ES2846006T3 - Procedimiento para la fabricación de biocarbón y su instalación correspondiente - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de biocarbón, en el cual se piroliza el material de partida biogénico (2) situado en retortas (1) y se queman los gases de pirólisis inflamables resultantes de la pirólisis para la producción de gases de combustión calientes en una cámara de combustión (4), de modo que las retortas (1) se introducen una tras otra en al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) y en esta se produce la pirólisis mediante los gases de combustión conducidos al menos a una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c), a lo cual las retortas (1) se cierran al menos en su mayor parte ante la entrada de gases de combustión calientes y tiene lugar el calentamiento de los materiales de partida (2) situados en las retortas (1) mediante los gases de combustión a través del calentamiento de las retortas (1) solo de forma indirecta por medio de una pared divisoria (14); además, un espacio que rodea la retorta (1) respectiva es un espacio anular (15) entre la pared divisoria (14) y una pared externa (13) de la retorta (1), caracterizado porque los gases de pirólisis se dirigen a través del espacio anular (15) a la cámara de combustión (4), y los gases de pirolisis que salen y la pared externa (13) de la retorta (1) se calientan por los gases de combustión.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la fabricación de biocarbón y su instalación correspondiente

La invención concreta se refiere a un procedimiento y a una instalación para la fabricación de biocarbón, en el cual se piroliza un material de partida biogénico que se encuentra en retortas y los gases de pirólisis inflamables resultantes de la pirólisis se queman para la producción de gases de combustión calientes, de modo que las retortas se introducen una tras otra en las cámaras de reactor y se lleva a cabo la pirólisis mediante los gases de combustión.

La pirólisis es un proceso de transformación térmica en la que se producen gases de pirólisis y biocarbón a partir de materiales de partida orgánicos en ausencia de oxígeno. Las temperaturas a las que se pirolizan los materiales de partida se sitúan entre 250 °C y 900 °C. La pirólisis dura entre unos minutos y unas horas.

El biocarbón, que se fabrica a partir de productos agrarios y silvícolas, particularmente a partir de madera, sirve de carbón de parrilla, de acondicionador del suelo, de sustancia portadora para fertilizante, de adyuvante para abonado, de aditivo para piensos, de suplemento alimenticio, de materia prima en la industria farmacéutica y de materia prima para fines técnicos, por ejemplo para el filtrado del aire, del agua, etc. Particularmente para la utilización del biocarbón como materia prima industrial se necesita alta calidad en la producción y una certificación de los lotes individuales.

Mediante procedimientos técnicos modernos, se pueden pirolizar en biocarbón de alto valor los materiales de partida biogénicos con un contenido de agua de hasta el 50 % en peso de la materia fresca. A través de estos procedimientos se queman los gases de pirólisis resultantes de la pirólisis. Una parte del calor originado se usa para secar y calentar los materiales de partida biogénicos suministrados y para colaborar en la pirólisis. La parte significativamente mayor del calor se usa con fines de calefacción o en instalaciones de cogeneración para la producción combinada de electricidad y calor.

Se conoce que el biocarbón se fabrica mediante un procedimiento de pirólisis que se desarrolla de forma continuada, en el cual los materiales de partida se someten continuamente a gases de combustión calientes en un reactor de tornillo. En semejante procedimiento se produce la pirólisis de los materiales de partida a temperaturas de 500 °C a 700 °C y con un tiempo de permanencia en el intervalo de 15 a 45 minutos. Los gases de pirólisis resultantes se limpian, por ejemplo, en una aspiradora de polvo y se queman inmediatamente después. Los gases de combustión calientes que se han generado por este procedimiento sirven, por un lado, para calentar el reactor y, por otro lado, para obtener energía a través de un intercambiador de calor.

Sin embargo, mediante este procedimiento se producen fuertes emisiones de polvo, debido al caudal continuo del material y al fuerte movimiento del mismo a través del reactor, las cuales se deben separar antes o después de la combustión de los gases de pirólisis. Además, este procedimiento cuenta con altas exigencias respecto a la cantidad de grumos y al contenido de agua de los materiales de partida. Por otro lado, debido al modo de funcionamiento continuo solo es posible un seguimiento insuficiente de las condiciones de producción de los lotes individuales.

Se conoce también que los materiales de partida biogénicos se introducen en lotes en las retortas, que se someten por separado a gases de combustión para iniciar y apoyar la pirólisis. Por ello, en los lotes individuales se produce una pirólisis, cuyo desarrollo se puede controlar mediante los gases de combustión calientes, de modo que se puede controlar la calidad de los lotes individuales del biocarbón generado. No obstante, este procedimiento también tiene el inconveniente de que los gases de combustión están expuestos a sustancias contaminantes absorbidas en la pirólisis en forma de emisiones de gas y de partículas. Este procedimiento conocido también tiene el inconveniente de la discontinuidad, ya que el suministro de los materiales de partida, la línea de abastecimiento de los gases de combustión calientes, la separación de los gases de combustión una vez enfriados y el transporte del biocarbón generado tienen lugar de forma discontinua.

Los perfeccionamientos de los procedimientos de las retortas utilizan los gases de pirólisis para cubrir la necesidad de energía. Del mismo modo, en este procedimiento los materiales de partida deben cumplir con las condiciones de los marcos definidas con respecto a la cantidad de grumos y al contenido de agua, por lo que se requieren etapas de preparación costosas para la fragmentación del material y el secado. Además, la mayor parte de las veces los gases de pirólisis que salen de las retortas deben enfriarse antes de quemarse, para separar los productos de destilación, ya que entonces pueden quemarse primero los gases de pirólisis y emplearse para calentar el reactor. Estas etapas adicionales del procedimiento aumentan la complejidad de la instalación y también suelen dar lugar a aguas residuales sucias.

Del documento WO 2010/132970 A1 se conoce un procedimiento de pirólisis por el cual se introducen retortas de una en una en una cámara de pirólisis, de modo que los materiales de partida situados en las retortas se someten a un proceso de secado, a otro de calentamiento y a la pirólisis sucesivamente; a continuación tiene lugar el enfriamiento del carbón producido en la cámara de pirólisis y se sacan las retortas de la cámara de pirólisis. Además, de acuerdo con este procedimiento, en el que la pirólisis se produce a una temperatura de 320 °C a 350 °C, los materiales de partida se someten directamente a gases de combustión calientes de la combustión de gas de pirólisis durante los procesos de secado y de calentamiento y durante la pirólisis. Para conseguir un funcionamiento continuo, están previstas al menos tres cámaras de reactor independientes unas de otras, de modo que el proceso de secado, la pirólisis y el proceso de enfriamiento tienen lugar al mismo tiempo, cada uno en una cámara de reactor distinta. Los gases de pirólisis generados se queman en un quemador y los gases de combustión generados se utilizan en contacto directo con los materiales de partida para el proceso de secado y la pirólisis. A continuación se ajusta la temperatura añadiendo los gases de pirólisis resultantes del proceso de secado. Los gases de pirólisis que no se necesitan para el proceso de secado se desvían a través de una chimenea.

Otro inconveniente de este procedimiento es que los componentes de los materiales de partida y del carbón originado pasan a los gases de combustión, por lo que estos después se deben filtrar. Como en las cámaras de reactor también tiene lugar el proceso de enfriamiento del carbón, se producen como resultado grandes pérdidas de calor. Además, como el carbón se enfría mediante una inyección de agua, resulta imposible recuperar el calor.

El documento US 2013/011803 A1 muestra un procedimiento para la fabricación de biocarbón de acuerdo con el concepto genérico de la reivindicación 1 y una instalación correspondiente de acuerdo con el concepto genérico de la reivindicación 9, en los cuales se piroliza un material de partida biogénico y se queman los gases de pirólisis inflamables resultantes de la pirólisis para la producción de gases de combustión calientes, de modo que las retortas se introducen una tras otra en al menos una cámara de reactor y en esta se lleva a cabo la pirólisis mediante los gases de combustión, donde el calentamiento de los materiales de partida situados en las retortas solo tiene lugar indirectamente a causa de una pared divisoria mediante los gases de combustión a través del calentamiento de las retortas, y donde los gases de pirolisis se dirigen hacia una cámara de quemado, en la que se producen los gases de combustión, de modo que las retortas se cierran ante la entrada de gases de combustión, al menos en su mayor parte, y el espacio que rodea la retorta correspondiente es un espacio anular entre la pared divisoria y una pared externa de la retorta.

La invención concreta se basa en la tarea de crear un procedimiento o una instalación para llevar a cabo un procedimiento de pirólisis, a través del cual se evitan los inconvenientes respectivos del estado de la técnica conocido para la producción de biocarbón. Esto se logra de acuerdo con la invención mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 y una instalación de acuerdo con la reivindicación 9.

A causa de ello se garantiza que a los gases de combustión no llega ningún componente de los materiales de partida que se encuentren en distintas fases de carbonización, de modo que se evitan limpiezas necesarias de los gases de combustión enfriados. Además, se garantiza que no se produce la oxidación de los materiales de partida, lo que supondría una pérdida de producción.

A diferencia de los procedimientos conocidos de pirólisis se produce una conexión directa de las cámaras de reactor con al menos un quemador de gases de pirólisis, de modo que los gases de pirólisis originados se queman inmediatamente después y los gases de combustión calientes originados se emplean continuamente para calentar las cámaras de reactor. Dado que en una instalación hay varias retortas en las que se produce la pirólisis a distinto tiempo, se consigue una corriente continua de gases de pirólisis. Por otro lado, tanto las retortas como los gases de pirólisis originados mediante la pirólisis se calientan de forma indirecta sin el contacto de los gases de combustión con el material de partida para la fabricación de biocarbón o de los gases de pirólisis.

En la cámara de reactor, debido a una pared divisoria que se encuentra en esta, fluyen por zonas separadas los gases de combustión calientes que entran en una cámara de reactor o los gases de combustión enfriados que salen de la misma y los gases de pirólisis que se originan mediante la pirólisis y que salen de la cámara de reactor. Las retortas se pueden colocar en al menos una cámara de reactor; además, los gases de pirólisis pueden dirigirse a través de un espacio anular que rodea la retorta correspondiente hacia una cámara de combustión, en la cual se producen los gases de combustión, que se dirigen a al menos una cámara de reactor, donde se calientan los gases de pirólisis que fluyen y la pared exterior de la retorta. Asimismo, algunos de los gases de combustión pueden dirigirse a al menos una cámara de reactor y otros a al menos un intercambiador de calor.

Preferentemente mediante dispositivos de control se dirigen las corrientes de los gases de combustión en las líneas de abastecimiento de los gases de combustión a al menos una cámara de reactor y/o en las desviaciones de los gases de combustión enfriados desde al menos una cámara de reactor. Además, preferentemente, los gases de combustión enfriados que salen de al menos una cámara de reactor abastecen en parte a los gases de combustión producidos en la cámara de combustión que van a al menos una cámara de reactor, de modo que se controla la temperatura de la pirólisis efectuada en las retortas.

Por otro lado, con los gases de combustión enfriados que salen de al menos una cámara de reactor se puede abastecer a al menos un intercambiador de calor para recuperar el calor residual.

Particularmente se puede utilizar el calor residual recuperado mediante al menos un intercambiador de calor para secar y/o precalentar los materiales de partida biogénicos. Asimismo, se puede utilizar la energía térmica recuperada en el proceso de enfriamiento del biocarbón.

Preferentemente las retortas se introducen por separado una tras otra en al menos una cámara de reactor y los materiales de partida biogénicos que se encuentran en las retortas se pirolizan uno tras otro, de modo que los gases de pirólisis se originan continuamente, a través de los cuales se producen gases de combustión, que apoyan o controlan la pirólisis efectuada en las retortas. Del mismo modo, preferentemente se saca de una cámara de reactor una primera retorta en la que ha terminado la pirólisis, y se extrae el biocarbón que se encuentra en esta retorta; en al menos una segunda retorta, que se encuentra en una cámara de reactor, se piroliza el material de partida situado en la misma; y en una cámara de reactor se introduce al menos una tercera retorta, en la que comienza la pirólisis del material de partida biogénico situado en esta.

En una instalación para llevar a cabo este procedimiento, está prevista preferentemente al menos una cámara de reactor, que se forma con un espacio de reactor para albergar al menos una retorta, con una abertura de entrada en el espacio de reactor para los gases de combustión, así como con una abertura de salida para los gases de combustión enfriados, con una pared divisoria situada entre la retorta y la abertura de entrada o la abertura de salida para los gases de combustión, y con un conducto a continuación en el espacio anular situado entre la retorta y la pared divisoria, el cual dirige los gases de pirólisis que salen de la retorta a la cámara de combustión.

Asimismo, se puede desarrollar al menos una cámara de reactor con una cobertura por lo menos casi hermética a los gases. Además, se puede diseñar la pared superior de al menos una cámara de reactor con una abertura, a través de la cual se puede introducir una retorta en la cámara de reactor; la retorta también se puede diseñar con una pestaña que sobresalga lateralmente y que se ajuste al borde de la abertura. De este modo se puede cerrar por lo menos de forma casi hermética a los gases el espacio de reactor de al menos una cámara de reactor mediante una retorta introducida en esta.

Igualmente, en el conducto para los gases de combustión que va de la cámara de combustión a al menos una cámara de reactor, puede estar previsto un dispositivo de mezcla, a través del cual los gases de combustión que fluyen de la cámara de combustión a al menos una cámara de reactor se pueden mezclar con los gases de combustión enfriados, de modo que se puede controlar la pirólisis efectuada en las retortas. Está previsto también colocar dispositivos en los conductos por los que van los gases de combustión de la cámara de combustión a al menos una cámara de reactor y/o en los conductos por los que van los gases de combustión enfriados desde al menos una cámara de reactor, con el fin de controlar los gases de combustión que fluyen por estos conductos.

Preferentemente, en el conducto para los gases de combustión que salen de la cámara de combustión se conecta al menos un intercambiador de calor para utilizar la energía térmica, y los dispositivos para secar o para calentar los materiales de partida se conectan al menos a un intercambiador de calor. Asimismo, está previsto al menos un dispositivo para enfriar el biocarbón generado, cuyo calor residual se puede utilizar.

El procedimiento de acuerdo con la invención y una instalación de acuerdo con la invención se explican con más detalle a continuación mediante dos modalidades representadas en el dibujo. Se muestra:

Figura 1: una primera modalidad de una instalación para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención, en una representación esquemática,

Figura 1A: una cámara de un reactor con una retorta, que se utiliza en una instalación de acuerdo con la Figura 1, en una representación ampliada y detallada con respecto a la Figura 1, en sección, y

Figura 2: una modalidad de una instalación para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención, complementada con la modalidad de acuerdo con la Figura 1, en una representación esquemática.

En la Figura 1 se representa una instalación en la que se produce biocarbón 2a mediante las retortas 1, en las que se encuentra el material de partida biogénico 2. Las retortas 1 se cierran mediante una cubierta 11 por lo menos de forma casi hermética a los gases. En esta instalación se encuentra un primer dispositivo de transporte, a través del cual las retortas 1 se introducen en un reactor 3 situado en la instalación, como señalan las flechas A. En el reactor 3 se encuentran cuatro cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c, en las que se introducen por separado las retortas 1 una tras otra, que contienen material de partida 2. Asimismo, está prevista una cámara de combustión 4, a la que conducen desde las retortas 1 los conductos 41, a través de los cuales los gases de pirólisis generados en las retortas 1 abastecen a la cámara de combustión 4. En la cámara de combustión 4 se queman los gases de pirólisis mediante un quemador principal 42 situado en esta cámara con abastecimiento de aire. En la cámara de combustión 4 también se encuentra un quemador auxiliar 43. La cámara de combustión 4 está unida con las cámaras de combustión 31, 31a, 31b y 31c mediante los conductos 44, a través de los cuales se abastece a estas con los gases de combustión calientes producidos en la cámara de combustión 4 con una temperatura de cerca de 600 °C a 800 °C.

Mediante los gases de combustión calientes se inicia una pirólisis en el material de partida biogénico 2 situado en las retortas 1, de modo que se generan gases de pirólisis, que presentan temperaturas de cerca de 300 °C a 600 °C. Por otro lado, los gases de combustión enfriados a una temperatura de cerca de 350 °C a 600 °C se desvían a través de los conductos 45, que están conectados a las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c.

Durante el inicio del proceso el quemador auxiliar 43 situado en la cámara de combustión 4 sirve para producir los gases de combustión requeridos en las retortas 1 para comenzar la pirólisis. Los gases de combustión calientes que han abastecido a las retortas 1 a través de los conductos 44 sirven entonces para iniciar, apoyar y controlar la pirólisis.

En los conductos 45 o 44 se encuentran dispositivos de control 46 para controlar el volumen de los gases de combustión que salen de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c o de los que entran a estas. Además, del conducto 44, a través del cual pasan los gases calientes de la cámara de combustión 4 hacia las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c, se bifurca un conducto 47, que se dirige a un primer intercambiador de calor 5. La boca de salida de este intercambiador de calor 5 está situada en un segundo intercambiador de calor 5a. Al segundo intercambiador de calor 5a están conectados los conductos 45, a través de los cuales fluyen los gases de combustión enfriados en las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c.

Mediante los intercambiadores de calor 5 y 5a se desvía y se aprovecha la energía térmica sobrante. Al intercambiador de calor 5a se conecta un sistema de eliminación de polvo 6, cuya boca de salida está conectada a una chimenea 63 a través de un conducto 61, en el que se encuentra un ventilador 62. Al conducto 61 también está conectado un conducto 64, en el que se encuentra un ventilador 65 y que está conectado a un dispositivo de mezcla 48 situado en el conducto 44. Mediante la mezcla de los gases de combustión enfriados con los gases de combustión que abastecen a las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c a través de los conductos 44, se controla el suministro de calor a las retortas 1 situadas en las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c, de modo que en combinación con el dispositivo de control 46 se puede controlar el curso de la pirólisis.

Por medio de un segundo dispositivo de transporte, como señalan las flechas B, aquellas retortas 1 en las que finalizado la pirólisis y en las que se encuentra el biocarbón 2a generado se retiran de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c y posteriormente se enfrían. El enfriamiento puede tener lugar mediante convección natural o forzada con aire. La energía térmica resultante se puede aprovechar para un uso posterior. Tras el enfriamiento se abren las retortas y se retira el biocarbón 2a.

A continuación, por medio de la Figura 1A se explica el diseño de una retorta 1, en la que se encuentra el material de partida biogénico 2, y su colocación en una cámara de reactor 31, 31a, 31b y 31c:

Las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c se desarrollan con paredes 33 resistentes a la temperatura, que están provistas de un aislante exterior 34 y que rodean un espacio de reactor 30. En la parte superior hay una pared superior 33a y 34a que se diseña con una abertura 30a, a través de la cual se puede introducir una retorta 1 en el espacio de reactor 30. Encima se encuentra una campana 35 hermética a los gases, que consta, por ejemplo, de una chapa de acero y un aislante. En su pared externa 13 cilíndrica, la retorta 1 está diseñada con una pestaña 12 circular, que se apoya en el borde de la pared superior 33a y 34a, de modo que la retorta 1 se mantiene en las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c y además el espacio de reactor 30 está cerrado por lo menos casi de forma hermética a los gases. En las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c se encuentra una pared divisoria 14 cilíndrica, que rodea la pared exterior 13 cilíndrica de la retorta 1, por lo que entre las paredes 13 y 14 se forma un espacio anular 15 que, con respecto al espacio de reactor 30 está cerrado por lo menos casi de forma hermética a los gases. En la zona inferior, la retorta 1 presenta una abertura 16 que tiene una rejilla, la cual mantiene el material de partida 2 en la retorta 1. Al espacio anular 15 se conecta un empalme de tubo 17 que penetra en las paredes 33 y 34 de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c y al que se conecta el conducto 41 que lleva a la cámara de combustión 4. Además, la cámara de reactor 31, 31a, 31b y 31c está diseñada con una abertura de entrada 36 para la línea de abastecimiento de los gases de combustión calientes a través del conducto 44 desde la cámara de combustión 4 y con una abertura de salida 37 para el desvío de los gases de combustión enfriados a través del conducto 45.

Una retorta 1 semejante presenta, por ejemplo, una capacidad de aproximadamente 3 m3, donde se puede introducir material de partida biogénico 2 con un peso de cerca de 1000 kg. La propia retorta 1, que está fabricada con acero, presenta un peso de alrededor de 650 kg. La cantidad de carbón vegetal 2a producido mediante la pirólisis asciende a cerca de 1,5 m3con un peso de aproximadamente 350 kg. Debido al gran tamaño del contenido de las retortas, la cantidad de grumos de los materiales de partida apenas tiene importancia.

El procedimiento de pirólisis se desarrolla de la siguiente manera:

Una retorta 1 en la que se encuentra el material biogénico 2 para la fabricación del biocarbón 2a se introduce mediante el primer dispositivo de transporte en una de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b, 31c en la dirección de las flechas A. Además, el espacio de reactor 30 de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c se cierra frente a la salida de gases a través de las retortas 1 introducidas en él. A continuación, se abastece a las respectivas cámaras de reactor 31, 31a, 31b, 31c de la cámara de combustión 4 a través del conducto 44 con gases de combustión calientes a una temperatura de cerca de 600 °C a 800 °C, que entran en el espacio de reactor 30 por la abertura de entrada 36. Por ello, se calienta la pared divisoria 14, el gas de pirólisis situado en el espacio anular 15 y la pared externa 13 de la retorta 1, de modo que se piroliza el material biogénico 2 que se encuentra en la retorta 1. Entonces, en otra de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c se introduce una retorta 1 adicional, en la que también se inicia la pirólisis. A continuación se introducen sucesivamente retortas 1 en otras cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c. La pirólisis se produce en la totalidad de las retortas 1, que contienen material de partida biogénico 2, de modo que la pirólisis, que tiene lugar en las retortas 1 por separado, se encuentra en distintas fases en cada caso. En cuanto finaliza la pirólisis en la primera retorta 1, esta retorta 1 se retira de la cámara de reactor respectiva y se introduce en su lugar otra retorta 1, que contiene material de partida biogénico 2. Posteriormente en esta retorta 1 también se inicia la pirólisis. Más tarde, aquellas retortas 1 en las que ha finalizado la pirólisis se retiran de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c y se introducen otras retortas 1, en las que se debe producir biocarbón 2a.

Los gases de pirólisis generados a causa de ello, que presentan temperaturas de 300 °C a 600 °C, fluyen por la abertura 16 que se encuentra en la pared inferior de la retorta 1 hacia el espacio angular 15 y luego pasan hacia el conducto 41 a través del empalme de tubo 17, que lleva a la cámara de combustión 4, donde se queman por medio del quemador principal 42.

Los gases de combustión que entran a través de la abertura de entrada 36 en el espacio de reactor 30 se enfrían en el reactor 30 y pasan por la abertura de salida 37 al conducto 45, a través del cual llegan al segundo intercambiador de calor 5a, en el que se recupera el calor contenido en estos. Otros gases de combustión enfriados que salen del intercambiador de calor 5a se limpian en el sistema de eliminación de polvo 6 y se liberan mediante el ventilador 62 por la chimenea 8 a la atmósfera libre o abastecen a través del conducto 64 y del dispositivo de mezcla 48 a los gases calientes que van de la cámara de combustión 4 a las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c. La pirólisis producida en las retortas 1 se controla mediante la mezcla de gases de combustión enfriados que produce gases de combustión los cuales fluyen por medio del dispositivo de mezcla 48 desde la cámara de combustión 4 al reactor 3, así como mediante los dispositivos de control 46.

Los gases de combustión necesarios para el inicio de la pirólisis en la puesta en marcha de la instalación se producen a través del quemador auxiliar 17. Para la pirólisis solo se emplea una parte sin importancia de los gases de combustión generados a través de la cámara de combustión 4. La mayor parte de los gases de combustión producidos mediante la cámara de combustión 4 se emiten a través del conducto 47 a los intercambiadores de calor 5 y 5a, de modo que la energía térmica generada se utiliza fuera de la instalación, entre otros, para calefacción y/o producción de corriente.

La instalación representada en la Figura 2 se diferencia de la instalación representada en la Figura 1 en que hay dos precalentadores de aire 7 y 7a conectados al intercambiador de calor 5a. Del precalentador de aire 7a parte un conducto 71a que se dirige a un dispositivo 8, donde se seca el material de partida biogénico 2 situado en una retorta 1. Del precalentador de aire 7 parte un conducto 71 que se dirige a un dispositivo 9, donde se precalienta el material de partida biogénico 2 situado en una retorta 1 para la pirólisis. El aire caliente que parte del dispositivo de precalentamiento 9 abastece el dispositivo de secado 8 a través de un conducto 72. Debido al presecado de los materiales de partida, estos pueden presentar un contenido en agua de hasta el 50 % en peso de la materia fresca. Las retortas 1 que contienen el material de partida biogénico 2 seco y precalentado se transportan una tras otra al reactor 3 mediante el primer dispositivo de transporte en la dirección de las flechas A.

Las siguientes circunstancias resultan decisivas para este procedimiento:

En las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c solo tiene lugar la pirólisis de los materiales de partida biogénicos 2. Por el contrario, el secado y el calentamiento de los materiales de partida 2, así como el enfriamiento del biocarbón 2a producido se desarrollan fuera de las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c. Los gases de combustión necesarios para iniciar y controlar la pirólisis abastecen solo a una pared divisoria 14 situada fuera de la pared externa 13 de la retorta 1. De este modo se calientan la pared externa 13 de la retorta 1 y los gases de pirólisis que fluyen en el espacio anular 15 situado entre la pared divisoria 14 y la pared externa 13 de la retorta 1. Así se evita contaminar los gases de combustión con componentes de los materiales de partida que se encuentran en distintas fases de la pirólisis, que se tendrían que retirar a continuación, y también se evita una oxidación no deseada de los materiales de partida. Además, de este modo los gases de pirólisis se calientan a una temperatura más alta, por lo que se evita una condensación de los alquitranes.

El escalonamiento de la pirólisis que se desarrolla sucesivamente en las retortas una por una provoca una corriente continua de los gases de pirólisis y una corriente continua de los gases de combustión, de modo que el funcionamiento de toda la instalación es semicontinuo.

Mediante el desarrollo de este procedimiento se logra una producción de biocarbón eficaz y muy baja en emisiones con una gran flexibilidad del material de entrada y un buen seguimiento de los lotes individuales del producto.

Por ello, los materiales de salida biogénicos 2 situados en las retortas 1, ya que las retortas 1 se encuentran en las cámaras de reactor 31, 31a, 31b y 31c individuales, pueden someterse por separado a una pirólisis controlada, por lo que se pueden reunir requisitos específicos del biocarbón 2a producido y lograr un buen seguimiento de los lotes individuales del producto. Se consigue una ganancia óptima de energía cuando los gases de pirólisis en su mayor parte enfriados entran al menos en un intercambiador de calor o salen de este a la corriente de gas de calefacción. Por ello se puede transformar hasta el 85 % del poder calorífico de los materiales de partida en energía utilizable en forma de biocarbón, energía térmica o corriente eléctrica.

La pirólisis tiene lugar en las retortas 1 de forma escalonada, lo que permite que los materiales de partida biogénicos se calienten, se pirolicen y se enfríen con una mínima abrasión de partículas y bajas emisiones de polvo.

Mediante un procedimiento de acuerdo con la invención se obtienen las siguientes ventajas:

Bajas emisiones de polvo debido a la minimización de los movimientos del material dentro de las retortas y debido al calentamiento indirecto de los materiales de partida; funcionamiento continuo mediante escalonamiento temporal de la pirólisis efectuada en las retortas individuales, lo que logra una producción continua de gases de pirólisis y de gases de combustión;

buen seguimiento de la pirólisis de lotes individuales, lo que garantiza las cualidades definidas del biocarbón producido; alta flexibilidad en la entrada de los materiales de partida con escasos requerimientos en el modo, la cantidad de grumos y el contenido de agua de los materiales de partida;

bajas emisiones de polvo en la quema directa de los gases de pirólisis;

escasos costes debido a un desarrollo sencillo del procedimiento y un alto grado de automatización posible; obtención de un alto grado de eficiencia mediante el amplio aprovechamiento del calor resultante del proceso para la producción de calor y/o de corriente.

Lista de números de referencia

A transporte mediante un primer dispositivo de transporte

B transporte mediante un segundo dispositivo de transporte

1 retortas

11 cubierta

12 pestaña circular

13 pared externa de las retortas

14 pared divisoria

15 espacio anular

16 abertura inferior

17 empalme de tubo

2 material de partida biogénico

2a biocarbón

3 reactor

30 espacio de reactor

30a abertura

31, 31a, 31b, 31c cámaras de reactor

33 pared tapiada

33a pared superior

34 aislante

34a aislante

35 campana

36 abertura de entrada para gases calientes

37 abertura de salida para gases calientes

4 cámara de combustión

41 conductos para los gases de pirólisis

42 quemador principal

43 quemador auxiliar

44 conductos a las cámaras de reactor

45 conductos para los gases de calefacción enfriados

46 dispositivos de control

47 conductos a los intercambiadores de calor

48 dispositivo de mezcla

5, 5a intercambiadores de calor

6 sistema de eliminación de polvo

61 conducto

62 ventilador

63 chimenea

64 conducto al dispositivo de mezcla

65 ventilador

7 precalentador de aire para el precalentamiento

7a precalentador de aire para el secado

71 conducto al dispositivo de precalentamiento

71a conducto al dispositivo de secado

72 conducto de salida

8 dispositivo de secado

9 dispositivo de precalentamiento

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de biocarbón, en el cual se piroliza el material de partida biogénico (2) situado en retortas (1) y se queman los gases de pirólisis inflamables resultantes de la pirólisis para la producción de gases de combustión calientes en una cámara de combustión (4), de modo que las retortas (1) se introducen una tras otra en al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) y en esta se produce la pirólisis mediante los gases de combustión conducidos al menos a una cámara de reactor (31,31a, 31b, 31c), a lo cual las retortas (1) se cierran al menos en su mayor parte ante la entrada de gases de combustión calientes y tiene lugar el calentamiento de los materiales de partida (2) situados en las retortas (1) mediante los gases de combustión a través del calentamiento de las retortas (1) solo de forma indirecta por medio de una pared divisoria (14); además, un espacio que rodea la retorta (1) respectiva es un espacio anular (15) entre la pared divisoria (14) y una pared externa (13) de la retorta (1), caracterizado porque los gases de pirólisis se dirigen a través del espacio anular (15) a la cámara de combustión (4), y los gases de pirolisis que salen y la pared externa (13) de la retorta (1) se calientan por los gases de combustión.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los gases de combustión calientes que entran en al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) o los gases de combustión enfriados que salen de la misma y los gases de pirólisis que se originan a partir de la pirólisis y que salen de la cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) fluyen por zonas separadas en la cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) debido a una pared divisoria (14) que se encuentra en esta.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque algunos gases de combustión se dirigen al menos a una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) y otros al menos a un intercambiador de calor (5, 5a).

4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las corrientes de los gases de combustión se dirigen en las líneas de abastecimiento (44) de los gases de combustión a al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) y/o en las desviaciones (45) de los gases de combustión enfriados desde al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) mediante un dispositivo de control (46).

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los gases de combustión enfriados que salen al menos de una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) se producen en parte en la cámara de combustión (4) y se abastece a los gases de combustión que fluyen al menos a una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c), de modo que se controla la temperatura de la pirólisis efectuada en las retortas (1).

6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los gases de combustión enfriados que salen al menos de una cámara de reactor(31, 31a, 31b, 31c) abastecen al menos a un intercambiador de calor (5, 5a) para recuperar el calor residual, y porque, de ser necesario, el calor residual recuperador mediante al menos un intercambiador de calor (5, 5a) se puede utilizar para secar y/o precalentar los materiales de partida biogénicos (2).

7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las retortas (1) se introducen por separado una tras otra en al menos una cámara de reactor (31,31a, 31b, 31c) y los materiales de partida biogénicos (2) que se encuentran en las retortas (1) se pirolizan uno tras otro, de modo que los gases de pirólisis se originan continuamente, a través de los cuales se producen gases de combustión, que apoyan o controlan la pirólisis efectuada en las retortas (1).

8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se saca de una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) al menos una primera retorta (1) en la que ha terminado la pirólisis, y se extrae el biocarbón (2a) que se encuentra en esta retorta(1); porque en al menos una segunda retorta (1), que se encuentra en una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c), se piroliza el material de partida (2) situado en la misma; y porque en una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) se introduce al menos una tercera retorta (1), en la que comienza la pirólisis del material de partida biogénico (2) situado en esta.

9. Instalación para la ejecución del procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que está prevista al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c), que está formada con un espacio de reactor (30) para albergar al menos una retorta (1), de modo que la cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) presenta una abertura de entrada (36) en el espacio de reactor (30) para los gases de combustión y una abertura de salida (37) para los gases de combustión enfriados; entre la retorta (1) y la abertura de entrada (36) o la abertura de salida (37) para los gases de combustión se encuentra una pared divisoria (14), y entre la pared externa (13) de la retorta (1) y la pared divisoria (14) se encuentra un espacio anular (15), caracterizado porque al espacio angular (15) está conectado un conducto (17), el cual dirige los gases de pirólisis que salen de la retorta (1) en el espacio angular (15) a la cámara de combustión (4).

10. Instalación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31bb, 31c) se forma con al menos una cubierta (35) casi hermética a los gases.

11. Instalación de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) se forma con una abertura (30a) en su parte superior (33a, 34a), a través de la cual se introduce una retorta (1) en la cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c), y porque la retorta (1) se diseña con una pestaña (12) que sobresale lateralmente y que se ajusta al borde de la abertura (30a).

12. Instalación de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque el espacio de reactor (30) de al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) se cierra mediante una retorta (1) por lo menos casi hermética a los gases colocada en la misma.

13. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque en el conducto (44) para los gases de combustión que va de la cámara de combustión (4) a al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) está previsto un dispositivo de mezcla (48), a través del cual los gases de combustión que fluyen de la cámara de combustión (4) a al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) se pueden mezclar con los gases de combustión enfriados, de modo que se puede controlar la pirólisis efectuada en las retortas (1).

14. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizada porque en los conductos (44) por los que van los gases de combustión de la cámara de combustión (4) a al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) y/o en los conductos (45) por los que van los gases enfriados desde al menos una cámara de reactor (31, 31a, 31b, 31c) está previsto colocar dispositivos (46) para controlar los gases de combustión que fluyen por estos conductos (44, 45).

15. Instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizada porque en el conducto (44) para los gases de combustión que salen de la cámara de combustión (4) se conecta al menos un intercambiador de calor (5, 5a) para utilizar la energía térmica, y porque, de ser necesario, al menos a un intercambiador de calor (5, 5a) se conectan los dispositivos (8, 9) para secar o para calentar los materiales de partida biogénicos (2).