ES2696674T3 - System and method for gasification of carbonaceous material - Google Patents

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Abstract

Dispositivo para la gasificación de material que contiene carbono, en especial madera, con un generador de gas (1), al que se alimenta el material a gasificar en su zona superior y al que se alimenta oxígeno, casi siempre en forma de aire, en su zona media, y en cuya zona inferior se gasifica en un reactor de lecho sólido en su mayor parte, extrayéndose el gas producto de la zona más inferior del generador de gas (1) a través de un conducto de gas producto (6), e introduciéndose en la zona inferior de un filtro de gas caliente (2), del que se separan productos sólidos, como partículas aún no gasificadas, cenizas y cuerpos ajenos, a través de un filtro con un fondo filtrante (13), preferentemente provisto de cartuchos filtrantes (7), mientras que el gas puro pasa a través y se descarga por medio de un conducto de gas puro (8), estando prevista una extracción (10) para la descarga de productos sólidos restantes en la zona de fondo del filtro de gas caliente (2), caracterizado por que Al filtro de gas caliente (2) se alimenta oxígeno, preferentemente en forma de aire, en la zona por debajo del fondo filtrante (13), si están presentes cartuchos filtrantes (7), aproximadamente en el extremo inferior de los cartuchos filtrantes, a través de un conducto adicional (12).Device for the gasification of carbon-containing material, especially wood, with a gas generator (1), to which the material to be gasified is fed in its upper zone and to which oxygen is fed, almost always in the form of air, in its middle zone, and in whose lower zone it is gasified in a solid bed reactor for the most part, the product gas being extracted from the lower zone of the gas generator (1) through a product gas conduit (6), and being introduced into the lower zone of a hot gas filter (2), from which solid products are separated, such as particles not yet gasified, ashes and foreign bodies, through a filter with a filter bottom (13), preferably provided with filter cartridges (7), while the pure gas passes through and is discharged through a pure gas conduit (8), an extraction (10) being provided for the discharge of solid products remaining in the bottom zone of the filter hot gas (2), characterizes Because the hot gas filter (2) is fed oxygen, preferably in the form of air, in the area below the filter bottom (13), if filter cartridges (7) are present, approximately at the lower end of the cartridges filtering, through an additional conduit (12).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema y método para gasificación de material carbonáceoSystem and method for gasification of carbonaceous material

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la gasificación de madera u otro material que contenga carbono según las reivindicaciones 1 y 3.The invention relates to a device and method for the gasification of wood or other carbon-containing material according to claims 1 and 3.

Por el documento WO 95/24591 son conocidos un procedimiento especial y una instalación para la gasificación de lignito, en el que, o bien en la que se gasifica lignito en un reactor, a continuación se purifica gruesamente en un ciclón, y finalmente se purifica finamente en un filtro de gas caliente. En este caso, para la reducción del contenido en azufre se añade un aditivo, por ejemplo cal (calcinada), que reduce, no obstante, la temperatura del gas de reacción de modo no deseado. Para compensar esto, al gas crudo se añade polvo de carbón fino y aire, mediante cuya reacción aumenta de nuevo la temperatura, antes del reactor, en sus conductos de transporte antes y/o después del ciclón.From WO 95/24591 a special process and an installation for the gasification of lignite are known, in which, or in which lignite is gasified in a reactor, it is then thoroughly purified in a cyclone, and finally purified finely in a hot gas filter. In this case, for the reduction of the sulfur content, an additive is added, for example lime (calcined), which nevertheless reduces the temperature of the reaction gas undesirably. To compensate for this, fine coal dust and air are added to the raw gas, by means of which reaction the temperature increases again, before the reactor, in its transport ducts before and / or after the cyclone.

Respecto al estado de la técnica se puede explicar lo siguiente: la madera está constituida químicamente por tres componentes principales:Regarding the state of the art, the following can be explained: wood is chemically constituted by three main components:

- Celulosa- Cellulose

- Hemicelulosa- Hemicellulose

- Lignina- Lignin

- Resto- Rest

CelulosaCellulose

El componente principal de todas las plantas leñosas representa celulosa con aproximadamente 50 %. La celulosa es un material estructurado en forma de cadenas a partir de unidades glucosa individuales. El componente principal de la celulosa es la celobiosa, un disacárido (azúcar doble).The main component of all the woody plants represents cellulose with approximately 50%. Cellulose is a structured material in the form of chains from individual glucose units. The main component of cellulose is cellobiose, a disaccharide (double sugar).

HemicelulosaHemicellulose

La hemicelulosa está constituida por hidratos de carbono poliméricos, cuyos componentes están constituidos por pentosas y hexosas. Como la celulosa, la hemicelulosa es un polisacárido (azúcar complejo).Hemicellulose is composed of polymeric carbohydrates, whose components are made up of pentoses and hexoses. Like cellulose, hemicellulose is a polysaccharide (complex sugar).

LigninaLignin

El tercer componente de madera es, con aproximadamente 25-30 % referido a la masa, es lignina, un polímero de unidades fenilpropano.The third component of wood is, with approximately 25-30% referred to the mass, is lignin, a polymer of phenylpropane units.

RestoRest

Además de celulosa, hemicelulosa y lignina, en la madera también están presentes grasas, resinas, terpenos, colorantes y taninos, así como componentes minerales.In addition to cellulose, hemicellulose and lignin, fats, resins, terpenes, dyes and tannins, as well as mineral components, are also present in wood.

Composición elementalElemental composition

Fórmula molecular de madera:Molecular formula of wood:

Ca,1HgO4,2 (1.2)Ca, 1HgO4.2 (1.2)

C12H22O11(2.2)C12H22O11 (2.2)

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Transformación termoquímicaThermochemical transformation

Mediante procedimientos de refinado termoquímicos (gasificación), los soportes bioenergéticos sólidos se transforman en soportes energéticos secundarios gaseosos, en primer término bajo la influencia de calor. En la gasificación, la biomasa se transforma lo más completamente posible en gases combustibles (es decir, en un denominado gas de síntesis) a temperaturas elevadas. En este caso se añade al proceso un agente de gasificación que contiene oxígeno (aire) en cantidades subestequiométricas, mediante el cual se puede transformar en monóxido de carbono el carbono contenido, entre otras, en la biomasa. Simultáneamente, mediante la combustión parcial del material de empleo se pone a disposición el calor de proceso necesario para que el proceso de gasificación pueda tener lugar en general (gasificación autotérmica). El gas de bajo poder calorífico producido se puede emplear en quemadores para la puesta a disposición de calor y, entre otros, en motores o turbinas de gas para la generación de corriente.By means of thermochemical refining processes (gasification), the solid bioenergetic supports are transformed into gaseous secondary energy supports, first under the influence of heat. In gasification, biomass is transformed as completely as possible into combustible gases (ie in a so-called synthesis gas) at elevated temperatures. In this case a gasification agent containing oxygen (air) in substoichiometric quantities is added to the process, through which the carbon can be transformed into carbon monoxide content, among others, in biomass. Simultaneously, by means of the partial combustion of the use material, the necessary process heat is provided so that the gasification process can take place in general (autothermal gasification). The gas of low calorific value produced can be used in burners for the provision of heat and, among others, in engines or gas turbines for the generation of current.

Gasificación en lecho fijo en corriente paralelaGasification in fixed bed in parallel current

En este tipo de gasificación, las partículas de lecho sólido (madera) no se mueven a través de la corriente gaseosa. El combustible migra a través del gasificador en forma de una carga. El residuo de gasificación se recoge en la zona inferior del gasificador. Combustible y gas siguen la misma vía.In this type of gasification, the particles of solid bed (wood) do not move through the gaseous current. The fuel migrates through the gasifier in the form of a charge. The gasification residue is collected in the lower zone of the gasifier. Fuel and gas follow the same route.

Calentamiento y secadoHeating and drying

La primera fase está caracterizada por que la madera se calienta lentamente de fuera hacia dentro. El agua no enlazada se libera en forma de vapor de agua. Este proceso es endotérmico (se requiere energía).The first phase is characterized by the wood slowly heating from the outside to the inside. Unbound water is released in the form of water vapor. This process is endothermic (energy is required).

Desgasificación y descomposición térmica (pirólisis)Degassing and thermal decomposition (pyrolysis)

La temperatura en la fase, o bien zona de pirólisis, oscila entre 200°C y 400°C. A estas temperaturas se desgasifica oxígeno (O2) e hidrógeno (H2). Los componentes de madera citados en el anterior capítulo se gasifican en esta fase. En la pirólisis se producen dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO), así como ácido acético (CH3COOH), acetona (C3H6O), fenoles (C6H5OH) y agua (H2O), a partir de celulosa y hemicelulosa. Los hidrocarburos de cadena larga producidos en la pirólisis se denominan alquitranes.The temperature in the phase, or pyrolysis zone, ranges between 200 ° C and 400 ° C. At these temperatures oxygen (O2) and hydrogen (H2) are degassed. The wood components mentioned in the previous chapter are gasified in this phase. In the pyrolysis, carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) are produced, as well as acetic acid (CH3COOH), acetone (C3H6O), phenols (C6H5OH) and water (H2O), from cellulose and hemicellulose. The long chain hydrocarbons produced in the pyrolysis are called pitches.

En la descomposición térmica de lignina se producen metanol (CH3OH) e hidrocarburos aromáticos (por ejemplo benceno (C6H6)).In the thermal decomposition of lignin methanol (CH3OH) and aromatic hydrocarbons (for example benzene (C6H6)) are produced.

Como producto sólido de la pirólisis se produce carbón vegetal.Charcoal is produced as a solid product of the pyrolysis.

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OxidaciónOxidation

La energía necesaria para el secado, la pirólisis y la reducción se forma en esta zona. Carbono e hidrógeno se queman bajo producción de energía (por vía exotérmica). En esta zona, las temperaturas oscilan entre 650°C y 1100°C, y se producen CO2, H2O y CH4 (a continuación sin subíndice).The energy needed for drying, pyrolysis and reduction is formed in this area. Carbon and hydrogen are burned under energy production (exothermic). In this zone, the temperatures oscillate between 650 ° C and 1100 ° C, and CO2, H2O and CH4 are produced (below without subscript).

ReducciónReduction

En la zona de reducción se posibilita la producción de gas combustible. En ésta tiene lugar la verdadera gasificación de carbono sólido. En la zona de reducción, los productos intermedios producidos en la oxidación previa, como CO2 y H2O, se reducen en el carbón vegetal incandescente. En este caso se producen CO, H2 e hidrocarburos superiores. Esto tiene lugar a aproximadamente 1100-650°C.In the reduction zone the production of combustible gas is possible. In this the true solid carbon gasification takes place. In the reduction zone, the intermediate products produced in the previous oxidation, such as CO2 and H2O, are reduced in incandescent charcoal. In this case, CO, H2 and higher hydrocarbons are produced. This takes place at approximately 1100-650 ° C.

La reducción se desarrolla en función de la temperatura predominante. En este caso, la reacción de hidrógeno y carbono para dar metano se reduce en gran medida entre 400°C y 600°C. A temperaturas por encima de 1000°C ya no se forma metano. La reacción de Boudouard alcanza un buen rendimiento en monóxido de carbono a temperaturas elevadas. Esta reacción se desarrolla con relativa lentitud.The reduction takes place depending on the prevailing temperature. In this case, the reaction of hydrogen and Carbon to give methane is greatly reduced between 400 ° C and 600 ° C. Methane is no longer formed at temperatures above 1000 ° C. The Boudouard reaction achieves a good performance in carbon monoxide at high temperatures. This reaction develops relatively slowly.

Existe la tendencia opuesta dependiente de la temperatura entre producción de CO elevada y producción de hidrógeno elevada. Por lo demás, la producción de hidrógeno retrocede a favor de la formación de metano. Ambos componentes tienen un efecto de aumento del poder calorífico. Un contenido en hidrógeno elevado aumenta también la problemática de detonación del motor. El metano, resistente a la detonación, es un buen gas de combustión, aunque existen experiencias que demuestran que una generación de gas llevada a un contenido en metano elevado trae consigo también una elevada carga de alquitrán del gas.There is the opposite tendency dependent on the temperature between high CO production and high hydrogen production. For the rest, hydrogen production recedes in favor of methane formation. Both components have an effect of increasing the calorific value. A high hydrogen content also increases the problem of detonation of the engine. Methane, resistant to detonation, is a good combustion gas, although there are experiences that show that a generation of gas carried to a high methane content also brings with it a high charge of tar from the gas.

Desarrollo del proceso de gasificaciónDevelopment of the gasification process

En primer lugar se calienta madera mediante alimentación de calor, y en este caso se evapora el agua presente en el material del gasificador. La cantidad de calor necesaria se genera mediante la combustión parcial de los gases destilados a baja temperatura producidos en este caso y la oxidación de carbono e hidrógeno.First, wood is heated by heat supply, and in this case the water present in the material of the gasifier is evaporated. The amount of heat required is generated by the partial combustion of the low temperature distilled gases produced in this case and the oxidation of carbon and hydrogen.

El carbón vegetal producido de este modo sirve como superficie de reacción para la oxidación y reducción de carbono, monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno. En este caso se reduce el carbón vegetal, es decir, aumenta la superficie de partículas, por consiguiente aumenta la velocidad de reacción.The charcoal produced in this way serves as a reaction surface for the oxidation and reduction of carbon, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. In this case the charcoal is reduced, ie the particle surface increases, therefore the reaction rate increases.

En este caso se evidencia que los gases de reacción se deben considerar en su conjunto, y la reducción, o bien oxidación, transcurren simultáneamente.In this case it is evident that the reaction gases must be considered as a whole, and the reduction, or oxidation, takes place simultaneously.

Ya que la reducción de dióxido de carbono a través del carbón vegetal es endotérmica, la temperatura desciende de abajo hacia arriba, con lo cual las reacciones disminuyen. No existe una separación clara entre zona de reducción y zona de oxidación.Since the reduction of carbon dioxide through the charcoal is endothermic, the temperature drops from the bottom upwards, with which the reactions decrease. There is no clear separation between reduction zone and oxidation zone.

Se supone una combustión de carbono para dar CO2 en la zona de oxidación, puesto que a las temperaturas elevadas predominantes en la misma, de 1000-l300°C, ya no se da una estabilidad de CO2.A carbon combustion is supposed to give CO2 in the oxidation zone, since at the high temperatures prevailing therein, of 1000-l300 ° C, a CO2 stability is no longer given.

Una parte de monóxido de carbono se quemará entonces para dar CO2 en presencia de oxígeno. No obstante, debido a las elevadas temperaturas, éste no es estable y se reduce a CO en el carbono incandescente. Si el oxígeno se ha consumido completamente, el CO ya no se quema y permanece estable en su concentración, a pesar de la temperatura descendente. Por consiguiente, según la última consideración también se debe partir de reacciones de reducción, ya que primeramente se presenta CO2.A part of carbon monoxide will then burn to give CO2 in the presence of oxygen. However, due to the high temperatures, it is not stable and is reduced to CO in the incandescent carbon. If the oxygen has been completely consumed, the CO no longer burns and remains stable in its concentration, despite the descending temperature. Therefore, according to the last consideration, it is also necessary to start with reduction reactions, since CO2 is present first.

Como se evidencia de los procesos indicados anteriormente, en la gasificación se produce una mezcla de gases combustibles y no combustibles, que se dividen de la siguiente manera:As evidenced by the processes indicated above, gasification produces a mixture of combustible and non-combustible gases, which are divided as follows:

1. Gases combustibles:1. Combustible gases:

• Monóxido de carbono CO• Carbon monoxide CO

• Hidrógeno H2• Hydrogen H2

• Metano CH4• Methane CH4

• Compuestos de hidrocarburo de peso molecular elevado• High molecular weight hydrocarbon compounds

2. Gases no combustibles2. Non-combustible gases

• Dióxido de carbono CO2• CO2 carbon dioxide

• Nitrógeno N2• N2 Nitrogen

• Vapor de agua H2O• H2O water vapor

• Cantidades reducidas de oxígeno O2 • Reduced amounts of oxygen O2

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Control de proceso, tiempo de residencia, temperatura y tipo de combustión, granulación y humedad influyen sobre la composición del gas de madera. Los valores caloríficos típicos para madera se sitúan en el orden de magnitud de 3,5­ 5,5 Mj/m3, por lo tanto, el gas de madera es un gas débil.Process control, residence time, temperature and type of combustion, granulation and humidity influence the composition of wood gas. The typical calorific values for wood are in the order of magnitude of 3.5,5,5 Mj / m3, therefore, the wood gas is a weak gas.

Ya que el 5-10 % del material de partida queda como cenizas, pero principalmente como restos de madera no gasificados, y que se deben eliminar adecuadamente, existe un interés tanto económico como también ecológico en gasificar igualmente en la mayor medida posible estos componentes de madera que se producen sin quemar en las gasificaciones de madera según el estado de la técnica. Esto es también tarea de la invención.Since 5-10% of the starting material remains as ash, but mainly as non-gasified wood waste, and which must be disposed of properly, there is an economic as well as an ecological interest in gasifying these components as much as possible. wood produced without burning in wood gasifications according to the state of the art. This is also the task of the invention.

La invención soluciona esta tarea con un dispositivo con las características indicadas en la parte característica de la reivindicación 1 y con un un procedimiento con las características indicadas en la parte característica de la reivindicación 3. En otras palabras: el carbón vegetal producido sin gasificar en la zona de fondo del generador de gas se traslada al filtro de gas caliente dispuesto a continuación, al menos en su mayor parte con la corriente gaseosa. Esto se puede llevar a cabo mediante selección correspondiente de la velocidad de circulación a modo de un transporte neumático, que es conocido desde hace tiempo en el transporte de material a granel. En el filtro de gas caliente se precipita carbón vegetal, así como polvo de carbón y cenizas recogidas, en la superficie del filtro, son preferentes cartuchos filtrantes. En función de la pérdida de presión en el filtro se introduce oxígeno (casi siempre en forma de aire) lo más bruscamente posible en contracorriente de los cartuchos filtrantes, con lo cual la torta de filtración se desprende en los cartuchos filtrantes y, favorecido por el choque de presión y la temperatura, se efectúa un segundo paso de gasificación, con el cual se gasifica el carbón vegetal, o bien el polvo de carbón arrastrado, en parte ampliamente predominante. La proporción aún no gasificada se gasifica definitivamente mediante el oxígeno alimentado en la parte inferior del filtro - a su vez preferentemente en forma de aire - . En función de los parámetros del proceso, que son fáciles de determinar, si no ya conocidos previamente por el constructor de la instalación y los operadores de la instalación, es posible llevar a cabo la gasificación de madera esencialmente por completo hasta cenizas minerales.The invention solves this task with a device with the characteristics indicated in the characteristic part of claim 1 and with a method with the characteristics indicated in the characteristic part of claim 3. In other words: the charcoal produced without gasifying in the The bottom area of the gas generator is transferred to the hot gas filter arranged below, at least for the most part with the gaseous stream. This can be carried out by a corresponding selection of the circulation speed in the manner of a pneumatic transport, which has been known for some time in the transport of bulk material. In the hot gas filter, charcoal, coal dust and collected ashes are precipitated on the filter surface, filtering cartridges are preferred. Depending on the pressure loss in the filter, oxygen (almost always in the form of air) is introduced as abruptly as possible in countercurrent of the filter cartridges, with which the filter cake is detached in the filter cartridges and, favored by the pressure shock and temperature, a second gasification step is carried out, with which the charcoal is gasified, or else the coal dust, partly predominantly predominant. The proportion not yet gassed is definitively gassed by the oxygen fed into the lower part of the filter - preferably also in the form of air -. Depending on the parameters of the process, which are easy to determine, if not previously known by the installation builder and the operators of the installation, it is possible to carry out the wood gasification essentially completely to mineral ash.

En el dibujo, que está constituido por una única figura, se representa una instalación según la invención de manera puramente esquemática. En este caso se prescindió de la representación de todos los componentes que no se relacionan causalmente con la invención. En especial los numerosos aparatos de medición, los órganos de regulación y bloqueo, los componentes preconectados y postconectados a la instalación, como depósitos, instalación de secado, purificación de gas producto final y traslado al usuario, son perfectamente conocidos por el especialista en el campo de instalaciones de gasificación de madera, y no requieren una explicación ulterior en relación con la invención. In the drawing, which is constituted by a single figure, an installation according to the invention is represented in a purely schematic manner. In this case, the representation of all the components not causally related to the invention was dispensed with. In particular, the numerous measuring devices, the regulating and blocking devices, the components which are pre-connected and connected to the installation, such as tanks, drying system, final product gas cleaning and transfer to the user, are well known to the specialist in the field. of wood gasification plants, and do not require a further explanation in relation to the invention.

La instalación según la invención está representada esquemáticamente en la única figura con sus elementos y componentes necesarios para la invención - aunque sin los aparatos de medición, etc. -. Ésta presenta esencialmente: un generador de gas 1 y un filtro de gas caliente 2. Virutas de madera, pellets de madera, carbón o similares, se alimentan de un depósito de reserva no representado, a través de una alimentación 3, al generador de gas 1 pasando por su cabeza, y recorren en ésta los pasos de secado, destilación a baja temperatura, oxidación y reducción, conocidos por el estado de la técnica e indicados inicialmente, alimentándose aire en la zona inferior, indicada mediante la incorporación 4, pasando a través de un conducto y un sistema distribuidor 5.The installation according to the invention is represented schematically in the single figure with its elements and components necessary for the invention - although without the measuring devices, etc. - It essentially has: a gas generator 1 and a hot gas filter 2. Wood chips, wood pellets, coal or the like, are fed from a storage tank, not shown, through a supply 3, to the gas generator 1 passing through his head, and go through it the steps of drying, distillation at low temperature, oxidation and reduction, known by the state of the art and initially indicated, feeding air in the lower area, indicated by the incorporation 4, passing to through a conduit and a distributor system 5.

Se trata de un gasificador de madera clásico con un lecho fijo accionado en corriente paralela. En la zona inferior se efectúa la reducción tras la oxidación, y las partes no quemadas y las cenizas se extraen con el gas producto a través de un conducto 6 en la zona de fondo del generador de gas, y se introducen en la zona media de un filtro de gas caliente 2.It is a classic wood gasifier with a fixed bed operated in parallel current. In the lower area it makes the reduction after oxidation, and the unburned parts and the ashes are extracted with the product gas through a conduit 6 in the bottom area of the gas generator, and are introduced in the middle of a hot gas filter two.

En esta zona inferior del filtro de gas caliente 2 se introducen cartuchos filtrantes 7 desde un fondo filtrante 13 orientados hacia abajo. Si bien es suficiente un cartucho filtrante bajo ciertas circunstancias, para un funcionamiento continuo es conveniente, aunque no imprescindible, prever al menos dos cartuchos filtrantes 7 de tal naturaleza. El gas producto pasa a través de los cartuchos filtrantes y el producto, en este caso denominado gas puro, alcanza la zona superior del filtro de gas caliente 2, de la que se extrae a través de un conducto de gas puro 8 y se alimenta al procesamiento, o bien uso ulterior.In this lower region of the hot gas filter 2 filter cartridges 7 are introduced from a filtering bottom 13 facing downwards. While a filter cartridge is sufficient under certain circumstances, for continuous operation it is convenient, although not essential, to provide at least two filter cartridges 7 of this nature. The product gas passes through the filter cartridges and the product, in this case called pure gas, reaches the upper area of the hot gas filter 2, from which it is extracted through a pure gas pipe 8 and fed to the gas. processing, or further use.

Los cartuchos filtrantes 7 están unidos de manera regulable a un abastecimiento de aire a presión 9, se pueden someter a sobrepresión bruscamente en su lado de gas puro por medio de este abastecimiento de aire a presión, para poder desprender y gasificar al menos parcialmente la torta de filtración acumulada en el lado de gas crudo. En la zona inferior del filtro de gas caliente 2 está prevista una extracción 10 para los componentes no gasificados y un correspondiente contenedor de cenizas 11.The filter cartridges 7 are adjustably connected to a pressurized air supply 9, they can be abruptly pressurized on their pure gas side by means of this air supply under pressure, in order to be able to detach and at least partially gasify the cake of accumulated filtration on the raw gas side. In the lower region of the hot gas filter 2, an extraction 10 is provided for the non-gasified components and a corresponding ash container 11.

Según la invención, como ya se ha mencionado, a través de un conducto 12 se alimenta oxígeno, a modo de ejemplo en forma de aire, en caso dado calentado y/o desecado, en la zona por debajo del fondo filtrante 13 (aproximadamente en el extremo inferior de los cartuchos filtrantes), con lo cual se produce una gasificación adicional, extremadamente completa, de los componentes de madera aún no gasificados hasta el momento, en la zona de gas crudo del filtro de gas caliente 2.According to the invention, as already mentioned, oxygen is supplied via a line 12, for example in the form of air, optionally heated and / or dried, in the area below the filter bottom 13 (approximately the lower end of the filter cartridges), which results in an extremely complete additional gasification of the wood components not yet gassed so far, in the raw gas zone of the hot gas filter 2.

De este modo, la proporción de madera remanente, no gasificada, se puede reducir esencialmente a las cenizas minerales, lo que trae consigo efectos notables tanto para el medio ambiente como también desde el punto de vista económico: en el estado de la técnica, 5 a 10 % en peso de combustible empleado no es gasificable y, por lo tanto, requiere una eliminación adecuada: a través de la invención, esta proporción se reduce a menos del 1 % en peso de combustible empleado, de modo que, mediante la invención, se produce un aumento del rendimiento de 90 % a 95 % hasta 99 %, a lo que se añade aún una reducción de residuos de 10 a 20 % del desecho producido hasta el momento! A ésta se oponen los costes adicionales despreciables para el refuerzo de la corriente en el conducto 6 y los costes para el insuflado de aire de reacción a través del conducto 12 en el filtro de gas caliente 2, que no son importantes. In this way, the proportion of wood remaining, not gasified, can be reduced essentially to the mineral ash, which brings about remarkable effects both for the environment and also from the economic point of view: in the state of the art, at 10% by weight of the fuel used is not gasable and, therefore, requires an adequate elimination: through the invention, this proportion is reduced to less than 1% by weight of fuel used, so that, by the invention , there is an increase in yield from 90% to 95% up to 99%, to which is added still a reduction of waste from 10 to 20% of the waste produced so far! This is opposed by the negligible additional costs for the reinforcement of the current in the conduit 6 and the costs for the blowing of reaction air through the conduit 12 in the hot gas filter 2, which are not important.

La invención no está limitada al ejemplo de realización representado, sino que se puede modificar de diversas maneras. De este modo, en instalaciones grandes se pueden combinar adecuadamente varios generadores de gas y/o varios filtros de gas caliente entre sí, para llegar a un funcionamiento continuo también en caso de mantenimiento. En el generador de gas para componentes de madera, que también son demasiado pesados para la corriente aumentada, puede estar previsto un dispositivo de descarga para tales piezas, que éstas se deban alimentar de nuevo al generador de gas a continuación, o bien eliminar, depende de la naturaleza del material de partida y de la posibilidad de una recirculación en la corriente de producción.The invention is not limited to the illustrated embodiment, but can be modified in various ways. In this way, in large installations, several gas generators and / or several hot gas filters can be suitably combined with each other, in order to achieve continuous operation even in the case of maintenance. In the gas generator for wooden components, which are also too heavy for the increased current, a discharge device can be provided for such parts, which must then be fed back to the gas generator or else eliminated, depending of the nature of the starting material and the possibility of a recirculation in the production stream.

La invención se puede combinar con diversos acondicionamientos del procedimiento o del dispositivo, siempre que no se interfiera en la reacción en el filtro de gas caliente, o bien no interfieran los demás acondicionamientos del proceso de filtración.The invention can be combined with various conditioning of the process or of the device, provided that the reaction in the hot gas filter is not interfered with, or else the other conditioning of the filtration process does not interfere.

Mediante la puesta en práctica del segundo paso de gasificación en el filtro de gas caliente, las condiciones de estado en el mismo no se modifican esencialmente, de modo que sería necesaria una modificación o adaptación de materiales, por consiguiente se pueden emplear todos los componentes y materiales que se tienen en cuenta por el especialista también en filtros de gas caliente convencionales.By the implementation of the second gasification step in the hot gas filter, the condition conditions therein are not substantially modified, so that a modification or adaptation of materials would be necessary, therefore all the components can be used and materials that are taken into account by the specialist also in conventional hot gas filters.

La altura de entrada de las toberas u otros orificios del conducto de alimentación 12 en el filtro de gas caliente 2 está adaptada a su extremo inferior en el caso de presencia de cartuchos filtrantes 7. En éste, en el caso de desprendimiento de la torta de filtración se pasa por el material total, pasándose igualmente por el material aún no gasificado, así como durante el funcionamiento ininterrumpido. Parámetros de funcionamiento, como sobrepresión y corriente volumétrica, se pueden determinar fácilmente mediante algunos ensayos. Si se gasifican materiales diferentes, bajo ciertas circunstancias es ventajoso prever toberas a diferentes alturas, que se pueden abastecer por separado o en grupos.The entrance height of the nozzles or other orifices of the supply conduit 12 in the hot gas filter 2 is adapted to its lower end in the case of the presence of filter cartridges 7. In the latter, in the case of detachment of the cake filtration is passed through the total material, also passing through the material not yet gasified, as well as during uninterrupted operation. Operating parameters, such as overpressure and volumetric current, can be easily determined by some tests. If different materials are gassed, under certain circumstances it is advantageous to provide nozzles at different heights, which can be supplied separately or in groups.

Mediante disposición oblicua de toberas se pueden obtener tipos de circulación especiales, a través de los cuales se favorece la gasificación ulterior.By means of an oblique arrangement of nozzles, special circulation types can be obtained, through which further gasification is favored.

Lista de signos de referencia:List of reference signs:

01 Gasificador 08 Conducto de gas puro01 Gasifier 08 Pure gas pipe

02 Filtro de gas caliente 09 Abastecimiento de aire a presión02 Hot gas filter 09 Pressurized air supply

03 Alimentación 10 Extracción 03 Food 10 Extraction

Incorporación 11 Depósito de cenizas Sistema distribuidor 12 Conducto de alimentación Conducto de producto 13 Fondo filtrante Cartucho(s) filtrantes Incorporation 11 Ash tank Distributor system 12 Supply duct Product duct 13 Filter background Filter cartridge (s)

Claims (3)

REIVINDICACIONES 1.- Dispositivo para la gasificación de material que contiene carbono, en especial madera, con un generador de gas (1), al que se alimenta el material a gasificar en su zona superior y al que se alimenta oxígeno, casi siempre en forma de aire, en su zona media, y en cuya zona inferior se gasifica en un reactor de lecho sólido en su mayor parte, extrayéndose el gas producto de la zona más inferior del generador de gas (1) a través de un conducto de gas producto (6), e introduciéndose en la zona inferior de un filtro de gas caliente (2), del que se separan productos sólidos, como partículas aún no gasificadas, cenizas y cuerpos ajenos, a través de un filtro con un fondo filtrante (13), preferentemente provisto de cartuchos filtrantes (7), mientras que el gas puro pasa a través y se descarga por medio de un conducto de gas puro (8), estando prevista una extracción (10) para la descarga de productos sólidos restantes en la zona de fondo del filtro de gas caliente (2),1.- Device for the gasification of material containing carbon, especially wood, with a gas generator (1), to which the material to be gasified is fed in its upper zone and to which oxygen is fed, almost always in the form of air, in its middle zone, and in its lower zone it is gasified in a solid-bed reactor for the most part, extracting the product gas from the lower area of the gas generator (1) through a product gas conduit ( 6), and entering in the lower area of a hot gas filter (2), from which solid products are separated, such as particles not yet gassed, ashes and foreign bodies, through a filter with a filtering bottom (13), preferably provided with filter cartridges (7), while the pure gas passes through and is discharged by means of a pure gas conduit (8), an extraction (10) being provided for the discharge of remaining solid products in the area of bottom of the hot gas filter (2), caracterizado por quecharacterized by that Al filtro de gas caliente (2) se alimenta oxígeno, preferentemente en forma de aire, en la zona por debajo del fondo filtrante (13), si están presentes cartuchos filtrantes (7), aproximadamente en el extremo inferior de los cartuchos filtrantes, a través de un conducto adicional (12).To the hot gas filter (2) oxygen is fed, preferably in the form of air, in the area below the filter bottom (13), if filtering cartridges (7) are present, approximately at the lower end of the filter cartridges, through an additional conduit (12). 2.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la corriente en el conducto de gas producto (6) a través de un soplador es tan fuerte que las partículas no gasificadas en el generador de gas se arrastran esencialmente al filtro de gas caliente (2).Device according to claim 1, characterized in that the current in the product gas line (6) through a blower is so strong that the non-gasified particles in the gas generator are essentially drawn into the hot gas filter ( two). 3.- Procedimiento para la gasificación de material que contiene carbono, en especial madera, utilizándose un dispositivo según las reivindicaciones 1 o 2, con un generador de gas (1) y un filtro de gas caliente (2) postconectado al mismo en la corriente de producto, alimentándose oxígeno a la corriente de producto antes del filtro, preferentemente en forma de aire, y efectuándose de este modo un proceso de gasificación adicional, caracterizado por que la alimentación se efectúa en el filtro de gas caliente (2). 3. Process for the gasification of material containing carbon, especially wood, using a device according to claims 1 or 2, with a gas generator (1) and a hot gas filter (2) connected to it in the current of product, oxygen being supplied to the product stream before the filter, preferably in the form of air, and thus carrying out an additional gasification process, characterized in that the supply is carried out in the hot gas filter (2).
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AU1664895A (en) * 1994-03-09 1995-09-25 Veag Vereinigte Energiewerke Ag Process and device for operating a pressure-loaded, lignite-fed, circulating fluidised bed furnace for composite power stations
US6077490A (en) * 1999-03-18 2000-06-20 Mcdermott Technology, Inc. Method and apparatus for filtering hot syngas
US7896956B2 (en) * 2006-11-30 2011-03-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for regenerating filter and apparatus thereof
GB2514312B (en) * 2012-12-13 2016-08-31 Future Blends Ltd Filter and process for producing liquid products from biomass pyrolysis products

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