversal vertical de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado no según la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal vertical de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una primera realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista horizontal de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado no según la presente invención.
La figura 4 es un diagrama esquemático de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la figura 1, que se utiliza en combinación con una caldera de calentamiento de residuos y una turbina de vapor.
La figura 5 es un diagrama esquemático de un sistema en el que un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la presente invención, figura 2, opera bajo una presión igual o superior a una presión atmosférica.
La figura 6 es una vista en sección transversal vertical de un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una segunda realización de la presente invención.
La figura 7 es una vista en sección transversal horizontal de una porción de lecho fluidizado de la figura 6.
La figura 8 es una vista esquemática de un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la figura 6 de la presente invención que se utiliza en combinación con una caldera de calentamiento de residuos y una turbina de vapor.
La figura 9 es una vista esquemática de un sistema en el que un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la figura 6 de la presente invención opera bajo una presión igual o superior a una presión atmosférica.
La figura 10 es una vista en sección transversal que muestra una estructura detallada de una primera pared divisoria y una segunda pared divisoria según la presente invención.
La figura 11 es una vista en sección transversal vertical de un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una tercera realización de la invención.
La figura 12 es una vista en sección transversal horizontal de la porción de lecho fluidizado del horno de la figura 11.
La figura 13 es una vista en sección transversal vertical de una caldera de carbón de lecho fluidizado atmosférica que es un tipo del horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una cuarta realización de la presente invención.
La figura 14 es una vista esquemática de un sistema de ciclo superior que incorpora un horno de combustión presurizado convencional.
La figura 15 es un gráfico que muestra la relación entre el coeficiente de transmisión de calor de los tubos sumergidos de transferencia de calor y la velocidad másica del gas fluidizante.
Y la figura 16 es una vista esquemática de una caldera de carbón de lecho fluidizado convencional.
Mejor modo de llevar a la práctica la invención
La figura 1 es una vista en sección transversal vertical de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado no según la presente invención. Un horno de lecho fluidizado 1 según esta realización tiene una forma sustancialmente rectangular en una sección transversal horizontal. Como se representa en la figura 1, el interior del horno de lecho fluidizado 1 está dividido en un horno de gasificación 3 y un horno de combustión 4 por una primera pared divisoria 2. La primera pared divisoria 2 tiene un agujero superior 37 y un agujero inferior 38, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 conectan entre sí mediante los agujeros superior e inferior 37, 38. El horno de gasificación 3 tiene un orificio de descarga de gas 49 del que se descarga un gas producido 50.
Por otra parte, el horno de combustión 4 se divide además en una cámara de combustión principal 6 y una cámara de recuperación de calor 7 por una segunda pared divisoria 5. Sin embargo, el interior del horno de combustión 4 no está dividido en su parte superior, y la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor se integran en una sección de francobordo. Por lo tanto, los gases de escape de la combustión descargados de las respectivas cámaras se mezclan entre sí en la sección de francobordo, y después se descargan como gases de escape de la combustión 52 por un orificio de descarga de gas 51. Las superficies de transferencia de calor 46 se sumergen en un lecho fluidizado en la cámara de recuperación de calor 7 para recuperar calor de un medio fluidizado en el lecho fluidizado. La segunda pared divisoria 5 tiene un agujero inferior 40, y el medio fluidizado se puede mover entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 a través del agujero inferior 40 y un agujero superior 39.
El horno de gasificación 3 tiene fondos de horno 27, 28 en su parte inferior, y se han previsto cajas de viento 8, 9 bajo los fondos de horno 27, 28. Se introducen gases fluidizantes 18, 19 en las cajas de viento 8, 9 mediante orificios de suministro 13, 14. Por otra parte, se han previsto dispositivos de difusión 32, 33 en los fondos de horno 27, 28, respectivamente. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 32 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 41 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 27. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 33 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 42 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 28.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 41 y asciende en la región de fluidización intensa
42.
Por otra parte, en el horno de combustión 4 también, la cámara de combustión principal 6 tiene fondos de horno 29, 30 en su parte inferior, y se han previsto cajas de viento 10, 11 debajo de los fondos de horno 29, 30. Se introducen gases fluidizantes 20, 21 en las cajas de viento 10, 11 a través de orificios de suministro 15, 16. Además, se han previsto dispositivos de difusión 34, 35 en los fondos de horno 29, 30, respectivamente. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 34 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 43 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 29. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 35 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 44 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 30.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 43 y asciende en la región de fluidización intensa 44.
Por otra parte, la cámara de recuperación de calor 7 tiene un fondo de horno 31 en su parte inferior, y se ha previsto una caja de viento 12 debajo del fondo de horno 31. Se introduce un gas fluidizante 22 en la caja de viento 12 a través de un orificio de suministro 17. Además, se ha previsto un dispositivo de difusión 36 en el fondo de horno 31. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 36 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 45 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 31.
Como se ha descrito anteriormente, combinando una pluralidad de regiones de fluidización diferentes que tienen diferente velocidad de fluidización, se crean los flujos siguientes.
En el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, el medio fluidizado desciende con un flujo descendente 55 en la región de fluidización débil 41, y cambia de dirección cerca del fondo de horno 27 a un flujo horizontal 56 dirigido a la región de fluidización intensa 42, y después cambia su dirección además a un flujo ascendente 57 en la región de fluidización intensa 42. Además, cerca de la superficie del lecho fluidizado, el flujo ascendente 57 del medio fluidizado es dividido en un flujo 58 dirigido a la región de fluidización débil 41 y un flujo ramificado 59 que pasa a través del agujero 37 de la primera pared divisoria 2 y se dirige al horno de combustión 4.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 41 y asciende en la región de fluidización intensa 42, y parte del medio fluidizado se introduce en la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 37 en la porción superior de la primera pared divisoria.
Por otra parte, también en la cámara de combustión principal 6, la región de fluidización débil 43 del medio fluidizado se forma sobre el fondo de horno 29, y la región de fluidización intensa 44 se forma sobre el fondo de horno 30, y por lo tanto también en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, el medio fluidizado desciende con el flujo descendente 60 en la región de fluidización débil 43. Después, cerca del fondo de horno 29, parte del medio fluidizado se devuelve al horno de gasificación 3 con un flujo de retorno 67 que pasa a través del agujero inferior 38 de la primera pared divisoria 2, y el resto forma un flujo horizontal 61 dirigido a la región de fluidización intensa 44, y después también forma un flujo ascendente 62 en la región de fluidización intensa 44. Por otra parte, cerca de la superficie del lecho fluidizado, el flujo ascendente 62 del medio fluidizado se divide en un flujo 63 dirigido a la región de fluidización débil 43 y un flujo ramificado 64 que pasa a través del agujero superior 39 de la segunda pared divisoria 5 y se dirige a la cámara de recuperación de calor 7.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de combustión 4, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 43 y asciende en la región de fluidización intensa 44, y parte del medio fluidizado se introduce en la cámara de recuperación de calor 7 más allá del extremo superior de la segunda pared divisoria 5.
Además, dado que la región de fluidización débil 45 se forma en la cámara de recuperación de calor 7, se forma en ella un flujo descendente 65 del medio fluidizado, y después el medio fluidizado se devuelve a la cámara de combustión principal 6 con un flujo de retorno 66 que pasa a través del agujero inferior 40 de la segunda pared divisoria 5. De esta manera, en los lechos fluidizados en el horno de gasificación 3, la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4, y la cámara de recuperación de calor 7 del horno de combustión 4 se forman los respectivos flujos rotativos y se forma un flujo circular entre lechos fluidizados adyacentes.
Por lo tanto, se ha previsto un orificio de suministro de material combustible 47 encima de la región de fluidización débil 41 del horno de gasificación 3, y se suministra material combustible 48 a su través a la región de fluidización débil 41. El material combustible suministrado 48 es engullido en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3 por el flujo descendente 55, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y quema parcialmente y gasifica. El contenido de oxígeno del gas fluidizante suministrado al fondo de horno del horno de gasificación 3 se establece a la cantidad de oxígeno igual o menor que una demanda teórica de oxígeno del material combustible suministrado 48. El gas fluidizante incluye aire, vapor, oxígeno y gases de escape de la combustión, o una mezcla de dos o más de ellos.
Por otra parte, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado se introduce en la cámara de combustión principal 6 por el flujo ramificado 59 y es engullido en el lecho fluidizado por el flujo descendente 60, y el carbón no quemado se distribuye después uniformemente y mezcla por el flujo rotativo, y quema completamente en una atmósfera oxidante. Como se representa en la figura 1, cuando sea necesario, se prevé un orificio de suministro de combustible 68 encima de la región de fluidización débil 43, y se puede suministrar combustible auxiliar 69 a su través a la región de fluidización débil 43.
Además, se ha previsto una pluralidad de boquillas 53 en el francobordo para suministrar aire secundario 54 para llevar a cabo la combustión completa, si es necesario.
La cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 se introduce parcialmente en el horno de gasificación 3 por el flujo de retorno 67 que pasa a través del agujero inferior 38 de la primera pared divisoria 2 para que sirva como una fuente de calor para gasificación, y además se introduce en parte en la cámara de recuperación de calor 7 por el flujo circulante en el que el medio fluidizado pasa a través del agujero superior 39 de la segunda pared divisoria como el flujo ramificado 64 y después desciende como el flujo descendente 65, y pasa a través de la cámara de recuperación de calor 7 y vuelve a la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 40 de la segunda pared divisoria, por lo que parte de la cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 se quita por las superficies de transferencia de calor 46.
De esta manera, la energía del material combustible suministrado al sistema es convertida parcialmente en gas que tiene energía química, y los componentes que son difíciles de gasificar se recuperan efectivamente como energía térmica con alta eficiencia.
Además, el material combustible suministrado al horno en su mayor parte contiene material incombustible. Por lo tanto, en esta realización, se dispone un orificio de descarga de material incombustible 23 entre el fondo de horno 28 del horno de gasificación 3 y el fondo de horno 29 del horno de combustión 4 para descargar material incombustible 25 a su través. Además, en caso de que el combustible auxiliar 69 contenga material incombustible, como en esta realización, se dispone un orificio de descarga de material incombustible 24 entre el fondo de horno 30 de la cámara de combustión principal 6 y el fondo de horno 31 de la cámara de recuperación de calor 7 para descargar material incombustible 26 a su través. Además, para facilitar la descarga del material incombustible, es deseable que los respectivos fondos de horno tengan superficies inclinadas hacia abajo que se dirijan al orificio de descarga. La primera pared divisoria 2 que forma un límite entre el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 tiene una superficie inclinada 2a hacia el horno de gasificación en el lado del horno de gasificación, y una superficie vertical en el lado del horno de combustión. En el horno de combustión 4, la segunda pared divisoria 5 que forma un límite entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 tiene una superficie inclinada 5a hacia la cámara de combustión principal en el lado de la cámara de combustión principal, y una superficie vertical en el lado de la cámara de recuperación de calor. Además, las superficies inclinadas 2a, 5a pueden ser sustituidas por superficies verticales, respectivamente.
La figura 2 es una vista en sección transversal vertical de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la presente invención. Como se representa en la figura 2, el interior del horno de lecho fluidizado 1 está dividido en un horno de gasificación 3 y un horno de combustión 4 por una primera pared divisoria 2. La primera pared divisoria 2 tiene un agujero superior 37 y un agujero inferior 38, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 comunican entre sí mediante los agujeros superior e inferior 37, 38. La primera pared divisoria 2 que forma un límite entre el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 puede tener una superficie inclinada o una superficie vertical como en la primera realización. La segunda pared divisoria 5 puede tener la misma estructura. El horno de gasificación 3 tiene un orificio de descarga de gas 49 del que se descarga un gas producido 50.
Por otra parte, el horno de combustión 4 se divide además en una cámara de combustión principal 6 y una cámara de recuperación de calor 7 por una segunda pared divisoria 5. Sin embargo, el interior del horno de combustión 4 no está dividido en su parte superior, y la cámara de combustión principal y la cámara de recuperación de calor se integran en una sección de francobordo. Por lo tanto, los gases de escape de la combustión descargados de las respectivas cámaras se mezclan entre sí en la sección de francobordo, y después son descargados como gases de escape de la combustión 52 por un orificio de descarga de gas 51. Las superficies de transferencia de calor 46 se sumergen en un lecho fluidizado en la cámara de recuperación de calor 7 para recuperar calor de un medio fluidizado en el lecho fluidizado. La segunda pared divisoria 5 tiene un agujero inferior 40, y el medio fluidizado se puede mover entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 a través del agujero inferior 40 y un agujero superior 39.
El horno de gasificación 3 tiene fondos de horno 27, 28 en su parte inferior, y se han previsto cajas de viento 8, 9 debajo de los fondos de horno 27, 28. Se introducen gases fluidizantes 18a, 19a en las cajas de viento 8, 9 a través de orificios de suministro 13, 14. Además, se han previsto dispositivos de difusión 32, 33 en los fondos de horno 27, 28, respectivamente. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 32 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 41a del medio fluidizado sobre el fondo de horno 27. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 33 de manera que tenga una velocidad de fluidización sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 42a del medio fluidizado sobre el fondo de horno 28.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado asciende en la región de fluidización intensa 41a y desciende en la región de fluidización débil 42a.
Por otra parte, también en el horno de combustión 4, la cámara de combustión principal 6 tiene fondos de horno 29, 30, 130a en su parte inferior, y se han previsto cajas de viento 10, 11, 111a debajo de los fondos de horno 29, 30, 130a. Se introducen gases fluidizantes 20a, 27a, 21a en las cajas de viento 10, 11, 111a mediante orificios de suministro 15, 16, 116a. Además, se han previsto dispositivos de difusión 34, 35, 135a en los fondos de horno 29, 30, 130a, respectivamente. Los gases fluidizantes son expulsados de los dispositivos de difusión 34, 35 de manera que tengan una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así regiones de fluidización intensa 162a, 62a del medio fluidizado sobre los fondos de horno 29, 30. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 135a de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 43a del medio fluidizado sobre el fondo de horno 130a.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, se crean flujos rotativos en los que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 44a y asciende en las regiones de fluidización intensa 43a, 43a.
Por otra parte, la cámara de recuperación de calor 7 tiene un fondo de horno 31 en su parte inferior, y se ha previsto una caja de viento 12 debajo del fondo de horno 31. Un gas fluidizante 22 es introducido en la caja de viento 12 a través de un orificio de suministro 17. Además, se ha previsto un dispositivo de difusión 36 en el fondo de horno 31. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 36 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 45 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 31.
Como se ha descrito anteriormente, combinando una pluralidad de regiones de fluidización diferentes que tienen diferente velocidad de fluidización, se crean los flujos siguientes.
En el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, el medio fluidizado desciende con un flujo descendente 57a en la región de fluidización débil 42a, y cambia de dirección cerca del fondo de horno 28 a un flujo horizontal 56a dirigido a la región de fluidización intensa 41a, y después también cambia de dirección a un flujo ascendente 55a en la región de fluidización intensa 41a. Por otra parte, cerca del fondo de horno 28, el flujo descendente 57a del medio fluidizado se divide en un flujo 56a dirigido a la región de fluidización intensa 41a y un flujo ramificado 60a que pasa a través del agujero 38 de la primera pared divisoria 2 y se dirige al horno de combustión 4.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 42a y asciende en las regiones de fluidización intensa 41a, y parte del medio fluidizado es introducido en la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 38 en la parte inferior de la primera pared divisoria.
También en la cámara de combustión principal 6, las regiones de fluidización intensa 43a del medio fluidizado se forman sobre los fondos de horno 29, 30, y la región de fluidización débil 44a se forma sobre el fondo de horno 130a, y por lo tanto también en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, el medio fluidizado desciende con el flujo descendente 70a en la región de fluidización débil 44a. Después, cerca de la superficie del lecho fluidizado, parte del medio fluidizado se vuelve al horno de gasificación 3 con un flujo ramificado 59a que pasa a través del agujero superior 37 de la primera pared divisoria 2, y el resto forma un flujo horizontal 171a dirigido a la región de fluidización débil 44a, y después forma un flujo descendente 70a también en la región de fluidización débil 44a. Por otra parte, cerca de la superficie del lecho fluidizado, el flujo ascendente 62a del medio fluidizado se divide en un flujo 71a dirigido a la región de fluidización débil 44a y un flujo ramificado 64 que pasa a través del agujero superior 39 de la segunda pared divisoria 5 y se dirige a la cámara de recuperación de calor 7.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4, se crean flujos rotativos en los que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 44a y asciende en las regiones de fluidización intensa 43a, y parte del medio fluidizado es introducido en la cámara de recuperación de calor 7 más allá del extremo superior de la segunda pared divisoria 5, y además, parte del medio fluidizado es introducido en el horno de gasificación 3 a través del agujero superior 37 de la primera pared divisoria 2.
Dado que la región de fluidización débil 45 se forma en la cámara de recuperación de calor 7, se forma en ella un flujo descendente 65 del medio fluidizado, y después el medio fluidizado se hace volver a la cámara de combustión principal 6 con un flujo de retorno 66 que pasa a través del agujero inferior 40 de la segunda pared divisoria 5. De esta manera, en los lechos fluidizados en el horno de gasificación 3 y la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 se forman los respectivos flujos rotativos y se forma un flujo circular entre dos lechos fluidizados adyacentes. En la cámara de recuperación de calor 7 del horno de combustión 4, se forma un flujo descendente y se forma un flujo circular entre la cámara de recuperación de calor 7 y la cámara de combustión principal 6.
Por lo tanto, se ha previsto un orificio de suministro de material combustible 47 encima de la región de fluidización débil 42a del horno de gasificación 3, y se suministra material combustible 48 a su través a la región de fluidización débil 42a. El material combustible suministrado es engullido en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3 por el flujo descendente 57a, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y quema parcialmente y gasifica. El contenido de oxígeno del gas fluidizante suministrado al fondo de horno del horno de gasificación 3 se establece a la cantidad de oxígeno igual o menor a la demanda teórica de oxígeno del material combustible suministrado 48. El gas fluidizante incluye aire, vapor, oxígeno y gases de escape de la combustión, o una mezcla de dos o más de ellos.
Por otra parte, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado se introduce en la cámara de combustión principal 6 por el flujo ramificado 60a, y el carbón no quemado se distribuye después uniformemente y es mezclado por el flujo rotativo, y se quema completamente en una atmósfera oxidante. Como se representa en la figura 2, si es necesario, se prevé un orificio de suministro de combustible 68 encima de la cámara de combustión principal 6, y se puede suministrar combustible auxiliar 69 a su través a la cámara de combustión principal 6.
Además, se prevé una pluralidad de boquillas 53 en el francobordo para suministrar aire secundario 54 para la combustión completa, cuando sea necesario.
La cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 se introduce parcialmente en el horno de gasificación 3 por el flujo ramificado 59a que pasa a través del agujero superior 37 de la primera pared divisoria 2 para que sirva como una fuente de calor para gasificación, y además se introduce en parte en la cámara de recuperación de calor 7 por el flujo circular en el que el medio fluidizado pasa a través del agujero superior 39 de la segunda pared divisoria como el flujo ramificado 64 y después desciende como el flujo descendente 65, y pasa a través de la cámara de recuperación de calor 7 y vuelve a la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 40 de la segunda pared divisoria, por lo que parte de la cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 se saca por las superficies de transferencia de calor 46.
De esta manera, la energía de material combustible suministrado al sistema se convierte parcialmente en el gas que tiene energía química, y los componentes que son difíciles de gasificar se recuperan efectivamente como energía térmica con alta eficiencia.
Además, el material combustible suministrado al horno contiene en su mayor parte material incombustible. Por lo tanto, en esta realización, un orificio de descarga de material incombustible 23 está dispuesto entre el fondo de horno 28 del horno de gasificación 3 y el fondo de horno 29 del horno de combustión 4 para descargar material incombustible 25 a su través. Además, en caso en el que el combustible auxiliar 69 contenga material incombustible, como en esta realización, se dispone un orificio de descarga de material incombustible 24 entre el fondo de horno 30 de la cámara de combustión principal 6 y el fondo de horno 31 de la cámara de recuperación de calor 7 para descargar material incombustible 26 a su través. Además, para facilitar la descarga del material incombustible, es deseable que los respectivos fondos de horno tengan superficies inclinadas hacia abajo que se dirigen al orificio de descarga.
La figura 3 muestra un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según otra realización no según la invención y difiere de las realizaciones mostradas en las figuras 1 y 2. En las realizaciones mostradas en las figuras 1 y 2, el horno de gasificación 3, la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7, que tienen una forma rectangular en una sección transversal horizontal, están dispuestos en línea recta, pero en la realización representada en la figura 3, están dispuestos en ángulo recto entre sí. La figura 3 es una vista en sección transversal horizontal de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la presente invención. Como se representa en la figura 3, el interior del horno de lecho fluidizado 1 se divide en un horno de gasificación 3 y un horno de combustión 4 por una primera pared divisoria 2.
Por otra parte, el horno de combustión 4 se divide en una cámara de combustión principal 6 y una cámara de recuperación de calor 7 por una segunda pared divisoria 5. Sin embargo, de forma diferente a la realización representada en la figura 1, la primera pared divisoria 2 y la segunda pared divisoria 5 están situadas al mismo nivel y el horno de gasificación 3 y la cámara de recuperación de calor 7 están adyacentes entre sí con una tercera pared divisoria 70 interpuesta entremedio. Además, la tercera pared divisoria 70 no tiene agujero, y el horno de gasificación 3 y la cámara de recuperación de calor 7 están completamente separados uno de otro.
Además, el lecho fluidizado, como en la realización representada en la figura 1, tiene regiones que tienen una velocidad de fluidización respectiva, y por lo tanto en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 41 y asciende en la región de fluidización intensa 42, y parte del medio fluidizado se desplaza a la cámara de combustión principal 6 por un flujo ramificado.
También en la cámara de combustión principal 6 se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 43 y asciende en la región de fluidización intensa 44, y parte del medio fluidizado se desplaza a la cámara de recuperación de calor 7 por un flujo ramificado 64. Sin embargo, a diferencia de la realización representada en la figura 1, la cara rotativa del flujo rotativo en la cámara de combustión principal 6 es perpendicular a la cara rotativa del flujo rotativo en el horno de gasificación 3. Además, la cara circular del flujo circular entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 es perpendicular a la cara rotativa del flujo rotativo en la cámara de combustión principal 6. Mediante esta disposición, el horno de lecho fluidizado 1 tiene una sección transversal horizontal sustancialmente cuadrada que es ventajosa al fabricar y construir la planta.
La figura 4 muestra un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la figura 1 (no según la presente invención) que se utiliza en combinación con una caldera de calentamiento de residuos y una turbina de vapor. Como se representa en la figura 4, el gas producido descargado del orificio de descarga de gas 49 del horno de gasificación 3 y los gases de escape de la combustión descargados del orificio de descarga de gas 51 del horno de combustión 4 son conducidos a un horno de combustión y desescoriado 101, y soplados tangencialmente a una cámara de combustión cilíndrica primaria 102. Se suministra combustible auxiliar 104, cuando sea necesario, a la cámara de combustión primaria 102 y una cámara de combustión secundaria 103, y se le suministra oxígeno o aire o una mezcla de oxígeno y aire, y por lo tanto el combustible auxiliar 104 se quema a una temperatura en el rango de 1200 a 1500ºC. Como resultado, las cenizas se funden, y sustancias nocivas, tales como dioxinas o PCB, se descomponen por la temperatura alta. Las cenizas fundidas 106 son descargadas por el orificio de descarga 105, enfriadas rápidamente en una cámara de agua 107 para convertirlas en escoria 108 que se descarga.
Por otra parte, el gas de combustión a alta temperatura descargado del horno de combustión y desescoriado 101 se enfría por una caldera de calentamiento de residuos 109, un economizador 110 y un precalentador de aire 111, y se descarga a la atmósfera mediante un colector de polvo 112 y un ventilador de tiro inducido 113. Se añade un neutralizador 114, tal como cal apagada, si es necesario, al gas de combustión descargado del precalentador de aire 111 en la entrada del colector de polvo 112.
Además, el agua de alimentación de caldera 116 se convierte en vapor supercalentado 121 en la caldera de calentamiento de residuos 109 mediante el economizador 110, y el vapor supercalentado 121 mueve una turbina de vapor. Además, el gas 115 para combustión incluye oxígeno o aire o una mezcla de oxígeno y aire, y se calienta por el precalentador de aire 111, y después suministra al horno de combustión y desescoriado 101 y los francobordos del horno de combustión 4. Además, no ilustrado en el dibujo, es posible usar el gas 115 como los gases fluidizantes 18-22. Además, el vapor obtenido por los tubos sumergidos de transferencia de calor 46 mueve una turbina de presión media o una turbina de presión baja.
Además, no ilustrado en el dibujo, las cenizas 117, 118 descargadas de la caldera de calentamiento de residuos 109, el economizador 110 y el precalentador de aire 111 pueden hacerse volver al horno de combustión 4.
Por otra parte, la ceniza volante 119 recogida por el colector de polvo 112, si contiene sal de metales alcalinos, tal como Na o K vaporizado, se trata con sustancias químicas en equipo de tratamiento 120.
La figura 5 es una vista de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una realización de la presente invención (figura 2) que se pone en funcionamiento a una presión igual o superior a una presión atmosférica.
Un horno de lecho fluidizado 1, no ilustrado en la figura 5, puede tener una estructura estanca a la presión. Sin embargo, dado que es ventajosa la estructura en la que la función de resistencia al calor y función de estanqueidad a la presión están separadas una de otra, en esta realización, el horno de lecho fluidizado 1 está alojado en una cuba de presión 201, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 pueden operar a una presión igual o superior a una presión atmosférica.
El orificio de descarga 51 para el gas de combustión procedente del horno de combustión 4, el orificio de descarga 49 para el gas producido procedente del horno de gasificación 3, el orificio de suministro de material combustible 47 del horno de gasificación 3, el orificio de suministro de aire secundario 53 del horno de combustión 4, las líneas de suministro de gas fluidizante, y la línea de descarga de material incombustible, y análogos, pasan por la cuba de presión 201.
En esta realización, se suministra material combustible 48 al horno de gasificación 3, y es gasificado por combustión parcial. El método de suministrar el material combustible se realiza por un tornillo alimentador representado en el dibujo, y se puede llevar a cabo por transporte neumático. Alternativamente, se puede suministrar material combustible en estado de pasta.
El carbón no quemado generado en el horno de gasificación 3 y acompañado por el gas producido se enfría a una temperatura de 600ºC o inferior en un aparato de gas 202 previsto en su parte situada hacia abajo, y metal alcalino tal como Na o K, que produce corrosión en caliente, por ejemplo, de los álabes de turbina de gas se solidifica o deposita sobre superficies de partículas. Las partículas solidificadas o las partículas depositadas se recogen por un colector de polvo 205 y descargan. Los colectores de polvo 203, 205 pueden incluir un filtro cerámico en muchos casos, pero se puede usar otros tipos de colectores de polvo.
El gas de combustión que se ha purificado quitando Na o K que produce corrosión en caliente, y el gas producido que se ha purificado quitando polvo con el colector de polvo 203 hacia abajo del horno de gasificación 3 se mezclan y queman en el combustor 206. En este caso, los respectivos gases se enfrían, y por lo tanto mediante este enfriamiento por gas se reduce la energía térmica que se introduce en el combustor 206. Así, para quemar los gases en el combustor 206 a una temperatura alta, el horno de combustión 4 se pone en funcionamiento a una relación de aire excedente lo más pequeña que sea posible para reducir por ello la cantidad de gases de escape de la combustión. El oxígeno necesario para combustión en el combustor 206 se suministra al combustor 206 como oxígeno 207.
Los gases de escape de la combustión a alta temperatura y alta presión descargados del combustor 206 mueven una turbina de gas 209 con alta eficiencia. La turbina de gas 209 mueve un compresor 210 y un generador 211.
Los gases de escape descargados de la turbina de gas 209 se enfrían en equipo de recuperación de calor 212, y después descargan a la atmósfera. Además, en esta realización, si se mejora el material de los álabes de la turbina, se puede eliminar el enfriamiento por aparatos de gas 202, 204.
Por otra parte, en caso de usar carbón como material combustible 48, se realiza una reacción de desulfuración en el horno mezclando carbón con caliza 214 o suministrando la caliza 214 por separado al horno. Es decir, el sulfuro de hidrógeno H_{2}S generado en el horno de gasificación 3 se hace reaccionar con Cao para generar CaS por reacción de desulfuración, y el CaS generado se suministra al colector de polvo 203 junto con el gas producido y se recoge en él, y después el CaS recogido se suministra a la cámara de combustión principal 6.
Además, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado y CaS se introduce en la cámara de combustión principal 6 por un flujo ramificado que pasa a través del agujero en la parte superior de la primera pared divisoria del horno de gasificación 3. En la cámara de combustión principal 6, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado y CaS es engullido en el lecho fluidizado por un flujo descendente, y el carbón no quemado se distribuye uniformemente y se mezcla por el flujo rotativo, y se quema completamente en una atmósfera oxidante, mientras que el CaS se convierte en CaSO_{4} y el CaSO_{4} convertido acompañado por gases de escape de la combustión se suministra al colector de polvo 205 en el que se recoge y descarga CaSO_{4}. En caso de que la reacción de desulfuración se realice de forma insuficiente en el horno de gasificación 3, se puede prever un equipo desulfurador adicional 213 hacia abajo del horno de gasificación.
La figura 6 es una vista parcialmente en sección transversal de un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una segunda realización de la presente invención. La figura 7 muestra una vista en sección transversal horizontal de la porción de lecho fluidizado del horno de la figura 6. Además, en la figura 6, una sección transversal vertical en la porción de lecho fluidizado corresponde a una porción como se ve desde la línea A-A de la figura 7. Aquí, la descripción se realiza con referencia a las figuras 6 y 7.
En la realización representada en las figuras 6 y 7, los elementos (o componentes) que tienen funciones idénticas o similares a las de los elementos (o componentes) de la realización representada en la figura 1 se describirán usando los mismos números de referencia.
El interior de un horno cilíndrico de lecho fluidizado 1 está dividido en un horno de gasificación 3 y un horno anular de combustión 4 por una primera pared divisoria 2 que es concéntrica con una pared exterior del horno. La primera pared divisoria 2 tiene una pluralidad de agujeros rectangulares superiores 37 y una pluralidad de agujeros rectangulares inferiores 38, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 comunican entre sí mediante los agujeros superiores e inferiores 37, 38. La primera pared divisoria 2 que forma un límite entre el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 tiene una superficie inclinada al horno de gasificación en el lado del horno de gasificación, y una superficie vertical en el lado del horno de combustión, no representada en la figura 6, pero sí representada en la figura 10. El horno de gasificación 3 tiene un orificio de descarga de gas 49 del que se descarga un gas producido 50 al exterior.
Por otra parte, el horno de combustión 4 se divide además en una pluralidad de cámaras de combustión principales 6 y una pluralidad de cámaras de recuperación de calor 7 por una pluralidad de segundas paredes divisorias 5 que se extienden radialmente. Sin embargo, el interior del horno de combustión 4 no está dividido en su parte superior, y las cámaras de combustión principales y las cámaras de recuperación de calor se integran en una sección de francobordo. Por lo tanto, los gases de escape de la combustión descargados de las respectivas cámaras se mezclan uno con otro en la sección de francobordo, y después descargan como gases de escape de la combustión 52 por un orificio de descarga de gas 51 al exterior. Las superficies de transferencia de calor 46 se sumergen en el lecho fluidizado en las respectivas cámaras de recuperación de calor 7 para recuperar calor del medio fluidizado en el lecho fluidizado. Cada una de las segundas paredes divisorias 5 tiene un agujero inferior 40, y el medio fluidizado se puede mover entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 a través del agujero inferior 40 y un agujero superior 39.
El horno de gasificación 3 tiene un fondo de horno 27 en su parte central inferior y un fondo anular de horno 28 para rodear el fondo de horno 27, y se han previsto cajas de viento 8, 9 debajo de los fondos de horno 27, 28. Los gases fluidizantes 18, 19 son introducidos en las cajas de viento 8, 9 a través de orificios de suministro 13, 14. Además, se han previsto dispositivos de difusión 32, 33 en los fondos de horno 27, 28, respectivamente. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 32 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 41 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 27. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 33 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 42 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 28.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado asciende en la región de fluidización intensa 42 que tiene una zona anular en la porción periférica del horno, y fluye en la porción central del horno, y después desciende en la región de fluidización débil 41 que tiene una zona cilíndrica central en la porción central del horno.
Por otra parte, también en el horno de combustión 4, la cámara de combustión principal 6 tiene fondos de horno 29, 30 en su parte inferior, y se han previsto cajas de viento 10, 11 debajo de los fondos de horno 29, 30. Se introducen gases fluidizantes 20, 21 en las cajas de viento 10, 11 a través de orificios de suministro 15, 16. Además, se han previsto dispositivos de difusión 34, 35 en los fondos de horno 29, 30, respectivamente. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 34 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 43 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 29. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 35 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 44 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 30.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 43 y asciende en la región de fluidización intensa 44.
Además, la cámara de recuperación de calor 7 tiene un fondo de horno 31 en su parte inferior, y se ha dispuesto una caja de viento 12 debajo del fondo de horno 31. Un gas fluidizante 22 es introducido en la caja de viento 12 a través de un orificio de suministro 17. Además, se ha previsto un dispositivo de difusión 36 en el fondo de horno 31. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 36 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 45 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 31.
Como se ha descrito anteriormente, combinando una pluralidad de regiones de fluidización diferentes que tienen diferente velocidad de fluidización, se crean los flujos siguientes.
En el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, el medio fluidizado desciende con un flujo descendente 55 en la región de fluidización débil 41, y cambia de dirección cerca del fondo de horno 27 a un flujo horizontal 56 dirigido a la región de fluidización intensa 42, y después cambia también de dirección a un flujo ascendente 57 en la región de fluidización intensa 42. Por otra parte, cerca de la superficie del lecho fluidizado, el flujo ascendente 57 del medio fluidizado se divide en un flujo 58 dirigido a la región de fluidización débil central 41 y un flujo ramificado 59 que pasa a través del agujero 37 de la primera pared divisoria 2 y se dirige al horno de combustión 4.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil y asciende en la región de fluidización intensa, y parte del medio fluidizado es introducido en la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 a través del agujero 37 en la parte superior de la primera pared divisoria.
También en la cámara de combustión principal 6, la región de fluidización débil 43 del medio fluidizado se forma cerca del agujero 37, y la región de fluidización intensa 44 se forma sobre el fondo de horno 30, y por lo tanto también en el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6, el medio fluidizado desciende con el flujo descendente 60 en la región de fluidización débil 43. Por lo tanto, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado y que fluye a la cámara de combustión principal 6 con el flujo ramificado 59 del horno de gasificación 3 es engullido en el lecho fluidizado en la cámara de combustión principal y el carbón no quemado se quema completamente. Después, cerca del fondo de horno, parte del medio fluidizado vuelve al horno de gasificación 3 con un flujo de retorno 67 que pasa a través del agujero inferior 38 de la primera pared divisoria 2, y el resto forma un flujo horizontal 6l dirigido a la región de fluidización intensa 44, y también forma posteriormente un flujo ascendente 62 en la región de fluidización intensa 44. Por otra parte, cerca de la superficie del lecho fluidizado, el flujo ascendente 62 del medio fluidizado se divide en un flujo 63 dirigido a la región de fluidización débil 43 y un flujo ramificado 64 que pasa por un espacio encima de la segunda pared divisoria 5 y se dirige a la cámara de recuperación de calor 7.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de combustión 4, se crea un flujo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil 43 y asciende en la región de fluidización intensa 44, y parte del medio fluidizado se introduce en la cámara de recuperación de calor 7 más allá del extremo superior de la segunda pared divisoria 5 y parte del medio fluidizado vuelve al horno de gasificación 3 a través del agujero 38 a la parte inferior de la primera pared divisoria 2.
Por otra parte, dado que la región de fluidización débil 45 se forma en la cámara de recuperación de calor 7, se forma un flujo descendente 65 del medio fluidizado, y después el medio fluidizado vuelve a la cámara de combustión principal 6 con un flujo de retorno 66 que pasa por el agujero inferior 40 de la segunda pared divisoria 5. De esta manera, en los lechos fluidizados en el horno de gasificación 3, la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4, y la cámara de recuperación de calor 7 del horno de combustión 4, se forman los respectivos flujos rotativos y se forma un flujo circular entre dos lechos fluidizados adyacentes.
Por lo tanto, se ha previsto un orificio de suministro de material combustible 47 encima de la región de fluidización débil 41 del horno de gasificación 3, y se suministra material combustible 48 a su través a la región de fluidización débil 41. El material combustible suministrado es engullido en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3 por el flujo descendente 55, y después se distribuye uniformemente y mezcla con el medio fluidizado por el flujo rotativo, y quema parcialmente y gasifica. El contenido de oxígeno del gas fluidizante suministrado al fondo de horno del horno de gasificación 3 se establece a la cantidad de oxígeno igual o menor que la demanda teórica de oxígeno del material combustible suministrado 48. El gas fluidizante incluye aire, vapor, oxígeno y gases de escape de la combustión, o una mezcla de dos o más de ellos.
Además, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado es introducido en la cámara de combustión principal 6 por el flujo ramificado 59, y engullido en el lecho fluidizado por el flujo descendente 60, y después se distribuye uniformemente y mezcla por el flujo rotativo, y el carbón no quemado se quema completamente en una atmósfera oxidante. Como se representa en la figura 5, si es necesario, se prevé un orificio de suministro de combustible 68 encima de la región de fluidización débil 43, y a través de él se puede suministrar combustible auxiliar 69 a la región de fluidización débil 43.
Además, se han previsto una pluralidad de boquillas 53 en el francobordo para suministrar aire secundario 54 para realizar una combustión completa, cuando sea necesario.
La cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 se introduce parcialmente en el horno de gasificación 3 por el flujo de retorno 67 que pasa a través del agujero inferior 38 de la primera pared divisoria 2 de manera que sirva como una fuente de calor para gasificación, y además se introduce en parte en la cámara de recuperación de calor 7 por el flujo circular en el que el medio fluidizado entra en la cámara de recuperación de calor 7 más allá de la segunda pared divisoria y vuelve a la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 40, por lo que parte de la cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 se saca mediante las superficies de transferencia de calor 46.
De esta manera, la energía de material combustible suministrado al sistema es convertida parcialmente en el gas que tiene energía química, y los componentes que son difíciles de gasificar se recuperan efectivamente en la cámara de combustión 4 como energía térmica con alta eficiencia.
Además, el material combustible suministrado al horno contiene en su mayor parte material incombustible. Por lo tanto, en esta realización, se ha dispuesto un orificio de descarga de material incombustible 23 entre el fondo de horno 28 del horno de gasificación 3 y el fondo de horno 29 del horno de combustión 4 para descargar material incombustible 25 a su través. Además, en caso de que el combustible auxiliar 69 contenga material incombustible, no ilustrado en el dibujo, el orificio de descarga de material incombustible se puede prever cerca de la parte inferior de la segunda pared divisoria, y entre el fondo de horno de la cámara de combustión principal y el fondo de horno de la cámara de recuperación de calor para descargar material incombustible a su través. Además, para facilitar la descarga del material incombustible, es deseable que los respectivos fondos de horno tengan superficies inclinadas hacia abajo que se dirigen al orificio de descarga. En el horno de combustión 4, cada una de la segunda pared divisoria 5 que forma un límite entre la cámara de combustión principal 6 y la cámara de recuperación de calor 7 puede tener una superficie inclinada hacia la cámara de combustión principal en el lado de la cámara de combustión principal, y una superficie vertical en el lado de la cámara de recuperación de calor, no ilustrada en el dibujo, pero sí representada en la figura 10.
Las figuras 8 y 9 muestran un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la realización de la presente invención de la figura 6 y 7, que se utiliza en combinación con una caldera de calentamiento de residuos y una turbina de vapor. Como se representa en la figura 8, el gas producido descargado del orificio de descarga de gas 49 y los gases de escape de la combustión descargados del orificio de descarga de gas 51 del horno de combustión 4 son conducidos a un horno de combustión y desescoriado 101, y soplados tangencialmente a una cámara de combustión cilíndrica primaria 102. Se suministra combustible auxiliar 104, cuando sea necesario, a la cámara de combustión primaria 102 y una cámara de combustión secundaria 103, y se le suministra oxígeno o aire o una mezcla de oxígeno y aire, y el combustible auxiliar 104 se quema a una temperatura en el rango de 1200 a 1300ºC, o superior. Como resultado, las cenizas se funden, y sustancias nocivas tal como dioxina o PCB se descomponen a temperatura alta. Las cenizas fundidas 106 son descargadas por el orificio de descarga 105, se enfrían rápidamente en una cámara de agua 107 para convertirlas en escoria 108 que se descarga.
Por otra parte, el gas de combustión a alta temperatura descargado del horno de combustión y desescoriado 101 se enfría por una caldera de calentamiento de residuos 109, un economizador 110 y un precalentador de aire 111, y se descarga a la atmósfera mediante un colector de polvo 112 y un ventilador de tiro inducido 113. Se añade un neutralizador 114 tal como cal apagada, si es necesario, al gas de combustión descargado del precalentador de aire 111 en la entrada del colector de polvo 112.
Además, el agua de alimentación de caldera 116 se convierte en un vapor supercalentado 121 en la caldera de calentamiento de residuos 109 mediante el economizador 110, y el vapor supercalentado 121 mueve una turbina de vapor. Además, el gas 115 para combustión incluye oxígeno o aire o una mezcla de oxígeno y aire, y se calienta por el precalentador de aire 111, y después suministra al horno de combustión y desescoriado 101 y los francobordos del horno de combustión 4. Además, no ilustrado en el dibujo, es posible usar el gas 115 como los gases fluidizantes 18-22. Además, el vapor obtenido por los tubos sumergidos de transferencia de calor 46 mueve una turbina de presión media o una turbina de baja presión.
Además, no ilustrado en el dibujo, las cenizas 117, 118 descargadas de la caldera de calentamiento de residuos 109, el economizador 110 y el precalentador de aire 111 pueden hacerse volver al horno de combustión 4.
Por otra parte, la ceniza volante 119 recogida por el colector de polvo 112, si contiene sal de metales alcalinos tal como Na o K vaporizado, se trata con sustancias químicas en equipo de tratamiento 120.
La figura 9 es una vista de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una realización de la presente invención que se pone en funcionamiento a una presión igual o superior a una presión atmosférica.
Aunque no se ilustra en la figura 9, un horno de lecho fluidizado 1 puede tener una estructura estanca a la presión. Sin embargo, dado que es ventajosa la estructura en la que la función de resistencia al calor y la función de estanqueidad a la presión están separadas una de otra, en esta realización, el horno de lecho fluidizado 1 está alojado en una cuba de presión 201, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 pueden operar a una presión igual o superior a una presión atmosférica.
El orificio de descarga 51 para descargar el gas de combustión del horno de combustión 4, el orificio de descarga 49 para descargar el gas producido del horno de gasificación 3, el orificio de suministro de material combustible 47 del horno de gasificación 3, el orificio de suministro de aire secundario 53 del horno de combustión 4, las líneas de suministro de gas fluidizante, y la línea de descarga de material incombustible, y análogos pasan a través de la cuba de presión 201.
En esta realización, se suministra material combustible 48 al horno de gasificación 3, y es gasificado por combustión parcial. El método de suministrar el material combustible se realiza por un tornillo alimentador representado en el dibujo, y se puede llevar a cabo por transporte neumático. Alternativamente, se puede suministrar material combustible en un estado de pasta.
El carbón no quemado generado en el horno de gasificación 3 y acompañado por el gas producido se enfría a una temperatura de 600ºC o inferior en un aparato de refrigeración de gas 202 previsto en la etapa siguiente, y el metal alcalino tal como Na o K que produce corrosión en caliente de los álabes de turbina de gas, por ejemplo, se solidifica o deposita sobre superficies de partículas. Las partículas solidificadas o las partículas depositadas son recogidas por un colector de polvo 203, y las partículas recogidas son introducidas en el horno de combustión 4 y queman completamente en él. Los gases de escape de la combustión descargados del horno de combustión 4 pasan por la cuba de presión 201, y se enfrían a una temperatura de 600ºC o inferior en el aparato de refrigeración de gas 204 en la etapa siguiente. Mediante este enfriamiento, el metal alcalino tal como Na o K se solidifica o deposita sobre superficies de partículas, y las partículas solidificadas o las partículas depositadas se recogen por el colector de polvo 205 y descargan de él. Los colectores de polvo 203, 205 pueden incluir un filtro cerámico en muchos casos, pero se puede usar otros tipos de colectores de polvo.
El gas de combustión que se ha purificado quitando Na o K que produce corrosión en caliente, y el gas producido que se ha purificado quitando polvo con el colector de polvo 203 hacia abajo del horno de gasificación 3 se mezclan y queman en el combustor 206. En este caso, los respectivos gases se enfrían, y por lo tanto, debido a este enfriamiento por gas, disminuye la energía térmica que se introduce en el combustor 206. Así, para quemar los gases en el combustor 206 a una temperatura alta, el horno de combustión 4 se pone en funcionamiento a una relación de aire excedente lo más pequeña que sea posible para reducir por ello la cantidad de gases de escape de la combustión. El oxígeno necesario para la combustión en el combustor 206 se suministra por separado al combustor 206 como oxígeno 207.
Los gases de escape de la combustión a temperatura alta y alta presión descargados del combustor 206 mueven una turbina de gas 209 con alta eficiencia. La turbina de gas 209 mueve un compresor 210 y un generador 211. Los gases de escape descargados de la turbina de gas 209 se enfrían en un aparato de recuperación de calor 212, y después descargan a la atmósfera. Además, en esta realización, si se mejora el material de los álabes de turbina, se puede eliminar el enfriamiento por aparatos de gas 202, 204.
Por otra parte, en caso de usar carbón como material combustible 48, se realiza una reacción de desulfuración en el horno mezclando el material combustible 48 con caliza 214 o suministrando la caliza 214 por separado al horno. Es decir, el sulfuro de hidrógeno H_{2}S generado en el horno de gasificación 3 reacciona con CaO para producir CaS por reacción de desulfuración, y el CaS producido acompañado por el gas producido se suministra al colector de polvo 203, y después se recoge CaS en el colector de polvo 203 y suministra a la cámara de combustión principal 6.
Además, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado y CaS es introducido en la cámara de combustión principal 6 por un flujo ramificado que pasa a través del agujero a la porción superior de la primera pared divisoria del horno de gasificación 3, y es engullido en el lecho fluidizado por un flujo descendente, y se distribuye uniformemente y mezcla, y el carbón no quemado se quema completamente en una atmósfera oxidante, mientras que el CaS se convierte en CaSO_{4}, y el CaSO_{4} convertido acompañado por gases de escape de la combustión se suministra al colector de polvo 205. En el colector de polvo 205, se recoge CaSO_{4} y se descarga. En caso de que la reacción de desulfuración se realice insuficientemente en el horno de gasificación 3, se puede prever un aparato desulfurador adicional 213 hacia abajo del horno de gasificación.
La figura 10 muestra un ejemplo de la estructura de la pared divisoria del horno de las figuras 6, 7. La pared divisoria 301 tiene una superficie inclinada 301a para desviar un flujo ascendente 304 formado en una región de fluidización intensa 302, y una superficie vertical en el lado opuesto de la superficie inclinada 301a de manera que un flujo ramificado 305 más allá del extremo superior de la pared divisoria no se estanque y descienda en la región de fluidización débil 303 con un flujo descendente 306. Esta estructura se puede aplicar a la primera pared divisoria y a la segunda pared divisoria según la presente invención. Además, en las realizaciones mostradas en las figuras 1 a 9, la primera pared divisoria y la segunda pared divisoria pueden tener una pared vertical sin tener una superficie inclinada.
A continuación se describirá un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una tercera realización de la presente invención con referencia a las figuras 11 y 12. La figura 11 es una vista en sección transversal vertical de un horno cilíndrico de gasificación y combustión de lecho fluidizado. La figura 12 muestra una sección transversal horizontal de la porción de lecho fluidizado. En la realización representada en las figuras 11 y 12, los elementos (o componentes) que tienen funciones idénticas o similares a las de los elementos (o componentes) en la realización representada en las figuras 6 y 7 se describirán usando los mismos números de referencia.
Un interior de un horno cilíndrico de lecho fluidizado 1 está dividido en un horno de combustión circular central 4 y un horno anular que rodea el horno de combustión 4 por una primera pared divisoria 2 que es concéntrica con una pared exterior del horno. El horno anular está dividido en una pluralidad de hornos de gasificación 3 y una pluralidad de cámaras de recuperación de calor 7 por una pluralidad de segundas paredes divisorias 5 que se extienden radialmente. La primera pared divisoria 2 tiene una pluralidad de agujeros rectangulares superiores 37 y una pluralidad de agujeros rectangulares inferiores 38, y el horno de gasificación 3 y el horno de combustión 4 comunican entre sí mediante los agujeros superiores e inferiores 37, 38.
El horno de gasificación 3 tiene un orificio de descarga de gas 49 del que se descarga un gas producido 50 al exterior. Además, la primera pared divisoria 2 divide el horno de combustión 4 en una cámara de combustión principal 6 y cámaras de recuperación de calor 7 solamente en una porción de lecho fluidizado. Sin embargo, la cámara de combustión principal 6 y las cámaras de recuperación de calor 7 se integran en una sección de francobordo. Por lo tanto, los gases de escape de la combustión descargados de las respectivas cámaras se mezclan entre sí en la sección de francobordo, y después se descargan como unos gases de escape de la combustión 52 de un orificio de descarga de gas 51 al exterior. Las superficies de transferencia de calor 46 se sumergen en el lecho fluidizado en cada una de las cámaras de recuperación de calor 7 para recuperar calor del medio fluidizado en el lecho fluidizado. Además, la primera pared divisoria 2 tiene agujeros inferiores 40, y el medio fluidizado se puede mover entre la cámara de combustión principal 6 y las cámaras de recuperación de calor 7 mediante los agujeros inferiores 40 y los agujeros superiores 39.
El horno de combustión 4 tiene un fondo de horno 27 en su parte central inferior y un fondo anular de horno 28 para rodear el fondo de horno 27, y se han previsto cajas de viento 8, 9 debajo de los fondos de horno 27, 28. Se introducen gases fluidizantes 18, 19 en las cajas de viento 8, 9 mediante respectivos orificios de suministro. Por otra parte, se han previsto dispositivos de difusión 32, 33 en los fondos de horno 27, 28, respectivamente de la misma manera que la realización representada en la figura 6. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 32 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 41 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 27. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 33 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 42 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 28.
Dado que las dos regiones fluidizantes diferentes se forman en el lecho fluidizado del horno de combustión 4, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado asciende en la región de fluidización intensa 42 que tiene una zona anular en la porción periférica del horno, y fluye en la porción central del horno, y después desciende en la región de fluidización débil 41 que tiene una zona circular central en la porción central del horno.
Además, también en el horno de gasificación 3 y la cámara de recuperación de calor 7, tienen fondos de horno 29, 31 en sus partes inferiores, y se han previsto cajas de viento 10, 12 debajo de los fondos de horno 29, 31. Se introducen gases fluidizantes 20, 21 en las cajas de viento 10, 12 mediante respectivos orificios de suministro. Además, se han previsto dispositivos de difusión 34, 36 en los fondos de horno 29, 31, respectivamente de la misma manera que en la realización representada en la figura 5. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 34 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja, formando así una región de fluidización débil 43 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 29. Un gas fluidizante es expulsado del dispositivo de difusión 36 de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta, formando así una región de fluidización intensa 45 del medio fluidizado sobre el fondo de horno 31.
Mediante la disposición anterior, se crean los flujos siguientes de medio fluidizado.
En el lecho fluidizado del horno de gasificación 3, el medio fluidizado desciende con un flujo descendente en la región de fluidización débil 43, y cerca del fondo de horno 29, el medio fluidizado fluye en el horno de combustión 4 a través del agujero inferior 38.
En el lecho fluidizado de la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4, el medio fluidizado desciende con un flujo descendente en la región de fluidización débil 41, y cambia de dirección cerca del fondo de horno 27 a un flujo horizontal dirigido a la región de fluidización intensa 42, y después también cambia de dirección a un flujo ascendente en la región de fluidización intensa. Además, el flujo ascendente del medio fluidizado se bifurca cerca de la superficie del lecho fluidizado a un flujo dirigido a la región de fluidización débil central 41, un flujo ramificado que pasa a través del agujero 37 de la primera pared divisoria 2 y se dirige al horno de gasificación 3, y un flujo ramificado que pasa a través del agujero superior 39 de la primera pared divisoria 2 y se dirige a la cámara de recuperación de calor 7.
Por lo tanto, en el lecho fluidizado del horno de combustión 4, se crea un flujo rotativo en el que el medio fluidizado desciende en la región de fluidización débil y asciende en la región de fluidización intensa, y parte del medio fluidizado es introducido en los hornos de gasificación 3 y las cámaras de recuperación de calor 7 mediante los agujeros 37 en la parte superior de la primera pared divisoria y los agujeros superiores 39. Como se ha descrito anteriormente, el medio fluidizado que fluye en el horno de gasificación 3 desciende con flujo descendente.
Por otra parte, en la cámara de recuperación de calor 7, la región de fluidización débil 45 se forma para crear un flujo descendente del medio fluidizado, y el medio fluidizado se hace volver después a la cámara de combustión principal 6 con un flujo de retorno que pasa a través del agujero inferior 40 de la primera pared divisoria 2.
Por lo tanto, se ha previsto un orificio de suministro de material combustible 47 encima de la región de fluidización débil 43 del horno de gasificación 3, y se suministra material combustible 48 a su través a la región de fluidización débil. El material combustible suministrado es engullido en el lecho fluidizado del horno de gasificación 3 por el flujo descendente, y se quema parcialmente y gasifica. Además, se forma un orificio de suministro de material combustible 47 ligeramente por encima del fondo de horno.
Por lo general se dispone un solo orificio de suministro de material combustible 47 con respecto a un solo horno de gasificación. Sin embargo, en caso de gran escala, el horno de gasificación es de gran tamaño, y el combustible no se distribuye suficientemente en el horno de gasificación; entonces, el fondo de horno del horno de gasificación se divide para poder cambiar localmente la intensidad de fluidización del medio fluidizado, de manera que la distribución de combustible pueda acelerarse creando un flujo rotativo internamente, por ejemplo, con formación de una región de fluidización débil y una región de fluidización intensa del medio fluidizado en el horno de gasificación.
La figura 12 muestra una vista en sección transversal horizontal del horno de la figura 11 (tercera realización) en la que un fondo de horno del horno de gasificación está dividida radialmente en tres segmentos, y se ha formado una región de fluidización débil 43 en una porción central del horno y se han formado regiones de fluidización intensa 44 en ambas porciones de extremo del horno. En este caso, se suministra material combustible a la región de fluidización central 43, y piroliza y gasifica mientras desciende, y después pasa en la porción inferior de la región de fluidización débil 43 a las regiones de fluidización intensa 44 situadas a ambos lados de la región de fluidización débil 43. El material combustible cambia de dirección en las regiones de fluidización intensa 44 a flujos hacia arriba, y después cambia de dirección de nuevo en la parte superior del lecho fluidizado y fluye en la región de fluidización débil central 43 representada con flechas 63.
Es deseable aumentar la cantidad de medio fluidizado en los flujos 59 que fluyen desde la cámara de combustión principal 6 a los hornos de gasificación 3, porque la cantidad de calor necesaria para gasificación se suministra a los hornos de gasificación 3 por el medio fluidizado como calor sensible. Por lo tanto, es deseable disponer todos los agujeros superiores 37 de la primera pared divisoria entre la cámara de combustión principal 6 y los hornos de gasificación 3 alrededor de los hornos de gasificación para ampliar sus zonas abiertas. Sin embargo, en caso de formar la región de fluidización débil 43 y la región de fluidización intensa 44 en cada horno de gasificación, es eficaz disponer el agujero superior 37 solamente en la región de fluidización débil. En este método, se puede evitar la disminución de la eficiencia de gasificación producida por el hecho de que el material combustible no suficientemente pirolizado y gasificado fluye a la cámara de combustión principal y se quema en ella.
Por otra parte, el medio fluidizado conteniendo carbón no quemado en el horno de gasificación 3 pasa a través del agujero inferior 38 y se introduce en la cámara de combustión principal 6, y después distribuye uniformemente y mezcla por un flujo rotativo y quema completamente en una atmósfera oxidante. Como se representa en la figura 11, si es necesario, se dispone un orificio de suministro de combustible 68 encima de la región de fluidización débil 43, y a su través se puede suministrar combustible auxiliar 69 al horno de gasificación 3.
Además, se ha previsto una pluralidad de boquillas 53 en el francobordo para suministrar aire secundario 54 para llevar a cabo una combustión completa, si es necesario.
La cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 del horno de combustión 4 se introduce parcialmente en el horno de gasificación 3 por el flujo que pasa a través del agujero superior 37 de la primera pared divisoria 2 de modo que sirva como una fuente de calor para gasificación, y además se introduce en parte en la cámara de recuperación de calor 7 por el flujo circular en el que el medio fluidizado entra en la cámara de recuperación de calor 7 más allá de la primera pared divisoria 2 y vuelve a la cámara de combustión principal 6 a través del agujero 40, por lo que parte de la cantidad de calor generado por combustión en la cámara de combustión principal 6 se saca por las superficies de transferencia de calor 46.
De esta manera, la energía de material combustible suministrado al sistema es convertida parcialmente en el gas que tiene energía química, y los componentes que son difíciles de gasificar se convierten efectivamente en energía térmica para una recuperación de alta eficiencia.
Además, el material combustible suministrado al horno contiene en su mayor parte material incombustible. Por lo tanto, en esta realización, se ha dispuesto un orificio de descarga de material incombustible 23 entre el fondo de horno 28 del horno de combustión 4 y el fondo de horno 29 del horno de gasificación 3 y se ha dispuesto un orificio de descarga de material incombustible 23 entre el fondo de horno 28 del horno de combustión 4 y el fondo de horno 31 de la cámara de recuperación de calor 7 para descargar material incombustible 25.
Como se ha descrito anteriormente, en la cámara de combustión principal 6, la velocidad de fluidización en la porción central de la cámara es menor que en la porción periférica de la cámara, y por lo tanto se crea un flujo internamente rotativo en el que el medio fluidizado es fluidizado intensamente y soplado en la porción periférica y se forma un lecho móvil descendente en la porción central.
Mediante esta disposición, el medio fluidizado a temperatura alta en la cámara de combustión principal 6 puede ser introducido fácilmente en el horno de gasificación 3 mediante la primera pared divisoria 2, se puede suministrar fácilmente la cantidad de calor requerido para gasificación, y se puede acelerar la difusión de calor en la cámara de combustión principal 6 en la que se realiza la reacción exotérmica. Por lo tanto, las regiones de alta temperatura son menos susceptibles de generación local, y se puede suprimir la generación de aglomeración.
Formando un lecho fluidizado relativamente suave en la zona completa del horno de gasificación 3, se puede evitar que el carbón sin reaccionar sea transportado del horno y la reacción de gasificación se puede realizar efectivamente. Si el medio fluidizado fluye suficientemente al horno de gasificación 3 desde la cámara de combustión principal 6, el gas fluidizante en el horno de gasificación 3 no tiene que contener oxígeno, y en tal caso, la reacción exotérmica no tiene lugar en el horno de gasificación 3 y se suprime totalmente la formación de aglomeración.
También en la cámara de recuperación de calor 7, se forma un lecho fluidizado relativamente suave, y cuando hay posibilidad de generación de aglomeración, se disminuye la concentración de oxígeno del gas fluidizante, o el medio fluidizado se fluidiza suministrando gas que no contiene oxígeno.
Una sección de francobordo de la cámara de recuperación de calor 7 y una sección de francobordo de la cámara de combustión principal 6 se pueden integrar entre sí, y en tal caso, se puede soplar aire secundario, cuando sea necesario, a la sección de francobordo para acelerar la combustión completa. Si la concentración de oxígeno es casi cero en la porción superior de la cámara de recuperación de calor 7 disminuyendo la concentración de oxígeno de gas fluidizante en la cámara de recuperación de calor 7, la sección de francobordo de la cámara de recuperación de calor 7 y la sección de francobordo del horno de gasificación 3 se pueden integrar entre sí.
En el caso de que se acumule carbón en el horno debido al tipo del material combustible, puede ser efectivo el método en el que la concentración de oxígeno en el gas fluidizante se incrementa gradualmente en el orden de la porción periférica de la cámara de combustión principal 6, la porción central de la cámara de combustión principal 6, la cámara de recuperación de calor 7, y el horno de gasificación 3. A la inversa, si el material combustible es de un tipo en el que el carbón no se acumula, la reacción de gasificación se puede realizar efectivamente bajando gradualmente la concentración de oxígeno en el orden del horno de gasificación 3, la cámara de recuperación de calor 7, la porción central de la cámara de combustión principal 6 y la porción periférica de la cámara de combustión principal 6.
La figura 13 es una vista esquemática de una caldera de carbón de lecho fluidizado atmosférica que es un tipo de un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según una realización de la presente invención. Como se representa en la figura 13, el interior de la caldera de carbón de lecho fluidizado está dividido en tres cámaras, es decir, una cámara de gasificación 401, una cámara de combustión 402 y una cámara de recuperación de calor 403, y se suministra combustible a la cámara de gasificación 401, y piroliza y gasifica en ella. La cámara de combustión 402 se dispone junto a la cámara de gasificación 401, y la cámara de recuperación de calor 403 se dispone junto a la cámara de combustión 402. En el caso en el que la presente invención se aplica a la caldera de carbón de lecho fluidizado atmosférica, la sección de francobordo se integra encima de la cámara de gasificación 401, la cámara de combustión 402 y la cámara de recuperación de calor 403, y no se divide. Las superficies de transferencia de calor 406 para recoger calor del medio fluidizado se han previsto en la cámara de recuperación de calor 403. En la sección de francobordo se han previsto superficies de transferencia de calor 404 en las que un supercalentador de vapor 404A y un evaporador 404B se han previsto a lo largo de un flujo de gas. Se ha previsto una pluralidad de boquillas de suministro de aire secundario 405A, 405B en la pared de la sección de francobordo en diferentes posiciones verticales y horizontales. El vapor producido por la recogida de calor mediante las superficies de transferencia de calor 404, 406 es conducido a una turbina de vapor 407, y mueve la turbina de vapor 407.
Por otra parte, los gases de escape de la combustión descargados de la caldera de carbón de lecho fluidizado son descargados de una pila 411 mediante un economizador 408, un precalentador de aire 409 y un filtro bolsa 410. Además, el aire suministrado desde un ventilador 412 se calienta por el precalentador de aire 409, y después se suministra al horno desde la parte inferior de la caldera de lecho fluidizado como un gas fluidizante y un gas para combustión.
El gas fluidizante para la cámara de gasificación 401, la cámara de combustión 402 y la cámara de recuperación de calor 403 es aire, y la cantidad de aire suministrado a la cámara de gasificación 401 es del rango de 10 a 20% de la demanda teórica de aire del combustible suministrado. Es deseable suministrar la cantidad de aire a la cámara de gasificación 401 de manera que la suma de la cantidad de calor requerida para gasificación y la cantidad de calor tomada del lecho como calor de gas sensible sea ligeramente mayor que la cantidad de calor generada por combustión. Si el aire suministrado es esa cantidad, la cantidad de calor insuficiente para mantener por ello la temperatura del lecho de la cámara de gasificación 401 se puede complementar por la cantidad de calor que conserva el medio fluidizado que fluye a la cámara de gasificación 401 desde la cámara de combustión 402 junto a la cámara de gasificación 401, y por lo tanto el control de la temperatura del lecho de la cámara de gasificación 401 se puede realizar fácilmente. Además, sin que se represente en el dibujo, el caudal y la composición del gas fluidizante suministrado a la cámara de gasificación 401, la cámara de combustión 402 y la cámara de recuperación de calor 403 se puede controlar independientemente. El gas fluidizante puede incluir aire al que se añade al menos oxígeno o vapor.
La cámara de gasificación 401 se mantiene a una temperatura en el rango de 800 a 950ºC, y el combustible suministrado a la cámara de gasificación 401 se quema parcialmente, piroliza y gasifica, y posteriormente un gas mezclado de gas combustible y gas de combustión generado por combustión parcial es conducido a la sección de francobordo en la porción superior de la cámara de gasificación 401. Por otra parte, el carbón sin reaccionar que queda en el lecho fluye a la cámara de combustión 402 por circulación de partículas entre la cámara de gasificación 401 y la cámara de combustión 402, y se quema completamente. La cantidad de aire suministrado a la cámara de combustión 402 es ligeramente mayor que la cantidad de aire de una demanda teórica de aire del carbón que fluye a ella. Específicamente, se suministra aire a aproximadamente 110 a 120% de la demanda teórica de aire del carbón para acelerar por ello la combustión de carbón en el lecho que tiene una temperatura alta, y el medio fluidizado que tiene una temperatura baja, cuando sea necesario, se puede suministrar desde la cámara de recuperación de calor 403 de manera que el lecho fluidizado se pueda mantener a una temperatura en el rango óptimo de 800 a 900ºC para la reacción de desulfuración y una baja combustión de NOx.
Si el horno se pone en funcionamiento bajo la condición anterior, la relación total de aire suministrado a las porciones de lecho fluidizado (la cámara de gasificación 401, la cámara de combustión 402 y la cámara de recuperación de calor 403), aunque dependiendo del tipo de carbón, especialmente la relación de combustible, es del rango de aproximadamente 70 a 90%, la reacción de combustión del 10 a 30% restante de combustibles se realiza en el francobordo. Por lo tanto, se dispone una pluralidad de orificios de suministro de aire secundario al francobordo, y cuando sea necesario, cambiando las posiciones del orificio de suministro del aire secundario, se puede controlar fácilmente la temperatura del francobordo.
Por ejemplo, al igual que con respecto al carbón en el que la velocidad de combustión en el lecho es alta y la temperatura del gas en el francobordo tiende a bajar, suministrando aire secundario 405B a una porción encima de los tubos supercalentadores de vapor 404A y los tubos evaporadores 404B, la recogida de calor por los tubos de transferencia de calor 404 en el francobordo se puede suprimir y la temperatura del gas de combustión de la caldera se puede mantener apropiadamente. A la inversa, al igual que con respecto al carbón que tiene una baja velocidad de combustión en el lecho, se suministra aire secundario 405A a un espacio entre los tubos de transferencia de calor 406 dispuestos en la porción de lecho fluidizado y los tubos de transferencia de calor 404 dispuestos en el francobordo para que se queme por ello, y posteriormente el calor es recogido por los tubos de transferencia de calor en el francobordo, compensando por ello la insuficiente recogida de calor en el lecho. En cuanto al carbón medio, la relación del aire secundario 405B y el aire secundario 405A suministrado a las porciones encima y debajo de los tubos de transferencia de calor dispuestos en el francobordo se regula mientras se observa la temperatura del gas a la salida de la caldera para regular por ello la combustión en la caldera en una condición óptima.
Además, la estructura anterior permite reducir la zona de instalación de la caldera de lecho fluidizado. En caso de que se queme el combustible que tiene una alta velocidad de combustión en lecho en el horno de combustión de lecho fluidizado normal, la cantidad de calor a recoger en el lecho es demasiado grande, y por lo tanto se requiere una zona grande de transferencia de calor en el lecho. Como resultado, la porción de lecho fluidizado requiere una zona en sección transversal horizontal grande para la disposición de los tubos sumergidos de transferencia de calor, incrementando así la zona de instalación de la caldera de lecho fluidizado. Sin embargo, dado que la caldera de carbón de lecho fluidizado atmosférica a la que se aplica la presente invención puede suprimir la combustión en el lecho y acelerar la combustión en el francobordo, es posible aumentar la relación de las superficies de transferencia de calor dispuestas en el francobordo a las superficies totales de transferencia de calor. En consecuencia, la caldera tiene una estructura verticalmente alargada y capaz de disminuir el área horizontal en sección transversal, y por lo tanto se puede reducir la zona de instalación de la caldera.
Como se ha descrito anteriormente, en las realizaciones mostradas en las figuras 1 a 13, los elementos que tienen el mismo efecto y función se representan usando los mismos números de referencia en todas las vistas.
Como se ha descrito anteriormente, la presente invención ofrece las ventajas siguientes.
(1) Dado que el carbón se quema completamente después de la gasificación por combustión parcial, aunque el material combustible sea difícil de gasificar y genere una gran cantidad de carbón, dicho material combustible puede utilizar las características de la gasificación y el sistema de combustión y desescoriado, etc.
(2) El horno de gasificación y el horno de combustión se integran entre sí para que toda la estructura pueda ser compacta.
(3) El carbón sin reaccionar se puede transferir fácilmente y el control de su transporte se puede realizar fácilmente. Es decir, dado que el horno de gasificación y el horno de combustión se integran en una sola estructura, la transferencia de carbón del horno de gasificación al horno de combustión se puede realizar sin equipo mecánico complicado tal como tubos y válvulas en forma de L, y la cantidad de carbón transferido se controla mediante cambios de la velocidad de fluidización en el horno de gasificación y el horno de combustión, facilitando y simplificando así la transferencia de carbón. Además, no hay problema de obstrucción en los tubos.
(4) Dado que la cantidad de calor conservado por el medio fluidizado, que se hace volver del horno de combustión al horno de gasificación, se puede utilizar efectivamente como una fuente de calor para gasificación en el horno de gasificación, se puede reducir la cantidad de aire suministrado al horno de gasificación, se incrementa la eficiencia de gasificación, y se puede incrementar el poder calorífico de gas por unidad de volumen.
(5) La distribución de combustible se puede realizar bien en el horno de gasificación. Es decir, el combustible es engullido rápidamente por el flujo rotativo en el lecho fluidizado del horno de gasificación, y se puede prolongar el tiempo de retención de combustible en el lecho. Además, el combustible se puede gasificar uniformemente por combustión parcial porque el combustible se puede distribuir bien y mezclar bien, y se puede reducir el número de orificios de suministro de combustible.
(6) Se puede utilizar incluso combustible conteniendo material incombustible.
(7) Poniendo en funcionamiento el horno a una presión igual o superior a una presión atmosférica, se puede obtener una eficiencia más elevada. Es decir, en la caldera de lecho fluidizado presurizada convencional, la temperatura del gas en la entrada de la turbina de gas es del rango de 850 a 900ºC. Sin embargo, en la presente invención, el carbón se gasifica por combustión parcial en el horno de gasificación, el componente combustible restante se quema completamente en el horno de combustión, y el gas producido y los gases de escape de la combustión descargados de los respectivos hornos son introducidos en la turbina de gas. Por lo tanto, la temperatura de gas de combustión a la entrada de la turbina de gas se puede incrementar a una temperatura de 1300ºC o superior, y por lo tanto la eficiencia de producción de potencia se incrementa en gran medida en el rango de 42 a 46%.
(8) El horno de combustión incluye una caldera de lecho fluidizado internamente circular, y ofrece las ventajas siguientes.
1)
El calor generado en el horno de combustión se puede recuperar con alta eficiencia.
2)
La carga puede ser controlada fácilmente sin variar la altura del lecho fluidizado, pero variando la velocidad de fluidización en la cámara de recuperación de calor.
3)
Dado que no hay que variar la altura del lecho fluidizado, no se requiere un depósito de almacenamiento del medio fluidizado o tubos para transferir el medio fluidizado y así se puede lograr una simplificación de las instalaciones.
4)
La temperatura del lecho fluidizado y la temperatura del gas de combustión se pueden controlar a respectivos valores constantes incluso cuando se cambia la carga, de manera que la eficiencia de la turbina de gas es estable.
5)
Dado que la cámara de recuperación de calor tiene una región de fluidización débil del medio fluidizado, los tubos sumergidos de transferencia de calor no tienen un efecto de deterioro, y por lo tanto es posible usar arena silícea dura como un medio fluidizado, y se reduce la cantidad de cenizas descargadas.
Además, en la caldera de carbón de lecho fluidizado que es del tipo de horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado según la presente invención, aunque se cambie el tipo de carbón, no hay que cambiar o reconstruir las superficies de transferencia de calor de la caldera.
Aplicabilidad industrial
La presente invención se puede utilizar en el sistema para gasificar y quemar residuos incluyendo residuos urbanos y residuos industriales, o combustible sólido tal como carbón.

Claims (12)

1. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1), cuyo interior se divide por una pared divisoria (2) en
un horno de gasificación (3) y un horno de combustión (4),
teniendo dicho horno de gasificación (3)
un fondo de horno (27, 28) en su parte inferior,
un orificio de descarga de gas (49) para la descarga del gas producido,
un agujero inferior (38) en dicha pared divisoria para comunicación entre el horno de gasificación (3) y el horno de combustión (4),
donde un gas fluidizante procedente de dicho fondo de horno (27, 28) se introduce en el horno de gasificación (4), formando una región de fluidización débil (42a) del medio fluidizado sobre dicho fondo de horno (27, 28) en una región junto a dicha pared divisoria (2) y a dicho agujero inferior (38), y
formando una región de fluidización intensa (41a) del medio fluidizante sobre el fondo de horno (27, 28),
teniendo dicho horno de combustión (4)
un orificio de salida de gas de escape de combustión (51), y
un fondo de horno (29, 30) en una parte inferior de dicho horno de combustión (4),
donde un gas fluidizante de dicho fondo de horno (29, 30) es introducida en el horno de combustión (4), formando una región de fluidización intensa (43a) del medio fluidizado sobre el fondo de horno (29, 30) en una región junto a dicha pared divisoria (2) y a dicho agujero inferior (38), y
formando una región de fluidización débil (44a) del medio fluidizante sobre el fondo de horno (29, 30),
teniendo dicho horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) un orificio de descarga de material incombustible (23) dispuesto entre dicho fondo de horno de dicho horno de gasificación (3) y dicho fondo de horno (29, 30) de dicho horno de combustión (4).
2. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según la reivindicación 1, donde un orificio de suministro (47) para material combustible se ha previsto encima de dicho lecho fluidizado de dicho horno de gasificación (3).
3. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según la reivindicación 1 o 2, donde la región de fluidización débil (44a) del horno de combustión (4) se forma en una región junto a la región de fluidización intensa (43a) del horno de combustión (4).
4. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según la reivindicación 3, donde dicho fondo de horno de dicho horno de combustión (4) está inclinada hacia abajo hacia dicho agujero inferior (38).
5. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha región de fluidización intensa (41a) del medio fluidizante sobre el fondo de horno del horno de gasificación (3) se forma sobre el fondo de horno enfrente de dicha pared divisoria (2).
6. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la región de fluidización débil (42a) del horno de gasificación (3) y la región de fluidización intensa (41a) del horno de gasificación (3) se
forman una junto a otra.
7. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según la reivindicación 2, donde el material combustible incluye residuos urbanos o industriales.
8. Un horno de gasificación y combustión de lecho fluidizado (1) según una de las reivindicaciones 2 a 7, donde el material combustible contiene material incombustible.
9. Un método de gasificación y combustión usando un horno de gasificación (3) que tiene un fondo de horno (27, 28) situado en su parte inferior, un horno de combustión (4) que tiene un fondo de horno (29, 30) situado en su parte inferior, y una pared divisoria (2) para separar dicho horno de gasificación (3) y dicho horno de combustión (4) uno de otro, incluyendo el método:
expulsar un gas fluidizante de dicho fondo de horno (27, 28) de dicho horno de gasificación (3) de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja para formar una región de fluidización débil (42a) en un lecho fluidizado de dicho horno de gasificación (3) junto a dicha pared divisoria (2);
expulsar un gas fluidizante de dicho fondo de horno (27, 28) de dicho horno de gasificación (3) de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta para formar una región de fluidización intensa (41a) en dicho lecho fluidizado de dicho horno de gasificación (3);
suministrar un material combustible (48) conteniendo un material incombustible (25) a dicha región de fluidización débil (42a) de dicho horno de gasificación (3);
gasificar dicho material combustible en dicho horno de gasificación (3) para producir un gas producido y carbón;
expulsar un gas fluidizante de dicho fondo de horno (29, 30) de dicho horno de combustión (4) de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente alta para formar una región de fluidización intensa (43a) en un lecho fluidizado de dicho horno de combustión (4) junto a dicha pared divisoria (2);
introducir un medio fluidizado (60a) conteniendo dicho carbón de dicho horno de gasificación (3) a dicho horno de combustión (4) a través de un agujero inferior (38) dispuesto en dicha pared divisoria (2);
descargar dicho material incombustible (25) por un orificio de descarga de material incombustible (23) previsto entre dicho fondo de horno (27, 28) de dicho horno de gasificación (3) y dicho fondo de horno (29, 30) de dicho horno de combustión (4);
expulsar un gas fluidizante de dicho fondo de horno (29, 30) de dicho horno de combustión (4) de manera que tenga una velocidad fluidizante sustancialmente baja para formar una región de fluidización débil (44a) en dicho lecho fluidizado de dicho horno de combustión (4); y
quemar dicho carbón introducido en dicho horno de combustión (4).
10. El método de gasificación y combustión expuesto en la reivindicación 9, donde el gas fluidizante expulsado de dicho fondo de horno de dicho horno de gasificación (3) incluye alguno de aire, vapor, oxígeno y gases de combustión de escape, o una mezcla de al menos dos de ellos.
11. El método de gasificación y combustión como el expuesto en la reivindicación 9 o 10, donde dicho fondo de horno está inclinada hacia abajo hacia dicho orificio de descarga de material incombustible (23).
12. El método de gasificación y combustión expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, donde dicho material combustible (48) incluye al menos uno de residuos urbanos, residuos industriales, y combustible sólido.
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