ES2315029A1 - Reactor gasificador pirolitico. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Reactor gasificador pirolítico.Pyrolytic gasifying reactor.
La presente invención se refiere a un dispositivo de gasificación pirolítica que ha sido especialmente concebido y realizado para obtener notables ventajas respecto a otros sistemas existentes de análoga finalidad.The present invention relates to a pyrolytic gasification device that has been especially conceived and realized to obtain remarkable advantages over other existing systems of analogous purpose.
Para ello el reactor de la invención, tiene forma cilíndrica horizontal, con soportes de acero e interior de acero inoxidable, disponiendo de una cámara de refrigeración y eje móvil mezclador - transportador. Además esta diseñado de tal forma que puede ser transportado como una sola pieza, con lo que se reduce el tiempo de montaje en el lugar de ubicación.For this, the reactor of the invention has horizontal cylindrical shape, with steel brackets and interior of stainless steel, with a cooling chamber and shaft mobile mixer - conveyor. It is also designed in such a way which can be transported as a single piece, so that Reduce assembly time at location.
El objeto de la invención es, por tanto, proporcionar un nuevo reactor gasificador que presenta una gran resistencia mecánica, pudiéndose garantizar su buen comportamiento de trabajo, a temperaturas de hasta 1000ºC.The object of the invention is therefore provide a new gasifier reactor that presents a large mechanical resistance, being able to guarantee its good behavior working, at temperatures up to 1000ºC.
Se conocen numerosos equipos y tecnologías dedicadas a la realización de la combustión pirolítica - gasificación, pero presentan una serie de limitaciones que suponen desventajas frente al reactor que se pretende patentar.Numerous equipment and technologies are known dedicated to the realization of pyrolytic combustion - gasification, but present a series of limitations that involve disadvantages against the reactor that is intended to be patented.
Entre estos inconvenientes, cabe destacar que no son capaces de realizar y establecer controles de la temperatura por cada una de las distintas zonas de gasificación, además carecen de eje mezclador - transportador que permita el desarrollo del proceso a una velocidad constante.Among these inconveniences, it should be noted that no are able to perform and establish temperature controls by each of the different gasification zones also lack mixer shaft - conveyor that allows the development of the process at a constant speed.
A todo ello hay que añadir que no disponen de un sistema de refrigeración para la cámara de combustión, y por consiguiente tampoco utilizan el calor que en ella se genera para el precalentamiento del aire comburente.To all this we must add that they do not have a cooling system for the combustion chamber, and by consequently they do not use the heat that is generated in it to the preheating of the combustion air.
Por todo ello, estos sistemas que existen actualmente en el mercado, constituyen unos medios de realizar este tipo de reacciones de gasificación y pirolisis poco adecuados, ya que presentan problemas y desventajas que impiden el buen desarrollo de las citadas reacciones.For all this, these systems that exist currently on the market, they constitute a means of carrying out this unsuitable type of gasification and pyrolysis reactions, since that present problems and disadvantages that prevent good development of the aforementioned reactions.
El reactor gasificador pirolítico que la invención propone, resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en los distintos aspectos comentados, puesto que se trata de un dispositivo que presenta una nueva estructura que permite conseguir un desarrollo continuo y rápido de las reacciones de pirolisis y gasificación.The pyrolytic gasifier reactor that the invention proposes, resolves in a fully satisfactory manner the problematic previously exposed, in the different aspects commented, since it is a device that has a new structure that allows for continuous development and rapid reactions of pyrolysis and gasification.
Para ello, y de forma más concreta, el reactor gasificador pirolítico de la invención está constituido por dos cámaras concéntricas, una cámara de gasificación y otra de refrigeración, que la envuelve, que disponen de entradas y salidas de aire y gases, reguladas por válvulas.To do this, and more specifically, the reactor pyrolytic gasifier of the invention is constituted by two concentric chambers, a gasification chamber and another of refrigeration, which surrounds it, which have inputs and outputs of air and gases, regulated by valves.
La cámara de gasificación o cámara central está destinada a contener el combustible que llega hasta ella, así como a los gases producto de la combustión incompleta, mientras que la cámara de refrigeración o cámara envolvente actúa como aislamiento, estando separada de la cámara central por medio de una cámara de aire que se encuentra refrigerada, y que actúa como intercambiador, de modo que es utilizada para el precalentamiento del comburente.The gasification chamber or central chamber is intended to contain the fuel that reaches it, as well as to gases resulting from incomplete combustion, while the cooling chamber or enclosure chamber acts as insulation, being separated from the central chamber by means of a chamber of air that is refrigerated, and that acts as an exchanger, so that it is used for preheating the oxidizing
La cámara de gasificación se materializa en un cuerpo cilíndrico, preferentemente de acero inoxidable, en cuya parte superior están dispuestas una serie de toberas que permiten la introducción del aire precalentado a alta temperatura. Se ha previsto que en el interior de dicha cámara se encuentre instalado un eje transportador - mezclador, que permite imprimir un movimiento de rotación al combustible en el interior de la cámara, con una velocidad regulable.The gasification chamber materializes in a cylindrical body, preferably stainless steel, in whose top are arranged a series of nozzles that allow the introduction of preheated air at high temperature. It has been provided that inside said camera is installed a conveyor - mixer shaft, which allows printing a rotation movement to the fuel inside the chamber, With an adjustable speed.
Dicho elemento transportador - mezclador, está dotado de un husillo transportador, materializado por ejemplo en un tornillo sinfín, y de paletas mezcladoras - transportadoras, unas simples, por lo que la velocidad que transmiten al combustible es baja, y otras dobles, cuya velocidad de transporte y mezclado es mayor.Said conveyor-mixer element is provided with a conveyor spindle, materialized for example in a screw, and mixing vanes - conveyors, ones simple, so the speed they transmit to the fuel is low, and other doubles, whose transport and mixing speed is higher.
Como se ha comentado anteriormente, la cámara de gasificación es concéntrica a una cámara de refrigeración que la envuelve. Ésta también se materializa en un cuerpo cilíndrico de acero al carbono, recubierta de un material aislante como puede ser, por ejemplo, lana mineral. La función de esta cámara es la de refrigerar la cámara de gasificación, aprovechando el calor robado para precalentar el comburente hasta que alcance la temperatura adecuada para llevar a cabo la reacción de pirolisis.As previously mentioned, the camera of gasification is concentric to a refrigeration chamber that the wraps up. This also materializes in a cylindrical body of carbon steel, coated with an insulating material as can be, for example, mineral wool. The function of this camera is that of Cool the gasification chamber, taking advantage of the stolen heat to preheat the oxidizer until it reaches the temperature suitable for carrying out the pyrolysis reaction.
Para suministrar el combustible a la cámara de gasificación, ésta dispone de una tolva de alimentación, preferentemente de acero inoxidable. El combustible es mezclado con un soporte gasificante que consiste en una mezcla de carbón de coke, carbonato cálcico y magnético. A la salida de esta tolva de alimentación el sistema cuenta con un mechero de gas, utilizado para comenzar la ignición del combustible. Una vez en la cámara de gasificación, el eje transportador - mezclador actúa sobre él haciendo que sus moléculas reaccionen térmicamente, produciendo así CO y H_{2}, con un rendimiento aproximado del 80%, con lo que se consigue una mejora en los rendimientos conseguidos por los equipos que existen en el mercado.To supply the fuel to the chamber of gasification, it has a feed hopper, preferably stainless steel. The fuel is mixed with a gasifying support consisting of a mixture of carbon from coke, calcium and magnetic carbonate. At the exit of this hopper power the system has a gas burner, used to Start the ignition of the fuel. Once in the chamber of gasification, the conveyor - mixer shaft acts on it causing its molecules to react thermally, thus producing CO and H2, with an approximate yield of 80%, so that get an improvement in the performance achieved by the teams that exist in the market.
El dispositivo dispone de una soplante capaz de suministrar el caudal de aire necesario para llevar a cabo el proceso, y de un compresor encargado de proporcionar a elevada presión el aire complementario que se precisa en el proceso de gasificación y pirolisis.The device has a blower capable of supply the air flow necessary to carry out the process, and a compressor responsible for providing high pressure the complementary air that is required in the process of gasification and pyrolysis.
Complementariamente, se ha previsto que el reactor gasificador pirolítico propuesto por la invención cuente con un recuperador de calor, que rodea al tubo de alimentación de aire, y en el que se produce el intercambio de calor de los humos con el comburente a introducir en el reactor.In addition, the pyrolytic gasifier reactor proposed by the invention count with a heat recuperator, which surrounds the feeding tube of air, and in which the heat exchange of the fumes occurs with the oxidizer to be introduced into the reactor.
Para el control del aire introducido al reactor desde el compresor, hay instaladas en el interior de la cámara de gasificación electroválvulas asociadas a controladores de temperatura que son comandados por sondas pirométricas, regularmente distribuidas a lo largo de toda la cámara de gasificación, lo que permite mantener un control por zonas de la temperatura de gasificación.For the control of the air introduced to the reactor from the compressor, there are installed inside the chamber of gasification solenoid valves associated with controllers temperature that are commanded by pyrometric probes, regularly distributed throughout the entire chamber of gasification, which allows maintaining control by areas of the gasification temperature.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as part member of that description, a set of drawings where with illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
La figura 1.- Muestra una representación esquemática del dispositivo completo que constituye el reactor gasificador pirolítico que la invención propone.Figure 1.- Shows a representation schematic of the complete device that constitutes the reactor pyrolytic gasifier that the invention proposes.
La figura 2.- Muestra una representación esquemática del eje transportador y mezclador de combustible que va instalado en el interior de la cámara de gasificación.Figure 2.- Shows a representation schematic of the conveyor shaft and fuel mixer that goes installed inside the gasification chamber.
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como el reactor gasificador pirolítico que la invención propone está constituido por una cámara de gasificación (1), concéntrica a otra cámara de refrigeración (2) que la envuelve, dotadas ambas de entradas y salidas para el aire y gases, como más adelante se detalla.In view of the figures outlined you can be observed as the pyrolytic gasifier reactor that the invention proposes is constituted by a gasification chamber (1), concentric to another cooling chamber (2) that surrounds it, equipped with both inputs and outputs for air and gases, as more forward is detailed.
La cámara de gasificación (1) o cámara central, está constituida por un cuerpo cilíndrico de acero inoxidable, concretamente de Inox 304, que, según distintos ejemplos de realización preferente, presenta un diámetro de 200 mm, 250 mm o 300 mm, con una longitud de 4000 mm, 5000 mm y 6000 mm en cada caso.The gasification chamber (1) or central chamber, It consists of a cylindrical stainless steel body, specifically of Inox 304, which, according to different examples of preferred embodiment, has a diameter of 200 mm, 250 mm or 300 mm, with a length of 4000 mm, 5000 mm and 6000 mm in each case.
Esta cámara de gasificación (1) está destinada a contener el combustible que llega hasta ella y los gases que se derivan de la combustión incompleta. En su interior se ha previsto la instalación de un eje transportador - mezclador (3), dotado de movimiento de rotación y cuya velocidad puede ser regulada y adecuada al proceso que se lleva a cabo. Este eje (3) es el encargado de transportar y mezclar el combustible en el interior de la cámara de gasificación (1), de manera que actúa sobre todo el combustible haciendo que sus moléculas reaccionen térmicamente para producir CO y H_{2}.This gasification chamber (1) is intended for contain the fuel that reaches it and the gases that are derive from incomplete combustion. Inside it is planned the installation of a conveyor - mixer shaft (3), equipped with rotation movement and whose speed can be regulated and appropriate to the process that is carried out. This axis (3) is the responsible for transporting and mixing the fuel inside the gasification chamber (1), so that it acts on all the fuel causing its molecules to react thermally to produce CO and H2.
El eje transportador - mezclador (3) está constituido por tres tipos distintos elementos transportadores, uno de ellos es un husillo transportador (4), materializado en un tornillo sinfín de, por ejemplo, un metro de longitud, mientras que los otros elementos son paletas mezcladoras, unas simples (5), que abarcan unos cuatro metros de longitud del eje, seguidas de otras paletas dobles (6), de un metro de longitud. Las paletas simples (5) imprimen un movimiento lento, mientras que las paletas dobles (6) imprimen un movimiento más rápido.The conveyor - mixer shaft (3) is consisting of three different types of conveyor elements, one of them is a conveyor spindle (4), materialized in a worm, for example, one meter in length, while the other elements are mixing vanes, some simple (5), which they cover about four meters of shaft length, followed by others double vanes (6), one meter long. Simple pallets (5) print a slow movement, while double vanes (6) print a faster movement.
Como se ha comentado, la cámara de gasificación (1) está recubierta por la cámara de refrigeración (2), que se materializa en otro cuerpo cilíndrico de acero al carbono, recubierto con aislamiento de lana mineral. Su función es la de refrigerar la cámara de gasificación (1) a la vez que precalienta el comburente hasta la temperatura adecuada al proceso. Según distintos ejemplos de realización, esta cámara de refrigeración (3) puede presentar un diámetro de 300 mm, 350 mm o 400 mm, y una longitud de 4000 mm, 5000 mm y 6000 mm, igual que la cámara de gasificación (1).As mentioned, the gasification chamber (1) is covered by the cooling chamber (2), which is it materializes in another cylindrical body of carbon steel, Coated with mineral wool insulation. Its function is that of refrigerate the gasification chamber (1) while preheating the oxidizer up to the appropriate temperature for the process. According different embodiments, this refrigeration chamber (3) It can have a diameter of 300 mm, 350 mm or 400 mm, and a length of 4000 mm, 5000 mm and 6000 mm, same as the camera gasification (1).
Según lo anteriormente expuesto, el producto combustible junto con el soporte gasificante, constituido por coke, carbonato cálcico y magnético, en una proporción de 2/3 de carbonato y 1/3 de carbón de coke, se introduce en la cámara de gasificación (1) a través de una tolva de alimentación (7) de acero inoxidable, que lleva acoplada un mechero (8), para provocar la ignición del combustible alimentado en la fase inicial de arranque del sistema.As stated above, the product fuel together with the gasifying support, constituted by coke, calcium and magnetic carbonate, in a ratio of 2/3 of carbonate and 1/3 of coke coal, is introduced into the chamber of gasification (1) through a steel feed hopper (7) stainless, which has a lighter (8) attached, to cause the ignition of the fuel fed in the initial start-up phase of the system.
Este combustible es transportado por el interior de la cámara de gasificación (1) con la colaboración del eje transportador - mezclador (3), a velocidad constante.This fuel is transported inside of the gasification chamber (1) with the collaboration of the shaft conveyor - mixer (3), at constant speed.
El sistema dispone de una soplante (9), que permite suministrar el aire necesario al proceso, que en el ejemplo de realización se trata de una máquina de 2 CV, capaz de suministrar 300 m^{3}/hora de aire a una presión de 0.5 kg/cm^{2}. De forma que el aire producido por la soplante (9) es introducido en el interior de la cámara de refrigeración (2), a través de las válvulas (10), para pasar desde dicha cámara a un recuperador de calor (11), consistente en un tubo de, por ejemplo, 150 mm de diámetro y 4000 mm de longitud, que rodea al tubo de alimentación de aire, y en el que se produce el intercambio de calor de los humos que llegan hasta él por la conducción (12), con el comburente introducido en el reactor gasificador. El aire precalentado es conducido entonces hasta la cámara de gasificación (1), en la que entra a través de válvulas de regulación (13).The system has a blower (9), which allows to supply the necessary air to the process, which in the example This is a 2 hp machine, capable of Supply 300 m3 / hour of air at a pressure of 0.5 kg / cm2. So the air produced by the blower (9) is introduced inside the cooling chamber (2), to through the valves (10), to pass from said chamber to a heat recovery (11), consisting of a tube of, for example, 150 mm in diameter and 4000 mm in length, surrounding the tube air supply, and in which heat exchange occurs of the fumes that reach him by conduction (12), with the oxidizer introduced into the gasifier reactor. The air preheated is then conducted to the gasification chamber (1), which enters through regulating valves (13).
Opcionalmente parte del aire producido por la soplante (9) es conducida directamente hasta el recuperador de calor (11), a través del conducto (14), en lugar de pasar previamente por la cámara envolvente de refrigeración (2).Optionally part of the air produced by the blower (9) is driven directly to the recuperator of heat (11), through the duct (14), instead of passing previously by the cooling chamber (2).
Además se dispone de un compresor (15), encargado de producir aire a presión elevada, que es introducido en la cámara de gasificación (1), a través de una pluralidad de boquillas (16), y es regulado mediante electroválvulas por controladores de temperatura asociados a sondas pirométricas (17). Concretamente y a modo de ejemplo, dicho compresor (15) es capaz de suministrar un caudal de hasta 12 m^{3}/hora a 5 kg/cm^{2}.In addition there is a compressor (15), responsible for producing high pressure air, which is introduced into the gasification chamber (1), through a plurality of nozzles (16), and is regulated by solenoid valves by temperature controllers associated with pyrometric probes (17). Specifically and by way of example, said compressor (15) is capable of deliver a flow rate of up to 12 m 3 / hour at 5 kg / cm 2.
La entrada de aire en la cámara de gasificación (1), tanto el procedente de la soplante (9), como desde el compresor (15), se realiza con una distribución uniforme, por ejemplo con una entrada cada 1.5 metros.The air inlet in the gasification chamber (1), both from the blower (9), and from the compressor (15), is performed with a uniform distribution, by example with an entrance every 1.5 meters.
De este modo se obtiene un reactor gasificador pirolítico, que permite establecer controles por zonas de la temperatura de gasificación, además de poder desarrollar las operaciones del proceso a una temperatura constante, pudiendo aprovechar el calor generado en él para el precalentamiento del aire comburente.In this way a gasifying reactor is obtained pyrolytic, which allows establishing controls by areas of the gasification temperature, in addition to being able to develop process operations at a constant temperature, being able to take advantage of the heat generated in it for preheating the oxidizing air
Se trata, además, de un gasificador que ofrece una gran resistencia mecánica, pudiéndose garantizar su buen comportamiento trabajando a temperaturas de hasta 1000ºC.It is also a gasifier that offers a great mechanical resistance, being able to guarantee its good working behavior at temperatures up to 1000ºC.
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| DE3211249A1 (en) * | 1981-04-10 | 1982-12-02 | Trunkenpolz Maschinen GmbH, 4950 Altheim, Oberösterreich | Method and device for combustion of straw, chopping chips, planning chips, sawdust and similar fuels |
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| US5295449A (en) * | 1990-12-21 | 1994-03-22 | Emu Dee-Aru Co., Ltd. | Dry distillation gasification combustion equipment, dry distillation gas generator, and combustion gas burner unit |
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2002
- 2002-11-28 ES ES200202797A patent/ES2315029B1/en not_active Expired - Fee Related
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