ES2333287A1 - "dispositivo para la inyeccioin de biomasa humeda como combustible solido en hornos de calcinacion". - Google Patents
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Abstract
Disposición para la inyección de biomasa húmeda
como combustible sólido en hornos de calcinación, del tipo en el
que se distingue un silo de almacenamiento (7) que suministra
combustible a una pluralidad de lanzas de combustión (5) que
alimentan un horno de calcinación de roca caliza para la obtención
de cal o dolomía calcinada a través de una pluralidad de líneas de
alimentación, caracterizada esencialmente porque cada línea de
alimentación es totalmente independiente y autónoma, contando en
cada caso de una tolva de dosificación (9) con su correspondiente
alimentador alveolar (14), conectada a una tubería de transporte
neumático (10) provista de su compresor independiente (15) que a su
vez conecta con la entrada (16) de una lanza de combustión (5) en
concreto, de las varias que alimentan de combustible al horno.
Description
Disposición para la inyección de biomasa húmeda
como combustible sólido en hornos de calcinación.
El objeto de la presente invención, tal como se
expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, hace
referencia a una disposición para la inyección de biomasa húmeda
como combustible sólido, en hornos de calcinación del tipo "horno
de cubas regenerativas", empleados típicamente en procesos de
calcinación de roca caliza para la obtención de cal o dolomía
calcinada, aunque opcionalmente se puede utilizar dicha disposición
en cualquier otra aplicación que requiera el transporte o inyección
de biomasa húmeda.
Tradicionalmente, se conocen diferentes procesos
para la calcinación de roca caliza u otras materias similares. Uno
de los más comunes es el sistema denominado regenerativo. Dicho
proceso puede utilizarse con un extenso rango de combustibles
gaseosos, líquidos o sólidos.
Un "horno de cubas regenerativas" consta
normalmente de dos cubas paralelas conectadas entre sí mediante un
canal. Este tipo de horno está diseñado de tal manera que las dos
cubas funcionan alternativamente, primero la una como combustión en
paralelo y la otra como regeneración a contracorriente, y viceversa
después, intercambiándose las funciones antes mencionadas.
Durante la operación del horno, este se alimenta
de aire de combustión por la parte superior de la cuba que en ese
momento está en "modo combustión", al tiempo que se inyecta
combustible (en corriente paralela y en el mismo sentido) en dicha
cuba a través de unas tuberías o "lanzas", cuyos extremos
inferiores se encuentran en un plano horizontal en el interior de
dicha cuba; mientras tanto, la otra cuba que se encuentra en ese
momento en "modo regeneración", actúa a modo de regenerador o
acumulador de calor, al tiempo que salen por ella, a
contracorriente, los gases de escape de la combustión.
El combustible inyectado en el horno por dicha
lanzas, puede ser gaseoso, líquido o sólido.
Existen en el mercado algunos dispositivos de
estas características, como los que se describen a
continuación.
Uno de ellos es el descrito en la patente US
3074706, que utiliza como combustibles preferentemente, o bien
hidrocarburos gaseosos como el gas natural, o bien hidrocarburos
líquidos como los derivados del petróleo. Cuando el combustible
utilizado es gaseoso o líquido, el sistema de inyección a presión
es estándar y no presenta ningún inconveniente especial, salvo los
específicamente derivados del hecho de tratar con fluidos
peligrosos.
Otro dispositivo es el descrito en la patente US
4810190, que utiliza combustible sólido, seco y pulverizado, el
cuál es inyectado mediante un sistema de transporte por aire o gas
inerte a alta presión; esta mezcla de combustible sólido y aire o
gas a alta presión, presenta un comportamiento similar al que se
obtiene con la utilización de combustibles gaseosos. Este sistema
basado en la utilización de combustible sólido seco pulverizado,
comprende un recipiente de pesaje que es alimentado desde un silo
que contiene el combustible sólido pulverizado. A la salida del
recipiente de pesaje, se halla un conjunto de alimentadores que
dosifican y envían simultáneamente el combustible a unas tuberías,
las cuáles, mediante aire u otro gas inerte a presión, transportan
e inyectan el combustible en las lanzas o quemadores del horno.
Como fuente de aire o gas inerte para la propulsión del combustible,
se emplea un único compresor conectado a un recipiente a
presión.
Una alternativa al uso de combustibles fósiles,
es el uso de combustibles alternativos tales como biomasas o
similares.
La utilización de biomasas como combustible,
presenta algunas prestaciones, tanto de tipo económico como social;
en primer lugar, se recicla biomasa, con lo cuál se disminuye la
cantidad de desperdicios arrojados al medio ambiente; en segundo
lugar, determinados tipos de biomasa se obtienen sin coste alguno
como subproducto de determinados procesos industriales o agrícolas,
por lo que son gratuitos, lo cuál permite que sea rentable su uso
(a pesar del bajo poder calorífico que presentan algunos tipos,
debido a su elevado grado de humedad); también, incluso desde el
punto de vista legal, la utilización de biomasa como combustible
presenta la ventaja de que permite el aumento de la cuota de
emisión de CO2 a la atmósfera, ya que mientras se usa biomasa, se
utilizan menos (o no se utilizan) los combustibles fósiles.
Sin embargo, todos los dispositivos mencionados
anteriormente presentan serios inconvenientes, si se desean
utilizar en ellos biomasas húmedas como combustible; en particular,
biomasas de origen industrial o agropecuario (como el "marro"
de café), con un elevado contenido de humedad, son difíciles o
imposibles de utilizar (en su estado original de suministro) con
las técnicas de dosificación e inyección de combustible comúnmente
empleadas, antes mencionadas. Entre las dificultades que se pueden
presentar, sobre todo en las líneas de transporte e inyección del
combustible en las lanzas, se incluyen la tendencia al
apelmazamiento o a la colmatación, los problemas de fluidez y la
formación de bóvedas, entre otros.
Debido al hecho de que, en un sistema
tradicional de inyección de combustible sólido pulverizado para
este tipo de hornos, todas las líneas de inyección son alimentadas
por un único compresor, cuando se emboza una de dichas líneas, la
presión dinámica del compresor se redistribuye entre las demás
líneas, con lo que la línea embozada deja de funcionar; esto se
traduce en una reducción de la cantidad de combustible que llega al
horno, lo cuál provoca una pérdida de rendimiento del mismo, además
del problema de limpieza de la línea que ello representa.
Una solución parcial a dicho problema consiste
en mezclar pequeñas cantidades de biomasa sólida húmeda con
combustible sólido fósil pulverizado tradicional; si embargo, los
problemas derivados de tener que averiguar cuáles son las
proporciones correctas, según sea el origen de la biomasa utilizada
y/o su grado de humedad, hacen poco operativa esta solución.
Otra deficiencia inherente al sistema actual, es
la imposibilidad de controlar con precisión la dosificación de
combustible que se dirige hacia cada una de las lanzas o grupo de
lanzas.
Con el fin de superar estos inconvenientes, se
ha diseñado la novedosa disposición para la inyección de biomasa
húmeda como combustible sólido, en hornos de calcinación del tipo
"horno de cubas regenerativas", objeto de la presente memoria
técnica.
En términos generales, la presente invención se
refiere a una disposición para la inyección de biomasa húmeda, que
no presenta problemas de apelmazamiento, colmatación, fluidez o
formación de bóvedas, en las líneas de transporte de dicha biomasa
hasta el horno, incluso sin mezclar dicha biomasa con combustibles
fósiles tradicionales.
Además, la nueva disposición permite una
dosificación del combustible de biomasa, exacta e independiente,
para cada una de las líneas por separado.
La novedosa disposición consiste, esencialmente,
en incorporar una turbina impulsora de aire a presión (o un
compresor) independiente por cada línea, además también de un
dosificador (o más) independiente por cada línea; de este modo, si
una determinada línea se empieza a obstruir por apelmazamiento o
colmatación, la presión empieza a aumentar en dicha línea, con lo
cuál aumenta la velocidad del aire o gas impulsor y,
consecuentemente, este arrastra consigo el combustible acumulado,
desobstruyendo la línea; además, la presencia de un dosificador por
cada línea, asegura un control exacto del combustible suministrado
a la misma.
La nueva disposición está constituida por un
horno alternativo regenerativo de flujo paralelo, junto a un
sistema de suministro de combustible biomasa húmeda, independiente
para cada línea de alimentación del horno.
El horno consta de dos cubas que están
conectadas mediante un canal; este horno está diseñado de manera
que las cubas actúan alternativamente, la primera como combustión
en paralelo, mientras que la segunda actúa como regeneración a
contracorriente, y después viceversa, la primera como regeneración
y la segunda como combustión.
Durante la operación del horno, este se alimenta
de aire de combustión por la parte superior de la cuba que está en
ese momento en combustión, al tiempo que se inyecta biomasa húmeda,
sólida y pulverizada, a la misma cuba a través de unas tuberías o
lanzas cuyos extremos se encuentran en un plano horizontal en el
interior de la cuba en la que se está produciendo combustión; los
gases de la combustión salen por la otra cuba, la que en ese momento
hace de regeneradora, a contracorriente.
El sistema de dosificación de combustible consta
de un silo de almacenamiento de combustible biomasa húmeda (sólida
y pulverizada), y de varias tolvas de dosificación por pérdida de
peso conectado a otras tantas tuberías de transporte neumático que
a su vez conectan con las entradas a las lanzas de combustión que
alimentan de combustible al horno.
Durante el periodo de reversión del horno en el
que se intercambian el proceso de combustión por el de regeneración
de las cubas, se selecciona la cuba de combustión mediante un
dispositivo de bifurcación adecuado y se efectúa el llenado de las
tolvas de dosificación mediante un alimentador alveolar y unas
válvulas de paso.
Durante la fase de combustión, unos
alimentadores alveolares instalados en la parte inferior de las
tolvas de dosificación actúan de manera individualizada ajustando
continuamente su velocidad para conseguir una dosificación uniforme
del combustible durante todo el periodo de combustión;
opcionalmente pueden incluirse sistemas de ayuda a la fluidificación
en las tolvas de dosificación para optimizar aún más su
funcionamiento.
Cada una de las tuberías de transporte neumático
que alimentan la cuba en combustión, dispone de su propio
compresor.
Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora
hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria descriptiva y
formando parte integrante de la misma, de un conjunto de dibujos en
los que se ha representado de manera simplificada y esquemática, un
ejemplo de realización práctica únicamente explicativo aunque no
limitativo, de las características de la novedosa invención.
La figura 1 muestra un diagrama en sección
vertical de un horno regenerativo de flujo paralelo.
La figura 2 muestra un esquema general de la
novedosa disposición para la inyección de biomasa húmeda como
combustible sólido en el horno de calcinación.
En las figuras que acompañan a la presente
memoria se describe, a modo de ejemplo, un caso práctico de
realización del dispositivo objeto de la misma.
El horno consta de dos cubas (1 y 2) que están
conectadas mediante un canal (3). Este horno está diseñado de
manera que las cubas actúan alternativamente, la primera (1) como
combustión en paralelo, mientras que la segunda (2) actúa como
regeneración a contracorriente, y después viceversa, la primera (1)
como regeneración y la segunda (2) como combustión.
Durante la operación del horno, este se alimenta
de aire de combustión (4) por la parte superior de la cuba (1) que
está en ese momento en combustión, al tiempo que se inyecta biomasa
húmeda (17), sólida y pulverizada, a la misma cuba a través de unas
tuberías o lanzas (5) cuyos extremos se encuentran en un plano
horizontal en el interior de la cuba (1) en la que se está
produciendo combustión; los gases de la combustión (6) salen por la
otra cuba (2), la que en ese momento hace de regeneradora, a
contracorriente.
El sistema de dosificación de combustible consta
de un silo de almacenamiento (7) de combustible biomasa húmeda
(sólida y pulverizada), y de cuatro tolvas de dosificación por
perdida de peso (9) conectado a otras tantas tuberías de transporte
neumático (10) que a su vez conectan con las entradas (16) a las
lanzas de combustión (5) que alimentan de combustible al horno.
Durante el periodo de reversión del horno en el
que se intercambian el proceso de combustión por el de regeneración
de las cubas, se selecciona la cuba de combustión mediante un
dispositivo de bifurcación adecuado (11) y se efectúa el llenado de
las tolvas de dosificación (9) mediante un alimentador alveolar (8)
y unas válvulas (12 y 13) de paso.
Durante la fase de combustión, unos
alimentadores alveolares (14) instalados en la parte inferior de
las tolvas de dosificación (9) actúan de manera individualizada
ajustando continuamente su velocidad para conseguir una
dosificación uniforme del combustible durante todo el periodo de
combustión.
Cada una de las tuberías de transporte neumático
(10) que alimentan la cuba en combustión, dispone de su propio
compresor (15).
Serán independientes del objeto de la presente
invención los materiales que se empleen en la fabricación de los
distintos elementos que la componen, así como las formas,
dimensiones y accesorios que pueda presentar, pudiendo ser
reemplazados por otros técnicamente equivalentes, siempre que no
afecten a la esencialidad de la misma ni se aparten del ámbito
definido en el apartado de reivindicaciones.
Establecido el concepto expresado, se redacta a
continuación la nota de reivindicaciones, sintetizando así las
novedades que se desean reivindicar.
Claims (2)
1. Disposición para la inyección de biomasa
húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación, del tipo
en el que se distingue un silo de almacenamiento (7) que suministra
combustible a una pluralidad de lanzas de combustión (5) que
alimentan un horno de calcinación de roca caliza para la obtención
de cal o dolomía calcinada a través de una pluralidad de líneas de
alimentación, caracterizada esencialmente porque cada línea
de alimentación es totalmente independiente y autónoma, contando en
cada caso de una tolva de dosificación (9) con su correspondiente
alimentador alveolar (14), conectada a una tubería de transporte
neumático (10) provista de su compresor independiente (15) que a su
vez conecta con la entrada (16) de una lanza de combustión (5) en
concreto, de las varias que alimentan de combustible al horno.
2. Disposición para la inyección de biomasa
húmeda como combustible sólido en hornos de calcinación, según
reivindicación anterior, caracterizada esencialmente porque
cuando el horno utilizado es de cubas regenerativas, cada tubería
de transporte neumático (10) presenta un dispositivo de bifurcación
(11) hacia dos lanzas de combustión (5) independientes, cada una
situada en una cuba (1 y 2) del horno.
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100218 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2333287 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110119 |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
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