ES2791573A1 - Procedimiento y aparato de segregacion de impurezas de biomasa de astilla - Google Patents

Abstract

Proceso e instalación para segregar de una corriente de biomasa de astillas de diferentes granulometrías (G10 -G60), los materiales no magnéticos; trozos de plástico, papel, maderas pintadas y polvo, para la posterior utilización de la biomasa obtenida como combustible, o en otros procesos industriales como materia prima. Según la invención, la biomasa obtenida adquiere mayor valor, al permitir que sea consumida en calderas de biomasa como combustible limpio. Así mismo, permite que sea utilizada como materia prima en procesos que requieren biomasa con unos bajos contenidos en polímeros. La biomasa, tras ser astillada y cribada hasta dejar a la granulometría menor de G60, se traslada en una cinta transportadora (1) con un espesor de unos 80 mm de altura. Al introducirla al sistema se detectan mediante un sistema de visión artificial (3) los elementos a eliminar. Posteriormente, a la caída de la cinta, se dispone de una línea de sopladores (6) que retiran los elementos que ha señalado el sistema de visión (3) en el preciso instante que pasan por el soplador (6) que queda en línea con el producto a retirar. A continuación, un soplador de aire a baja velocidad (7) elimina de la comente de biomasa el polvo y los elementos más ligeros, empujándolos fuera de la cortina de biomasa en su caída. El conjunto de los elementos que se retiran de la corriente de biomasa, cae a una zona que se encuentra en depresión, siendo arrastrados mediante un sistema de aspiración (5) a un sistema ciclónico para su decantación y gestión posterior.

Description

DESCRI PCI Ó N

PROCEDIMIENTO Y APARATO DE SEGREGACION DE IMPUREZAS DE BIOMASA

DE ASTILLA

SECTOR DE LA TÉCNICA

Esta invención concierne, en general, al campo de procesos y aparatos para la separación y limpieza de sólidos de granulometría diversa. El proceso se basa en el empleo de sistemas de visión artificial para detectar cantidad y posición de los elementos indeseables que lleva la corriente de biomasa, para la posterior segregación de estos elementos mediante métodos físicos. Más concretamente, la invención concierne a limpieza de biomasa procedente residuos varios, para su valorización como combustible, sin que le sean de aplicación al combustible resultante, los reglamentos de incineración de residuos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Existe una gran cantidad de biomasa residual, procedente fundamentalmente de los pallets, envases y embalajes. En general estos residuos siguen incrementando su presencia en el mercado. Estos residuos, en origen, se encuentran mezclados con plásticos, flejes de acero, herrajes de acero y plástico y maderas pintadas. Cuando se logra separar las maderas de los materiales impropios citados, se puede dar a la biomasa obtenida unos nuevos usos, valorizando el residuo. Cuando la madera se tritura y se mezcla sin separar los impropios, el destino final serán usos con requerimientos de calidad inferior, o la valorización energética en instalaciones de incineración acreditada a tal efecto.

Se han desarrollado varias tecnologías para la separación de impropios (plásticos, finos, maderas pintadas) de la biomasa. La tecnología convencional consiste en la colocación de líneas de triaje manuales, o asistidas, que consiste en separar los grandes plásticos y elementos impropios de una banda de transporte. Así mismo, tras el triturado, otra técnica consiste en la colocación de aventadores que separan los elementos más ligeros de la corriente de astilla triturada. Estos sistemas están basados en una soplante y una campana de aspiración, o bien en una mesa densimétrica convencional.

Estos sistemas basados en principios físicos, no permiten la retirada efectiva de platicos pesados ni de la biomasa pintada.

.EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere al desarrollo y optimización de un proceso de segregación de materiales impropios de la biomasa procedente de los residuos de pallets, envases y embalajes, para su destino como materias primas o combustibles limpios. Las operaciones unitarias que se han diseñado posibilitan la limpieza de la biomasa, dejando las cantidades totales de impropios en valores inferiores al 1% en peso.

El proceso de limpieza de biomasa se puede separar en las siguientes fases:

- Limpieza primaria

- Triturado

- Cribado / opcional

- Limpieza secundaria

La presente invención se centra en la limpieza secundaria, que a su vez se puede separar en dos fases diferenciadas:

1- Detección: Consiste en preparar la biomasa sobre una cinta adecuada en una capa fina de unos 80 mm de espesor. Posteriormente, en una zona cerrada, alumbrarla mediante 3 líneas de led de unos 400 mm de longitud, que permiten visualizar la biomasa correctamente. En la zona situada a la entrada se dispone de una cámara de visión que permite distinguir las maderas de colores rojos y azules (que son las que aparecen en los pallets) así como los plásticos de colores. Así pues, la cámara genera la información de posición y cantidad de impropios que lleva la biomasa, para que el sistema boquillas soplantes, soplador y aspiración se adecuen en todo momento a las necesidades.

2- Segregación: Consiste en separar de la corriente de biomasa que cae de la cinta los elementos impropios que lleva. El sistema de detección proporciona información de la posición en la cinta y la velocidad que llevan los elementos de cierto tamaño que deben ser retirados de la corriente con el sistema de boquillas (elementos con tamaño superior a los 15 mm / G 15). Las boquillas soplan aire a presión de 7 bar, y actúan en el momento que pasa el elemento a retirar a su altura. Esta información es gestionada por el PLC, que manda actuar a cada una de las electroválvulas que tiene montada cada boquilla. Los trozos de plástico y los finos son retirados por un soplante, que desvía de la corriente de biomasa estos elementos. La regulación de la soplante y la aspiración que arrastra los impropios hasta un separador ciclónico, es gestionada igualmente por el PLC, que actúa sobre los variadores de frecuencia de los motores de la soplante y la aspiración para adaptarse a las necesidades de limpieza, en función de las imágenes obtenidas por la visión.

La biomasa procedente de los residuos industriales presenta una importante cantidad de elementos (plásticos, papel, maderas pintadas/ rojos / azules y % de finos elevado) que imposibilitan su uso como materia prima para algunos procesos y para la combustión en calderas de biomasa convencionales.

En este sentido, la invención que se presenta pretende describir un proceso y un aparato para la limpieza de la biomasa procedente de residuos industriales de madera.

El aparato y el procedimiento de limpieza está compuesto básicamente de las siguientes operaciones:

1- Dosificación entrada de biomasa

2- Iluminación visión

3- Cámara de visión

4- Deflector superior

5- Aspiración de impropios

6- Línea de boquillas soplantes

7- Soplador de baja velocidad

8- Sistema de amarre transportadores.

A continuación, se detallan de forma más extensa dichas operaciones o fases, características de la presente patente de invención:

A partir de la biomasa triturada y /o cribada, se alimenta una cinta transportadora (1) plana de color negro, para que la cámara (3) pueda detectar los elementos a retirar de la corriente con mayor facilidad. La anchura de la cinta varia de los 500 a 800 mm. La entrada de biomasa (1) requiere de un peine que homogenice la capa de biomasa que se coloca en la cinta, previamente a la entrada a la zona de visión (3) de la cámara. Este elemento es regulable en altura, pudiendo variar el espesor de biomasa entre 30 y 80 mm.

La zona del sistema de visión (3) se instala en la parte alta junto a la entrada (1). La cámara (3) requiere de una correcta iluminación (2) de la zona de detección. La iluminación (2) se logra mediante 3 tiras de led, que proporcionan unos niveles de luz constantes en todo momento. A su vez, la cámara (3) requiere ser protegida del polvo que surge en la zona de segregación por la actuación de soplantes (7) y boquillas de soplado (6). En la zona de la cámara (3) se debe generar una depresión de unos 20-30 mbar. La cámara (3), cuando los productos tienen gran porcentaje elevado de finos requiere de un sistema de limpieza por soplado de forma continua y automática.

La posición de la cámara (3) debe proporcionar una visión completa del ancho de la banda de transporte. Cuando la anchura de la banda es próxima a los 800 mm se requiere poner la cámara (3) más elevada, a unos 350 mm de altura respecto de la banda,.

La cámara (3) junto con el algoritmo de control desarrollado, tal y como se ha establecido con anterioridad, es capaz de determinar que es biomasa y que es plástico, que biomasa está pintada de rojo o de azul, los tamaños de estos impropios, su posición en la banda y su velocidad. Esa información la envía al PLC de control para que de las oportunas ordenes al sistema de segregación.

Deflector superior (4), se coloca este deflector (4) para separar, en la medida que sea posible, la corriente de biomasa de la del aire de aspiración (5). A su vez se logra dar una mayor rigidez mecánica al sistema.

El sistema de aspiración de solidos impropios (5), consta de una turbina de paletas preparada para los sólidos que se retiran de la corriente de biomasa. Esta turbina se ajusta de forma automática, mediante un variador de velocidad, con las señales obtenidas del sistema de visión. Respecto a la posición del cono de aspiración, está situado de forma que la fuerza de la gravedad ejerce un efecto favorable. Esta turbina es también la responsable de generar una depresión en la zona de la cámara de visión (3), con objeto de que el polvo que se pueda generar no afecte a la visión.

La línea de boquillas soplantes (6), está dispuesta bajo el retorno de la cinta de transporte. Esta posición es la más favorable para la retirada de los sólidos mediante soplado, dado que en este punto la velocidad del sólido a retirar que cae tiene una muy baja velocidad. En esta posición de los sopladores, la velocidad de los sólidos solamente tiene componente vertical. La línea de boquillas (6) dispone de la electroválvula de apertura / cierre, justo al lado, para que el soplado sea lo más rápido posible, evitando el desfase entre la orden y la actuación. El sistema de actuación de las boquillas (6) es neumático y está conectado a una red general, con una presión de servicio de 7 bar. Las boquillas (6) se sitúan en una línea y cada una actúa en una anchura útil de 80100 mm de anchura.

Soplado de baja velocidad (7) para elementos ligeros. Para desviar de la corriente de biomasa los elementos ligeros, tales como polvo, finos, plásticos y papeles que pueda arrastrar la biomasa, se utiliza un soplado con velocidad regulable, que permite retirar estos elementos de forma eficaz. El soplado se realiza con una turbina de media presión, que es regulada por un variador de velocidad, en función de las necesidades. Este variador recibe señales de la cámara de visión. La visión (3) ofrece imágenes del polvo en zona, de forma que cuando es elevado se reduce la velocidad. Así mismo, cuando se detecta en las imágenes de la biomasa, cantidades mayores de finos, plásticos,... aumenta la velocidad para subir caudal y velocidad del chorro de aire. El difusor de salida de aire del soplado de baja velocidad (7) es regulable de forma manual en altura, ángulo de inclinación y proximidad a la corriente de biomasa. El diseño del difusor tiene una geometría muy específica, que permite una alta efectividad en la separación de finos y ligeros.

El sistema de amarre (8) del aparato tiene también un diseño específico para poder adaptarse a diferentes tipos y anchuras de cintas transportadoras. El diseño desarrollado permite el amarre a la estructura de las cintas de diferentes anchuras. La unión a la cinta se realiza exclusivamente mediante 4 tornillos. Para el posicionamiento del aparato sobre la cinta, se dispone de dos orejas para la suspensión, que permite colocar y amarrar a la cinta de forma sencilla y cómoda.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción y en el apartado Dibujos, una figura ( Figura 1 ) en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado el diagrama de flujo del aparato y procedimiento de segregación de impurezas de biomasa de astilla.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Para una correcta interpretación, se describe a continuación un caso de realización práctica, a título de ejemplo no limitativo, del funcionamiento de la presente Patente de Invención, acompañándose de dibujos ( Figura 1 ) en los que se representa de forma esquemática un proceso diseñado según la presente patente de invención.

Dicho procedimiento consiste en un proceso de limpieza de una biomasa previamente triturada y cribada a una determinada granulometría. Esta biomasa procede generalmente de la trituración de residuos de madera de origen industrial y contiene contaminantes que limitan su valorización posterior. Tal y como se ha comentado, estos contaminantes básicamente son: trozos de plástico (films, flejes, otros), trozos de madera pintada (la madera de los pallets tiene los colores rojo y azul) y papeles. Así mismo, en el proceso de triturado se genera polvo y finos que perjudican los productos obtenidos.

La biomasa triturada se deposita en una cinta de transporte (1), a la que se le acopla el aparato objeto de la Patente de Invención. En una primera fase, se realiza el nivelado del espesor de la capa de biomasa. Posteriormente, una vez iniciado el proceso, la cámara de visión (3) capta en imágenes los contaminantes a retirar, el algoritmo desarrollado interpreta la visión estableciendo las cantidades, posición y tipo de contaminantes a retirar, para actuar sobre las turbinas de soplado (7) y aspirado (5) (aumentando o reduciendo los caudales/ velocidades) y también sobre las boquillas de soplado (6), para retirar los contaminantes más pesados.

La corriente de biomasa llega al final de la cinta transportadora y cae. En su caída, en el primer tramo y gracias la acción de soplado de las boquillas (6), se retiran los materiales contaminantes más gruesos y pesados (trozos de madera pintada y trozos de plástico gruesos). Estas boquillas (6) actúan según las órdenes dadas por el sistema de control, que fija que boquilla (6) debe actuar y en qué momento, según su posición y velocidad.

En la etapa siguiente, la biomasa sigue cayendo y se encuentra con una corriente de aire (7) en sentido perpendicular a su caída. Esta corriente es constante, pudiéndose variar su velocidad en función de las órdenes recibidas del control, que dependerán de la presencia de una mayor o menor cantidad de contaminantes.

La biomasa limpia sale del aparato de limpieza, para su posterior transporte mediante cinta, sinfín, o similar.

Los contaminantes retirados de la corriente de biomasa caen en una pequeña tolva de recogida. La recogida se ve favorecida por el impulso del soplador de boquillas (6), soplado de finos (7), la depresión generada por el sistema de aspiración y por la propia gravedad del producto, que favorece en su entrada a la tolva.

Por último, no se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.

Se sobreentiende que en el presente caso serán variables cuantos detalles de acabado y construcción no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad de la invención.

Habiéndose descrito ampliamente el objeto de la Patente de Invención, lo que se declara como nuevo y de propia invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- Proceso de limpieza de biomasa residual de origen industrial, de astillas seleccionadas a partir de una granulometría, que comprende las etapas siguientes:

   a- Nivelado y homogenizado de capa de biomasa

   b- Evaluación de los impropios a retirar; cantidad, posición y tipo.

   c- Algoritmo y sistema de control del aparato.

   d- Sistemas de conducción / sistemas mecánicos para correcta conducción de fluidos y solidos

   e- Sistema de soplado con boquillas

   f- Sistema de soplado de baja velocidad

   g- Sistema de aspirado de solidos

   h- Sistema de amarre a cinta y estructuras para rigidizar el conjunto.

   2- Proceso según la reivindicación 1, en la etapa a), por el que se crea una capa homogénea de biomasa de 80 mm mediante un sistema de reparto mecánico.

   3- Proceso según la reivindicación 1, etapa b), por el que un sistema de visión evalúa los contaminantes de la biomasa, cantidad, tipo y posición XY, así como la velocidad de la cinta.

   4- Proceso según la reivindicación 3, en el que el sistema de visión desarrollado permite distinguir los materiales plásticos y las biomasas pintadas de colores azules y rojos, así como el tamaño de los contaminantes de la biomasa.

   5- Proceso según las reivindicaciones 3 y 4, el proceso de visión de contaminantes con velocidades de cinta de 25 m/min.

   6- Proceso de reivindicación 1 etapa c), 3,4,5 por el que algoritmo de control genera las ordenes correspondientes para el control de aspiración, soplantes y boquillas.

   7- Proceso de reivindicación 1, etapa d), por el que el sistema de conducciones a base de deflectores genera en el aparato unas velocidades y direcciones concretas en los fluidos.

   8- Proceso de reivindicación 1, done el proceso comprende una etapa e), de separación de elementos contaminantes de la biomasa mediante un sistema de soplado neumático dirigido directamente al elemento a retirar.

   9- Proceso según la reivindicación 8, por el que la salida de aire de las boquillas se sitúa a una distancia de la corriente de biomasa, de 100 mm- 200 mm en proyección horizontal y 150-300 mm en proyección horizontal.

   10- Proceso según la reivindicación 1, etapa f) por el que se realiza un soplado de finos mediante una turbina a una velocidad de salida regulable en función de las necesidades de la concentración de elementos a retirar de la corriente de biomasa.

   11- Proceso según la reivindicación 10, en donde el sistema de soplado con un difusor se sitúa en una posición perpendicular a la corriente de biomasa, a unas distancias regulables en los ejes Y Z.

   12- Proceso según la reivindicación 10, en donde el elemento difusor de aire presenta una geometría definida con una transición circular a lineal, manteniendo la superficie de entrada y salida 1/1.

   13- Proceso según la reivindicación 1, etapa g), en donde el proceso comprende un sistema de evacuación mecánica, a base de conductos posicionados en paralelo a la corriente de biomasa en caída libre y un sistema de aspiración regulable.

   14- Proceso según la reivindicación 13, en donde el diseño mecánico de las evacuaciones de los productos retirados, tienen unos ángulos de caída de 60­ 70°

   15- Proceso según la reivindicación 1, etapa h), en donde se dispone de una estructura que permite albergar y fijar de forma estable y rígida el conjunto de elementos que componen el aparato.

   16- Proceso según la reivindicación 15, en donde el aparato en su conjunto dispone de un sistema de fijación a cinta de transporte donde va ubicado con un mecanismo de 4 tornillos.