ES2877770T3 - Método y aparato para la reducción de carbono en el producto residual de un gasificador de lecho fluidizado - Google Patents

Método y aparato para la reducción de carbono en el producto residual de un gasificador de lecho fluidizado Download PDF

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Abstract

Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, que comprende un reactor de gasificación (10) que comprende al menos una zona de lecho fluidizado (11) en la que los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados, con producción de un flujo de cenizas carbonáceas como producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11), y, debajo del reactor de gasificación (10), se dispone un medio en el que se oxida el producto residual mediante el suministro de un agente de oxidación, caracterizado porque - como medio para oxidar el producto residual, se dispone una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) debajo de la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10), - se proporciona al menos un medio de suministro (27, 28) para suministrar oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12), y - el medio de suministro (27, 28) está diseñado de manera que el flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) fluidiza el producto residual que se va a quemar en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para la reducción de carbono en el producto residual de un gasificador de lecho fluidizado
La presente descripción se refiere a un sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, que comprende un reactor de gasificación que tiene al menos una zona de lecho fluidizado en la cual los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados, en donde se forma un flujo de cenizas carbonáceas como un producto residual en una región inferior dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado, y en donde, debajo del reactor de gasificación, se dispone un medio en el que el producto residual se oxida mediante el suministro de un agente de oxidación. El objeto de la invención se define en las reivindicaciones.
Los métodos para convertir combustibles carbonáceos en un lecho fluidizado se conocen desde hace mucho tiempo. En particular, cabe mencionar con respecto a esto el proceso de Winkler de alta temperatura (proceso HTW), el cual es una técnica probada, por medio de la cual, tanto combustibles particulados como líquidos o pastosos se convierten en gas de síntesis. Los combustibles pesados con un contenido muy alto de cenizas y los biocombustibles también se pueden usar como combustible. Dichos combustibles se introducen en un lecho fluidizado que opera como lecho fluidizado burbujeante y se gasifican con oxígeno. En comparación con otros procesos de gasificación, el proceso HTW opera a temperaturas comparativamente moderadas a las cuales las cenizas formadas no abandonan el reactor de gasificación en forma fundida. Particularmente en el caso de cenizas corrosivas, esto tiene ventajas operativas.
En los procesos HTW conocidos, la gasificación se lleva a cabo generalmente mediante toberas separadas con los agentes de gasificación, por ejemplo, vapor, dióxido de carbono, oxígeno o aire. Estas toberas están dispuestas, por ejemplo, en diferentes niveles, por ejemplo tanto en la zona de lecho fluidizado como en lo que se denomina zona de francobordo (FB). En esta zona de francobordo (FB), se logra una alta tasa de transferencia de material y energía y, al devolver las fracciones sólidas no convertidas al lecho fluidizado mediante el ciclón y la línea de retorno, se puede garantizar una distribución uniforme de la temperatura sobre el lecho fluidizado. Para prevenir la formación de aglomerados de partículas, la temperatura del lecho fluidizado debe mantenerse por debajo de la temperatura del punto de ablandamiento de las cenizas.
Además, en los procesos HTW convencionales, los agentes de gasificación, por lo general oxígeno, se introducen en la zona FB ubicada por encima del lecho fluidizado. La inyección de este oxígeno "secundario" logra varios efectos, específicamente, en primer lugar, la conversión de parte del combustible finamente dividido que se descarga del lecho fluidizado y, en segundo lugar, se debe aumentar la temperatura de los gases, de manera que se produzca una oxidación y/o la desintegración adicional de las sustancias volátiles (alquitranes e hidrocarburos) expulsadas de la materia prima. Al mismo tiempo, hay una reacción de las partículas de combustible finamente divididas con vapor y CO2 , correspondiente a la reacción de Boudouard.
En un proceso HTW, la proporción de oxígeno total por encima del lecho fluidizado está, por ejemplo, entre aproximadamente el 60 % y aproximadamente el 10 %. Para prevenir la formación de escoria en la zona de posgasificación, las temperaturas no deben exceder preferentemente los valores límite específicos; la temperatura de operación debe ser preferentemente de aproximadamente 100 °C por debajo del punto de ablandamiento de las cenizas. Para ello, se puede mezclar vapor con oxígeno e introducirlo en el reactor. Sin embargo, la adición de oxígeno a la zona de posgasificación también conduce, en reacciones secundarias, a la combustión parcial del depósito de gas de síntesis (CO H2) y, en consecuencia, a una reducción del rendimiento del gas de síntesis. Por lo tanto, la temperatura del gas y de las partículas debe aumentar para acelerar la reacción de gasificación.
En la gasificación de combustibles fósiles que contienen cenizas en gasificadores Winkler de alta temperatura (gasificadores HTW) en condiciones de lecho fluidizado estacionario, se extrae un flujo de cenizas carbonáceas (denominado producto residual, BP) en el fondo del gasificador. Para aprovechar la energía y hacerla adecuada para desecharla, el producto residual se ha suministrado hasta ahora a un horno externo. Debido a consideraciones económicas, debería prescindirse de este costoso postratamiento.
La necesidad de procesos adecuados para la gasificación de combustibles carbonáceos, por ejemplo paja, residuos de madera, carbón o similares, es creciente en principio. Esto da como resultado una necesidad creciente de desarrollar procesos de gasificación rentables en los que no se requieren plantas adicionales para eliminar el producto residual carbonáceo.
El documento WO 2015/003778 A1 describe un proceso y un dispositivo para el postratamiento del producto residual carbonáceo formado durante la gasificación de combustibles fósiles carbonáceos en un proceso Winkler de alta temperatura (proceso HTW) en la dirección de la gravedad debajo del lecho fluidizado. Con el fin de utilizar la energía del producto residual y hacerlo adecuado para desecharlo, se propone no suministrar el producto residual a un dispositivo de horno externo, sino aplicar un agente oxidante suministrado a elementos cerámicos de poro abierto, tales como bloques de purga de gas, espumas cerámicas o similares en un producto residual oxidante debajo del lecho fluidizado. Esto está destinado a lograr una oxidación más extensa y aumentar la conversión de carbono en el gasificador HTW.
El documento US 4,721,514 A describe un proceso para gasificar carbón, en donde se usa carbón en polvo.
El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo y un proceso mejorado para la gasificación económica de diferentes materias primas en una gasificación de lecho fluidizado presurizado, que sea adecuado para presiones operativas comparativamente altas, preferentemente superiores a 10 bar, y económico con un alto nivel de seguridad y disponibilidad.
La solución a este objetivo proporciona un sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, que comprende un reactor de gasificación que tiene al menos una zona de lecho fluidizado del tipo mencionado al principio, que tiene las características de la reivindicación 1. Así, la invención se refiere a un sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, que comprende un reactor de gasificación (10) que tiene al menos una zona de lecho fluidizado (11) en la cual los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados, en donde se forma un flujo de cenizas carbonáceas como un producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11), y en donde, debajo del reactor de gasificación (10), se dispone un medio en el que el producto residual se oxida mediante el suministro de un agente de oxidación, caracterizado porque
- como medio para oxidar el producto residual, se dispone una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) debajo de la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10),
- se proporciona al menos un medio de suministro (27, 28) para suministrar oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12), y
- el medio de suministro (27, 28) está diseñado de manera que el flujo del fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) fluidiza el producto residual que se va a quemar en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
La invención en su conjunto está definida por las reivindicaciones.
De acuerdo con la invención, como medio para oxidar el producto residual, se dispone una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional debajo de la zona de lecho fluidizado del reactor de gasificación. En esta cámara de combustión de lecho fluidizado adicional, se puede lograr una combustión eficaz del producto residual del reactor de gasificación mediante el suministro de un agente oxidante adecuado. Preferentemente, el reactor que forma la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional es más pequeño que el reactor de gasificación.
Esta cámara de combustión de lecho fluidizado adicional se coloca debajo del reactor de gasificación y se conecta a la zona de lecho fluidizado del reactor de gasificación mediante una constricción transversal, por ejemplo.
El agente oxidante que se alimenta, preferentemente inyectado, en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional mediante al menos un medio de suministro, preferentemente comprende oxígeno y/o aire y puede contener adicionalmente, por ejemplo, vapor y/o CO2. Si se usa una pluralidad de medios de suministro, estos pueden usarse para suministrar flujos de fluido oxidante que tienen diferentes composiciones de uno o más de los gases/fluidos mencionados anteriormente de la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional.
Preferentemente, el contenido de oxígeno del agente oxidante, si se suministra en una mezcla con vapor, es menor de aproximadamente 21 % del volumen. El contenido de oxígeno y la cantidad de oxígeno deben seleccionarse basándose en la cantidad de carbono en el producto residual que se quemará en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional y la temperatura de combustión por debajo del punto de ablandamiento de las cenizas.
Un desarrollo preferido de la invención prevé que el sistema tenga al menos un medio de medición de temperatura para medir la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional. Por medio de estos medios de medición de temperatura, se puede medir la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional y, basándose en la temperatura medida, se puede calcular el contenido de carbono del combustible y, en consecuencia, se puede ajustar el contenido de oxígeno del agente oxidante suministrado; preferentemente de manera que se obtengan relaciones superestoquiométricas.
Preferentemente, además, se proporciona un medio de regulación para regular la cantidad y/o el contenido de oxígeno de un flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional por medio de al menos un medio de suministro.
Preferentemente, los medios de regulación están en conexión operativa con los medios de medición de temperatura para regular la cantidad y/o el contenido de oxígeno del flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional por medio de al menos un medio de suministro, en dependencia de la temperatura medida en la cámara de combustión adicional.
De acuerdo con la invención, el medio de suministro está diseñado de manera que el flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional fluidiza el producto residual que se quemará en la cámara de combustión adicional. Esto da la ventaja, en términos del proceso, de que no se requiere fluido adicional para la fluidización, es decir, para generar el lecho fluidizado en la cámara de combustión adicional, sino, que puede usarse el agente oxidante, que se suministra de todos modos.
Preferentemente, los medios de suministro comprenden al menos una tobera, preferentemente una tobera de múltiples sustancias, para inyectar una mezcla de fluidos que consiste en al menos dos fluidos oxidantes diferentes en la cámara de combustión adicional. Aquí, por ejemplo, puede usarse una tobera de múltiples sustancias como se describe en el documento WO 2014/026748 A1. Por la presente se hace referencia expresa al contenido de este documento.
Además, al menos una válvula para cerrar y/o regular el flujo de fluido oxidante suministrado se asigna a los medios de suministro y, por lo tanto, el suministro del agente oxidante se puede regular y/u opcionalmente cerrar.
De acuerdo con el desarrollo preferido, el sistema de acuerdo con la invención comprende al menos dos medios de alimentación para suministrar flujos de fluido oxidante de diferente composición, en donde en cada caso al menos una válvula para cerrar y/o regular el flujo de fluido oxidante suministrado en cada caso se asigna a cada medio de suministro. De esta manera, la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional puede alimentarse con flujos de fluido de diferentes composiciones, opcionalmente en diferentes puntos con respectivas cantidades diferentes, según se desee.
Preferentemente, el sistema de acuerdo con la invención comprende al menos un dispositivo de medición de diferencia de presión y un dispositivo de visualización para mostrar una diferencia de presión entre la presión en el lecho fluidizado del reactor de gasificación y la presión en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional. La diferencia de presión medida puede usarse, por ejemplo, para optimizar las condiciones para la fluidización del lecho fluidizado en el reactor de gasificación por los gases de combustión que salen hacia arriba de la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional por un lado, y por el agente oxidante suministrado por otro lado.
Un desarrollo preferido del sistema de acuerdo con la invención prevé que dicho sistema tenga al menos una línea de conexión para devolver el gas crudo desde el reactor de gasificación, línea que conduce fuera del reactor de gasificación a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional. De esta manera, al menos un flujo parcial de los gases crudos generados en el reactor de gasificación puede devolverse a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional y usarse allí, por ejemplo, para la fluidización (generación del lecho fluidizado) y/u opcionalmente también para la oxidación y promoción de la combustión, siempre que el gas crudo todavía contenga fracciones de gas oxidante.
Un desarrollo preferido del sistema de acuerdo con la invención comprende al menos un compresor para comprimir el gas crudo de retorno del reactor de gasificación en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional y, por lo tanto, el gas crudo puede comprimirse para el retorno.
Un objeto de la presente descripción, pero en la amplitud descrita no es un objeto de la invención, es además un método para convertir combustibles carbonáceo en gas de síntesis, en el cual los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados en un reactor de gasificación que tiene al menos una zona de lecho fluidizado, en donde se forma un flujo de cenizas carbonáceas como producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado, y en donde, debajo del reactor de gasificación, se dispone un medio en donde el producto residual se oxida mediante el suministro de un agente de oxidación, en donde el producto residual se oxida en una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado del reactor de gasificación.
La invención se refiere además a un método para convertir combustibles carbonáceo en gas de síntesis, en el que los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados en un reactor de gasificación (10) que tiene al menos una zona de lecho fluidizado (11), en donde se forma un flujo de cenizas carbonáceas como un producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11), y en donde, debajo del reactor de gasificación (10), se dispone un medio en el que el producto residual se oxida mediante el suministro de un agente de oxidación, caracterizado porque
- el producto residual se oxida en una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10), y
- se inyecta un flujo de fluido oxidante que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un primer medio de suministro (27) y un flujo de fluido que contiene CO2 y/o gas reciclado del reactor de gasificación (10) se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un segundo medio de suministro (28).
Preferentemente, el gas de combustión producido durante la oxidación del producto residual en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional se alimenta desde la parte inferior al reactor de gasificación y se usa allí para producir la fluidización de las partículas a gasificar, o al menos para soportar dicha fluidización.
De acuerdo con un desarrollo preferido del método de acuerdo con la invención, parte del gas crudo generado durante la gasificación en el reactor de gasificación se devuelve desde el reactor de gasificación mediante al menos una línea de conexión a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional.
Preferentemente, la parte devuelta del gas crudo generado durante la gasificación en el reactor de gasificación se comprime por medio de al menos un compresor antes de introducirse en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional.
Un desarrollo preferido del método prevé el ajuste de la velocidad de descarga del producto residual del reactor de gasificación a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional ubicada debajo, preferentemente mediante el uso del flujo del gas de retorno, de manera que solo las partículas de un tamaño de partícula más grueso viajan del reactor de gasificación a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional que se encuentra debajo debido a la gravedad. Por lo tanto, la clase de partículas más finas permanece en el reactor de gasificación, por lo que igualmente se reduce el contenido de carbono.
El método de acuerdo con la invención prevé que los combustibles se gasifiquen en el reactor de gasificación a una presión operativa de al menos aproximadamente 10 bar. De acuerdo con la invención, un flujo de fluido oxidante que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional por medio de al menos un primer medio de suministro y un flujo de fluido que contiene CO2 y/o gas reciclado del reactor de gasificación se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional por medio de al menos un segundo medio de suministro.
Es ventajoso que se mida la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional, ya que la temperatura permite sacar conclusiones sobre el progreso de la operación de combustión y el contenido de carbono del producto residual en la misma después de la operación de gasificación. Por tanto, en base a la temperatura medida, es posible ajustar el contenido de oxígeno del agente oxidante suministrado a la cámara de combustión de lecho fluidizado de acuerdo con el contenido de carbono del combustible, con el establecimiento de condiciones preferentemente superestoquiométricas.
Particularmente, el reactor de gasificación usado para la gasificación en la zona de lecho fluidizado es preferentemente un gasificador Winkler de alta temperatura y el proceso de gasificación se lleva a cabo en las condiciones correspondientes en términos de presión, temperatura y otros parámetros, con referencia aquí al documento mencionado al principio y la bibliografía relevante.
La presente invención se explicará con más detalle a continuación mediante el uso de ejemplos de modalidades con referencia a las figuras adjuntas. Las figuras muestran:
La Figura 1 es una representación esquemáticamente simplificada de un sistema de acuerdo con la invención a manera de ejemplo;
La Figura 2 es una representación detallada ampliada de una sección del sistema representado en la Figura 1, que muestra la región inferior del reactor de gasificación y la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional.
A continuación, se explicará en primer lugar con más detalle una posible modalidad de ejemplo de la presente invención con referencia a la Figura 1. La ilustración muestra una representación esquemáticamente simplificada de un sistema de acuerdo con la invención a manera de ejemplo, que tiene un sistema de transporte 20 por medio del cual el material de partida, por ejemplo carbón, biomasa, residuos o similares, se suministra al reactor de gasificación 10. Este sistema de transporte y suministro 20 comprende, por ejemplo, varios recipientes 21 con extremos cónicos y opcionalmente compuertas y es adecuado para llevar el material de partida a un nivel de presión que también prevalece en el reactor de gasificación 10. El material puede introducirse en el reactor de gasificación, por ejemplo, mediante un tornillo transportador 22.
El reactor de gasificación 10 comprende una zona de lecho fluidizado 11 y que se denominó una "zona de francobordo" anteriormente, es decir, una región de mezcla 16 (también denominada zona de francobordo), en donde, estas dos zonas 11, 16, la gasificación del material de partida tiene lugar a temperaturas elevadas de, por ejemplo, aproximadamente 800 °C a aproximadamente 1200 °C mientras se suministra una mezcla de oxígeno y vapor o aire. Además, se proporciona un separador ciclónico 18 conectado al reactor de gasificación 10, en el que las partículas parcialmente gasificadas arrastradas (partículas de ceniza) se separan del gas de síntesis generado en el reactor de gasificación y, por lo tanto, el gas de síntesis libre de polvo se puede descargar mediante una línea de salida 19. Se proporciona una línea de retorno 23, que se extiende desde la región inferior del separador ciclónico 18 y sirve para devolver las partículas de ceniza, que se arrastraron con el gas de síntesis y se separaron en el separador ciclónico 18, a la zona 11 de lecho fluidizado.
En el proceso de acuerdo con la invención, los subproductos sólidos (partículas de ceniza) del producto residual del reactor de gasificación 10 pasan a una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 que está dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado 11 del reactor de gasificación 10 y está conectada al mismo mediante una constricción transversal y, por lo tanto, en particular por gravedad, las partículas del producto residual pueden caer hacia abajo desde el reactor de gasificación 10 hacia la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12, mientras que las partículas más ligeras y más pequeñas permanecen en el reactor de gasificación 10 debido a la fluidización. Como se ve en la Figura 1, la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 es sustancialmente más pequeña que el reactor de gasificación 10 y es solo una fracción del tamaño del reactor de gasificación.
Como también se ve en la Figura 1, la adición del agente oxidante, que consiste en particular en oxígeno/vapor, aire o CO2 , tiene lugar en diferentes regiones del sistema a diferentes posiciones de altura. En la modalidad de ejemplo de acuerdo con la Figura 1, por ejemplo, se proporciona una primera tobera superior 24 para añadir el agente oxidante al reactor de gasificación en la región inferior de la "zona de francobordo". Además, una adición de por ejemplo, una mezcla de oxígeno y vapor se lleva a cabo debajo de la misma, en la zona de lecho fluidizado 11 del reactor de gasificación, mediante una segunda tobera intermedia 25 y mediante una tercera tobera intermedia 26. Finalmente, se proporciona una adición de este u otro agente oxidante de una de las composiciones descritas anteriormente mediante una cuarta tobera 27 y tiene lugar directamente en la cámara de combustión 12 de lecho fluidizado adicional. En el escenario más simple, mediante el uso de agentes oxidantes de la misma composición, estas diversas toberas para suministrar el agente oxidante pueden conectarse entre sí mediante líneas y alimentarse por líneas de suministro compartidas, pero es igualmente posible alimentar desde diferentes fuentes mediante sistemas de líneas separadas respectivas.
El residuo de combustión que emerge preferentemente hacia abajo de la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 dispuesta debajo del reactor de gasificación 10 se descarga del sistema, por ejemplo, mediante un sistema refrigerado por agua de transportadores de tornillo 38 y recipientes a presión 39 en los que se enfría y se lleva a presión ambiente.
A continuación, por ejemplo, la región del sistema en la que se encuentra la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 se explicará con más detalle mediante el uso de la representación detallada ampliada de acuerdo con la Figura 2. Aquí, en principio, solo se puede ver la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 y parte de la zona de lecho fluidizado 11 del reactor de gasificación situado arriba. Es posible ver un primer medio de suministro superior 24 en forma de tobera o similar para, por ejemplo, una mezcla de oxígeno y vapor que se inyecta en la zona de lecho fluidizado 11 del reactor de gasificación.
En la región de la constricción transversal 13 proporcionada entre ambas partes del sistema 11 y 12, se dispone un medio adicional de suministro intermedio 26, mediante el cual en este caso se suministra preferentemente una mezcla de gas crudo de retorno y CO2 del reactor de gasificación, cuya mezcla se usa aquí para apoyar la fluidización del material a gasificar en la zona de lecho fluidizado 11. Se proporciona otra tobera inferior 27, dispuesta en la zona de la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 en el exterior de la misma y que permite suministrar un agente oxidante, por ejemplo una mezcla de oxígeno y vapor, en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12.
En la modalidad de ejemplo de acuerdo con la Figura 2, otra tobera inferior 28 está dispuesta en la región inferior de la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12, mediante la cual a su vez, por ejemplo, una mezcla de gas crudo de retorno del reactor de gasificación y CO2 se puede inyectar en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional. De esta manera, los residuos de combustión/partículas de ceniza pueden fluidizarse en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12 y formar así un lecho fluidizado. Una línea 29 conduce a esta tobera 28, en cuya línea está dispuesta una válvula 30, y por lo tanto el suministro a la tobera 28 se puede regular y, por ejemplo, cerrar o restringir. Esta línea 29 está conectada a una línea desde la cual se extiende un ramal 31, cuyo ramal conduce a la tobera 26, y por lo tanto puede usarse una mezcla de gases del reactor de gasificación para la fluidización en ambas partes del sistema, cuya mezcla se alimenta desde dicho reactor de gasificación mediante una línea compartida que luego se ramifica y conduce a las toberas 26 y 28. También se dispone una válvula 32 en el ramal 31 y, por lo tanto, este ramal 27 puede cerrarse por separado si, por ejemplo, solo se desea un suministro a la tobera 28. Igualmente, también es posible, mediante otra válvula 35, cerrar la línea antes de la bifurcación del ramal 31, o regular el suministro de gas crudo y CO2 en este punto para ambas líneas 29, 31.
Se proporciona además un medio de medición de temperatura 33, por medio del cual se puede medir la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12. La temperatura medida puede usarse para sacar conclusiones sobre el contenido de carbono del combustible en la cámara de combustión 12, a partir de las cuales se puede calcular a su vez cuánto agente oxidante debe suministrarse a la cámara de combustión 12 mediante la tobera 27 para establecer una relación óptima de oxígeno/carbono (preferentemente superestoquiométrica).
Además, en la Figura 2, se proporciona un dispositivo de medición de la diferencia de presión 34, que mide la presión respectiva por un lado en la zona de lecho fluidizado 11 y por otro lado en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional 12, con determinación y presentación de la diferencia de presión entre los dos valores. Esta diferencia de presión puede usarse para sacar conclusiones con respecto a las condiciones de flujo en la constricción transversal 13 entre las dos partes del sistema. En dependencia de ello, a su vez, se puede regular el suministro de fluido mediante la línea 27 y la tobera 26 en la zona de la constricción transversal 13, lo que se realiza, por ejemplo, mediante la válvula 32. Esto permite hacer entonces influir en el grado de fluidización de la zona de lecho fluidizado 11 por el gas crudo reciclado.
Lista de signos de referencia
10 Reactor de gasificación
11 Zona de lecho fluidizado
12 Cámara de combustión de lecho fluidizado
13 Constricción transversal
14 Medios de suministro
15 Válvula
16 Zona de francobordo
17 Línea de conexión
18 Separador ciclónico
19 Línea de salida para gas de síntesis
20 Sistema de transporte/suministro
21 Recipiente con extremo cónico
22 Transportador de tornillo
23 Línea de retorno
24 Primera tobera superior para suministro de agente oxidante 25 Segunda tobera intermedia
26 Tercera tobera intermedia
27 Cuarta tobera inferior
28 Tobera
29 Línea
30 Válvula
31 Ramal
32 Válvula
33 Medios de medición de temperatura
34 Dispositivo de medición de diferencia de presión
35 Válvula
38 Tornillos transportadores
39 Recipiente a presión

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, que comprende un reactor de gasificación (10) que comprende al menos una zona de lecho fluidizado (11) en la que los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados, con producción de un flujo de cenizas carbonáceas como producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11), y, debajo del reactor de gasificación (10), se dispone un medio en el que se oxida el producto residual mediante el suministro de un agente de oxidación, caracterizado porque
    - como medio para oxidar el producto residual, se dispone una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) debajo de la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10),
    - se proporciona al menos un medio de suministro (27, 28) para suministrar oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12), y
    - el medio de suministro (27, 28) está diseñado de manera que el flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) fluidiza el producto residual que se va a quemar en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
  2. 2. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) está conectada a la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10) mediante una constricción transversal (13).
  3. 3. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque se proporciona un medio de medición de temperatura (33) para medir la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
  4. 4. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se proporciona al menos un medio de regulación (30, 35) para regular la cantidad y/o el contenido de oxígeno de un flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un medio de suministro (27, 28).
  5. 5. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de regulación están en conexión operativa con los medios de medición de temperatura (33) para medir la cantidad y/o el contenido de oxígeno del flujo de fluido que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor y/o CO2 y se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un medio de suministro (27, 28), en dependencia de la temperatura medida en la cámara de combustión adicional (12).
  6. 6. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio de suministro (27, 28) comprende al menos una tobera, preferentemente una tobera de múltiples sustancias, para inyectar una mezcla de fluidos que consiste en al menos dos fluidos oxidantes diferentes en la cámara de combustión adicional (12).
  7. 7. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos una válvula (30, 35) para cerrar y/o regular el flujo de fluido oxidante y/o fluidizante suministrado se asigna a los medios de suministro (27, 28).
  8. 8. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho sistema comprende al menos dos medios de suministro (27, 28) para suministrar flujos de fluido oxidante de diferente composición, en cada caso al menos una válvula (30, 35) para cerrar y/o regular el flujo de fluido oxidante suministrado en cada caso se asigna a cada medio de suministro.
  9. 9. Sistema para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
    - dicho sistema comprende al menos un dispositivo de medición de la diferencia de presión (34) y un dispositivo de visualización para medir y mostrar una diferencia de presión entre la presión en la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10) y la presión en el cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12); y/o
    - se proporciona al menos una línea de conexión (29) para devolver el gas crudo desde el reactor de gasificación (10), cuya línea que conduce al menos partes del flujo de gas crudo generado de regreso a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12); y/o
    - se proporciona al menos un compresor para comprimir el gas crudo de retorno del reactor de gasificación (10) en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
  10. 10. Método para convertir combustibles carbonáceos en gas de síntesis, en el que los combustibles se gasifican por medio de agentes de gasificación adecuados en un reactor de gasificación (10) que comprende al menos una zona de lecho fluidizado (11), con producción de un flujo de cenizas carbonáceas como producto residual en una región de fondo dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11), y, debajo del reactor de gasificación (10), se dispone un medio en el que se oxida el producto residual mediante el suministro de un agente de oxidación, caracterizado porque
    - el producto residual se oxida en una cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) dispuesta debajo de la zona de lecho fluidizado (11) del reactor de gasificación (10), y
    - se inyecta un flujo de fluido oxidante que contiene oxígeno y/o aire y/o vapor en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un primer medio de suministro (27) y un flujo de fluido que contiene CO2 y/o gas reciclado del reactor de gasificación (10) se inyecta en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) por medio de al menos un segundo medio de suministro (28).
  11. 11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el gas de combustión producido durante la oxidación del producto residual en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) se alimenta desde el lado inferior al reactor de gasificación (10) y se usa allí para producir la fluidización de las partículas a gasificar.
  12. 12. Método de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11, caracterizado porque parte del gas crudo generado durante la gasificación en el reactor de gasificación (10) se devuelve desde el reactor de gasificación mediante al menos una línea de conexión (29) a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
  13. 13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la parte devuelta del gas crudo generado durante la gasificación en el reactor de gasificación (10) se comprime por medio de al menos un compresor antes de introducirse en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12).
  14. 14. Método de acuerdo con la reivindicación 12 o la reivindicación 13, caracterizado porque la velocidad de descarga del producto residual del reactor de gasificación (10) a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) ubicada debajo se ajusta, preferentemente mediante el uso del flujo del gas de retorno, de manera que solo las partículas de un tamaño de partícula más grueso viajan del reactor de gasificación (10) a la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) debajo debido a la gravedad.
  15. 15. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque
    - los combustibles se gasifican en el reactor de gasificación (10) a una presión operativa de al menos aproximadamente 10 bar; y/o
    - se mide la temperatura en la cámara de combustión de lecho fluidizado adicional (12) y se ajusta en consecuencia el contenido de oxígeno del agente de oxidación suministrado a la cámara de combustión de lecho fluidizado (12) en dependencia de la temperatura medida.
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