ES2263777T3 - Aparato de gasificacion y metodo de funcionamiento del mismo. - Google Patents
Aparato de gasificacion y metodo de funcionamiento del mismo.Info
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Abstract
Un aparato de gasificación de lecho fluidizado para gasificar materia combustible vaciándola a un lecho fluidizado, estando provisto dicho aparato de gasificación de lecho fluidizado de un paso de descarga de materia incombustible (9), que se caracteriza por estar provisto de medios para suministrar vapor o un gas inerte desde un agujero de suministro de gas (14) a dicho paso de descarga de materia incombustible, estando previsto dicho agujero de suministro de gas (14) en una abertura del paso de descarga de materia incombustible (9) cerca de una chapa de dispersión de gas fluidizante (2) del lecho fluidizado, evitando por lo tanto la formación de clínquers en y cerca de dicho paso de descarga (9).
Description
Aparato de gasificación y método de
funcionamiento del mismo.
La presente invención se refiere a un aparato de
gasificación en el que materia combustible, por ejemplo materia
residual o carbón, se gasifica y somete a combustión por fusión en
un horno de lecho fluidizado, y también se refiere a un método de
operar el aparato de gasificación. Más en particular, la presente
invención se refiere a un aparato de gasificación diseñado con el
fin de evitar la formación de clínquer en un agujero de descarga de
materia incombustible de un lecho fluidizado de modo que el agujero
de descarga de materia incombustible no se obstruya con clínquer (o
se evite la obstrucción del agujero de descarga de materia
incombustible). La presente invención también se refiere a un método
de operar el aparato de gasificación.
Además, la presente invención se refiere a un
aparato de gasificación y combustión por fusión para gasificar
materia combustible, por ejemplo materia residual o carbón, en un
horno de lecho fluidizado y para quemar el gas producido por
gasificación para realizar combustión por fusión en un horno de
fusión. El aparato de gasificación y combustión por fusión se
dispone con el fin de evitar la obstrucción del agujero de descarga
de materia incombustible. La presente invención también se refiere a
un método de operar el aparato de gasificación y combustión
por
fusión.
fusión.
La figura 1 es una vista en sección vertical de
un ejemplo de un aparato de gasificación convencional, que
representa esquemáticamente su parte esencial. Se suministra un gas
fluidizante a un horno de lecho fluidizado 1 a través de un
mecanismo de dispersión de gas fluidizante (chapa de dispersión de
gas fluidizante) 2 dispuesto en en el fondo de horno. El gas
fluidizante incluye un gas fluidizante central 3 suministrado al
horno desde la porción central del fondo de horno como una corriente
ascendente y un gas fluidizante periférico 4 suministrado al horno
desde la porción periférica del fondo de horno como una corriente
ascendente. El caudal del gas fluidizante periférico 4 se hace más
alto que el caudal del gas fluidizante central 3. La cantidad de
aire suministrado al horno de gasificación se hace más pequeña que
la cantidad de aire necesario para combustión de materia combustible
5 para formar una atmósfera reductora en el horno de lecho
fluidizado 1.
La velocidad másica del gas fluidizante central
3 es más baja que la velocidad másica de fluidización del gas
fluidizante periférico 4. En consecuencia, en la porción central del
horno de lecho fluidizado 1 se forma un lecho fluidizado descendente
7 en el que sedimenta y difunde un medio fluidizado (se usa en
general arena silícea). Además, en la porción periférica del horno
de lecho fluidizado 1 se forma un lecho fluidizado ascendente 8 en
el que el medio fluidizado es fluidizado activamente. El medio
fluidizado sube en el lecho fluidizado ascendente 8 en la porción
periférica del horno, como representa la flecha A, y desciende en el
lecho fluidizado descendente 7. Entonces, como representa la flecha
B, el medio fluidizado se desplaza a lo largo de la chapa de
dispersión de gas fluidizante 2 y fluye a la parte inferior del
lecho fluidizado ascendente 8. Así, se forma un flujo circulante de
medio fluidizado, que circula a través del lecho fluidizado
ascendente 8 y el lecho fluidizado descendente 7 en la dirección
representada por las flechas
A y B.
A y B.
Se suministra materia combustible 5 a la parte
superior del lecho fluidizado descendente 7 desde un agujero de
suministro de materia combustible 10. A la vez que desciende a
través del lecho fluidizado descendente 7, conjuntamente con el
medio fluidizado, la materia combustible 5 se calienta con el calor
del medio fluidizado, y un componente volátil presente en la materia
combustible 5 se gasifica en su mayor parte. Dado que el lecho
fluidizado descendente 7 contiene una cantidad relativamente pequeña
de oxígeno, el gas producto que consta esencialmente del componente
volátil gasificado no se quema, sino que pasa a través del lecho
fluidizado descendente 7 representado por la flecha C. El gas
producto que llega a un francobordo 11, sube como representa la
flecha D. Posteriormente, se descarga como un gas producto 12 por
una salida de gas 13.
La materia que no se gasifica en el lecho
fluidizado descendente 7, principalmente carbón (carbono fijo) y
alquitrán, se desplaza de la parte inferior del lecho fluidizado
descendente 7 a la parte inferior del lecho fluidizado ascendente 8
en la porción periférica del horno, conjuntamente con el medio
fluidizado, representado por la flecha B. El carbón, alquitrán, etc,
se queman y oxidan parcialmente por el gas fluidizante periférico 4
que contiene una cantidad relativamente grande de oxígeno. El lecho
fluidizado ascendente 8 forma una zona oxidante para la materia
combustible 5. En el lecho fluidizado ascendente 8, el medio
fluidizado se calienta a una alta temperatura por combustión en el
lecho fluidizado ascendente 8. El medio fluidizado calentado a una
alta temperatura se hace volver por un deflector 6 representado con
la flecha A. Así, el medio fluidizado se desplaza al lecho
fluidizado descendente 7 y sirve como una fuente de calor para nueva
gasificación. Un paso de descarga de materia incombustible 9 se
dispone debajo del lecho fluidizado ascendente 8. Materia
incombustible presente en la materia combustible, materia residual,
carbones, etc, se descarga del paso de descarga de materia
incombustible 9, conjuntamente con el medio
fluidizado.
fluidizado.
En el aparato de gasificación dispuesto como se
ha indicado anteriormente, el medio fluidizado incluye una gran
cantidad de carbón que difiere del incinerador convencional. Aunque
la materia incombustible se descarga del horno juntamente con el
medio fluidizado, cuando la relación de aire excedente en la solera
del horno de lecho fluidizado 1 es sumamente baja, se produce carbón
en la solera. Si el carbón se quema con el oxígeno contenido en el
gas fluidizante para producir una región de alta temperatura local,
el medio fluidizante se funde formando clínquer. En el paso de
descarga de materia incombustible 9 o cerca de su entrada, materia
combustible, por ejemplo carbón, contenida en el medio fluidizado
descargado, se puede quemar con el oxígeno contenido en el gas
fluidizante que escapa del lecho fluidizado ascendente 8 y fluye al
paso de descarga de materia incombustible 9 y con el calor del medio
fluidizado. El calor de combustión puede fundir el medio fluidizado
(en general, arena silícea) formando clínquer. En el peor caso, el
paso de descarga de materia incombustible 9 se puede obstruir con el
clínquer.
EP-A-1 058 051
se refiere a un horno de gasificación de lecho fluidizado que puede
descargar rápidamente incombustibles contenidos en un combustible,
conjuntamente con un medio fluidizado. El horno de gasificación de
lecho fluidizado utiliza un reactor de lecho fluidizado e incluye un
orificio de descarga dispuesto cerca del suelo en un lecho
fluidizado para descargar un medio fluidizado y conectado a unas
canaletas de descarga de medio fluidizado que se extienden hacia
abajo, y un dispositivo de soplado de gas dispuesto debajo de las
canaletas.
La presente invención se realizó en vista de las
circunstancias antes descritas. Un objeto de la presente invención
es proporcionar un aparato de gasificación libre de la formación de
clínquer en el paso de descarga de materia incombustible del horno,
que de otro modo obstruiría el paso de descarga de materia
incombustible en el peor caso, y también proporcionar un método de
operar el aparato de gasificación.
Para resolver el problema antes descrito, la
presente invención proporciona un aparato de gasificación de lecho
fluidizado para gasificar materia combustible vaciándola a un lecho
fluidizado, como se expone en la reivindicación 1.
La razón por la que el clínquer se forma en y
cerca del paso de descarga de materia incombustible en el aparato de
gasificación que tiene la disposición antes descrita, es que en esta
porción hay materia combustible, por ejemplo carbón, conjuntamente
con calor (es decir, el calor del medio fluidizado calentado) y
oxígeno (oxígeno contenido en el gas fluidizante que escapa del
lecho fluidizado). Por lo tanto, se disponen unos medios para
suministrar vapor o un gas inerte como se ha indicado anteriormente,
y se suministra vapor o un gas inerte al paso de descarga de materia
incombustible. En consecuencia, el gas fluidizante que escapa del
lecho fluidizado se bloquea para que no fluya al paso de descarga de
materia incombustible. Por consiguiente, también se bloquea la
entrada de oxígeno contenido en el gas fluidizante. Así, se evita la
combustión de materia combustible, por ejemplo carbón. Como
resultado, se evita el calentamiento del medio fluidizado por
combustión, y por lo tanto se evita la formación de clínquer.
La presente invención también proporciona un
método de operar el aparato de gasificación de lecho fluidizado de
reivindicación 1, como se expone en la reivindicación 2.
Como se ha indicado anteriormente, se suministra
vapor o un gas inerte al paso de descarga de materia incombustible
para bloquear el flujo de gas fluidizante que escapa del lecho
fluidizado. Por consiguiente, el oxígeno contenido en el gas
fluidizante se mantiene fuera para evitar la combustión de materia
combustible, por ejemplo carbón, que fluye al agujero de descarga de
materia incombustible. Como resultado, se evita el calentamiento del
medio fluidizado por combustión, y por lo tanto se evita la
formación de clínquer.
La figura 1 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de un aparato de
gasificación convencional.
La figura 2 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de un aparato de
gasificación según la presente invención.
La figura 3 es un diagrama para explicar la
prevención de formación de clínquer en un agujero de descarga de
materia incombustible en la solera de un aparato de gasificación
según la presente inven-
ción.
ción.
La figura 4 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de un aparato de
gasificación.
La figura 5 es un diagrama que muestra la
disposición de una parte esencial de un aparato de gasificación para
describir un método de operación del aparato de gasificación según
la presente invención.
La figura 6 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte de descarga de materia
incombustible de un aparato de gasificación.
La figura 7 es un diagrama que muestra la forma
en la que se llena un medio fluidizado y que también muestra la
forma en que un gas fluidizante escapa cuando se dispone
oblicuamente un paso de descarga de materia incombustible.
La figura 8 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte de descarga de materia
incombustible de un aparato de gasificación según la presente
invención.
La figura 9 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de otro aparato de
gasificación 30 según la presente invención.
La figura 10 es una vista en sección vertical
que representa esquemáticamente una parte esencial de otro aparato
de gasificación 40 según la presente invención.
1: horno de lecho fluidizado, 2: mecanismo de
dispersión de gas fluidizante (chapa de dispersión de gas
fluidizante), 3: gas fluidizante central, 4: gas fluidizante
periférico, 5: materia combustible, 6: deflector, 7: lecho
fluidizado descendente, 8: lecho fluidizado ascendente, 9: paso de
descarga de materia incombustible, 10: agujero de suministro de
materia combustible, 11: francobordo, 12: gas producto, 13: salida
de gas, 14: agujero de suministro de gas o vapor, 15: gas o vapor,
16: oscilador, 17: parte vibratoria, 19: válvula basculante, 20:
válvula basculante, 21: tamiz vibratorio, 22: canaleta de materia
incombustible, 23 canaleta de medio fluidizado, 24: termómetro, 25:
canaleta refrigerada por agua, 26: descargador de materia
incombustible, 75: canaleta vertical de descarga de materia
incombustible, 76: canaleta de descarga de materia incombustible,
85: canaleta vertical de descarga de materia incombustible.
A continuación se describirán realizaciones de
la presente invención con referencia a los dibujos. La figura 2 es
una vista en sección vertical que representa esquemáticamente una
parte esencial de un aparato de gasificación según la presente
invención. En la figura 2, porciones denotadas con los mismos
símbolos de referencia que los de la figura 1 son las mismas
porciones o porciones correspondientes. Lo mismo se aplicará a los
otros dibujos. El aparato de gasificación tiene un paso de descarga
de materia incombustible 9 debajo de un lecho fluidizado ascendente
8. El aparato de gasificación está provisto con un agujero de
suministro de gas 14 para suministrar un gas o vapor al paso de
descarga de materia incombustible 9 de modo que un gas se pueda
suministrar a o cerca del paso de descarga de materia incombustible
9 desde el agujero de suministro de gas 14.
En el aparato de gasificación dispuesto como se
ha indicado anteriormente, se suministra un gas a o cerca del paso
de descarga de materia incombustible 9 del agujero de suministro de
gas 14 durante la operación del aparato, por lo que un medio
fluidizado local es agitado tanto por el movimiento del medio
fluidizado descargado junto con materia incombustible cuando se
descarga ésta última, como por la acción ascendente del medio
fluidizado en el lecho fluidizado ascendente 8. Así, es posible
evitar la presencia localizada de materia combustible, por ejemplo
carbón, o calor, oxígeno, o un gas combustible, y por lo tanto es
posible evitar la formación de clínquer. La razón de esto se
describirá más adelante usando la figura 3.
En el aparato de gasificación dispuesto como se
ha indicado anteriormente se suministra vapor al paso de descarga de
materia incombustible 9 desde el agujero de suministro de gas 14
durante la operación del aparato, bloqueando por ello la entrada de
oxígeno contenido en el lecho fluidizado ascendente 8, que de otro
modo fluye al paso de descarga de materia incombustible 9 siendo
atrapado en el medio fluidizado descargado a un paso de descarga de
materia incombustible, conjuntamente con materia incombustible.
También es posible bloquear el flujo de gas fluidizante suministrado
desde el mecanismo de dispersión de gas fluidizante (chapa de
dispersión) 2. En consecuencia, se reduce la cantidad de oxígeno
contenido en el gas fluidizante, o no fluye oxígeno al paso de
descarga de materia incombustible 9. Por lo tanto, se suprime o
evita la combustión de materia combustible, por ejemplo carbón. Así,
también se evita el calentamiento del medio fluidizado por
combustión. Se ha confirmado que la formación de clínquer se evita
por el esquema descrito.
Como se representa en la figura 2, el lecho
fluidizado descendente 7 en el que sedimenta y difunde un medio
fluidizado (en general, arena silícea) calentado a una temperatura
alta, se forma en la porción central del horno de lecho fluidizado
1, y un lecho fluidizado ascendente 8 en el que el medio fluidizado
es fluidizado activamente se forma en la porción periférica del
horno de lecho fluidizado 1. En este estado, materia combustible 5,
es decir, residuos urbanos, residuos de biomasa, polvo de
trituradora, neumáticos residuales, plásticos residuales, residuos
médicos, residuos industriales, o carbón, o mezcla que contiene al
menos uno de estos residuos, se vierten a la parte superior del
lecho fluidizado descendente 7 desde un agujero de suministro de
materia combustible 10, y gasifican. En esta operación, el medio
fluidizado se funde frecuentemente en una zona sombreada en diagonal
E en la figura 3, es decir, en una zona que se extiende sobre del
interior del paso de descarga de materia incombustible 9 a su
entrada, formando clínquer. Esta tendencia es especialmente intensa
cuando la materia combustible son plásticos residuales, neumáticos
residuales, polvo de trituradora, carbón o análogos, con alto
contenido de calorías.
Se considera que las razones de lo anterior son
las siguientes. En primer lugar, la cantidad de carbón es grande. En
segundo lugar, el movimiento no uniforme del medio fluidizado, tal
como residencia o estancamiento, se produce en o cerca del límite
entre el lecho fluidizado descendente 7 y el lecho fluidizado
ascendente 8 en la parte de descarga de materia incombustible, donde
el movimiento del medio fluidizado es lento. En consecuencia, se
produce una región donde el carbón y el oxígeno son abundantes. Por
consiguiente, se quema materia combustible, por ejemplo carbón, en
esta región con el calor del medio fluidizado y con oxígeno
contenido en el gas fluidizante que escapa del lecho fluidizado
ascendente 8 y fluye al paso de descarga de materia incombustible 9.
El medio fluidizado se calienta por el calor de combustión. Además,
dado que el medio fluidizado en el paso de descarga de materia
incombustible 9 no fluye, sino que simplemente desciende lentamente
(es decir, desciende lentamente al mismo tiempo que mantiene el
estado fluidizado), el calor del medio fluidizado calentado no se
difunde suficientemente. Como resultado, se produce una región donde
la temperatura es localmente alta. El medio fluidizado u otra
materia incombustible se funde en dicha región, formando
clínquer.
Por lo tanto, se ha previsto un agujero de
suministro de gas 14 en el paso de descarga de materia incombustible
9, en la abertura del paso de descarga de materia incombustible 9
cerca de la chapa de dispersión de gas fluidizante 2, y se
suministra un gas o vapor 15 al paso de descarga de materia
incombustible 9 desde el agujero de suministro de gas 14, agitando
por ello el medio fluidizado que permanece cerca del paso de
descarga de materia incombustible 9, y evitando así la presencia
localizada de oxígeno y materia combustible, por ejemplo carbón, en
el medio fluidizado. En consecuencia, hay no calentamiento del
medio fluidizado por combustión local de materia combustible, y por
lo tanto no se forma clínquer. Por otra parte, se evita que el gas
fluidizante fluya al paso de descarga de materia incombustible 9
desde el lecho fluidizado ascendente 8 o la chapa de dispersión de
gas fluidizante 2. En consecuencia, se reduce la cantidad de oxígeno
contenido en la región local antes descrita, o no hay oxígeno en la
región local. Así, se evita la combustión de materia combustible,
por ejemplo carbón. Por consiguiente, hay no calentamiento del
medio fluidizado por la combustión de materia combustible, y por lo
tanto no se forma clínquer.
En la invención, se suministra un gas inerte o
vapor al paso de descarga de materia incombustible 9. Además, cuando
materia combustible, carbón, calor, o análogos también se distribuye
localmente, de forma no uniforme, en el lecho fluidizado descendente
7, el gas inerte antes mencionado se puede usar como el gas
fluidizante suministrado al lecho fluidizado descendente 7 entre el
gas fluidizante suministrado a través de la chapa de dispersión de
gas fluidizante 2 para mejorar la fluidización del lecho fluidizado
descendente 7, agitando por ello el medio fluidizado en el lecho
fluidizado descendente 7 para eliminar la presencia localizada
anterior.
La figura 4 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de otro aparato de
gasificación. Este aparato de gasificación, que no cae bajo el
alcance de las reivindicaciones, tiene un paso de descarga de
materia incombustible 9 debajo de un lecho fluidizado ascendente 8.
Una agitadora que incluye un oscilador 16 y una parte vibratoria 17,
se ha dispuesto en el paso de descarga de materia incombustible 9 o
entre el paso de descarga de materia incombustible 9 y el lecho
fluidizado de manera que sea posible agitar el medio fluidizado que
se mueve del lecho fluidizado al paso de descarga de materia
incombustible 9.
En el aparato de gasificación dispuesto como se
ha indicado anteriormente, la parte vibratoria 17 se hace vibrar en
el paso de descarga de materia incombustible 9 o cerca su entrada
por el oscilador 16 durante la operación del aparato, agitando por
ello el medio fluidizado descargado al paso de descarga de materia
incombustible 9, conjuntamente con materia incombustible. Así, se
puede evitar que el medio fluidizado permanezca allí. En
consecuencia, es posible evitar que materia combustible, por ejemplo
carbón, o calor u oxígeno esté presente localmente en el paso de
descarga de materia incombustible 9 o cerca su entrada, y por lo
tanto es posible evitar la formación de clínquer. Una agitadora no
se limita necesariamente a lo anterior. Se puede usar una agitadora
actual.
A continuación, se describirá un ejemplo del
método de operar el aparato de gasificación dispuesto como se ha
indicado anteriormente, usando la figura 5. En la figura 25, una
canaleta refrigerada por agua 25 está conectada al paso de descarga
de materia incombustible 9 en el horno de lecho fluidizado 1 del
aparato de gasificación. Materia incombustible conteniendo un medio
fluidizado, que se descarga del paso de descarga de materia
incombustible 9, se refrigera en la canaleta refrigerada por agua
25. La materia incombustible cae a un descargador de materia
incombustible 26. La materia incombustible en enviada desde el
descargador de materia incombustible 26 a un tamiz vibratorio 21 a
través de válvulas basculantes 19 y 20 intermitentemente en
cantidades fijas. La materia incombustible se separa en el medio
fluidizado y materia incombustible por el tamiz vibratorio 21. La
materia incombustible se descarga al exterior del sistema a través
de una canaleta de materia incombustible 22. El medio fluidizado es
enviado a un elevador (no mostrado) a través de una canaleta de
medio fluidizado 23 y después se suministra al horno de lecho
fluidizado 1 de nuevo para su circulación.
En primer lugar, para iniciar la operación en un
estado frío donde el medio fluidizado todavía no se ha calentado, es
decir. en el caso de arranque en frío, se suministra un gas
fluidizante desde la parte inferior de la solera. Mientras está
siendo fluidizado, el medio fluidizado se calienta por un quemador
(no mostrado) hasta que la temperatura del lecho fluidizado llega a
una temperatura predeterminada. Cuando la temperatura del lecho
fluidizado ha llegado a la temperatura predeterminada, el
descargador de materia incombustible 26 etc, se pone en
funcionamiento para empezar la circulación del medio fluidizado.
Cuando la temperatura de la solera sube más a una temperatura
predeterminada se inicia, el vaciado de materia combustible 5, por
ejemplo residuos urbanos, al lecho fluidizado, y la temperatura del
medio fluidizado se verifica (mide) con un termómetro 24 dispuesto
en la canaleta refrigerada por agua 25.
Cuando la temperatura del medio fluidizado
medida con el termómetro 24 ha llegado una temperatura
predeterminada (por ejemplo 400°C), se inicia la agitación en el
paso de descarga de materia incombustible 9, o el suministro de un
gas o vapor.
Para iniciar la operación en un estado donde el
medio fluidizado está a temperatura alta, es decir, en el caso de
arranque en caliente, la circulación del medio fluidizado se inicia
inmediatamente después de empezar la fluidización del medio
fluidizado suministrando un gas fluidizante desde la parte inferior
de la solera. Después de confirmarse que la temperatura de la
canaleta refrigerada por agua 25 medida con el termómetro 24 no es
más baja que una temperatura predeterminada, la agitación del medio
fluidizado cerca del paso de descarga de materia incombustible 9 se
realiza como se ha descrito en conexión con la figura 2. Se
suministra vapor o un gas inerte al paso de descarga de materia
incombustible 9 del agujero de suministro de gas o vapor 14 como se
describe en conexión con las figuras 2 y 3. Entonces, se inicia el
vaciado de materia combustible 5 al aparato de gasificación.
Cuando la fluidización del medio fluidizado se
está realizando con el vaciado de la materia combustible 5 parado,
el suministro de vapor o análogos se continúa mientras se continúa
la operación del sistema de circulación de medio fluidizado. Cuando
la fluidización del medio fluidizado se ha de suspender parando el
suministro del gas fluidizante, la agitación anterior se para un
tiempo predeterminado (por ejemplo 5 minutos) después de haberse
suspendido la fluidización.
Aunque la realización anterior usa un aparato de
gasificación de lecho fluidizado que tiene un lecho fluidizado
descendente en la porción central y un lecho fluidizado ascendente
en la porción periférica, será evidente que los efectos ventajosos
de la presente invención se pueden lograr independientemente de la
forma del lecho fluidizado, a condición de que el aparato de
gasificación de lecho fluidizado usado tenga un paso de descarga de
materia incombustible en el lecho fluidizado.
Cuando el medio fluidizado se ha de sacar con el
vaciado de la materia combustible 5 parado, el suministro de vapor o
análogos se continúa hasta que el medio fluidizado haya salido
completamente del horno. Cuando la temperatura sube durante la
operación, la cantidad de gas inerte suministrado se incrementa de
modo que la temperatura del termómetro 24 no supere una temperatura
predeterminada.
En la invención, se suministra vapor o un gas
inerte, por ejemplo N_{2}, al paso de descarga de materia
incombustible 9 para bloquear el flujo de gas fluidizante que escapa
del lecho fluidizado ascendente 8 y fluye al paso de descarga de
materia incombustible 9.
Además, en la realización anterior, la presente
invención se aplica a un aparato de gasificación de lecho fluidizado
que tiene un lecho fluidizado descendente 7 en la porción central y
un lecho fluidizado ascendente 8 en la porción periférica. Sin
embargo, será evidente que los efectos ventajosos de la presente
invención se pueden lograr independientemente del tipo de lecho
fluidizado, a condición de que el aparato de gasificación de lecho
fluidizado usado tenga un paso de descarga de materia
incombustible.
Como se ha indicado anteriormente, se introduce
un medio fluidizado (arena silícea) en el paso de descarga de
materia incombustible 9, y el medio fluidizado baja gradualmente al
descargador de materia incombustible. El medio fluidizado llenado en
el paso de descarga de materia incombustible 9 tiene la acción de
bloquear el flujo de gas fluidizante que escapa del lecho fluidizado
descendente 7 y el lecho fluidizado ascendente 8, es decir, acción
de sellado de material. La figura 6 es un diagrama que muestra un
ejemplo de la disposición de un aparato de gasificación diseñado con
el fin de evitar el escape de gas fluidizante por la acción de
sellado de material del medio fluidizado en el paso de descarga de
materia incombustible 9, evitando por lo tanto la formación de
clínquer en o cerca del paso de descarga de materia incombustible 9.
Este ejemplo no cae bajo el alcance de las reivindicaciones.
Como se representa en la figura 6, una canaleta
vertical de descarga de materia incombustible 75 con una longitud
predeterminada L está dispuesta entre el descargador de materia
incombustible 26 y la unión del paso de descarga de materia
incombustible 9 en comunicación con la parte inferior del lecho
fluidizado ascendente 8 en el horno de lecho fluidizado 1 para
bloquear el flujo de gas fluidizante que escapa del lecho fluidizado
descendente 7 y el lecho fluidizado ascendente 8 en el horno de
lecho fluidizado 1 por la acción de sellado (acción de sellado de
material) del medio fluidizado introducido en la canaleta vertical
de descarga de materia incombustible 75.
En un caso donde la canaleta de materia
incombustible 76 conectada al paso de descarga de materia
incombustible 9 debajo del lecho fluidizado ascendente 8 está
inclinada como se representa en la figura 7, la densidad del medio
fluidizado en la canaleta de descarga de materia incombustible 76
varía de tal manera que el medio fluidizado sea "poco denso" en
la parte superior 76a y "denso" en la parte inferior 76b. Por
consiguiente, el escape Q1 de gas fluidizante que pasa a través de
la parte superior 76a, donde el medio fluidizado es "poco
denso", es más grande que el escape Q2 de gas fluidizante que
pasa a través de la parte inferior 76b (Q1>Q2). Por lo tanto, la
acción de sellado no se puede realizar suficientemente. En
contraposición, si la canaleta vertical de descarga de materia
incombustible 75 se dispone de manera que se extienda verticalmente
al extremo inferior de la unión del paso de descarga de materia
incombustible 9 como se ha indicado anteriormente, la densidad del
medio fluidizado en la canaleta vertical de descarga de materia
incombustible 75 es uniforme. Así, se puede obtener una acción de
sellado uniforme.
El escape Q/A de gas fluidizante por unidad de
área cuando se prevé la canaleta vertical de descarga de materia
incombustible 75 se expresa por
Q/A = f \
(\rho, \ \varepsilon, \ \mu, \
L)
donde Q: el escape de gas
fluidizante. A: el área en sección horizontal de la canaleta
vertical de descarga de materia incombustible 75; \rho: la
densidad; \varepsilon: los vacíos; \mu: la viscosidad del gas
fluidizante; y L: la longitud de la canaleta vertical de descarga de
materia incombustible
75.
Por consiguiente, si la longitud L de la
canaleta vertical de descarga de materia incombustible 75 se hace
más larga que una longitud predeterminada, el escape de gas
fluidizante (es decir, la cantidad de oxígeno contenido en el gas
fluidizante de escape) es menor que la cantidad de oxígeno necesaria
para combustión de materia combustible, por ejemplo carbón,
contenida en el medio fluidizado. Así, se puede evitar la combustión
de dicha materia combustible.
En el ejemplo anterior también se ha dispuesto
una canaleta vertical de descarga de materia incombustible 75 con
una longitud predeterminada L entre la unión del paso de descarga de
materia incombustible 9 y el descargador de materia incombustible
26. Sin embargo, la disposición puede ser la representada en la
figura 8. Es decir, el paso de descarga de materia incombustible 9
que comunica con la parte inferior del lecho fluidizado ascendente 8
en el horno de lecho fluidizado 1 se extiende verticalmente para
proporcionar una canaleta vertical de descarga de materia
incombustible 85, y el extremo inferior de la canaleta vertical de
descarga de materia incombustible 85 comunica con el descargador de
materia incombustible 26. En este caso, la parte inferior del horno
de lecho fluidizado 1 se puede construir de forma compacta porque el
paso de descarga de materia incombustible 9 no precisa canaleta
inclinada para unirse con la canaleta vertical de descarga de
materia incombustible.
La figura 9 es una vista en sección vertical que
representa esquemáticamente una parte esencial de otro aparato de
gasificación 30 según la presente invención. En la figura 9, las
porciones denotadas con los mismos símbolos de referencia que los de
las figuras 1-5 son las mismas porciones o porciones
correspondientes. El aparato de gasificación 30 incluye un quemador
de dispositivo de arranque 31 en una parte superior de un horno de
lecho fluidizado 1, un par de chapas barrera 32, 33, un orificio de
suministro de aire secundario 34 para suministrar aire secundario S.
El aparato 30 incluye un paso de descarga de materia incombustible 9
debajo de un lecho fluidizado ascendente 8. El paso 9 tiene un
agujero de gas 14 a través del que se suministra un gas inerte al
paso 9 con el fin de no generar clínquer. En lugar del gas inerte se
puede usar vapor de agua.
La figura 10 es una vista en sección vertical
que representa esquemáticamente una parte esencial de otro aparato
de gasificación 40 según la presente invención. En la figura 10, las
porciones denotadas con los mismos símbolos de referencia que los de
las figuras 1-5 son las mismas porciones o porciones
correspondientes. El aparato de gasificación 40 incluye un horno de
lecho fluidizado 1 que tiene una chapa de dispersión de gas
fluidizado 2 y un lecho fluidizado 58 encima de la chapa 2. Se
suministra gas N_{2} al lecho fluidizado 58. Se introduce gas
producido 12 a través de un paso 13 a un cottrell 45 y se separado
en un gas descargado a través de un paso 46 y partículas tales como
carbón descargado a través de un paso 47. El horno de lecho
fluidizado 1 tiene un paso de descarga de materia incombustible 9
debajo del lecho fluidizado 58. El paso 9 tiene un agujero de gas 14
a través del que se suministra un gas inerte al paso 9 con el fin de
no generar clínquer. En lugar del gas inerte se puede usar vapor de
agua (vapor). La materia incombustible es enviada a través del paso
9 a un separador magnético 42 y separada en componentes metálicos
descargados a través de un paso 43 y materia residual. La materia
residual es pulverizada por una trituradora 44 y suministrada a
través de un paso 48 a un horno de fusión (no mostrado)
conjuntamente con partículas descargadas a través del paso 47.
Las figuras 2 y 3 muestran un flujo circulante
formado por lechos fluidizados ascendente y descendente; sin
embargo, para llevar a la práctica la presente invención, es
suficiente realizar una gasificación (disolución por calor) formando
un medio fluidizado de flujo circulante independientemente de la
dirección del flujo. Por ejemplo, en el horno de lecho fluidizado de
la figura 2, el paso de descarga de materia incombustible 9 se puede
cambiar de manera que esté en la porción central del horno de lecho
fluidizado 1 y las direcciones de las flechas A y B en la figura 2
se pueden cambiar de manera que tengan direcciones opuestas. La
presente invención es aplicable a los casos antes mencionados para
evitar la formación de clínquer en el paso de descarga de materia
incombustible.
Como se ha indicado anteriormente, la presente
invención proporciona los efectos ventajosos siguientes. En la
presente invención, el medio fluidizado es agitado en o cerca del
paso de descarga de materia incombustible para eliminar la presencia
localizada de carbón u oxígeno, que de otro modo produciría
calentamiento local en el lecho fluidizado, y promovería la difusión
de calor. Por lo tanto, se evita la formación de clínquer, y hay no
probabilidad de que se obstruya el paso de descarga de materia
incombustible. Así, la función de paso del paso de descarga de
materia incombustible en el horno de gasificación se puede mantener
favorablemente. Por consiguiente, un aparato de gasificación y
combustión por fusión que tiene el horno de gasificación según la
presente invención, puede mantener favorablemente la operación del
horno de gasificación. Por lo tanto, la aplicación de la presente
invención permite que la operación de todo el aparato de
gasificación y combustión por fusión se mantenga incluso más
favorablemente.
Según la presente invención, se suministra vapor
o un gas inerte al paso de descarga de materia incombustible para
bloquear el flujo de gas fluidizante que escapa del lecho fluidizado
y que fluye al agujero de descarga de materia incombustible. Por
consiguiente, se reduce la cantidad de oxígeno, o no hay oxígeno en
el paso de descarga de materia incombustible. Esto evita la
combustión de materia combustible, por ejemplo carbón, que fluye al
paso de descarga de materia incombustible. Como un resultado, se
evita la formación de clínquer debido a calentamiento del medio
fluidizado, y hay no probabilidad de que se obstruya el paso de
descarga de materia incombustible. Así, el rendimiento de paso del
paso de descarga de materia incombustible en el horno de
gasificación se puede mantener favorablemente. Por consiguiente, un
aparato de gasificación y combustión por fusión que tiene el horno
de gasificación según la presente invención puede mantener
favorablemente la operación del horno de gasificación. Por lo tanto,
la aplicación de la presente invención permite que la operación de
todo el aparato de gasificación y combustión por fusión se mantenga
incluso más favorablemente.
La canaleta de descarga de materia incombustible
se puede disponer de manera que se extienda verticalmente a la parte
inferior del paso de descarga de materia incombustible. Por lo
tanto, el medio fluidizado se introduce uniformemente en la canaleta
vertical de descarga de materia incombustible dispuesta
verticalmente. Por consiguiente, la acción de sellado del medio
fluidizado se realiza incluso más efectivamente. Así, el escape del
gas fluidizante se puede bloquear satisfactoriamente con una
canaleta corta de descarga de materia incombustible.
En el horno de lecho fluidizado anterior, se
forma un flujo circulante por un lecho fluidizado ascendente y lecho
fluidizado descendente. Se deberá observar, sin embargo, que el
horno de lecho fluidizado de la presente invención sólo tiene que
alcanzar una gasificación lenta (pirólisis) por un flujo circulante
de medio fluidizado formado. Por lo tanto, de hecho, la posición del
paso de descarga de materia incombustible y la dirección del flujo
circulante no se limitan necesariamente a los de las realizaciones
anteriores. Es decir, con respecto la posición del paso de descarga
de materia incombustible, el paso de descarga de materia
incombustible 9 de la realización mostrada en la figura 2 puede
estar situado en el centro del horno, es decir, el tipo de descarga
central. El paso de descarga de materia incombustible también puede
ser del tipo de descarga lateral en el que solamente se instala una
mitad del paso de descarga de materia incombustible mostrado en la
figura 2 (es decir, una de las mitades izquierda y derecha divididas
por una línea de simetría especular). La dirección del flujo
circulante se deberá considerar preferiblemente con relación a la
posición de descarga (es decir, la capacidad de descargar materia
incombustible. Sin embargo, la dirección del flujo circulante se
puede seleccionar a voluntad, por ejemplo girando a la izquierda o a
la derecha. En tal caso, también es posible usar de hecho la idea
técnica de la presente invención para asegurar la capacidad de
descarga de materia incombustible requerida para el paso de descarga
de materia incombustible como en el caso de las realizaciones
anteriores.
anteriores.
Claims (2)
1. Un aparato de gasificación de lecho
fluidizado para gasificar materia combustible vaciándola a un lecho
fluidizado, estando provisto dicho aparato de gasificación de lecho
fluidizado de un paso de descarga de materia incombustible (9),
que se caracteriza por estar provisto de
medios para suministrar vapor o un gas inerte desde un agujero de
suministro de gas (14) a dicho paso de descarga de materia
incombustible, estando previsto dicho agujero de suministro de gas
(14) en una abertura del paso de descarga de materia incombustible
(9) cerca de una chapa de dispersión de gas fluidizante (2) del
lecho fluidizado, evitando por lo tanto la formación de clínquers en
y cerca de dicho paso de descarga (9).
2. Un método de operar el aparato de
gasificación de lecho fluidizado de la reivindicación 1,
caracterizándose dicho método por suministrar vapor o un gas
inerte de un agujero de suministro de gas (14) a dicho paso de
descarga de materia incombustible al menos durante una operación de
gasificación de dicha materia combustible.
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