ES2690202T3 - Disposición para y procedimiento de gasificación de combustible sólido - Google Patents

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Abstract

Disposición (10) para gasificar combustible sólido, comprendiendo dicha disposición un reactor de gasificación (12, 12') para producir un gas producto oxidable a partir de combustible sólido y un reactor de tratamiento de gas (20) dispuesto en la dirección de flujo del gas producto en conexión de flujo de gas con el reactor de gasificación, comprendiendo dicho reactor de tratamiento de gas unos medios para suministrar gas oxigenado al reactor de tratamiento de gas (20) para la oxidación parcial y el craqueo térmico del gas producto, caracterizada por que el reactor de tratamiento de gas (20) es un reactor vertical, estando provista la parte superior del mismo de una entrada (26) para suministrar el gas producto al reactor, y estando provista la parte inferior del mismo de un enfriador de intercambio de calor por radiación (41) del gas producto para solidificar los componentes fundidos en el gas producto, y una conexión de descarga (46) para eliminar los componentes fundidos solidificados del enfriador de intercambio de calor por radiación (41), en la que el enfriador de intercambio de calor por radiación (41) está formado por unas paredes (21) que comprenden unas superficies de intercambio de calor y definen un espacio de gas sustancialmente libre en el enfriador de intercambio de calor por radiación.

Description

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DESCRIPCION
Disposición para y procedimiento de gasificación de combustible sólido.
La presente invención se refiere a una disposición para gasificar combustible sólido según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se refiere asimismo a un procedimiento de gasificación de combustible sólido según el preámbulo de la reivindicación 7.
Los gases calientes tratados en determinados procesos industriales contienen componentes que presentan tendencia a adherirse a las superficies calientes. También pueden generarse compuestos pegajosos como resultado del enfriamiento. Esto complica la recuperación de calor a partir de los gases o el enfriamiento del gas.
Se producen asimismo unos problemas en los procesos de gasificación debido a que las sustancias se adhieren a superficies de intercambio de calor. Se ha observado que la gasificación o la combustión de material carbonoso sólido en un reactor de lecho fluidizado circulante, en el que se mantiene una velocidad de flujo de gas tan alta que una parte considerable de las partículas sólidas se arrastran con gas a partir de la cámara de reacción y tras la separación de partículas vuelve principalmente al lecho fluidizado, tiene muchas ventajas en comparación con los procedimientos de combustión o gasificación convencionales.
Al gasificar combustibles carbonosos, tales como biocombustibles o combustibles derivados de residuos, generalmente se suministran aire y/u oxígeno así como vapor al reactor de gasificación, mediante lo cual un objetivo es generar gas producto, cuyos componentes principales son monóxido de carbono CO, hidrógeno H2 e hidrocarburos CxHy. Las partículas de cenizas y el carbono residual se arrastran habitualmente con el gas producto que sale del reactor de gasificación. Dependiendo del concepto, posiblemente deben separarse mediante un separador de partículas, por ejemplo, mediante un filtro, antes de la utilización adicional del gas producto. Generalmente, el objetivo es optimizar la eficiencia del sistema de gasificación de una manera tal que el nivel de conversión de carbón del combustible sea lo más alto posible, en otras palabras el contenido del carbono residual en la ceniza eliminada del equipo sea lo más bajo posible.
Especialmente con los gases de gasificación derivados de biocombustibles, la recuperación de calor y también posiblemente una utilización adicional del gas se complican sustancialmente por componentes contenidos en los biocombustibles que presentan tendencia a adherirse en las superficies. También pueden generarse compuestos pegajosos como resultado del enfriamiento.
El gas producto que sale del reactor de gasificación también contiene generalmente partículas de cenizas, que se necesita eliminar, por ejemplo, mediante un filtro de partículas antes de la utilización adicional del gas producto. Debido a que los filtros de partículas que filtran gas a alta temperatura son caros y propensos a dañarse, el gas producto generalmente se enfría antes del filtrado. Especialmente al gasificar materiales residuales y biomasa, pueden generarse cantidades considerables de compuestos de alquitrán. En este caso, los compuestos de alquitrán se refieren a compuestos o componentes que son gaseosos a la temperatura de gasificación, pero se condensan a temperaturas más bajas para dar gotitas, que se adhieren fácilmente, e incluso adicionalmente para dar partículas sólidas, que pueden acumularse, por ejemplo, en superficies de intercambio de calor del enfriador de gas o depósitos de filtro que son difíciles de eliminar. Por tanto, los compuestos de alquitrán, por ejemplo, reducen la eficiencia de intercambio de calor de las superficies de intercambio de calor debilitando el funcionamiento del equipo y obstruyen los elementos de filtrado del filtro aumentando la pérdida de presión.
La cantidad de compuestos de alquitrán puede reducirse mediante craqueo térmico. Después se descomponen los compuestos de alquitrán mediante craqueo térmico y se reduce la cantidad de compuestos de alquitrán en el gas producto final. El craqueo térmico del gas producto se realiza aumentando la temperatura del gas después de la gasificación lo suficientemente alta, mediante lo cual los alquitranes generados se descomponen para dar compuestos más sencillos. La manera más fácil de hacer esto es introducir en el gas producto o bien oxígeno o bien aire. De ese modo se quema una parte de los componentes combustibles del gas y la temperatura aumenta. La temperatura requerida para el craqueo de compuestos de alquitrán es de aproximadamente 1000 - 1200°C. El gas producto consumido para la combustión se compensa mediante compuestos generados en el craqueo térmico.
La publicación JP 11043681 da a conocer la gasificación de biocombustibles en un reactor de lecho fluidizado. El gas producto de un reactor de lecho fluidizado se guía a un horno de oxidación que funciona a una temperatura superior a la del reactor de lecho fluidizado, horno en el que se produce la gasificación secundaria. La temperatura en el horno de oxidación es de 1200 - 1600°C, mediante lo cual, por ejemplo, se descomponen los compuestos de alquitrán. La parte inferior del horno de oxidación está dotada de una parte de enfriamiento, en la que se enfrían el gas y el material fundido formado transportándolos hacia agua. El rápido enfriamiento con agua
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solidifica el material fundido y el material así granulado se elimina del enfriador y el gas se guía a un tratamiento adicional.
La publicación US 2007/0175095 da a conocer un sistema de gasificación de biomasa, en el que el gas producto de la etapa de gasificación real se transporta a una unidad de reformación aguas abajo, en el que los componentes de alquitrán del gas producto se descomponen mediante craqueo térmico. Se suministra oxígeno a la unidad de reformación, mediante lo cual se oxida el combustible, lo cual aumenta la temperatura hasta un nivel requerido por el craqueo térmico. Esto provoca el craqueo de los compuestos de alquitrán. El gas se enfría tras la unidad de reformación y se transporta para utilizarse. Aquí, el material fundido procedente de la etapa de gasificación se dirige para actuar como combustible en un calentador independiente que proporciona calor a la gasificación. En el procedimiento dado a conocer en la publicación, la cuestión del tratamiento de componentes fundidos que se generan en el craqueo térmico real queda completamente abierta. Por tanto, la solución es especialmente propensa a la obstrucción de las superficies de calor aguas abajo de la unidad de reformación. La publicación WO 2010/069068 da a conocer una disposición para producir gas de síntesis a partir de biomasa, en la que material de biomasa parcialmente oxidado se convierte en gas sintético en la parte de margen libre de un recipiente de lecho fluidizado, y se realiza una conversión adicional mediante gas oxidante en dos reformadores térmicos verticales.
Un objetivo de la invención es proporcionar una disposición para y procedimiento de gasificación de combustible sólido, mediante los cuales sea posible minimizar los problemas de la técnica anterior.
Los objetivos de la invención se consiguen mediante una disposición según la reivindicación 1 para gasificar combustible sólido, disposición que comprende un reactor de gasificación para producir gas producto oxidable a partir de combustible sólido y un reactor de tratamiento de gas dispuesto en la dirección de flujo del gas producto en conexión de flujo de gas con el reactor de gasificación, comprendiendo dicho reactor de tratamiento de gas medios para suministrar gas oxigenado al reactor de tratamiento de gas para la oxidación parcial y craqueo térmico del gas producto. El rasgo característico principal de la invención es que un enfriador de intercambio de calor por radiación de gas producto está dispuesto en conexión con el reactor de tratamiento de gas para solidificar componentes fundidos en el gas producto y que una conexión de descarga está dispuesta en la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación para eliminar material sólido separado del gas producto, especialmente componentes fundidos solidificados, a partir del enfriador de intercambio de calor por radiación.
Al utilizar una disposición de este tipo, no se necesitan catalizadores para descomponer los componentes de alquitrán del gas de gasificación, mediante lo cual el funcionamiento de la disposición es fiable. Al mismo tiempo, es posible enfriar gas que contiene componentes pegajosos y/o fundidos producidos durante el craqueo térmico de una manera fiable, y eliminar dichos componentes en forma sólida. La disposición también es eficiente energéticamente, debido a que se recuperan cantidades considerables de calor a partir de componentes pegajosos y/o fundidos antes de su eliminación en forma sólida.
El enfriador de intercambio de calor por radiación está formado por paredes que definen un espacio de gas del enfriador de intercambio de calor por radiación. Las paredes del enfriador de intercambio de calor por radiación comprenden superficies de intercambio de calor y el espacio de gas que permanece en el interior de las paredes es espacio sustancialmente libre.
De este modo, se minimiza el riesgo de obstruir el enfriador y se obtiene un enfriamiento fiable y el cambio de componentes pegajosos y/o fundidos a no pegajosos antes de eliminarse del enfriador.
El reactor de tratamiento de gas es un reactor vertical, estando dotada la parte superior del mismo de una entrada para suministrar el gas producto al reactor, y estando dotada la parte inferior del mismo de dicho enfriador de intercambio de calor por radiación.
La parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación está dispuesta preferentemente con una cámara de giro para el flujo de gas, cámara cuya parte inferior está dotada de dicha conexión de descarga y cámara que está dotada de una abertura de descarga de gas de una manera tal que la dirección de flujo del gas que fluye a través de la cámara de giro cambia sustancialmente en la cámara de giro. La abertura de descarga de gas desemboca en la cámara de giro preferentemente de una manera tal que la dirección de flujo de gas cambia en la cámara de giro en por lo menos 90°.
Preferentemente, la parte superior del reactor de tratamiento de gas comprende un revestimiento refractario, por ejemplo, mampostería.
Según una forma de realización preferida, la abertura de descarga de gas anteriormente mencionada se conecta a una caldera de convección, que comprende por lo menos un intercambiador de calor. Preferiblemente, la caldera de convección comprende por lo menos dos intercambiadores de calor, que están dispuestos subsiguientemente en dirección horizontal. Preferentemente el intercambiador de calor o los intercambiadores de
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calor de la caldera de convección están dispuestos directamente sobre la parte inferior de la caldera de convección y un transportador para material sólido está dispuesto en la parte inferior de la caldera de convección. El transportador está dispuesto preferentemente para transferir material sólido desde la parte inferior de la caldera de convección hasta la parte inferior de la cámara de giro del flujo de gas dispuesto en la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación.
El reactor de gasificación es preferentemente un reactor de lecho fluidizado circulante, que comprende un separador de sólidos, cuya conexión de descarga de gas está en conexión de flujo de gas con el reactor de tratamiento de gas.
Los objetivos de la invención también se consiguen mediante un procedimiento según la reivindicación 7, de gasificación de combustible sólido en un reactor de gasificación, en el que se produce gas producto oxidable a partir de combustible sólido, dirigiéndose dicho gas producto desde el reactor de gasificación hasta un reactor de tratamiento de gas, reactor de tratamiento de gas en el que se introduce gas oxigenado y se oxida parcialmente gas producto y se aumenta su temperatura, mediante lo cual se consigue el craqueo térmico de los componentes del gas producto. Un rasgo característico del procedimiento es que en el procedimiento se funden y/o ablandan componentes sólidos del gas producto para volverse pegajosos formando componentes fundidos, tras lo cual se dirige el gas a un enfriador de intercambio de calor por radiación, en el que se reduce la temperatura del gas producto mediante intercambio de calor por radiación de una manera tal que los componentes fundidos en el gas producto se solidifican y los componentes solidificados se descargan del enfriador de intercambio de calor por radiación en forma sólida a través de una conexión de descarga dispuesta en la parte inferior del mismo.
El gas producto se guía preferentemente para fluir en el reactor de tratamiento de gas de manera sustancialmente vertical desde la parte superior hacia abajo, y se cambia la dirección del flujo de gas producto en la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación, tras lo cual el flujo de gas producto se transporta a una caldera de convección. La dirección del flujo de gas de producción se cambia preferentemente en 90 - 180 grados.
En el procedimiento, se produce gas producto oxidable a partir de combustible sólido en un lecho fluidizado, mediante lo cual la composición del material del lecho fluidizado se controla por lo menos parcialmente basándose en el comportamiento de fundido o ablandado de los componentes de gas en el reactor de tratamiento de gas.
Otros rasgos característicos adicionales típicos de la invención se vuelven evidentes en las reivindicaciones adjuntas y en la descripción de las formas de realización en las figuras.
La invención y el funcionamiento de la misma se describen a continuación con referencia al dibujo esquemático adjunto, en el que
la figura 1 representa esquemáticamente una forma de realización de una disposición según la invención; y
la figura 2 representa esquemáticamente otra forma de realización de una disposición según la invención.
La figura 1 da a conocer una forma de realización según la invención de una disposición 10 para gasificar combustible sólido. La forma de realización de la figura 1 comprende un reactor de gasificación 12', en el que se gasifica combustible de una manera tal que el gas producto generado puede oxidarse adicionalmente. La disposición también comprende un reactor de tratamiento de gas 20 dispuesto en la dirección de flujo del gas producto en conexión de flujo de gas con el reactor de gasificación 12' para el craqueo térmico del gas producto y un enfriador 41 de intercambio de calor por radiación de gas dispuesto en conexión con el reactor de tratamiento de gas. Esta entidad proporciona una disposición para generar gas producto oxidable a partir de combustible sólido, disposición mediante la cual puede generarse gas producto de buena calidad de una manera fiable utilizando craqueo térmico y al mismo tiempo teniendo en cuenta los componentes fundidos generados en el craqueo térmico de una manera fiable en cuanto al funcionamiento solidificándolos para dar una forma no pegajosa y tratándolos en una forma no pegajosa.
Por lo tanto se genera gas producto en un reactor de gasificación y se transporta sustancialmente no enfriado a un reactor de tratamiento de gas tras el reactor de gasificación 12' en la dirección de flujo del gas producto. Un enfriador 41 de intercambio de calor por radiación para gas está conectado con el reactor de tratamiento de gas 20, que en esta realización está conectado además, por ejemplo, a una caldera de convección 40 para el enfriamiento adicional del gas producto.
El reactor de tratamiento de gas 20 es un reactor vertical, en el que el gas está dispuesto para fluir sustancialmente desde la parte superior hacia abajo. La parte superior del mismo está dotada de una entrada 26 para introducir gas producto al reactor 20. El reactor de tratamiento de gas comprende preferentemente medios 22 para introducir gas oxigenado al reactor, preferentemente dispuestos en conexión con la entrada 26. Los medios 22 están conectados con una fuente 24 de gas, conteniendo preferentemente o bien oxígeno o bien una
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mezcla de oxígeno y vapor. Los medios 22 para introducir gas oxigenado al reactor también pueden comprender canales separados para gas oxigenado y vapor, mediante los cuales los medios 22 están conectados tanto con una fuente de gas oxigenado como con una fuente de vapor (no mostrada). Para tratar de forma eficiente el gas producto, se han dispuesto preferentemente los medios 22 para introducir gas oxigenado en la línea central de la entrada 26 de una manera tal que el gas oxigenado y el vapor pueden dirigirse al reactor de una manera tal que el flujo de los mismos se dirige sustancialmente en paralelo con la dirección de flujo del gas producto.
El oxígeno suministrado mediante los medios 22 oxida una parte de los componentes combustibles del gas producto y la temperatura del gas aumenta. Por tanto, cuando se hace funcionar el aparato, se forma una zona oxidante 27 en conexión con la entrada 26. La zona de entrada en la parte superior del reactor de tratamiento de gas está dotada de revestimiento refractario 34, tal como mampostería. El revestimiento de mampostería se ha utilizado para recubrir sustancialmente todas las superficies en la parte superior del reactor de tratamiento de gas. El revestimiento continúa a una distancia desde la entrada de una manera tal que se extiende por lo menos hasta cubrir la zona de oxidación del reactor de tratamiento de gas. El revestimiento refractario actúa como aislante térmico y, por tanto, la estructura permite el aumento de la temperatura del gas lo suficientemente alta como para provocar el craqueo térmico. La estructura externa del revestimiento refractario puede ser en sí misma una estructura enfriada debido a la resistencia de la estructura. Se mantiene preferentemente una temperatura de aproximadamente 1100 - 1400°C en la parte superior del reactor de tratamiento de gas 20. Aunque en la presente memoria se hace referencia a una zona de oxidación, debe apreciarse que el gas producto solo se oxida parcialmente en esta etapa y que además el gas producto final todavía es gas oxidable. A alta temperatura, los compuestos de alquitrán del gas producto se craquean mediante craqueo térmico, mediante lo cual se reduce la cantidad de compuestos de alquitrán en el gas producto, debido a que los compuestos de alquitrán formados en el gas producto se descomponen para dar compuestos más sencillos. Al mismo tiempo, el gas producto utilizado para la combustión se compensa mediante compuestos generados mediante craqueo térmico.
La alta temperatura mantenida en el reactor de tratamiento de gas 20 ablanda o incluso funde los sólidos, que también pueden denominarse ceniza volante, que llegan al reactor de tratamiento de gas 20 a través del separador 14. Las partículas de cenizas volantes ablandadas se adhieren a las superficies circundantes, de las que pueden eliminarse mediante soplado de hollín. Con esta finalidad, la disposición comprende preferentemente sopladores de hollín. Se han dispuesto preferentemente medios de inyección de agua a alta presión en conexión con la superficie con revestimiento refractario del reactor de tratamiento, mediante lo cual es posible eliminar la ceniza adherida en la superficie con revestimiento refractario mediante inyección de agua de alta presión.
El enfriador 41 de intercambio de calor por radiación comienza desde debajo de la parte con revestimiento refractario, desde las proximidades cercanas de la misma. En otras palabras, las paredes 21 de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20 actúan como intercambiadores de calor por radiación, que enfrían el gas producto. El enfriador de intercambio de calor por radiación está formado por paredes 21, que definen un volumen de gas en el enfriador de intercambio de calor por radiación, volumen de gas que es espacio sustancialmente libre. En otras palabras, no están dispuestas estructuras del intercambiador de calor que afecten al flujo de gas en el volumen de gas. La ceniza volante ablandada y/o fundida también se adhiere de ese modo a las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20. Preferiblemente, hay sopladores 44 de hollín en conexión con las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas, mediante los cuales es posible eliminar el material solidificado acumulado en las paredes. Los sopladores 44 de hollín pueden ser, por ejemplo, sopladores de hollín tipo martillo cónico, que pueden proporcionar impactos a una pared del intercambiador de calor por radiación desde el exterior del mismo. Los sopladores de hollín se posicionan preferentemente para provocar un efecto en todas las superficies del enfriador de intercambio de calor por radiación.
Una cámara de giro 28 para el flujo de gas se proporciona en la parte inferior del reactor de tratamiento de gas, cámara desde la que una abertura 30 de salida de gas desemboca en la caldera de convección 40. Además, las paredes de la cámara de giro 28 actúan al mismo tiempo como intercambiadores de calor por radiación. En la parte inferior de la cámara de giro, hay una conexión 46 de descarga para eliminar material sólido separado en una forma sólida del gas producto. El material sólido separado de las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20 se guía a lo largo de las paredes del reactor y la cámara de giro 25 a la conexión 46 de descarga para tratarse adicionalmente.
Especialmente los biocombustibles contienen cenizas, que presentan componentes alcalinos, tales como potasio y sodio. Los componentes alcalinos se funden a las altas temperaturas del craqueo térmico. En presencia de cloro y otros componentes de ceniza, las sales de sodio y potasio forman una mezcla muy corrosiva en la fase de fundido que es muy dañina para muchos materiales de revestimiento y aceros de recipiente de presión. Esto puede reducirse considerablemente, según una forma de realización de la invención, añadiendo una cantidad apropiada de turba u otro combustible que contiene componentes ácidos, tales como silicio o azufre. De ese modo, el efecto corrosivo de la ceniza fundida que se genera en el craqueo térmico se reducirá sustancialmente.
La figura 2 representa otra forma de realización de una disposición 10 según la invención para gasificar combustible sólido. La forma de realización de la figura 2 comprende un reactor de lecho fluidizado circulante 12,
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que actúa como reactor de gasificación, y el combustible se gasifica en un lecho fluidizado rápido formado en dicho reactor de gasificación de una manera tal que se genera gas producto oxidable. La disposición también comprende un reactor de tratamiento 20 para gas generado en el reactor y conectado en la dirección de flujo del gas producto en conexión de flujo de gas con el reactor de lecho fluidizado circulante 12 y un enfriador 41 de intercambio de calor por radiación dispuesto en conexión con el mismo.
La disposición es especialmente ventajosa cuando el combustible utilizado es biomasa. La estructura y funcionamiento básico de un reactor de lecho fluidizado circulante 12 se conocen en sí mismos. El reactor de lecho fluidizado circulante comprende, por ejemplo, medios de entrada 16 para fluidificar gas y medios de entrada 18 para material de lecho y/o combustible. El reactor de lecho fluidizado circulante 12 también comprende un aparato de separación 14 para material sólido, tal como uno o más ciclones, en el que material sólido, especialmente material de lecho, se separa del gas producto y se devuelve como la denominada circulación externa al reactor. El gas producto se transporta desde el aparato de separación 14 del reactor de lecho fluidizado circulante 12 hasta un reactor de tratamiento de gas 20 posterior al mismo en la dirección de flujo de gas, mostrada con una flecha A, sustancialmente no enfriado. Hay un enfriador 41 de intercambio de calor por radiación para gas en conexión con el reactor de tratamiento de gas 20, que está conectado además en esta realización a una caldera de convección 40, que es una denominada caldera horizontal. Todos los intercambiadores 42 de calor principales de la caldera horizontal están soportados subsiguientemente en horizontal. El enfriador 41 de gas está formado principalmente por superficies 21 del intercambiador de calor por radiación.
El reactor de tratamiento de gas 20 también es en este caso un reactor vertical, en el que el gas está dispuesto para fluir sustancialmente desde la parte superior hacia abajo. Una entrada 26 está dispuesta en la parte superior del mismo para introducir gas producto al reactor 20. El reactor de tratamiento de gas 20 comprende preferentemente medios 22 para suministrar gas oxigenado al reactor dispuestos en conexión con la entrada 26. Los medios 22 están conectados con una fuente 24 de gas que contiene preferentemente o bien oxígeno o bien una mezcla de oxígeno y vapor. Los medios 22 para suministrar gas oxigenado al reactor también pueden comprender canales separados para gas oxigenado y vapor, mediante lo cual los medios 22 están conectados tanto con la fuente de gas oxigenado como con la fuente de vapor (no mostrada). Para tratar de forma eficiente el gas producto, los medios 22 para alimentar gas oxigenado están dispuestos preferentemente en la línea central de la entrada 26 y de una manera tal que pueden suministrarse gas oxigenado y vapor al reactor de una manera tal que el flujo de los mismos se dirige sustancialmente en paralelo con la dirección de flujo del gas producto.
El oxígeno suministrado mediante los medios 22 oxida una parte de los componentes combustibles del gas producto y la temperatura del gas aumenta. Por tanto, cuando el aparato está funcionando, se forma una zona de oxidación 27 en conexión con la entrada 26. A la zona de entrada en la parte superior del reactor de tratamiento de gas se le suministra desde el interior un revestimiento refractario 34, tal como mampostería. El revestimiento refractario se utiliza sustancialmente para todas las superficies en la parte superior del reactor de tratamiento de gas. El revestimiento refractario continúa desde la entrada hasta una distancia desde la misma de una manera tal que se extiende por lo menos hasta tal distancia que la zona de oxidación del reactor de tratamiento de gas se encuentra dentro del área del revestimiento refractario. El revestimiento refractario actúa como aislante térmico y la estructura permite por tanto el aumento de la temperatura del gas lo suficientemente alta como para provocar el craqueo térmico. La estructura externa del revestimiento refractario puede ser en sí misma una estructura enfriada debido a la resistencia de la estructura. Preferiblemente, se mantiene una temperatura de aproximadamente 1100 - 1400°C en la parte superior del reactor de tratamiento de gas 20. Aunque en la presente memoria se hace referencia a una zona de oxidación, debe entenderse que el gas producto solo se oxida parcialmente en esta etapa y que además el gas producto final todavía es gas oxidable. A alta temperatura, los compuestos de alquitrán del gas producto se descomponen mediante craqueo térmico, mediante lo cual la cantidad de compuestos de alquitrán en el gas producto se reduce, debido a que los compuestos de alquitrán formados en el gas producto se descomponen para dar compuestos más sencillos. Al mismo tiempo, el gas producto consumido a combustión se compensa mediante compuestos generados mediante craqueo térmico.
Cuando se hace funcionar el reactor de lecho fluidizado circulante 12 en la forma de realización de la figura 2 según una forma de realización de una manera tal que se reduce la temperatura de gasificación en el reactor, mediante lo cual la cantidad de carbono sólido y/o hidrocarburos que son arrastrados desde el reactor 12 de gasificador hasta el reactor de tratamiento de gas 20 mediante un separador 14 aumenta. La oxidación parcial del reactor de tratamiento de gas cambia de ese modo de una manera tal que la llama formada con el mismo es más ventajosa en cuanto al intercambio de calor por radiación y, por tanto, puede aumentarse la eficiencia del intercambio de calor por radiación en el reactor de tratamiento de gas.
La alta temperatura mantenida en el reactor de tratamiento de gas 20 ablanda o incluso funde el material sólido que llega al reactor de tratamiento de gas 20 a través del separador 14, que también puede denominarse ceniza volante. Las partículas de ceniza volante ablandada se adhieren en las superficies circundantes, desde las que pueden eliminarse mediante soplado de hollín. Por tanto, la disposición también comprende preferentemente sopladores de hollín. Medios de inyección de agua a alta presión están preferentemente dispuestos en conexión con la superficie con revestimiento refractario del reactor de tratamiento, mediante lo cual la ceniza adherida a la
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superficie con revestimiento refractario puede eliminarse satisfactoriamente, por ejemplo, mediante inyección de agua de alta presión.
Las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20 debajo de la parte con revestimiento refractario actúan como intercambiadores de calor por radiación, enfriando el gas producto. El enfriador de intercambio de calor por radiación está formado por paredes que definen un volumen de gas en el enfriador de intercambio de calor por radiación, siendo el volumen de gas un espacio sustancialmente libre. En otras palabras, no están dispuestas estructuras del intercambiador de calor que afecten al flujo de gas en el volumen de gas. Cuando se enfría el gas, la ceniza volante ablandada y/o fundida también se adhiere en cierta medida a las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20 y se solidifica en la superficie del mismo. Con esta finalidad, se proporcionan preferentemente sopladores 44 de hollín en conexión con las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas, mediante el cual puede eliminarse material solidificado y acumulado en las paredes. Los sopladores 44 de hollín son sopladores de hollín tipo martillo cónico, mediante los cuales pueden generarse impactos en la pared del intercambiador de calor por radiación desde el exterior del mismo.
Como puede apreciarse en los dibujos, el intercambiador de calor por radiación, en otras palabras la pared enfriada, comprende canales del intercambiador de calor, tales como tubos. Los colectores de recogida de los tubos en la pared enfriada están indicados con el número de referencia 23 en las figuras. Los canales del intercambiador de calor del enfriador 41 de intercambio de calor por radiación se extienden en los dibujos solo debajo de la parte con revestimiento refractario o hasta el extremo inferior de la misma. De ese modo, la estructura de la parte superior puede unirse con el enfriador de intercambio de calor por radiación de una manera tal que la utilización de sopladores 44 de hollín dispuestos en conexión con el enfriador de intercambio de calor por radiación no provoca ninguna transmisión significativa de impactos por soplado de hollín, que sea adversa para la resistencia del revestimiento refractario, al revestimiento refractario. También se ha dado a conocer en la figura 2, cómo el revestimiento refractario de la parte superior puede presentar una estructura enfriada por separado, cuyos colectores de recogida de tubos de enfriamiento se muestran con el número de referencia 23'.
Una cámara de giro 28 para el flujo de gas está dispuesta en la parte inferior del reactor de tratamiento de gas, desde el que una abertura 30 de descarga de gas desemboca en una caldera de convección 40, sustancialmente hacia arriba. Las paredes de la cámara de giro 28 también funcionan al mismo tiempo como intercambiadores de calor por radiación. La parte inferior de la cámara de giro está dotada de una conexión 46 de descarga para la descarga de material sólido separado del gas producto. El material sólido separado de las paredes de la parte inferior del reactor de tratamiento de gas 20 se transporta a lo largo de las paredes del reactor y la cámara de giro 28 a la conexión 46 de descarga para tratarse adicionalmente.
En la forma de realización de la figura 2, la cámara de giro 28 está formada en el reactor de tratamiento de gas de una manera tal que comprende con la cámara de convección 40 una pared común 32, estando dispuesto el gas para fluir debajo de dicha pared común. Por tanto, la dirección del flujo de gas producto se cambia en la parte inferior del reactor de tratamiento de gas en de 90 a 180 grados, tras lo cual el flujo de gas producto se transporta a la caldera de convección 40. La dirección del flujo de gas producto se cambia preferentemente en de 135 a 180 grados.
Se transporta el gas desde la cámara de giro 28 a la caldera de convección 40. Por lo menos un intercambiador de calor, preferentemente dos intercambiadores 42 de calor, que están soportados subsiguientemente en horizontal, están dispuestos en el espacio de gas de la misma. El material sólido del gas producto también se adhiere en las superficies de los intercambiadores de calor de la caldera de convección y es necesario eliminarlo de las superficies. Cuando los intercambiadores de calor están dispuestos subsiguientemente en horizontal, en otras palabras no uno encima del otro, es posible evitar que el material sólido desprendido del intercambiador de calor en primer lugar en la dirección de flujo de gas se derive a las superficies del siguiente intercambiador de calor.
Se han dispuesto espacios 48 de recogida para material sólido debajo de los intercambiadores 42 de calor. Sin embargo, preferentemente el primer intercambiador de calor está parcialmente sobre la abertura 30 de descarga de la cámara de giro 28. Se acumula más material sólido en la superficie del primer intercambiador de calor que en otros intercambiadores 42 de calor de la caldera de convección y por tanto es ventajoso que el material sólido eliminado del primer intercambiador de calor pueda caer, debido a la gravedad, directamente a la parte inferior de la cámara de giro 28 para eliminarse. Hay un transportador 50, tal como un transportador helicoidal, en conexión con el espacio de recogida debajo de los otros intercambiadores de calor subsiguientes al primer intercambiador de calor, mediante el cual el material sólido separado de estos intercambiadores de calor también se transporta a la parte inferior de la cámara de giro 28 a través de un canal 52 que los conecta.
Los gases enfriados se transportan desde la caldera de convección 40 a través de un posible aparato de filtrado 55 para utilizarse adicionalmente.
Mezclando turba con biocombustible, es posible tener efecto sobre el comportamiento de la ceniza al mismo tiempo de una manera tal que la adherencia de la ceniza al revestimiento refractario del reactor de tratamiento de gas se reduce o la ceniza puede eliminarse fácilmente de las superficies con revestimiento refractario.
5 Según una forma de realización de la invención, el combustible que va a gasificarse es biocombustible, mediante lo cual se dosifica una cantidad predeterminada de turba al combustible y/o al material de lecho. El procedimiento de gasificación de combustible sólido comprende de ese modo una etapa de determinación de la cantidad y/o calidad del material fundido y/o pegajoso que se genera en el reactor de tratamiento de gas y de ajuste de la cantidad de turba en el combustible de una manera tal que la cantidad y/o calidad de material fundido y/o 10 pegajoso que se genera en el reactor de tratamiento de gas está dentro de límites predeterminados. Por tanto, el ensuciamiento de la caldera de convección también puede reducirse y el soplado de hollín de ceniza de las superficies calientes puede facilitarse añadiendo turba a los biocombustibles. El material de lecho o la mezcla de material de lecho utilizado en un gasificador de lecho fluidizado también puede utilizarse para influir sobre la adherencia o la facilidad de soplado de hollín de la ceniza.
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Debe apreciarse que la descripción anterior únicamente da a conocer algunas de las formas de realización más preferidas de la invención. Por tanto resulta evidente que la invención no se limita a las formas de realización dadas a conocer, sino que puede aplicarse de muchas maneras. La disposición también puede realizarse de una manera tal que se utiliza un denominado lecho fluidizado lento como reactor de gasificación. Las características 20 descritas en relación con diferentes formas de realización también pueden utilizarse en relación con otras formas de realización dentro del concepto básico de la invención y/o las características dadas a conocer pueden combinarse en diferentes entidades, si así se desea y son técnicamente viables.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Disposición (10) para gasificar combustible sólido, comprendiendo dicha disposición un reactor de gasificación (12, 12') para producir un gas producto oxidable a partir de combustible sólido y un reactor de tratamiento de gas (20) dispuesto en la dirección de flujo del gas producto en conexión de flujo de gas con el reactor de gasificación, comprendiendo dicho reactor de tratamiento de gas unos medios para suministrar gas oxigenado al reactor de tratamiento de gas (20) para la oxidación parcial y el craqueo térmico del gas producto, caracterizada por que el reactor de tratamiento de gas (20) es un reactor vertical, estando provista la parte superior del mismo de una entrada (26) para suministrar el gas producto al reactor, y estando provista la parte inferior del mismo de un enfriador de intercambio de calor por radiación (41) del gas producto para solidificar los componentes fundidos en el gas producto, y una conexión de descarga (46) para eliminar los componentes fundidos solidificados del enfriador de intercambio de calor por radiación (41), en la que el enfriador de intercambio de calor por radiación (41) está formado por unas paredes (21) que comprenden unas superficies de intercambio de calor y definen un espacio de gas sustancialmente libre en el enfriador de intercambio de calor por radiación.
  2. 2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada por que la parte superior del reactor de tratamiento de gas (20) comprende un revestimiento refractario (34).
  3. 3. Disposición según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación está provista de una cámara de giro (28) para el flujo de gas, estando provista la parte inferior de la cámara de giro de dicha conexión de descarga (46) y estando provista la cámara de giro de una abertura de descarga de gas (30) de una manera tal que la dirección de flujo de gas cambia sustancialmente en la cámara de giro.
  4. 4. Disposición según la reivindicación 3, caracterizada por que dicha abertura de descarga de gas (30) está conectada con una caldera de convección (40) que comprende por lo menos un intercambiador de calor (42).
  5. 5. Disposición según la reivindicación 4, caracterizada por que dicho por lo menos un intercambiador de calor (42) está dispuesto directamente sobre la parte inferior de la caldera de convección y por que la parte inferior de la caldera de convección está provista de un transportador (50) para material sólido, estando dicho transportador dispuesto para transportar material sólido desde la parte inferior de la caldera de convección hasta la parte inferior de la cámara de giro (28) dispuesta en la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación (41).
  6. 6. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el reactor de gasificación (12) es un reactor de lecho fluidizado circulante, que comprende un separador de sólidos (14), cuya conexión de descarga de gas está en conexión de flujo de gas con el reactor de tratamiento de gas (20).
  7. 7. Procedimiento de gasificación de combustible sólido en un reactor de gasificación (12, 12'), produciéndose en dicho procedimiento gas producto oxidable a partir de combustible sólido, conduciéndose dicho gas producto desde el reactor de gasificación hasta la parte superior de un reactor de tratamiento de gas vertical (20), que se alimenta con gas oxigenado, y el gas producto se oxida parcialmente y se aumenta su temperatura, consiguiéndose así el craqueo térmico de los componentes del gas producto, caracterizado por que en dicho procedimiento se funden y/o reblandecen los componentes sólidos del gas producto para devenir pegajosos, formando componentes fundidos, tras lo cual se dirige el gas a un enfriador de intercambio de calor por radiación (41) formado por paredes (21) que comprenden unas superficies de intercambio de calor y definen un espacio de gas en el enfriador de intercambio de calor por radiación, siendo el espacio de gas un espacio sustancialmente libre, dispuesto en la parte inferior del reactor de tratamiento de gas, reduciéndose en dicho enfriador de intercambio de calor por radiación la temperatura del gas producto mediante un intercambio de calor por radiación de una manera tal que los componentes fundidos en el gas producto se solidifican y por que los componentes solidificados se descargan desde el enfriador de intercambio de calor por radiación en forma sólida a través de una conexión de descarga (46) dispuesta en la parte inferior del mismo.
  8. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el gas producto se guía para fluir en el reactor de tratamiento de gas (20) de manera sustancialmente vertical desde arriba hacia abajo y por que en la parte inferior del enfriador de intercambio de calor por radiación se cambia la dirección del flujo de gas producto, tras lo cual el flujo de gas producto se redirige a una caldera de convección (40).
  9. 9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que se produce gas producto oxidable a partir de combustible sólido en un lecho fluidizado, controlándose así por lo menos parcialmente la composición de material del lecho fluidizado sobre la base del comportamiento de fusión o reblandecimiento de los componentes de gas que tiene lugar en el reactor de tratamiento de gas.
  10. 10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que se conduce el gas producto desde el enfriador de intercambio de calor por radiación a la caldera de convección (40), a por lo menos un intercambiador de calor
    (42) del cual dichos componentes fundidos o como sólidos no descompuestos reblandecidos de manera pegajosa del gas producto son llevados además a adherirse, y por que los componentes sólidos adheridos sobre dicho por lo menos un intercambiador de calor (42) se eliminan de dicho por lo menos un intercambiador de calor y se guían a una parte inferior debajo del intercambiador de calor para eliminarse de la caldera de convección 5 (40).
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