ES2841314T3

ES2841314T3 - Silo y método de gaseado de material a granel

Info

Publication number: ES2841314T3
Application number: ES17818028T
Authority: ES
Inventors: Walter Geroldinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: EP3535203A1; DK3535203T3; EP3535203B8; PL3535203T3; WO2018081844A1; EP3535203B1; DE102016121232A1; HUE052161T2; SI3535203T1

Abstract

Silo de gasificación de material a granel, que comprende: un depósito (10) para recibir material a granel (20) con una entrada (11) y una salida (12); una corredera de válvula (15) dispuesta en el depósito (10) entre la entrada (11) y la salida (12) y configurada para permitir que una cantidad predefinida de material a granel (20) por unidad de tiempo fluya en una dirección de flujo (v) desde la entrada (11) a la salida (12); caracterizado por que el silo comprende una abertura de entrada de gas (13) dispuesta en el depósito (10) entre la corredera de válvula (15) y la salida (12), y en donde el gas fluye esencialmente contra la dirección de flujo (v) del material a granel a través del depósito (10) y el material a granel (20).

Description

DESCRIPCIÓN

Silo y método de gaseado de material a granel.

La descripción se refiere a un silo y un método para realizar procesos con gases en material a granel.

En muchas áreas industriales y agrícolas, el material a granel se transporta o almacena en silos. El material a granel almacenado en el silo se puede almacenar allí de manera que ahorre espacio, se seque y esté protegido. En un momento posterior, el material a granel se puede retirar del silo en cantidades predefinidas. También es posible tratar el material a granel en el silo. Por ejemplo, el material a granel se puede secar en el silo. Lo mismo se aplica a la retirada del material a granel del silo. Sin embargo, la desventaja de este método es que deben instalarse sistemas y dispositivos adicionales fuera del silo y el silo solo sirve como almacenamiento (temporal) para el material a granel. En los silos conocidos, no se proporciona el tratamiento del material a granel en el silo. El tratamiento del material a granel en el silo puede ser ventajoso, particularmente en aplicaciones en las que el material a granel se carga y se retira continuamente del silo. El material a granel se trata a medida que "fluye a través" del silo. Por ejemplo, el material a granel húmedo se puede secar directamente en el silo. Por tanto, puede omitirse un dispositivo externo para secar el material a granel. En silos conocidos, el silo no se puede usar para almacenamiento (temporal) durante el tratamiento del material a granel. El documento DE 694 10284 A1 desvela un dispositivo para purgar material sólido bloqueante en una cámara. El dispositivo comprende dos cilindros giratorios con protuberancias ubicadas en la parte inferior de la cámara y una fuente de nitrógeno ubicada en la parte superior de la cámara que proporciona nitrógeno para purgar la cámara. El documento DE 102 51 634 A1 desvela un método para gasificar material a granel en un silo de material a granel, que en su zona de salida inferior comprende una pluralidad de zonas de gasificación a través de las cuales se pueden soplar diferentes flujos de volumen de gas. El documento AU 20087203480 A1 desvela un método para gasear un silo, en donde el gas puede fluir a través de las aberturas de entrada dispuestas en el lado inferior del silo y una abertura de salida dispuesta en el lado superior del silo. El documento US 5176295 A desvela un silo que tiene una pluralidad de rodillos giratorios en su lado inferior.

En consecuencia, el objeto en el que se basa la presente invención es proporcionar un silo y un método que permitan tratar el material a granel dentro del silo. Además, también puede ser importante permitir que el material a granel sea tratado durante el llenado y/o la retirada simultáneos de material a granel del silo.

El objeto se consigue mediante un silo de acuerdo con la reivindicación 1 y un método de acuerdo con la reivindicación 7.

Se describe un silo para gasificar material a granel. El silo comprende un depósito para recibir material a granel con una entrada y una salida y una corredera de válvula, que está dispuesta en el depósito entre la entrada y la salida y está diseñada para permitir que una cantidad predefinida de material a granel por unidad de tiempo fluya en la dirección de flujo desde la entrada hasta la salida. El silo también comprende una abertura de entrada de gas que está dispuesta en el depósito entre la corredera de válvula y la salida, y el gas fluye a través del depósito y a través del material a granel esencialmente en contra de la dirección de flujo del material a granel.

Además, se describe un método de gasificación de material a granel. El método comprende las etapas de: proporcionar un silo que comprende un depósito para recibir material a granel con una entrada y una salida, llenar el depósito con material a granel a través de la entrada, accionar una corredera de válvula que está dispuesta en el depósito entre la entrada y la salida, de modo que una cantidad predefinida de material a granel por unidad de tiempo pueda fluir hacia la salida y gasear el material a granel, en donde el gas fluye hacia el depósito en contra de la dirección de flujo del material a granel a través del depósito y el material a granel a través de una abertura de entrada de gas, que está dispuesta en el depósito entre la corredera de válvula y la salida, y retirar el material a granel del depósito.

El dispositivo y el método se explican con más detalle a continuación con referencia a las figuras. Las figuras sirven para ilustrar aspectos fundamentales, en donde se muestran únicamente aquellas características que son necesarias para ello. Las figuras no son necesariamente realmente a escala, pero los mismos símbolos de referencia designan componentes iguales o similares con diseño o modo de funcionamiento igual o similar.

La figura 1 muestra un silo de ejemplo en una vista en sección con dos correderas de válvula.

La figura 2 muestra dos correderas de válvula de ejemplo en una vista en perspectiva.

La figura 3 muestra una vista en sección del silo de acuerdo con la figura 1 con cuatro correderas de válvula.

Con ayuda de las figuras, se describen un silo, en particular un silo alto o un silo de torre, y un método asociado en donde el material a granel puede someterse a un contraflujo de gas. El silo y el método asociado se pueden usar, por ejemplo, para la limpieza con gas de filtros de carbón activado, para secar virutas de madera, para enfriar material a granel durante la recuperación de calor y para compostaje en relación con la producción de humus. Además, el silo se puede usar para almacenar y transportar una amplia variedad de materiales a granel, por ejemplo, carbón. En el silo pueden tener lugar varios procesos industriales. En el silo, por ejemplo, el material a granel se puede enfriar, calentar, secar, compostar y torrefactar. También es posible que una pluralidad de procesos se ejecute en paralelo. Además, cualquier tipo de material a granel, y también mezclas de los mismos, se pueden procesar en el silo usando el método descrito en el presente documento. En la siguiente descripción, se supone que el material a granel se retira continuamente del silo y, si es necesario, que el material a granel se vuelve a cargar en el silo al mismo tiempo. La retirada continua de material a granel del silo no es necesaria para la función prevista del silo y el método asociado.

En la figura 1 se muestra una vista en sección de un silo de ejemplo. El silo comprende un depósito 10, que puede tener cualquier geometría. El depósito 10 puede ser, por ejemplo, redondo, rectangular, poligonal u ovalado. El depósito 10 puede estar hecho de cualquier material, por ejemplo, metal, plástico, cerámica o un material compuesto. El depósito 10 se usa para recibir material a granel 20, almacenarlo y finalmente liberarlo nuevamente. En este ejemplo, el depósito 10 comprende al menos una entrada 11, que en este ejemplo está dispuesta en un lado superior del depósito 10 y al menos una salida 12, que está dispuesta en un lado inferior del depósito 10, en donde el lado inferior se encuentra en el lado opuesto a la entrada 11 del depósito 10. En el ejemplo mostrado, la fuerza de la gravedad actúa sobre el material a granel 20 aproximadamente en la dirección de la salida 12. Esto tiene como resultado que el material a granel 20 fluye a lo largo de una dirección de flujo v bajo la acción de la gravedad desde la entrada 11 a la salida 12. En el presente ejemplo, la dirección de flujo v es aproximadamente vertical, es decir, igual a la dirección efectiva de la gravedad. El material a granel 20 puede retirarse continua y uniformemente del depósito 10 a través de la salida 12 y transportarse desde allí para su posterior procesamiento. De acuerdo con otro ejemplo del silo, el material a granel 20 también puede fluir en una dirección diferente a la vertical. En este caso, el material a granel 20 se transporta en el silo mediante un soplador, una bomba o con un dispositivo de transporte mecánico, por ejemplo, un tornillo de transporte.

En el depósito 10 puede haber al menos una corredera de válvula 15 que está dispuesta entre la entrada 11 y la salida 12 y está diseñada para permitir que una cantidad predefinida de material a granel 20 por unidad de tiempo fluya en la dirección de flujo v hacia la salida 12. En la figura 1, el depósito 10 tiene dos correderas de válvula 15. Si el material a granel 20 debe retirarse durante el funcionamiento a través de la salida 12, las correderas de válvula 15 pueden servir para retirar el material a granel 20 de forma continua y uniforme del depósito 10. La corredera de válvula 15 puede consistir, por ejemplo, al menos parcialmente en metal, plástico, cerámica o un material compuesto. También es posible el uso de metales no ferrosos. Debido al mayor desgaste y rotura de las correderas de válvula 15, las correderas de válvula 15 también pueden estar provistas de soldaduras de refuerzo. A la izquierda y derecha de la corredera de válvula 15 puede haber barreras mecánicas 17 que impiden que el material a granel fluya a través de la corredera de válvula 15.

En el ejemplo mostrado en la figura 1, el depósito 10 también tiene al menos una abertura de entrada de gas 13, que puede estar dispuesta en la dirección vertical entre las correderas de válvula 15 y la salida 12 y está destinada a permitir que un gas 30 (teóricamente arbitrario) fluya hacia el depósito 10. El gas 30 fluye desde la abertura de entrada de gas 13 entre las barreras mecánicas 17 y las correderas de válvula 15. Girando a través de un ángulo ajustable en una dirección y luego hacia atrás en la otra dirección de la corredera de válvula 15 alrededor de un eje transversal a la dirección de flujo v del material a granel 20 (en el presente ejemplo un eje horizontal), el material a granel 20 se afloja localmente y se dosifica y fluye en la dirección opuesta a la dirección de flujo de gas entre las barreras mecánicas 17 y las correderas de válvula 15 (contraflujo). Mientras el gas fluye a través del depósito 10 de abajo hacia arriba contra la dirección de flujo v del material a granel 20, puede haber interacciones entre el gas 30 y el material a granel 20. De este modo, tanto el gas 30 como el material a granel 20 pueden cambiar química y/o físicamente. A continuación, el gas 30 sale del depósito 10 a través de la entrada 11 y/o a través de una o más aberturas de salida de gas 14 separadas. A continuación, el gas 30 puede recogerse y regenerarse o, si es necesario, eliminarse.

En el caso de que se sequen virutas de madera, el gas 30 sirve para eliminar la humedad de las virutas de madera que aún están húmedas. Para ello, se puede hacer pasar aire caliente y seco al depósito 10 a través de la abertura de entrada de gas 13. El gas 30 que fluye a través del material a granel 20 absorbe la humedad del material a granel 20. La humedad absorbida por el gas 30 se transporta a través del gas 30 y luego fuera del depósito 10. Este proceso también se puede realizar varias veces seguidas. Esto permite lograr un mayor grado de secado.

La figura 2 muestra dos ejemplos diferentes de correderas de válvula 15 en una vista en perspectiva. En los ejemplos descritos, las correderas de válvula 15 pueden ser perfiles tubulares o macizos, cada uno con un eje longitudinal 16. La corredera de válvula 15 puede tener, por ejemplo, una sección transversal rectangular u ovalada, pero no una sección transversal circular. En el ejemplo mostrado, las correderas de válvula 15 están dispuestas en el depósito 10 de tal manera que los ejes longitudinales 16 son aproximadamente ortogonales a la dirección de flujo v del material a granel 20.

Cuando el material a granel 20 se retira del depósito 10, dependiendo de la consistencia y la composición del material a granel 20, el material a granel 20 puede aglomerarse (apelmazarse) en el depósito 10. En el proceso, se forman asociaciones más grandes en el material a granel 20, que ya no puede fluir a través de la corredera de válvula 15 y como resultado hace casi imposible una retirada uniforme y continua del material a granel 20 a través de la salida 12 del depósito 10. En el ejemplo mostrado, las correderas de válvula 15 pueden, por tanto, oscilar alrededor de sus ejes longitudinales 16 durante el funcionamiento. El movimiento de oscilación se puede controlar mediante un controlador adecuado. Por ejemplo, el ángulo de rotación y la velocidad de rotación pueden verse afectados. La corredera de válvula 15 también puede realizar un movimiento no oscilante con la ayuda del controlador. Esto tiene el efecto de que se evita la aglomeración del material a granel 20 en el depósito 10 y/o los grumos existentes pueden aflojarse de nuevo por el movimiento de oscilación. Para aglomeraciones particularmente resistentes, el movimiento de oscilación también se puede reforzar. El movimiento de oscilación garantiza una opción de extracción uniforme y continua a través de la salida 12 en el depósito 10 y puede, por ejemplo, diseñarse de tal manera que se incluya un ángulo total de 120° alrededor del eje longitudinal 16. Esto correspondería a una rotación desde una posición de reposo de /-60°. Como alternativa, también se pueden usar ángulos totales más grandes y más pequeños.

Además, también es posible que las correderas de válvula 15 giren una respecto a otra y que también se mantengan de tal manera que se forme un pequeño espacio entre las correderas de válvula 15. Este espacio se puede ajustar continuamente y puede ser tan pequeño que ningún material a granel 20 pueda pasar por las correderas de válvula 15. Por consiguiente, las correderas de válvula 15 también pueden cortar el flujo de material 20 a granel hacia la salida 12.

Otro ejemplo del silo se muestra en la figura 3. En este ejemplo, el silo tiene cuatro correderas de válvula 15. El número de correderas de válvula 15 puede variar de acuerdo con la aplicación. En el ejemplo mostrado, las correderas de válvula 15 están dispuestas de manera que los ejes longitudinales 16 de las correderas de válvula 15 se encuentren uno al lado de otro y paralelos entre sí en un plano aproximadamente horizontal. Una disposición de una pluralidad de correderas de válvula 15 puede reducir las fuerzas de accionamiento necesarias para las correderas de válvula 15 individuales. Como alternativa, también es posible que los ejes longitudinales 16 de las correderas de válvula 15 no se encuentren exclusivamente en un plano.

En los ejemplos mencionados, el depósito 10 puede tener una capacidad de 1-2000 m3. Además, el silo puede recibir material a granel 20 con un volumen entre 1 y 1000 m3 por hora y/o transportarlo a través del depósito 10. Un método usado con el silo descrito comprende la provisión de un silo descrito anteriormente, así como el llenado posterior del depósito 10 con material a granel 20 a través de la entrada 11 y el accionamiento de la al menos una corredera de válvula 15 de modo que una cantidad predefinida de material a granel 20 por unidad de tiempo pueda fluir a la salida 12. Mientras tanto, el material a granel 20 se gasifica, en donde el gas 30 fluye a través de la abertura de entrada de gas 13 hacia el depósito 10, contra la dirección de flujo v del material a granel 20 y hacia la entrada 11 a través del depósito 10 y, en consecuencia, también a través del material a granel 20. El método también incluye retirar el material a granel 20 del depósito 10. La retirada del material a granel 20 del depósito 10 puede tener lugar de manera uniforme y continua. En un ejemplo del método, la corredera de válvula 15 puede realizar un movimiento de oscilación alrededor del eje longitudinal 16. Para el suministro del gas 30 al depósito 10, se puede transportar a través del depósito 10, por ejemplo, a presión o al vacío con la ayuda de un soplador o una bomba.

El gas 30 descrito en los ejemplos puede ser cualquier gas 30 y mezcla de gases. Por ejemplo, el gas 30 puede ser aire ambiente, oxígeno, un gas inerte o vapor de agua.

A continuación, se explican a modo de ejemplo varios usos posibles del silo descrito y el método asociado.

En un ejemplo, se puede llevar a cabo, por ejemplo, un secado del material a granel 20. El material a granel 20 puede ser en este caso virutas, en particular virutas de madera. Las virutas de madera pueden ser virutas de madera de abeto recién cosechado, incluidas las agujas y la corteza verdes, y tienen una humedad aproximada del 65 %.

Las virutas se pueden introducir en una planta de calefacción de biomasa usando el silo. Para este fin, el silo puede ser un silo de hormigón, en donde el depósito 10 tiene un diámetro de aproximadamente 6,5 m y un volumen de contenido de aproximadamente 650 m3. En este ejemplo, las virutas se descargan del depósito 10 mediante un oscilador accionado hidráulicamente. Al mismo tiempo, se puede aspirar aire seco y frío a través del depósito 10 por medio de un ventilador radial.

Para procesar las virutas descritas, el depósito 10 del silo se llena, por ejemplo, con miscanto hasta una altura de aproximadamente 12 m. Además, se pueden cargar 90 m3 de virutas de madera con un contenido de humedad del 65 % de agua. Posteriormente, se puede aspirar aire a través del depósito 10 una o varias veces usando el ventilador radial. El aire puede ser aire seco y frío con poca humedad. El aire seco elimina la humedad del miscanto y las virutas de madera. En un ejemplo de procesamiento de las virutas, el tiempo de funcionamiento del ventilador centrífugo es de aproximadamente 70 horas y se aspira un volumen de aire de aproximadamente 5000 m3/h a través del depósito 10. El ventilador radial puede funcionar de forma continua o en ventanas temporales especificadas. Una vez procesadas las virutas, es posible que el contenido de humedad haya bajado a aproximadamente un 30 %.

En otro ejemplo de aplicación, el material a granel 20, en particular material a granel mineral 20, también se puede enfriar. En particular, minerales con una temperatura de aproximadamente 800 °C en el depósito 10 se pueden enfriar a aproximadamente 200 °C. Se puede usar un depósito 10 con un volumen de aproximadamente 100 m3 para este propósito. A continuación, se fuerza aire a una temperatura de aproximadamente 100 °C a través del recipiente 10 con la ayuda del ventilador radial. El aire más frío pasa por los minerales y les quita el calor. Como resultado, los minerales se enfrían.

En otro ejemplo de aplicación, también se puede enfriar el material a granel 20, en particular en forma de briquetas. El silo descrito y el método asociado garantizan que el material a granel 20 se procese de una manera que sea suave con el material. En el ejemplo descrito, las frágiles briquetas con un tamaño de grano de aproximadamente 20 mm se tratan cuidadosamente y su tamaño de grano original también se puede conservar durante el procesamiento. Las briquetas se enfrían en el depósito 10 de 80 °C a aproximadamente 30 °C. Para este propósito se usa un depósito con un volumen de aproximadamente 50 m3 y se hacen pasar aproximadamente 10 m3/h de briquetas a través del depósito 10. Durante el enfriamiento de las briquetas, el depósito 10 se vacía continuamente y al mismo tiempo se llena continuamente. Como resultado, el nivel de llenado mediante las briquetas en el depósito 10 puede mantenerse constante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Silo de gasificación de material a granel, que comprende:

un depósito (10) para recibir material a granel (20) con una entrada (11) y una salida (12);

una corredera de válvula (15) dispuesta en el depósito (10) entre la entrada (11) y la salida (12) y configurada para permitir que una cantidad predefinida de material a granel (20) por unidad de tiempo fluya en una dirección de flujo (v) desde la entrada (11) a la salida (12);

caracterizado por que el silo comprende una abertura de entrada de gas (13) dispuesta en el depósito (10) entre la corredera de válvula (15) y la salida (12), y

en donde el gas fluye esencialmente contra la dirección de flujo (v) del material a granel a través del depósito (10) y el material a granel (20).

2. Silo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la corredera de válvula (15) está realizada con un perfil de tubo alargado de sección transversal rectangular u ovalada y que tiene un eje longitudinal (16).

3. Silo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el eje longitudinal (16) de la corredera de válvula (15) es ortogonal a la dirección de flujo (v) del material a granel (20).

4. Silo de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la corredera de válvula (15) oscila alrededor del eje longitudinal (16).

5. Silo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el material a granel (20) fluye en la dirección de flujo (v) por efecto del peso.

6. Silo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de correderas de válvula (15) cuyos ejes longitudinales son paralelos entre sí y están esencialmente dispuestos en un plano.

7. Método de gasificación de material a granel, que comprende las siguientes etapas:

proporcionar un silo, en donde el silo comprende un depósito (10) para recibir material a granel (20) con una entrada (11) y una salida (12);

llenar el depósito (10) con material a granel (20) a través de la entrada (11);

accionar una corredera de válvula (15) dispuesta en el depósito (10) entre la entrada (11) y la salida (12) de modo que una cantidad predefinida de material a granel (20) por unidad de tiempo pueda fluir hacia la salida (12);

caracterizado por que el método comprende las etapas de:

gasear el material a granel (20), en donde el gas fluye a través del depósito (10) y el material a granel (20) a través de una abertura de entrada de gas (13) dispuesta en el depósito (10) entre la corredera de válvula y la salida (12) al interior del depósito (10) contra una dirección de flujo (v) del material a granel (20); y

retirar el material a granel (20) del depósito (10).

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la corredera de válvula (15) realiza un movimiento de oscilación alrededor del eje longitudinal (16).

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, en donde el gaseado del material a granel (20) tiene lugar a presión mediante un soplador, un ventilador radial o una bomba.