ES2961971A1 - Proceso de generacion de energia electrica de alto rendimiento a partir del residuo del consumo del cafe - Google Patents
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Abstract
Proceso de generación de energía eléctrica de alto rendimiento a partir del residuo del consumo del café. El proceso consiste en la recogida de la borra del café en establecimientos de hostelería mediante vehículos a motor y posterior almacenamiento de la materia prima húmeda o volcado directo a la tolva o tolvas de alimentación del proceso de secado. La materia prima circula a través del intercambiador o los intercambiadores de calor en paralelo simultáneamente al proceso de secado facilitando la homogeneización de la materia prima por un tornillo de transporte helicoidal hasta la cámara intermedia precedente a la alimentación de la caldera. Dicha cámara mantiene la combustión independiente del tubo de alimentación para evitar mezclas indeseadas de combustible y comburente en condiciones de combustión. Posteriormente se realiza la alimentación de la caldera y con ello la combustión del residuo y catálisis de los gases contaminantes según normativa de aplicación.
Description
DESCRIPCIÓN
PROCESO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE ALTO RENDIMIENTO A PARTIR DEL
RESIDUO DEL CONSUMO DEL CAFÉ
SECTOR DE LA TÉCNICA
Industrial y Energético
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La generación de energía eléctrica y los ciclos de Rankine no son nuevos, en absoluto. El aprovechamiento del residuo cafetero se realiza desde el punto de vista de agrícola, como abono, etc. Y como combustible de alimentación propio en empresas productoras de café, al menos a saber, no obstante no se ha conseguido un proceso eficiente mediante el cual se obtenga un punto de equilibrio que justifique la energía del secado del residuo y la energía invertida en el acopio del residuo procedente de establecimientos de hostelería de forma sistemática con rutas maximizadas. Se trata por tanto de un problema de optimización multivariable en el que entran el juego factores como el coste de combustible, consumos medios, densidad de población, densidad de establecimientos segmentados por consumo de café, variedades de café, residuos de la combustión permitidos, configuración de los intercambiadores de calor, tasas de secado máximas y, en definitiva el procedimiento base que establezca el máximo (o muy elevada eficiencia) aprovechamiento de la energía primaria. Este procedimiento pretende viabilizar un proceso que se fundamenta en la economía circular. Incluso si la energía obtenida fuese inferior a la obtenida por la quema de la madera hay que tener en cuenta el efecto de la deforestación y derivados de la misma ecológica y económicamente.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La recogida de la materia prima se realiza en vehículo a motor y se transporta a la planta térmica. El proceso de secado se realiza mediante una extracción de vapor sobrecalentado del ciclo de Rankine, circulando dicho vapor por un intercambiador, o intercambiadores en paralelo, de tubos concéntricos diseñado para este propósito y expuesto en el presente texto a continuación.
El intercambiador (1) (o intercambiadores en paralelo) consiste en un tornillo de rosca helicoidal en espiral (2) cuya función es transportar la borra del café a través de un tubo (3) desde la zona de alimentación hasta la zona de compactación.
El tubo por el que circula la borra es concéntrico a otro tubo exterior (4) generando un espacio por donde circula el vapor de la extracción del ciclo termodinámico necesario para la reducción de la fracción húmeda.
El tubo interior dispone de salidas tubulares (5) para la evacuación de la humedad a la atmósfera.
Para evitar las pérdidas por convección en la mayor medida posible, el tubo exterior estará recubierto de material aislante (6) con un coeficiente de transmisión de calor muy bajo para optimizar el rendimiento de la instalación.
Por otro lado, una fracción del agua o la totalidad de ella; a la entrada de la caldera, circulará por un serpentín (7) cuyo interior contendrá el intercambiador descrito para aprovechar la energía térmica que el aislante no sea capaz de retener elevando de este modo la temperatura del fluido a la entrada de la caldera y aumentando el rendimiento de la instalación.
Una vez realizado el secado de la borra hasta un porcentaje de humedad inferior al 2.5% se procede a realizar la entrada de la materia prima en un compactador hidráulico (8) para la formación de los pellets.
Formados los pellets son introducidos en una cámara intermedia (9) la cuál dispone de un mecanismo (10) con movimiento alternativo de alimentación, transporte y evacuación de los pellets evitando la propagación de la llama al exterior mientras se procede a la alimentación de la caldera, donde se producirá la combustión de los pellets de borra de café.
El proceso (11) es el mostrado en el esquema correspondiente (Figura 2)
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Descripción de los dibujos:
"Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista lateral del intercambiador (1) de calor entre la materia prima y la extracción de vapor sobrecalentado.
Figura 2.- Muestra el esquema del proceso (11).
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de los dibujos y del esquema correspondiente del ejemplo de instalación puede observarse que se describe un modo de operación del proceso existiendo diversas configuraciones de la instalación de generación de vapor realizando en función de la potencia eléctrica suministrada deseada. Por tanto, un modo de realización consiste en la secuencia descrita en la explicación del proceso, esto es:
1. Recogida de la borra del café en establecimientos de hostelería mediante vehículos a motor.
2. Almacenamiento de la materia prima húmeda o volcado directo a la tolva o tolvas (1 por cada intercambiador) de alimentación del proceso de secado.
3. Secado de la materia prima según el proceso descrito en la reivindicación (1) en el intercambiador de calor o intercambiadores de calor en paralelo.
4. Transporte simultáneo al proceso de secado mediante homogeneización de la materia prima facilitada por un tornillo de transporte helicoidal hasta la cámara intermedia precedente a la alimentación de la caldera.
5. Alimentación de la caldera y combustión
6. Catálisis de los gases contaminantes según normativa de aplicación del territorio de implantación del proceso.
El procedimiento es una aplicación industrial propiamente dicha, facilitando la eficiencia energética del proceso de combustión de la borra del café y creando un nuevo mercado fundamentado en la economía circular por la naturaleza del residuo.
Claims (2)
1. El proceso (11) de generación de energía eléctrica de alto rendimiento a partir del residuo del consumo del café cuya solicitud de patente se presenta está caracterizado por mejorar y/o factibilizar, según el ámbito geográfico en el que se encuentre demarcado el proceso de generación eléctrica, el aprovechamiento de un subproducto de uso cotidiano con un elevado porcentaje de humedad. Dicho proceso comprende las siguientes etapas: transporte de la materia prima, almacenaje, transporte y secado simultaneo, pelletizado en cámara intermedia compactadora, combustión y catálisis de los productos de la combustión y se caracteriza por comprender:
• El intercambiador (1) (o intercambiadores en paralelo) consistente en un tornillo de rosca helicoidal en espiral (2) cuya función es transportar la el residuo del café a través de un tubo (3) desde la zona de alimentación hasta la zona de compactación.
• El tubo por el que circula el residuo, siendo éste exterior (4), generando un espacio por donde circula el vapor de la extracción del ciclo termodinámico necesario para la reducción de la fracción húmeda.
• El tubo interior dispone de salidas tubulares (5) para la evacuación de la humedad a la atmósfera.
• Para evitar las pérdidas por convección en la mayor medida posible, el tubo exterior está recubierto de material aislante (6) con un coeficiente de transmisión de calor muy bajo para optimizar el rendimiento de la instalación.
• Por otro lado, una fracción del agua o la totalidad de ella; a la entrada de la caldera, circula por un serpentín (7) cuyo interior contiene el intercambiador descrito anteriormente para aprovechar la energía térmica que el aislante no es capaz de retener elevando de este modo la etalpía del fluido a la entrada de la caldera y disminuyendo la energía necesaria para la obtención de una mayor potencia eléctrica.
• Una vez realizado el secado del residuo hasta un porcentaje de humedad inferior al 2.5% se procede a realizar la entrada de la materia prima a un compactador hidráulico (8) para la formación de los pellets.
• Formados los pellets, son introducidos en una cámara intermedia (9) la cuál dispone de un mecanismo (10) con movimiento alternativo de alimentación, transporte y evacuación de los mismos evitando la propagación de la llama al exterior de la caldera mientras se procede a la alimentación de la misma, donde se produce la combustión dl residuo cafetero.
2. Proceso (11) según la reivindicación 1 que comprende un Intercambiador de calor (1) que tiene como objetivo reducir la fracción húmeda del residuo cafetero y ello se realiza mediante el flujo en contracorriente entre el residuo cafetero y el vapor sobrecalentado procedente de una extracción del ciclo de Rankine. En este caso se trata de un intercambiador tubular con la hélice de transporte del residuo del café en el tubo interior con evacuaciones pasantes del vapor de la humedad del mencionado residuo al ambiente y circulación del vapor sobrecalentado entre ambos tubos, interior y exterior. Se muestra en la figura número (1).
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