ES2700501T3

ES2700501T3 - Regenerative heat exchanger and procedure for heat transfer between two solids

Info

Publication number: ES2700501T3
Application number: ES11151711T
Authority: ES
Inventors: Bernd Epple; Joachim Seeber
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2019-02-18
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: EP2348272A3; PL2348272T3; DE102010005578A1; EP2348272A2; EP2348272B1

Abstract

Intercambiador de calor regenerativo para la transferencia de calor de un primer sólido espolvoreable (F1) a un segundo sólido espolvoreable (F2), con una superficie de intercambiador de calor (57) situada entre una entrada de sólidos (47) y una salida de sólidos (64), en el que para la introducción del primer sólido espolvoreable (F1) y del segundo sólido espolvoreable (F2) en el intercambiador de calor, se usa la misma entrada de sólidos (47) y para descargar el primer sólido espolvoreable (F1) y el segundo sólido espolvoreable (F2) del intercambiador de calor se usa la misma salida de sólidos (64), con un dispositivo de posicionamiento (60) mediante el cual la posición de la superficie del intercambiador de calor (57) es modificable entre una posición de absorción de calor (I) y una posición de liberación de calor (II), en el que en la posición de absorción de calor (I), una primera cara (72) de la superficie del intercambiador de calor (57) está asignada a la entrada de sólidos (47) y una segunda cara (73) está asignada a la salida de sólidos (64) y en el que en la posición de liberación de calor (II), la segunda cara (73) está asignada a la entrada de sólidos (47) y la primera cara (72) a la salida de sólidos (64), en el que el primer sólido espolvoreable (F1) en la posición de absorción de calor (I) de la superficie del intercambiador de calor (57) se espolvorea de arriba a abajo, en una dirección de avance (R) a lo largo de la superficie del intercambiador de calor (57), de la primera cara (72) a la segunda cara (73) de la superficie del intercambiador de calor (57), al menos con ayuda de la gravedad, y en el que el segundo sólido espolvoreable (F2) en la posición de liberación de calor (II), se espolvorea de arriba a abajo a lo largo de la superficie del intercambiador de calor (57) sustancialmente de la segunda cara (73) a la primera cara (72) de la superficie del intercambiador de calor (57) al menos con ayuda de la gravedad.Regenerative heat exchanger for the transfer of heat from a first dusting solid (F1) to a second dusting solid (F2), with a heat exchanger surface (57) located between a solids inlet (47) and a solids outlet (64), in which for the introduction of the first dusting solid (F1) and the second dusting solid (F2) in the heat exchanger, the same solids inlet (47) is used and to discharge the first dusting solid (F1 ) and the second dusting solid (F2) of the heat exchanger uses the same solids outlet (64), with a positioning device (60) by means of which the position of the surface of the heat exchanger (57) is modifiable between a heat absorption position (I) and a heat release position (II), wherein in the heat absorption position (I), a first face (72) of the surface of the heat exchanger (57) is assigned to the solids input (47 ) and a second face (73) is assigned to the solids outlet (64) and in which in the heat release position (II), the second face (73) is assigned to the solids inlet (47) and the first face (72) at the solids outlet (64), in which the first dusting solid (F1) in the heat absorption position (I) of the surface of the heat exchanger (57) is dusted from above to down, in a forward direction (R) along the surface of the heat exchanger (57), from the first face (72) to the second face (73) of the surface of the heat exchanger (57), at less with the aid of gravity, and in which the second dusting solid (F2) in the heat release position (II), is dusted from top to bottom along the surface of the heat exchanger (57) substantially of the second face (73) to the first face (72) of the surface of the heat exchanger (57) at least with the help of gravity.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Intercambiador de calor regenerativo y procedimiento para la transferencia de calor entre dos sólidos La presente invención se refiere a un intercambiador de calor regenerativo y a un procedimiento para la transferencia de calor desde un primer sólido espolvoreable a un segundo sólido espolvoreable.Regenerative heat exchanger and method for heat transfer between two solids The present invention relates to a regenerative heat exchanger and a method for transferring heat from a first dustable solid to a second dustable solid.

Los intercambiadores de calor o transmisores de calor son conocidos. Por ejemplo, el documentoDE 3027 187 A1 da a conocer un intercambiador de calor recuperativo para la transferencia de calor indirecta entre sólidos espolvoreables. Este intercambiador de calor recuperativo consiste en un conjunto de tubos paralelos entre sí, en el que los tubos adyacentes están, al menos en un lado, apoyados unos contra otros. El conjunto de tubos está dispuesto horizontalmente y se puede girar alrededor de un eje de rotación. En los tubos, están fijadas nervaduras transportadoras, de manera que el sólido espolvoreable es transportado a través del tubo respectivo por la rotación de los tubos alrededor del eje de rotación que transcurre paralelo al sentido de extensión de los tubos. A través de una parte de los tubos, se transporta el primer sólido en un sentido, mientras que al mismo tiempo se transporta el segundo sólido, en el sentido opuesto, a través de la otra parte de los tubos. De esta manera, el calor se transfiere, al menos parcialmente, desde el sólido más caliente a través de la pared del tubo al sólido más frío.Heat exchangers or heat transmitters are known. For example, DE 3027 187 A1 discloses a recuperative heat exchanger for indirect heat transfer between dustable solids. This recuperative heat exchanger consists of a set of tubes parallel to each other, in which the adjacent tubes are, at least on one side, supported against each other. The tube set is arranged horizontally and can be rotated about an axis of rotation. In the tubes, conveyor ribs are fixed, so that the dustable solid is transported through the respective tube by the rotation of the tubes about the axis of rotation that runs parallel to the direction of extension of the tubes. Through a part of the tubes, the first solid is transported in one direction, while at the same time the second solid is transported, in the opposite direction, through the other part of the tubes. In this way, the heat is transferred, at least partially, from the hottest solid through the wall of the tube to the coldest solid.

El documento GB 322 601 Ada a conocer un intercambiador de calor regenerativo que tiene una superficie de intercambiador de calor para transferir calor de una primera sustancia (gas de escape) a una segunda sustancia (aire). Un dispositivo de posicionamiento puede cambiar la posición de la superficie del intercambiador de calor entre una posición de absorción de calor y una posición de liberación de calor. La primera sustancia (gas de escape) se desplaza a través de un conducto de escape en una dirección de avance de una primera cara a una segunda cara de la superficie del intercambiador de calor. La segunda sustancia (aire) se desplaza a través de un conducto de aire a lo largo de la superficie del intercambiador de calor de la segunda cara a la primera cara de la superficie del intercambiador de calor. Después de calentar una parte de la superficie del intercambiador de calor en el canal de gas, la superficie del intercambiador de calor se gira y la parte calentada se coloca en el conducto de aire, mientras que la parte enfriada se desplaza desde el conducto de aire al canal de gas. En cada posición de la superficie del intercambiador de calor, el calor se absorbe en el conducto de gas y el calor se libera en el conducto de aire.GB 322 601 discloses a regenerative heat exchanger having a heat exchanger surface for transferring heat from a first substance (exhaust gas) to a second substance (air). A positioning device can change the position of the surface of the heat exchanger between a heat absorption position and a heat release position. The first substance (exhaust gas) is displaced through an exhaust duct in a direction of advance from a first face to a second face of the surface of the heat exchanger. The second substance (air) is moved through an air duct along the surface of the heat exchanger from the second face to the first face of the surface of the heat exchanger. After heating a part of the surface of the heat exchanger in the gas channel, the surface of the heat exchanger is turned and the heated part is placed in the air duct, while the cooled part is moved from the air duct to the gas channel. At each position of the surface of the heat exchanger, heat is absorbed in the gas conduit and heat is released into the air conduit.

El documento DE 3225838 A1 muestra un intercambiador de calor, que tiene sustancialmente la misma estructura que el que se describe en el documento GB 322601 A.DE 3225838 A1 shows a heat exchanger, which has substantially the same structure as that described in GB 322601 A.

Sobre esta base, se creará un intercambiador de calor y un procedimiento para la transferencia de calor entre sólidos espolvoreables con una eficiencia mejorada.On this basis, a heat exchanger and a method for heat transfer between dustable solids with improved efficiency will be created.

Este objetivo se logra mediante un intercambiador de calor regenerativo con las características de la reivindicación 1, mediante un conjunto de intercambiadores de calor que tiene las características de la reivindicación 12 y mediante el procedimiento que tiene las características de la reivindicación 13.This objective is achieved by means of a regenerative heat exchanger with the features of claim 1, by means of a set of heat exchangers having the characteristics of claim 12 and by the method having the features of claim 13.

El intercambiador de calor según la invención está configurado como un intercambiador de calor regenerativo. El primer sólido espolvoreable y el segundo sólido espolvoreable se desplazan sucesivamente sobre la superficie del intercambiador de calor para la transferencia de calor. El primer sólido espolvoreable caliente emite su calor a la superficie del intercambiador de calor durante su desplazamiento a lo largo de la superficie del intercambiador de calor. A continuación, cuando el segundo sólido espolvoreable pasa sobre la superficie del intercambiador de calor, absorbe el calor de la superficie del intercambiador de calor. De esta manera, el calor se transfiere al menos parcialmente desde el primer sólido espolvoreable al segundo sólido espolvoreable. Dado que ambos sólidos se ponen en contacto con la misma superficie del intercambiador de calor, se pueden lograr eficiencias de transferencia de calor muy altas.The heat exchanger according to the invention is designed as a regenerative heat exchanger. The first dustable solid and the second dustable solid move successively on the surface of the heat exchanger for heat transfer. The first hot dustable solid emits its heat to the surface of the heat exchanger during its displacement along the surface of the heat exchanger. Next, when the second dustable solid passes over the surface of the heat exchanger, it absorbs the heat from the surface of the heat exchanger. In this way, the heat is transferred at least partially from the first dustable solid to the second dustable solid. Since both solids come into contact with the same surface of the heat exchanger, very high heat transfer efficiencies can be achieved.

El intercambiador de calor según la invención también dispone de un dispositivo de posicionamiento mediante el cual se puede cambiar la posición de la superficie del intercambiador de calor entre una posición de absorción de calor y una posición de liberación de calor. Para calentar la superficie del intercambiador de calor, se lleva la misma mediante el dispositivo de posicionamiento a la posición de absorción de calor. El primer sólido espolvoreable se desplaza en una dirección de avance de una primera cara a una segunda cara de la superficie del intercambiador de calor. Preferentemente, las dos caras de la superficie del intercambiador de calor están dispuestas una encima de la otra en sentido vertical. La superficie del intercambiador de calor se calienta más en la zona de la primera cara que en la zona de la segunda cara. Esto se debe al hecho de que el primer sólido se enfría de manera continua al pasar por el intercambiador de calor, mientras que libera calor a la superficie del intercambiador de calor. Después de que la superficie del intercambiador de calor se ha calentado lo suficiente, se detiene el suministro del primer sólido espolvoreare al intercambiador de calor y el dispositivo de posicionamiento desplaza la superficie del intercambiador de calor a la posición de liberación de calor. La superficie del intercambiador de calor cambia su posición de tal manera que el segundo material sólido espolvoreable que se introduce a continuación, incide primero sobre la segunda cara de la superficie del intercambiador de calor que se calienta con menos fuerza y se transfiere desde allí a lo largo de la superficie del intercambiador de calor hasta la primera cara.The heat exchanger according to the invention also has a positioning device by means of which the position of the surface of the heat exchanger can be changed between a heat absorption position and a heat release position. To heat the surface of the heat exchanger, it is brought by the positioning device to the heat absorption position. The first dustable solid moves in a direction of advance from a first face to a second face of the surface of the heat exchanger. Preferably, the two faces of the surface of the heat exchanger are arranged one above the other in the vertical direction. The surface of the heat exchanger is heated more in the area of the first face than in the area of the second face. This is due to the fact that the first solid cools continuously as it passes through the heat exchanger, while releasing heat to the surface of the heat exchanger. After the surface of the heat exchanger has heated sufficiently, the supply of the first solid is stopped sprinkle the heat exchanger and the positioning device moves the surface of the heat exchanger to the heat release position. The surface of the heat exchanger changes its position in such a way that the second dustable solid material which is then introduced first impinges on the second face of the surface of the heat exchanger which is heated less strongly and is transferred from there to the heat exchanger. length of the surface of the heat exchanger to the first face.

En la posición de absorción de calor, la primera cara de la superficie del intercambiador de calor preferentemente está colocada, en sentido vertical, encima de la segunda cara, mientras que en la posición de liberación de calor, la segunda cara de la superficie del intercambiador de calor se encuentra, en sentido vertical, encima de la primera cara. En ambas posiciones, el sólido respectivo se espolvorea exclusivamente por o al menos con ayuda de la gravedad a lo largo de la superficie del intercambiador de calor de arriba a abajo.In the heat absorption position, the first face of the surface of the heat exchanger is preferably placed, vertically, on the second face, while in the heat release position, the second face of the surface of the exchanger of heat is found, vertically, on top of the first face. In both positions, the respective solid is sprinkled exclusively by or at least with the aid of gravity along the surface of the heat exchanger from top to bottom.

Al girar la superficie del intercambiador de calor, se logra que el gradiente de temperatura entre el sólido que pasa a través del intercambiador de calor y la superficie del intercambiador de calor permanezca aproximadamente igual en cada punto de la superficie del intercambiador de calor. El intercambiador de calor regenerativo funciona según el "principio de contracorriente", por decirlo de alguna manera. Esto asegura una alta eficiencia en la transferencia de calor del primer sólido al segundo sólido espolvoreable. Ambos sólidos pasan uno tras otro por toda la superficie del intercambiador de calor.By rotating the surface of the heat exchanger, it is achieved that the temperature gradient between the solid passing through the heat exchanger and the surface of the heat exchanger remains approximately equal at each point on the surface of the heat exchanger. The regenerative heat exchanger works according to the "countercurrent principle", so to speak. This ensures a high efficiency in the transfer of heat from the first solid to the second dustable solid. Both solids pass one after another over the entire surface of the heat exchanger.

El intercambiador de calor regenerativo o el conjunto de intercambiadores de calor que consiste en varios intercambiadores de calor regenerativos así como el procedimiento según la invención pueden usarse ventajosamente en relación con un calcinador. El primer sólido caliente espolvoreable es un sólido enriquecido con óxido de calcio (CaO). Un sólido enriquecido con carbonato de calcio (CaCÜ3) se usa preferentemente como segundo sólido espolvoreable. La transferencia de calor puede tener lugar entre la primera corriente de materia sólida que sale del calcinador y la segunda corriente de materia sólida que entra en el calcinador. Por lo tanto, el intercambiador de calor regenerativo puede ser una parte integral del calcinador.The regenerative heat exchanger or heat exchanger assembly consisting of several regenerative heat exchangers as well as the method according to the invention can be advantageously used in connection with a calciner. The first dustable hot solid is a solid enriched with calcium oxide (CaO). A solid enriched with calcium carbonate (CaCÜ3) is preferably used as the second dustable solid. The heat transfer may take place between the first stream of solid matter leaving the calciner and the second stream of solid matter entering the calciner. Therefore, the regenerative heat exchanger can be an integral part of the calciner.

En algunas realizaciones de la superficie del intercambiador de calor, es ventajoso proporcionar una carcasa de intercambiador de calor que rodea la superficie del intercambiador de calor. La carcasa del intercambiador de calor está prevista particularmente para las realizaciones de la superficie del intercambiador de calor, que presenta partes que no están fijadas entre sí, como por ejemplo, cuerpos de relleno adyacentes sueltos. Estos cuerpos de relleno se pueden meter fácilmente en la carcasa del intercambiador de calor. Para ello, no es necesario que la carcasa del intercambiador de calor esté completamente cerrada. Puede presentar una estructura en forma de rejilla. La forma y/o el tamaño de las aberturas de la carcasa deben ser tales que el cuerpo de relleno no pueda caerse hacia fuera y pueda mantenerse en la carcasa del intercambiador de calor. Por ejemplo, se pueden usar elementos de pared perforados o elementos de rejilla para formar aberturas de la carcasa. Al menos en un primer y un segundo punto, hay una abertura de la carcasa en cada caso, de manera que el material sólido que pasa a través del intercambiador de calor pueda ser introducido o retirado a través de las dos aberturas de la carcasa.In some embodiments of the surface of the heat exchanger, it is advantageous to provide a heat exchanger housing that surrounds the surface of the heat exchanger. The housing of the heat exchanger is particularly provided for embodiments of the surface of the heat exchanger, which have parts that are not fixed to each other, such as, for example, loose adjacent filler bodies. These filler bodies can easily be inserted into the housing of the heat exchanger. For this, it is not necessary that the heat exchanger housing is completely closed. It can present a structure in the form of a grid. The shape and / or size of the openings in the housing must be such that the filler body can not fall out and can be held in the heat exchanger housing. For example, perforated wall elements or grid elements can be used to form openings in the housing. At least at a first and a second point, there is an opening of the housing in each case, so that the solid material passing through the heat exchanger can be introduced or withdrawn through the two openings of the housing.

El dispositivo de posicionamiento puede desplazar la carcasa del intercambiador de calor junto con la superficie del intercambiador de calor entre la posición de liberación de calor y la posición de absorción de calor. En particular, la primera y la segunda abertura de la carcasa intercambian sus posiciones. Esto permite conseguir una estructura compacta del intercambiador de calor regenerativo que requiere poco espacio de instalación. En una configuración sencilla, el dispositivo de posicionamiento puede estar realizado como un dispositivo rotativo que gira la superficie del intercambiador de calor o la carcasa del intercambiador de calor con la superficie del intercambiador de calor entre las dos posiciones. El eje de rotación pasa por el intercambiador de calor, preferentemente en sentido transversal a la dirección de avance de los sólidos. Por ejemplo, el eje de rotación puede estar colocado más o menos horizontalmente. La superficie del intercambiador de calor puede girar, por ejemplo, 180 grados entre las dos posiciones.The positioning device can move the housing of the heat exchanger together with the surface of the heat exchanger between the heat release position and the heat absorption position. In particular, the first and second opening of the housing exchange their positions. This allows to achieve a compact structure of the regenerative heat exchanger that requires little installation space. In a simple configuration, the positioning device can be embodied as a rotating device that rotates the surface of the heat exchanger or the heat exchanger housing with the surface of the heat exchanger between the two positions. The axis of rotation passes through the heat exchanger, preferably transversely to the direction of advance of the solids. For example, the axis of rotation can be placed more or less horizontally. The surface of the heat exchanger can rotate, for example, 180 degrees between the two positions.

Al menos una parte de la superficie del intercambiador de calor puede estar constituida por cuerpos de rellenos colocados en la carcasa del intercambiador de calor. Estos cuerpos de relleno se usan para aumentar el tamaño de la superficie del intercambiador de calor, de manera que la superficie del intercambiador de calor proporcionada para el contacto con el sólido respectivo sea grande para un volumen dado. De esta manera se garantiza que quede una sección transversal de paso adecuada para el paso del sólido correspondiente. En la configuración de la forma y el tamaño del cuerpo de relleno, no solo se puede aumentar la superficie del intercambiador de calor, sino también el tiempo de permanencia del sólido que ha pasado y, por lo tanto, se puede variar el tiempo de contacto entre el sólido y la superficie del intercambiador de calor y se puede especificar según se desee.At least a part of the surface of the heat exchanger can be constituted by bodies of fillings placed in the housing of the heat exchanger. These filler bodies are used to increase the size of the surface of the heat exchanger, so that the surface of the heat exchanger provided for contact with the respective solid is large for a given volume. In this way it is guaranteed that there is a suitable cross section for the passage of the corresponding solid. In the configuration of the shape and size of the filling body, not only can the surface of the heat exchanger be increased, but also the residence time of the solid that has passed and, therefore, the contact time can be varied between the solid and the surface of the heat exchanger and can be specified as desired.

Los cuerpos de relleno pueden formar una estructura sólida o matriz y estar conectados entre sí de manera fija. En este caso se puede prescindir de una carcasa de intercambiador de calor.The filler bodies can form a solid structure or matrix and be connected to each other in a fixed manner. In In this case, a heat exchanger housing can be dispensed with.

Ventajosamente, el cuerpo de relleno puede presentar medios espaciadores, de manera que la distancia entre el cuerpo de relleno adyacente garantiza una sección transversal de paso suficientemente grande para el paso del sólido respectivo. Como medio espaciador se pueden usar proyecciones que sobresalen del cuerpo de relleno, como, por ejemplo, pasadores, barras, discos, segmentos de discos o similares.Advantageously, the filler body may have spacer means, so that the distance between the adjacent filler body ensures a sufficiently large passage cross section for the passage of the respective solid. Projections protruding from the filler body, such as, for example, pins, bars, discs, disc segments or the like, can be used as spacer means.

Como relleno, se pueden usar, por ejemplo, bolas o poliedros. Estos pueden presentar como alternativa a o además de los medios espaciadores uno o más orificios pasantes a través de los cuales se puede pasar el sólido en cuestión.As a filler, for example, balls or polyhedra can be used. These can present as an alternative to or in addition to the spacer means one or more through holes through which the solid in question can be passed.

También pueden usarse placas u láminas onduladas o en ángulo múltiple como cuerpo de relleno. De forma alternativa o adicional, también es posible usar barras que transcurren transversalmente a la dirección de avance del respectivo sólido como cuerpo de relleno.Plates or corrugated sheets or multiple angles may also be used as the filler body. Alternatively or additionally, it is also possible to use bars that run transversely to the direction of advance of the respective solid as a filling body.

Convenientemente, se usa la misma entrada y/o salida de sólidos para introducir los primeros y segundos sólidos en el intercambiador de calor. La superficie del intercambiador de calor está colocada entre la entrada y la salida de sólidos. Además, puede estar previsto un dispositivo de distribución de sólidos entre la superficie del intercambiador de calor o la carcasa del intercambiador de calor y la entrada de sólidos para distribuir los sólidos en una superficie transversal a la dirección de avance de los sólidos a lo largo de la superficie del intercambiador de calor. Esto garantiza un contacto uniforme entre la superficie del intercambiador de calor y el sólido. En particular, el dispositivo de distribución de sólidos distribuye los sólidos en un área sustancialmente horizontal. Como dispositivo de distribución sólido puede servir, por ejemplo, una bandeja de distribución. Esta bandeja de distribución se puede fluidizar de manera que se forme un lecho fluidizado particularmente homogéneo y se distribuya el sólido de manera uniforme sobre la superficie, que luego pueda salir de la bandeja de distribución a la superficie del intercambiador de calor a través de una pluralidad de orificios de rebosamiento.Conveniently, the same solids inlet and / or outlet is used to introduce the first and second solids into the heat exchanger. The surface of the heat exchanger is placed between the inlet and the outlet of solids. In addition, a device for distributing solids between the surface of the heat exchanger or the housing of the heat exchanger and the input of solids may be provided to distribute the solids on a surface transverse to the direction of advance of the solids along the the surface of the heat exchanger. This guarantees a uniform contact between the surface of the heat exchanger and the solid. In particular, the solids distribution device distributes the solids in a substantially horizontal area. For example, a distribution tray can serve as a solid distribution device. This distribution tray can be fluidized so that a particularly homogeneous fluidized bed is formed and the solid is distributed evenly over the surface, which can then leave the distribution tray to the surface of the heat exchanger through a plurality of of overflow holes.

Otras ventajas y configuraciones preferidas de la invención se deducen de las reivindicaciones dependientes y de la descripción. Las realizaciones preferidas de la invención se explican más en detalle en la memoria descriptiva mediante los dibujos adjuntos. Muestran:Other advantages and preferred configurations of the invention are inferred from the dependent claims and from the description. The preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the specification by the accompanying drawings. They show:

Figura 1 un diagrama de bloques de una planta de energía que presenta un calcinador y un carbonatador, Figura 2 una vista en planta de un conjunto de intercambiadores de calor entre calcinador y carbonatador en una representación esquemática,Figure 1 a block diagram of a power plant presenting a calciner and a carbonator, Figure 2 a plan view of a set of heat exchangers between calciner and carbonator in a schematic representation,

Figura 3 el conjunto de intercambiadores de calor según la línea de sección B-B que se muestra en la Figura 2,Figure 3 the set of heat exchangers according to the line of section B-B shown in Figure 2,

Figura 4 el conjunto de intercambiadores de calor según la línea de sección A-A que se muestra en la Figura 2,Figure 4 the set of heat exchangers according to the section line A-A shown in Figure 2,

Figura 5 un primer ejemplo de realización de una superficie de intercambiador de calor con placas onduladas,Figure 5 a first embodiment of a heat exchanger surface with corrugated plates,

Figura 6 un segundo ejemplo de realización de una superficie de intercambiador de calor con placas onduladas,6 shows a second exemplary embodiment of a heat exchanger surface with corrugated plates,

Figura 7 un tercer ejemplo de realización de una superficie de intercambiador de calor con barras que transcurren en sentido transversal a la dirección del desplazamiento de los sólidos,Figure 7 a third embodiment of a heat exchanger surface with bars running transversely to the direction of the displacement of the solids,

Figura 8 muestra un cuarto ejemplo de realización de una superficie de intercambiador de calor con una estructura en forma de rejilla,Figure 8 shows a fourth embodiment of a heat exchanger surface with a grid-like structure,

Figura 9 cuerpos de relleno esféricos con espaciadores en forma de pasadores para formar una superficie de intercambiador de calor según un quinto ejemplo de realización yFigure 9 spherical filling bodies with pin-shaped spacers to form a heat exchanger surface according to a fifth embodiment and

Figura 10 cuerpos de relleno esféricos con orificios pasantes para formar una superficie de intercambiador de calor según un sexto ejemplo de realización.Figure 10 spherical filling bodies with through holes to form a heat exchanger surface according to a sixth embodiment.

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de una planta de energía 20 con un sistema de combustión 21, por ejemplo, un horno de generador de vapor. El gas de escape resultante contiene dióxido de carbono(CC>2), que se introduce en un carbonatador 22 en el que el CChes absorbido por un absorbente en forma de óxido de calcio (CaO) y reacciona para dar lugar a carbonato de calcio (CaCC>3). La primera corriente de sólidos suministrada al carbonatador 22, que contiene o está compuesta de óxido de calcio, constituye el primer sólido espolvoreable F1. Figure 1 shows a block diagram of a power plant 20 with a combustion system 21, for example, a steam generator furnace. The resulting exhaust gas contains carbon dioxide (CC> 2), which is introduced into a carbonator 22 in which the CChes absorbed by an absorbent in the form of calcium oxide (CaO) and reacts to give calcium carbonate ( CaCC> 3). The first solids stream supplied to the carbonator 22, which contains or is composed of calcium oxide, constitutes the first sprinkling solid F1.

A través de un separador de sólidos 23, se introduce una corriente de sólidos de un segundo sólido espolvoreable F2 que contiene o está compuesto de carbonato de calcio, desde el carbonatador 22 a un calcinador 24. En un sistema de combustión del calcinador 25, se quema una mezcla de combustible B y un portador de oxígeno, por ejemplo, oxígeno puro o aire L, para calentar el calcinador 24 y alcanzar la temperatura de calcinación de unos 900 grados Celsius. En el calcinador 24, el carbonato de calcio se descompone nuevamente en óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO2). El óxido de calcio se añade al carbonatador 22 en el primer sólido F1.Through a solids separator 23, a stream of solids of a second dustable solid F2 containing or composed of calcium carbonate, is introduced from the carbonator 22 to a calciner 24. In a combustion system of the calciner 25, burns a mixture of fuel B and an oxygen carrier, for example, pure oxygen or air L, to heat the calciner 24 and reach the calcination temperature of about 900 Celsius degrees. In calciner 24, calcium carbonate decomposes again into calcium oxide (CaO) and carbon dioxide (CO2). The calcium oxide is added to the carbonator 22 in the first solid F1.

El gas CO2 concentrado producido en el calcinador 24 se puede comprimir después del enfriamiento y la limpieza y se puede almacenar, por ejemplo, bajo tierra. Para la refrigeración se puede usar un intercambiador de calor 26, de manera que el calor contenido en el CO2 se pueda convertir en energía útil. Una parte de los gases de escape que contienen CO2 puede ser suministrada desde el calcinador 24 a través de un conducto de retorno 27 hacia el carbonador 22 junto con el CO2 procedente de los gases de escape del sistema de combustión 21. Otro intercambiador de calor 28 puede estar presente en el conducto de retorno 27. Además, antes de que se introduzca el gas de combustión al carbonatador 22, pueden estar presentes una unidad de desulfuración de gases de combustión 29 y una válvula de control 30 para controlar la cantidad de gas introducida al carbonatador 22. En la línea de conexión 33, entre el sistema de combustión 21 y el carbonatador 22, puede haber otra unidad de desulfuración de gases de combustión 31 y otra válvula 32. Opcionalmente, la unidad de desulfuración de gases de combustión 31 y la válvula de control 32 también pueden usarse para el flujo de gases de escape conducido a través del conducto de retorno 27, como se muestra en la Figura 1. En este caso se puede prescindir de la unidad de desulfuración de gases de combustión 29 y de la válvula de control 30.The concentrated CO2 gas produced in the calciner 24 can be compressed after cooling and cleaning and can be stored, for example, underground. For cooling, a heat exchanger 26 can be used, so that the heat contained in the CO2 can be converted into useful energy. A part of the exhaust gases containing CO2 can be supplied from the calciner 24 through a return conduit 27 to the charger 22 together with the CO2 from the exhaust gases of the combustion system 21. Another heat exchanger 28 may be present in the return conduit 27. Further, before the combustion gas is introduced to the carbonator 22, a flue gas desulphurization unit 29 and a control valve 30 may be present to control the amount of gas introduced. to the carbonator 22. In the connection line 33, between the combustion system 21 and the carbonator 22, there can be another flue gas desulphurization unit 31 and another valve 32. Optionally, the flue gas desulphurization unit 31 and the control valve 32 can also be used for the exhaust gas flow conducted through the return conduit 27, as shown in Figure 1. In this case The combustion gas desulphurization unit 29 and the control valve 30 can be dispensed with.

Los gases de escape liberados en gran parte de CO2 en el carbonatador 22 se introducen a través de un conducto de escape 34 en una chimenea o torre de enfriamiento 35. En el conducto de escape 34, se puede colocar otro intercambiador de calor 36, otra válvula de control 37 y un separador de polvo 38.The exhaust gases released in large part from CO2 in the carbonator 22 are introduced through an exhaust duct 34 in a chimney or cooling tower 35. In the exhaust duct 34, another heat exchanger 36 can be placed, another control valve 37 and a dust separator 38.

La disposición de los intercambiadores de calor 26, 28, 36, las unidades de desulfuración de gases de combustión 29, 31, las válvulas de control 30, 32, 37 y el separador de polvo 38 representan una realización preferida de la planta de energía 20, pero se puede modificar. Por ejemplo, puede modificarse en una línea el orden de los componentes mencionados. También es posible combinar unidades funcionalmente idénticas para simplificar la estructura del sistema. Además, es posible instalar otro separador de polvo 39 en la línea de conexión 33 después del sistema de combustión 21 de la planta de energía 20.The arrangement of the heat exchangers 26, 28, 36, the flue gas desulphurization units 29, 31, the control valves 30, 32, 37 and the dust separator 38 represent a preferred embodiment of the power plant 20 , but it can be modified. For example, the order of the mentioned components can be modified in a line. It is also possible to combine functionally identical units to simplify the structure of the system. In addition, it is possible to install another dust separator 39 in the connection line 33 after the combustion system 21 of the power plant 20.

Según la invención, está previsto al menos un intercambiador de calor regenerativo 45 entre carbonatador 22 y calcinador 24. El intercambiador de calor regenerativo 45 sirve para transferir al menos parcialmente el calor del primer sólido espolvoreable F1, que se suministra al carbonatador 22 desde el calcinador 24, al segundo sólido de flujo libre F2, que se suministra al calcinador 24 desde el carbonatador 22. En el ejemplo de realización preferido, el calcinador 24 presenta una unidad de intercambiador de calor 46 con varios y, por ejemplo, tres intercambiadores de calor regenerativos 45 conectados en paralelo. Los intercambiadores de calor regenerativos 45 sirven para precalentar el segundo sólido F2 espolvoreable, de manera que en el sistema de combustión del calcinador 25 se pueden economizar el combustible B y portadores de oxígeno (O2). Los intercambiadores de calor regenerativos 45 transfieren el calor desde el primer sólido espolvoreable F1 caliente hasta el segundo sólido espolvoreable F2. En las figuras 2 a 4, se muestra esquemáticamente una representación esquemática del conjunto de intercambiadores de calor 46 con el dispositivo para la introducción y descarga de sólidos F1, F2.According to the invention, at least one regenerative heat exchanger 45 is provided between carbonator 22 and calciner 24. The regenerative heat exchanger 45 serves to transfer at least partially the heat of the first sprinkling solid F1, which is supplied to the carbonator 22 from the calciner 24, to the second free flowing solid F2, which is supplied to the calciner 24 from the carbonator 22. In the preferred embodiment, the calciner 24 has a heat exchanger unit 46 with several and, for example, three heat exchangers regenerative 45 connected in parallel. The regenerative heat exchangers 45 serve to preheat the second powdery solid F2, so that fuel B and oxygen carriers (O2) can be saved in the combustion system of the calciner 25. The regenerative heat exchangers 45 transfer heat from the first hot sprinkling solid F1 to the second sprinkling solid F2. In figures 2 to 4, a schematic representation of the set of heat exchangers 46 with the device for the introduction and discharge of solids F1, F2 is shown schematically.

A cada intercambiador de calor regenerativo 45 del conjunto de intercambiadores de calor 46 se le asigna una entrada de sólidos 47. Cada entrada de sólidos 47 está conectada a un primer tubo de entrada 48 a través de un primer conjunto de válvulas de entrada 49. El primer conjunto de válvulas de entrada 49 se encuentra entre los primeros tubos de entrada 48 y un sifón 50 de un separador de sólidos del calcinador 24 que no se muestra en detalle. El primer sólido espolvoreable F1 se recoge en el sifón 50.Each regenerative heat exchanger 45 of the heat exchanger assembly 46 is assigned a solids inlet 47. Each solids inlet 47 is connected to a first inlet 48 through a first set of inlet valves 49. The The first set of inlet valves 49 is between the first inlet tubes 48 and a siphon 50 of a solids separator in the calciner 24 which is not shown in detail. The first sprinkling solid F1 is collected in trap 50.

Además, cada una de las entradas de sólidos 47 está conectada a través de un segundo tubo de entrada 51 y un segundo conjunto de válvulas de entrada 52 al separador de sólidos 23 del carbonatador 22, en el que se encuentra el segundo sólido espolvoreable F2. A través de las dos conjuntos de válvulas de entrada 49, 52, se puede introducir el primer sólido espolvoreable F1 o el segundo sólido espolvoreable F2 de manera independiente a cada uno de los intercambiadores de calor regenerativos 45.In addition, each of the solids inlets 47 is connected through a second inlet tube 51 and a second set of inlet valves 52 to the solids separator 23 of the carbonator 22, in which the second dustable solid F2 is located. Through the two sets of inlet valves 49, 52, the first dustable solid F1 or the second dustable solid F2 can be introduced independently to each of the regenerative heat exchangers 45.

En el ejemplo de realización preferido, se introducen los sólidos F1, F2 exclusivamente por gravedad. Debajo de cada abertura de entrada 47 hay en cada intercambiador de calor 45 una bandeja de distribución 55, que sirve para la distribución amplia, sustancialmente horizontal, del sólido F1 o F2 suministrado en cada caso. La bandeja de distribución 55 puede fluidizarse fácilmente para una mejor distribución de los sólidos y presenta una pluralidad de orificios de rebosamiento 56 a lo largo de su superficie, como se muestra en la Figura 4 de manera esquemática. Visto en el sentido vertical, la superficie del intercambiador de calor 57 del intercambiador de calor regenerativo 45 está situada debajo de la bandeja de distribución 55 y verticalmente debajo de la entrada de sólidos 47 respectiva. En el ejemplo de realización preferido, la superficie del intercambiador de calor 57 se encuentra dentro de una carcasa del intercambiador de calor 58. La carcasa del intercambiador de calor 58 puede omitirse en realizaciones del intercambiador de calor 45 en las que la superficie del intercambiador de calor 57 presente una estructura fija o rígida y pueda estacionarse de manera giratoria sin carcasa, por ejemplo, en el caso de superficies de intercambiadores de calor con elementos en forma de placas (figuras 5 y 6). La superficie 57 del intercambiador de calor se indica solo esquemáticamente en las Figuras 3 y 4 mediante un sombreado. La superficie del intercambiador de calor 57 se abordará más adelante en relación con las Figuras 5 a 10.In the preferred embodiment, the solids F1, F2 are introduced exclusively by gravity. Below each entrance opening 47 there is in each heat exchanger 45 a distribution tray 55, which serves for the broad, substantially horizontal distribution of the solid F1 or F2 supplied in each case. The distribution tray 55 can be easily fluidized for a better distribution of the solids and has a plurality of overflow holes 56 along its surface, as shown in Figure 4 in a schematic manner. Seen in the vertical direction, the surface of the heat exchanger 57 of the regenerative heat exchanger 45 it is located below the distribution tray 55 and vertically below the respective solids inlet 47. In the preferred embodiment, the surface of the heat exchanger 57 is inside a housing of the heat exchanger 58. The housing of the heat exchanger 58 can be omitted in embodiments of the heat exchanger 45 in which the surface of the heat exchanger The heat 57 has a fixed or rigid structure and can be stationary in a rotating manner without a housing, for example in the case of surfaces of heat exchangers with plate-shaped elements (FIGS. 5 and 6). The surface 57 of the heat exchanger is indicated only schematically in Figures 3 and 4 by shading. The surface of the heat exchanger 57 will be discussed later in connection with Figures 5 to 10.

A cada intercambiador de calor regenerativo 45 o a cada conjunto de intercambiador de calor 46 se les asigna un dispositivo de posicionamiento 60. El dispositivo de posicionamiento 60 sirve para desplazar la superficie del intercambiador de calor 57 entre una posición de absorción de calor I y una posición de liberación de calor II. En el ejemplo de realización aquí descrito, la superficie del intercambiador de calor 57 está unida firmemente a la carcasa del intercambiador de calor 58, por lo que el dispositivo de posicionamiento 60 desplaza la carcasa del intercambiador de calor 58 junto con la superficie del intercambiador de calor 57. Preferentemente, las carcasas del intercambiador de calor 58 reposan en un dispositivo de sujeción 62, de manera que puedan girar alrededor de un eje de rotación 61 esencialmente horizontal. En este caso, el dispositivo de posicionamiento 60 está configurado como un dispositivo de rotación 63. Las tres carcasas de intercambiadores de calor 58 se pueden desplazar entre sus dos posiciones I y II, una independientemente de las otras.A positioning device 60 is assigned to each regenerative heat exchanger 45 or to each heat exchanger assembly 46. The positioning device 60 serves to move the surface of the heat exchanger 57 between a heat absorption position I and a position of heat release II. In the embodiment described here, the surface of the heat exchanger 57 is firmly connected to the housing of the heat exchanger 58, whereby the positioning device 60 displaces the housing of the heat exchanger 58 together with the surface of the heat exchanger. heat 57. Preferably, the heat exchanger shells 58 rest in a holding device 62, so that they can rotate about an essentially horizontal axis of rotation 61. In this case, the positioning device 60 is configured as a rotation device 63. The three heat exchanger housings 58 can be moved between their two positions I and II, one independently of the others.

Debajo de la superficie del intercambiador de calor 57 y, por ejemplo, en sentido vertical, directamente debajo de la entrada de sólidos 47, hay una salida de sólidos 64 a la que está asignado un conjunto de válvulas de salida 65. A través del conjunto de válvulas de salida 65 se conecta la salida de sólidos 64 del intercambiador de calor 45 con una primera línea de salida 66 al carbonatador 22 o con una segunda línea de salida 67 al calcinador 24. El conjunto de la válvula de salida 65 se ajusta en función de cuál de los sólidos F1, F2 pasa a través del intercambiador de calor 45.Below the surface of the heat exchanger 57 and, for example, vertically, directly below the solids inlet 47, there is a solids outlet 64 to which a set of outlet valves 65 is assigned. Through the assembly of outlet valves 65 the solids outlet 64 of the heat exchanger 45 is connected with a first outlet line 66 to the carbonator 22 or with a second outlet line 67 to the calciner 24. The assembly of the outlet valve 65 is adjusted to function of which of the solids F1, F2 passes through the heat exchanger 45.

En el ejemplo de realización preferido, el dispositivo de sujeción 62 está configurado en forma de una carcasa exterior 70 que rodea la carcasa del intercambiador de calor 58. En la zona de la carcasa del intercambiador de calor 58 hay una zona de rotación 71 dentro de la carcasa exterior 70, que permite que la carcasa del intercambiador de calor 58 gire alrededor del eje de rotación 61. La zona de rotación 71, por ejemplo, está configurada como una cavidad cilindrica.In the preferred embodiment, the clamping device 62 is configured in the form of an outer casing 70 surrounding the housing of the heat exchanger 58. In the area of the casing of the heat exchanger 58 there is a rotation zone 71 within the outer shell 70, which allows the housing of the heat exchanger 58 to rotate about the axis of rotation 61. The rotation zone 71, for example, is configured as a cylindrical cavity.

En el ejemplo de realización de la Figura 1, la carcasa del intercambiador de calor 58 presenta un contorno cilindrico con un eje cilindrico que se extiende en la dirección del eje de rotación 61. La superficie de base de la carcasa cilindrica del intercambiador de calor 58 se indica mediante un polígono, por ejemplo, un hexágono. La superficie de base puede ser circular o elíptica. En principio, la forma de la carcasa de la carcasa del intercambiador de calor 58 es de libre elección.In the embodiment of FIG. 1, the housing of the heat exchanger 58 has a cylindrical contour with a cylindrical axis extending in the direction of the axis of rotation 61. The base surface of the cylindrical housing of the heat exchanger 58 it is indicated by a polygon, for example, a hexagon. The base surface can be circular or elliptical. In principle, the shape of the shell housing of the heat exchanger 58 is freely selectable.

La superficie del intercambiador de calor 57 de cada intercambiador de calor 58 presenta una primera cara 72 y una segunda cara 73 diametralmente opuesta con respecto al eje de rotación 61. En la posición de absorción de calor I de la superficie del intercambiador de calor 57, la primera cara 72 está asignada a la entrada de sólidos 47 y la segunda cara 73 a la salida de sólidos 64. Por lo tanto, la primera cara 72 se encuentra encima de la segunda cara 73 en sentido vertical. Para desplazar la superficie del intercambiador de calor 57 de la posición de absorción de calor 1 a la posición de liberación de calor 2, el dispositivo de rotación 63 hace que la superficie del intercambiador de calor 57 gire 180 grados. Las dos caras 72, 73, por lo tanto, intercambian sus posiciones. En la posición de liberación de calor II, la segunda cara 73 está asignada a la entrada de sólidos 47 y la primera cara 72 a la salida de sólidos 64.The surface of the heat exchanger 57 of each heat exchanger 58 has a first face 72 and a second face 73 diametrically opposite with respect to the axis of rotation 61. In the position of heat absorption I of the surface of the heat exchanger 57, the first face 72 is assigned to the entrance of solids 47 and the second face 73 to the exit of solids 64. Therefore, the first face 72 is located above the second face 73 in the vertical direction. To move the surface of the heat exchanger 57 from the heat absorption position 1 to the heat release position 2, the rotation device 63 causes the surface of the heat exchanger 57 to rotate 180 degrees. The two faces 72, 73, therefore, exchange their positions. In the heat release position II, the second face 73 is assigned to the solids inlet 47 and the first face 72 to the solids outlet 64.

La primera cara 72 de la superficie del intercambiador de calor 57 es adyacente a una primera abertura de la carcasa 75 y la segunda cara 73 es adyacente a una segunda abertura de la carcasa 76 en la carcasa del intercambiador de calor 58. Dependiendo de la posición I, II de la carcasa del intercambiador de calor 58, los sólidos correspondientes F1, F2 pueden ser suministrados o descargados a través de las aberturas de la carcasa 75, 76. Las flechas dibujadas en las Figuras 5 y 6 indican la dirección de avance del sólido F1 o F2 que pasa a través del intercambiador de calor 45, en el que la superficie del intercambiador de calor 57 se encuentra, a modo de ejemplo, en la posición de absorción de calor I.The first face 72 of the surface of the heat exchanger 57 is adjacent to a first opening of the housing 75 and the second face 73 is adjacent to a second opening of the housing 76 in the housing of the heat exchanger 58. Depending on the position I, II of the housing of the heat exchanger 58, the corresponding solids F1, F2 can be supplied or discharged through the openings of the housing 75, 76. The arrows drawn in Figures 5 and 6 indicate the direction of advance of the solid F1 or F2 passing through the heat exchanger 45, in which the surface of the heat exchanger 57 is, for example, in the position of heat absorption I.

La superficie del intercambiador de calor 57 puede realizarse de diferentes maneras. Algunos ejemplos de realización se muestran en las Figuras 5 a 10. En el primer ejemplo de realización de la Figura 5, la superficie del intercambiador de calor 57 está formada por varias placas o láminas onduladas 79 dispuestas en paralelo. En lugar de las placas onduladas 79, también se pueden usar placas o láminas anguladas 80 de manera múltiple, como se muestra esquemáticamente en la Figura 6. La forma ondulada o angular de las placas 79, 80 evita el goteo directo de los sólidos F1, F2. Las placas 79, 80 forman, por así decirlo, obstáculos que desvían repetidamente el sólido de su dirección de avance para prolongar el tiempo de contacto entre el sólido F1, F2 y la superficie del intercambiador de calor 57. Las placas o láminas 79, 80 representan los cuerpos de relleno 81 previstos en la carcasa del intercambiador de calor.The surface of the heat exchanger 57 can be made in different ways. Some examples of embodiment are shown in Figures 5 to 10. In the first embodiment of Figure 5, the surface of the heat exchanger 57 is formed by several corrugated sheets or plates 79 arranged in parallel. Instead of the corrugated plates 79, angled plates or sheets 80 can also be used in multiple ways, as shown schematically in Figure 6. The corrugated or angular shape of the plates 79, 80 prevents direct dripping of the solids F1, F2. The plates 79, 80 form, so to speak, obstacles that repeatedly deflect the solid from its forward direction to prolong the contact time between the solid F1, F2 and the surface of the heat exchanger 57. The plates or sheets 79, 80 they represent the filling bodies 81 provided in the housing of the heat exchanger.

En un tercer ejemplo de realización que se muestra en la Figura 7, la carcasa del intercambiador de calor 58 está llena de una pluralidad de cuerpos de relleno 81 en forma de barra. Las barras 82 que constituyen los cuerpos de relleno 81 están dispuestas transversalmente a la dirección de avance R de los sólidos F1, F2 a través del intercambiador de calor. Las barras 82 pueden penetrar parcial o totalmente en la carcasa del intercambiador de calor desde una pared lateral hasta la pared lateral opuesta. Alrededor de las barras 82 están previstos medios espaciadores 83 para mantener las barras 82 separadas entre sí a fin de proporcionar un área de paso adecuado para los sólidos F1, F2. No es necesario que las barras 82 estén conectadas firmemente con la carcasa del intercambiador de calor 58. En este ejemplo de realización, los medios espaciadores 83 están constituidos por discos anulares 84 que rodean las barras 82.In a third exemplary embodiment shown in Figure 7, the housing of the heat exchanger 58 is filled with a plurality of bar-shaped filling bodies 81. The rods 82 constituting the filling bodies 81 are arranged transversely to the feed direction R of the solids F1, F2 through the heat exchanger. The bars 82 can partially or completely penetrate the heat exchanger housing from a side wall to the opposite side wall. Spacer means 83 is provided around the bars 82 to keep the bars 82 spaced from each other so as to provide a suitable passage area for the solids F1, F2. It is not necessary that the bars 82 be firmly connected to the housing of the heat exchanger 58. In this embodiment, the spacer means 83 are constituted by annular discs 84 surrounding the bars 82.

En otro ejemplo de realización, el cuarto, la superficie del intercambiador de calor 57 está constituida por una estructura en forma de rejilla 85. También en este caso hay barras 82 que transcurren transversalmente a la dirección del avance R, que se fijan en posición mediante barras de retención 85.In another embodiment, the fourth, the surface of the heat exchanger 57 is constituted by a structure in the form of grid 85. Also in this case there are bars 82 running transversely to the direction of the advance R, which are fixed in position by retaining bars 85.

Las Figuras 9 y 10 muestran otras posibilidades alternativas para los cuerpos de relleno 81. Los cuerpos de relleno 81 están configurados como cuerpos aproximadamente esféricos. En el ejemplo de realización que se muestra en la Figura 9, cada cuerpo de relleno 81 presenta pasadores 86 que sobresalen radialmente en diferentes direcciones y que constituyen medios espaciadores 83. Los pasadores se encuentran preferentemente distribuidos por toda el contorno del cuerpo de relleno 81. El sólido F1 o F2 en cuestión puede fluir a través de la carcasa del intercambiador de calor 58 entre el cuerpo de relleno esférico 81 y los pasadores 86.Figures 9 and 10 show other alternative possibilities for the filling bodies 81. The filling bodies 81 are configured as approximately spherical bodies. In the exemplary embodiment shown in Figure 9, each filling body 81 has pins 86 projecting radially in different directions and constituting spacer means 83. The pins are preferably distributed throughout the contour of the filling body 81. The solid F1 or F2 in question can flow through the housing of the heat exchanger 58 between the spherical filler body 81 and the pins 86.

Los cuerpos de relleno 81 que se muestran en la Figura 10 también están configurados en forma de esferas. Cada uno de ellos presenta varios orificios pasantes 87 para permitir el paso del primer o segundo sólido F1 o F2 a través de la carcasa del intercambiador de calor 58.The filling bodies 81 shown in Figure 10 are also configured in the form of spheres. Each of them has several through holes 87 to allow the passage of the first or second solid F1 or F2 through the housing of the heat exchanger 58.

En una modificación de la variante de realización de la superficie del intercambiador de calor 57 que se describe en el presente documento también se pueden usar combinaciones de los cuerpos de relleno 81 descritos. Por ejemplo, también se pueden emplear cuerpos de relleno esféricos 81 entre las placas 79, 80.In a modification of the variant embodiment of the surface of the heat exchanger 57 that is described herein, combinations of the filler bodies 81 described can also be used. For example, spherical filler bodies 81 can also be used between the plates 79, 80.

La intercambiador de calor 45 según la invención o el conjunto de intercambiadores de calor 46 que está compuesto por tres intercambiadores de calor regenerativos 45 funciona de la siguiente manera:The heat exchanger 45 according to the invention or the set of heat exchangers 46 which is composed of three regenerative heat exchangers 45 operates in the following manner:

En la posición de absorción de calor I de la superficie del intercambiador de calor 57, se introduce el primer sólido espolvoreable F1 al intercambiador de calor regenerativo 45 a través del primer tubo de entrada 48. La bandeja de distribución 55 distribuye el primer F1 sólido espolvoreable horizontalmente y de manera uniforme. A través de los orificios de rebosamiento 56 en la bandeja de distribución 55, fluye el primer sólido espolvoreable F1 a través de la primera abertura de la carcasa 75 a la carcasa del intercambiador de calor 58. A continuación, incide sobre la superficie del intercambiador de calor 57 y se desplaza a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57 hasta la segunda abertura de la carcasa 76. Allí sale de la carcasa del intercambiador de calor 58 y es transportado al carbonatador 22 a través de la salida de sólidos 64 y del conjunto de válvulas de salida 65 de la primera línea de salida 66. Después de un calentamiento adecuado de la superficie del intercambiador de calor 57, el primer conjunto de válvulas de entrada 49 interrumpe la introducción del primer sólido espolvoreable F1. Durante el calentamiento de la superficie del intercambiador de calor 57, la primera cara 72 se encontraba debajo de la entrada de sólidos 47, mientras que la segunda cara 73 estaba asignada a la salida de sólidos 64. Por eso la primera cara 72 se ha calentado más que la segunda cara 73. La temperatura de la superficie del intercambiador de calor 57 disminuye continuamente desde la primera cara 72 hasta la segunda cara 73.In the heat absorption position I of the surface of the heat exchanger 57, the first sprinkling solid F1 is introduced into the regenerative heat exchanger 45 through the first inlet pipe 48. The distribution tray 55 distributes the first solid powdery F1 horizontally and uniformly. Through the overflow orifices 56 in the distribution tray 55, the first dustable solid F1 flows through the first opening of the housing 75 into the housing of the heat exchanger 58. It then impinges on the surface of the heat exchanger. heat 57 and travels along the surface of the heat exchanger 57 to the second opening of the housing 76. There it exits the housing of the heat exchanger 58 and is conveyed to the carbonator 22 through the solids outlet 64 and of the outlet valve assembly 65 of the first outlet line 66. After adequate heating of the surface of the heat exchanger 57, the first set of inlet valves 49 interrupts the introduction of the first dustable solid F1. During heating of the surface of the heat exchanger 57, the first face 72 was below the entrance of solids 47, while the second face 73 was assigned to the exit of solids 64. That is why the first face 72 has been heated more than the second face 73. The temperature of the surface of the heat exchanger 57 decreases continuously from the first face 72 to the second face 73.

El dispositivo de posicionamiento 60 desplaza la superficie del intercambiador de calor 57 a la posición de liberación de calor II, por ejemplo, alrededor del eje de rotación 61. Ahora, la segunda cara 73 menos caliente está asignada a la entrada de sólidos 47 y la primera cara 72 más caliente a la salida de sólidos 64. A través del segundo conjunto de válvulas de entrada 52, se introduce el segundo sólido espolvoreable F2 al intercambiador de calor regenerativo 45, por lo que el segundo sólido espolvoreable F2 se calienta cada vez más a medida que se desplaza a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57. Dado que la temperatura de la superficie del intercambiador de calor 57 en la posición de liberación de calor II en la dirección de avance R del segundo sólido espolvoreable F2 aumenta continuamente desde la segunda cara 73 hasta la primera cara 72, se puede lograr una diferencia de temperatura aproximadamente constante entre el segundo sólido espolvoreable F2 y la superficie del intercambiador de calor 57 en la trayectoria completa del segundo sólido espolvoreable F2 a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57. El intercambiador de calor regenerativo 45 funciona según el "principio de contracorriente", por decirlo de alguna manera. El segundo sólido espolvoreable F2 se introduce en la segunda línea de salida 67 al calcinador 24 a través del conjunto de válvulas de salida 65.The positioning device 60 displaces the surface of the heat exchanger 57 to the heat release position II, for example, around the axis of rotation 61. Now, the second, less hot face 73 is assigned to the input of solids 47 and the first hot face 72 at the exit of solids 64. Through the second set of inlet valves 52, the second sprinkling solid F2 is introduced to the regenerative heat exchanger 45, whereby the second sprinkling solid F2 is increasingly heated as it travels along the surface of the heat exchanger 57. Since the temperature of the surface of the heat exchanger 57 in the heat release position II in the forward direction R of the second powdery solid F2 increases continuously from the second face 73 to the first face 72, an approximately constant temperature difference can be achieved between the second dustable solid F2 and the surface of the heat exchanger 57 in the full path of the second dustable solid F2 along the surface of the heat exchanger 57. The regenerative heat exchanger 45 operates according to the "countercurrent principle", so to speak. The second dusting solid F2 is introduced into the second outlet line 67 to the calciner 24 through the outlet valve assembly 65.

Dado que la superficie del intercambiador de calor 57 se enfría cada vez más en la posición de liberación de calor II, se interrumpe la introducción del segundo sólido espolvoreable F2 después de un tiempo determinado y el dispositivo de posicionamiento 60 devuelve la superficie del intercambiador de calor a la posición de absorción de calor I. La primera cara 72 más caliente de la placa del intercambiador de calor ahora se vuelve a asignar a la entrada de sólidos. Por lo tanto, el primer sólido espolvoreable F1 se desplaza desde la primera cara más caliente a la segunda cara menos caliente 73 de la superficie del intercambiador de calor 57. Por lo tanto, la diferencia de temperatura entre el primer sólido espolvoreable F1 y la superficie del intercambiador de calor 57 es aproximadamente constante durante todo el desplazamiento.Since the surface of the heat exchanger 57 is cooled more and more in the heat release position II, the introduction of the second dusting solid F2 is stopped after a certain time and the positioning device 60 returns the surface of the heat exchanger to the heat absorption position I. The first hottest face 72 of the heat exchanger plate is now reassigned to the solids input. Therefore, the first sprinkling solid F1 moves from the first hotter face to the second, less hot face 73 of the surface of the heat exchanger 57. Therefore, the temperature difference between the first sprinkling solid F1 and the surface of the heat exchanger 57 is approximately constant throughout the displacement.

La secuencia descrita se continúa cíclicamente.The sequence described is cyclically continued.

Tal como se muestra en las Figuras 2 a 4, varios intercambiadores de calor regenerativos 45 forman una unidad de intercambiadores de calor 46. Preferentemente, se combinan al menos tres intercambiadores de calor 45 en una unidad de intercambiadores de calor 46. Es posible conseguir corrientes continuas tanto para el primer sólido espolvoreable F1 como para el segundo sólido espolvoreable F2. Para ello, los intercambiadores de calor regenerativos 45 de una unidad de intercambiadores de calor 46 se encuentran en diferentes estados: Posición de absorción de calor I, posición de liberación de calor II o estado de conmutación entre las dos posiciones I, II. Mientras uno de los intercambiadores de calor regenerativo 45 esté en su posición de absorción de calor I, al menos uno de los otros intercambiadores de calor regenerativo 45 adopta la posición de liberación de calor II, como se muestra en la Figura 3. El tercer intercambiador de calor regenerativo 45 de la unidad de intercambiadores de calor 46 se encuentra en estado de conmutación entre las dos posiciones I, II. En el estado de conmutación, durante el movimiento de desplazamiento de la superficie del intercambiador de calor 57 entre las dos posiciones I, II, no hay suministro de sólidos al intercambiador de calor 45. Con tres intercambiadores de calor regenerativo 45 conectados en paralelo en una unidad de intercambiadores de calor 46, se puede garantizar un flujo continuo de ambos sólidos F1, F2.As shown in Figures 2 to 4, several regenerative heat exchangers 45 form a heat exchanger unit 46. Preferably, at least three heat exchangers 45 are combined in a heat exchanger unit 46. It is possible to obtain currents. continuous for both the first sprinkling solid F1 and the second sprinkling solid F2. For this, the regenerative heat exchangers 45 of a heat exchanger unit 46 are in different states: heat absorption position I, heat release position II or switching state between the two positions I, II. While one of the regenerative heat exchangers 45 is in its heat absorption position I, at least one of the other regenerative heat exchangers 45 adopts the heat release position II, as shown in Figure 3. The third heat exchanger The regenerative heat 45 of the heat exchanger unit 46 is in the switching state between the two positions I, II. In the switching state, during the displacement movement of the surface of the heat exchanger 57 between the two positions I, II, there is no supply of solids to the heat exchanger 45. With three regenerative heat exchangers 45 connected in parallel in one heat exchanger unit 46, a continuous flow of both solids F1, F2 can be ensured.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor regenerativo 45 y a un procedimiento para la transferencia de calor desde un primer sólido espolvoreable F1 a un segundo sólido espolvoreable F2. El intercambiador de calor regenerativo 45 presenta una superficie del intercambiador de calor 57. La superficie del intercambiador de calor 57 se puede conmutar entre una posición de absorción de calor I y una posición de liberación de calor II mediante un dispositivo de posicionamiento 60. En la posición de absorción de calor I, un primer sólido F1 de flujo libre fluye a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57 desde una primera cara 72 hasta una segunda cara 73. La superficie del intercambiador de calor 57 se calienta y su temperatura aumenta continuamente desde la primera cara 72 hasta la segunda cara 73. Después de calentar la superficie del intercambiador de calor 57, el dispositivo de posicionamiento 60 desplaza la superficie del intercambiador de calor 57 a la posición de liberación de calor II, en la que el segundo sólido espolvoreable F2 que se pretende calentar es conducido a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57. Por tanto, el segundo sólido F2 espolvoreable se desplaza de la segunda cara 73 menos caliente a la primera cara 72 más caliente. Preferentemente, se desplazan los sólidos F1, F2 únicamente por gravedad en el sentido vertical hacia abajo, en una dirección de avance R, a lo largo de la superficie 47 del intercambiador de calor. Durante todo el desplazamiento del sólido espolvoreable F1, F2 respectivo a lo largo de la superficie del intercambiador de calor 57, la diferencia de temperatura entre el sólido espolvoreable F1, F2 y la superficie del intercambiador de calor 57 es aproximadamente constante y da como resultado una transferencia de calor continua entre la superficie del intercambiador de calor 57 y el sólido F1, F2 respectivo.The present invention relates to a regenerative heat exchanger 45 and to a method for the transfer of heat from a first sprinkling solid F1 to a second sprinkling solid F2. The regenerative heat exchanger 45 has a surface of the heat exchanger 57. The surface of the heat exchanger 57 can be switched between a heat absorption position I and a heat release position II by a positioning device 60. In the heat absorption position I, a first free flowing solid F1 flows along the surface of the heat exchanger 57 from a first face 72 to a second face 73. The surface of the heat exchanger 57 is heated and its temperature increases continuously from the first face 72 to the second face 73. After heating the surface of the heat exchanger 57, the positioning device 60 displaces the surface of the heat exchanger 57 to the heat release position II, in which the second dusted solid F2 which is intended to be heated is conducted along the surface of the heat exchanger 57. Therefore, the second solid dusty F2 is displaced from the second, less hot face 73, to the first hotter face 72. Preferably, the solids F1, F2 are only moved by gravity in the vertical downward direction, in a forward direction R, along the surface 47 of the heat exchanger. During the entire displacement of the dustable solid F1, F2 along the surface of the heat exchanger 57, the temperature difference between the dustable solid F1, F2 and the surface of the heat exchanger 57 is approximately constant and results in a continuous heat transfer between the surface of the heat exchanger 57 and the respective solid F1, F2.

En un conjunto de intercambiadores de calor 46 preferido, están previstos tres intercambiadores de calor regenerativos 45, en el que cada intercambiador de calor 45 se encuentra en un estado diferente: El intercambiador de calor 45 toma la posición de absorción de calor I, el otro intercambiador de calor 45, la posición de liberación de calor II y el tercer intercambiador de calor 45 un estado de conmutación entre la posición de absorción de calor I y la posición de liberación de calor II.In a preferred heat exchanger assembly 46, three regenerative heat exchangers 45 are provided, wherein each heat exchanger 45 is in a different state: The heat exchanger 45 takes the heat absorption position I, the other heat exchanger 45, the heat release position II and the third heat exchanger 45 a switching state between the heat absorption position I and the heat release position II.

Lista de referencias: List of references:

Planta de energíaPower plant

Sistema de combustiónCombustion system

CarbonatadorCarbonator

Separador de sólidosSeparator of solids

CalcinadorCalciner

Sistema de combustión del calcinador Intercambiadores de calorCalcinator combustion system Heat exchangers

Conducto de retornoReturn conduit

Intercambiador de calorHeat exchanger

Unidad de desulfuración de gases de combustión Válvula de controlFlue gas desulphurisation unit Control valve

Línea de conexiónConnecting line

Conducto de escapeExhaust duct

Chimenea/ torre de enfriamiento Intercambiador de calorChimney / cooling tower Heat exchanger

Válvula de controlControl valve

Separador de polvoDust separator

Intercambiador de calor regenerativoRegenerative heat exchanger

Unidad de intercambiador de calorHeat exchanger unit

Entrada de sólidosEntry of solids

Primer tubo de entradaFirst entrance tube

Primer conjunto de válvulas de entradaFirst set of inlet valves

Sifón v. 24Siphon v. 24

Segundo tubo de entradaSecond inlet tube

Segundo conjunto de válvulas de entrada Bandeja de distribuciónSecond set of inlet valves Distribution tray

Orificio de rebosamiento Overflow hole

57 Superficie del intercambador de calor 58 Carcasa del intercambiador de calor 60 Dispositivo de posicionamiento57 Surface of the heat exchanger 58 Heat exchanger housing 60 Positioning device

61 Eje de rotación61 Axis of rotation

62 Dispositivo de sujeción62 Clamping device

63 Dispositivo de rotación63 Rotating device

64 Salida de sólidos64 Output of solids

65 Conjunto de válvulas de salida65 Output valve assembly

66 Primera línea de salida66 First line of exit

67 Segunda línea de salida67 Second line of exit

70 Carcasa exterior70 Exterior housing

71 Zona de rotación71 Rotation area

72 Primera cara72 First face

73 Segunda cara73 Second face

75 Primera abertura de la carcasa75 First housing opening

76 Segunda abertura de la carcasa 79 Placa ondulada76 Second housing opening 79 Corrugated plate

80 Placa angulada80 Angled plate

81 Cuerpo de relleno81 Filling body

82 Barra82 Barra

83 Medio espaciador83 Half spacer

84 Disco84 Disco

85 Barra de retención85 Holding bar

86 Pasador86 Pin

87 Orificio pasante87 Through hole

I Posición de absorción de calorI Position of heat absorption

II Posición de liberación de calorII Heat release position

B Combusti bleB Combustible

F1 Primer sólido espolvoreableF1 First dusty solid

F2 Segundo sólido espolvoreable L AireF2 Second dusty solid L Air

R Dirección de avance O2 OxígenoR Feed direction O2 Oxygen

C02 Dióxido de carbono C02 Carbon dioxide

Claims

1. Regenerative heat exchanger for transferring heat from a first dustable solid (F1) to a second dustable solid (F2), with a heat exchanger surface (57) located between a solids inlet (47) and an outlet of solids (64),

in which for the introduction of the first dustable solid (F1) and the second dustable solid (F2) in the heat exchanger, the same input of solids (47) is used and to discharge the first dustable solid (F1) and the second dustable solid (F2) of the heat exchanger the same solids outlet (64) is used, with a positioning device (60) by means of which the position of the surface of the heat exchanger (57) is modifiable between an absorption position of heat (I) and a heat release position (II), in which in the heat absorption position (I), a first face (72) of the surface of the heat exchanger (57) is assigned to the solids inlet (47) and a second side (73) is assigned to the solids outlet (64) and in which in the heat release position (II), the second side (73) is assigned to the inlet solids (47) and the first face (72) at the exit of solids (64),

wherein the first dustable solid (F1) in the heat absorption position (I) of the surface of the heat exchanger (57) is sprinkled from top to bottom, in a forward direction (R) along the surface of the heat exchanger (57), from the first face (72) to the second face (73) of the surface of the heat exchanger (57), at least with the aid of gravity,

and wherein the second dustable solid (F2) in the heat release position (II), is sprinkled from top to bottom along the surface of the heat exchanger (57) substantially from the second face (73) to the first face (72) of the surface of the heat exchanger (57) at least with the help of gravity.

2. Regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that a housing of the heat exchanger (58) with a first housing opening (75) and a second housing opening (76), in which the surface is provided, is present. of the heat exchanger (57).

3. Regenerative heat exchanger according to claim 2, characterized in that, in order to move the surface of the heat exchanger (57) between the heat absorption position (I) and the heat release position (II), the positioning device (30) displaces the housing of the heat exchanger (58) together with the surface of the heat exchanger (57) located therein.

4. Regenerative heat exchanger according to claim 3, characterized in that during the displacement of the surface of the heat exchanger (57) between its two positions (I, II), the two openings of the housing (75, 76) exchange their positions .

5. Regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the positioning device (60) is embodied as a rotation device (63) that rotates the surface of the heat exchanger (57) around an axis of rotation (61) which extends perpendicular to the direction of advance (R) of the solids (F1, F2) along the surface of the heat exchanger (57).

6. Regenerative heat exchanger according to claim 2, characterized in that at least a part of the surface of the heat exchanger (57) is formed by filling bodies (81) located in the housing of the heat exchanger (58).

7. Regenerative heat exchanger according to claim 6, characterized in that the filling bodies (81) have spacer means (83) to maintain a minimum separation with respect to the adjacent filling bodies (81).

8. Regenerative heat exchanger according to claim 6, characterized in that each filling body (81) has at least one through hole (87).

9. Regenerative heat exchanger according to claim 6, characterized in that corrugated or angled plates (79, 80) are used as filler bodies (81).

10. Regenerative heat exchanger according to claim 6, characterized in that bars (82) arranged transversely to the forward direction (R) of the solids (F1, F2) are used as filling bodies (81).

11. Regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that a device for distributing solids (55) is provided between the input of solids (47) and the surface of the heat exchanger (57), by means of which the solid (F1) , F2) supplied in each case is distributed evenly in the direction of advance (R).

12. Set of heat exchangers with at least two regenerative heat exchangers (45) according to any of the preceding claims, wherein the surface of the heat exchanger (57) of at least one of the heat exchangers (45) is found in the heat absorption position (I) while the surface of the heat exchanger (57) of the at least one other heat exchanger is in the heat release position (II).

13. Process for transferring heat from a first dustable solid (F1) to a second dustable solid (F2) by means of a regenerative heat exchanger (45) according to any of claims 1 to 11,

wherein the first dustable solid (F1) in a heat absorbing position (I) of the surface of the heat exchanger (57) is conducted in a forward direction (R) along the surface of the heat exchanger (57) from a first face (72) to a second face (73) of the surface of the heat exchanger (57),

wherein the surface of the heat exchanger (57) is displaced after its heating to a heat release position (II), in which the second dusting solid (F2) is conducted along the surface of the heat exchanger. heat (57) of the second face (73) to the first face (72) of the surface of the heat exchanger (57).