MX2013014973A

MX2013014973A - Regenerador.

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Publication number: MX2013014973A
Application number: MX2013014973A
Authority: MX
Inventors: Benoît Watremetz; Claude Jacquot; Daniel C Sherman; Hassan S Niknafs; Thomas Szymanski; John Stewart Reid
Original assignee: Saint Gobain Ct Recherches
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-09-08
Also published as: CN103688127B; BR112013033042A2; AU2012279874A1; ZA201400109B; ES2669547T3; US20140158318A1; US9297590B2; EP2729753B1; CN103688127A; WO2013005196A1; EP2729753A1

Abstract

La presente invención se relaciona con un regenerador que comprende un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía elaborados de un material que tiene el siguiente análisis químico: - 25%<Fe2O3 < 90%, y - 5%<Al2O3<30%, y - CaO<20%, y - TiO2<25%, y - 3%<SiO2<50%, y - Na2O<10%, y - Fe2O3 + Al2O3 + CaO + TiO2 + SiO2 + Na20 > 80%, - otros compuestos: complemento a 100%.

Description

REGENERADOR CAMPO DE LA INVENCION La invención se relaciona con un regenerador de almacenamiento de calor, y con una instalación térmica que comprende tal regenerador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El almacenamiento de energía, por ejemplo, energía para generar calor, hace posible escalonar la producción y el consumo de tal energía con el tiempo.

El almacenamiento de energía para generar calor también es útil para mejorar energías suaves, tal como la energía solar, las cuales son renovables, pero cuya producción es intermitente. El almacenamiento de energía también puede ser útil para explotar las diferencias de precios de la electricidad entre las horas llamadas "fuera de pico", durante las cuales las tarifas de electricidad son más bajas, y las llamadas horas "pico", durante las cuales las tarifas son más altas. Por ejemplo, en el caso del almacenamiento de energía por compresión de aire, la generación de energía para generar calor, la cual se almacena en un regenerador térmico, las fases de compresión que consumen electricidad se realizan ventajosamente a menor costo durante las horas fuera de pico, mientras que las fases de expansión que producen electricidad se realizan durante las horas pico, para proporcionar EF. : 245698 electricidad que puede inyectarse en la red de electricidad de acuerdo con la demanda, a una tarifa ventajosa.

La energía para generar calor se almacena convencionalmente en un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía, o "medios", de un regenerador, por ejemplo, en un lecho empacado de guijarros.

La operación de almacenamiento, con base en el intercambio de calor entre una corriente de fluido de generación de calor y el regenerador, se llama convencionalmente la "carga", el fluido que genera calor que entre en el generador al momento de la carga que denomina "fluido de generación de calor de carga".

La transferencia de la energía que genera calor puede resultar en un aumento en la temperatura de estos elementos de almacenamiento de energía (almacenamiento de calor "sensible") y/o en un cambio del estado de estos elementos (almacenamiento de calor "latente").

La energía de generación de calor almacenada después puede recuperarse, por intercambio de calor entre una corriente de fluido de transferencia de calor y los elementos de almacenamiento de energía. Esta operación se denomina convencionalmente "descarga" , el fluido de generación de calor que entra en el regenerador al momento de la descarga se denomina "fluido de generación de calor de descarga" .

"A review on packed bed solar energy storage systems" , Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (2010) , p 1059-1069 describe el estado de la técnica en el campo de los regeneradores .

US 4 651 810 describe un regenerador de horno de vidrio que comprende los elementos de almacenamiento de energía obtenidos de una mena de cromo. DE 36 17 904 proporciona una composición de una mena de cromo: entre 1% y 6% de Si02, entre 0.3% y 0.4% de CaO, entre 13.6% y 29.6% de Fe203 y entre 8.7% y 28.9% de Al203.

WO 2004/063652 describe un ladrillo aislante para un horno industrial elaborado de un material que comprende 50% de óxido de hierro.

Ninguno de estos documentos describe un regenerador que comprende un lecho empacado de elementos de almacenamiento elaborados de un material que tiene la característica: Fe203 + Al203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 80%.

Cuando está operando un regenerador, y en particular, cuando el fluido de transferencia de calor es aire húmedo, los condensados de la humedad del aire corroen los materiales del regenerador. Lo que es más, a presiones altas, el agua presente en el aire puede condensarse y mezclarse con otros condensados o contaminantes que están presentes . De esta manera, lo último puede hacer al agua ácida y, por lo tanto, corrosiva. El resultado de esto es una reducción considerable en la vida del regenerador, que debería ser mayor de 20 años, aún mayor de 30 años en las instalaciones industriales, y, por lo tanto, un aumento en el costo global.

Por lo tanto, hay una necesidad de aumentar la vida de los regeneradores, en particular con respecto a los ataques ácidos corrosivos, en particular a temperaturas de operación mayores de 350°C, aún mayores de 500°C, y en particular, para los regeneradores cargados con aire húmedo.

Un objetivo de la invención es satisfacer por lo menos parcialmente este requerimiento.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Este objetivo se logra por medio de un regenerador, en particular un regenerador de calor sensible, que comprende un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía elaborados de un material que tiene el siguiente análisis químico, como porcentajes en peso: 25% < Fe203 < 90%, de preferencia Fe203 < 70%, y 5% < A1203 < 30%, y CaO < 20%, y Ti02 < 25%, y 3% < Si02 < 50%, y Na20 < 10%, y Fe203 + Al203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 80%, y otros compuestos: complemento a 100%.

Los inventores han encontrado que un regenerador de acuerdo con la invención, ofrece una eficiencia considerable.

De manera sorprendente, los inventores también han encontrado que los elementos de almacenamiento de energía son particularmente resistentes a agua ácida, lo que los hace muy convenientes para las aplicaciones, de acuerdo con la invención, en las que se requieren que entren en contacto con líquidos ácidos.

Un regenerador de acuerdo con la invención también puede tener una o más de las siguientes características opcionales: - el material tiene un contenido de Fe203/ de preferencia mayor de 30%, de preferencia mayor de 35%, de preferencia mayor de 40%, aún mayor de 45%, aún mayor de 50%, y/o menor de 85%, aún menor de 80%, aún menor de 75%, aún menor que o igual a 70%, aún menor de 65%, aún menor de 60%; - el material tiene un contenido de Al203, de preferencia menor de 25%, de preferencia menor de 20%; - en una modalidad, en particular, cuando el material se manufactura de una carga de partida que comprende un lodo rojo, el material tiene un contenido de CaO de preferencia mayor de 3%, aún mayor de 5%, aún mayor de 10%; - en una modalidad, el material tiene un contenido de CaO de preferencia menor de 5%, aún menor de 3%, aún menor de 1%; - en una modalidad, el material tiene un contenido de Ti02 de preferencia mayor de 5%, aún mayor de 10%, en particular cuando el material se manufactura de una carga de partida que comprende un lodo rojo y/o, de preferencia, menor de 20%, de preferencia 15%; - en una modalidad, el material tiene un contenido de Ti<¾ de preferencia menor de 5%, aún menor de 3%, aún menor de 1%; - el material tiene un contenido de Si02 de preferencia mayor de 5%, aún mayor de 8% y/o menor de 40%, aún menor de 30%, aún menor de 20%, aún menor de 15%; - el material tiene un contenido de Na20 de preferencia menor de 5%; - el material tiene Fe203 + A1203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20, de preferencia mayor de 85%, aún mayor de 90%, aún mayor de 95%; - el material tiene una suma de los contenidos en peso de Fe203, Al203 y Si02, Fe203 + Al203 + Si02, de preferencia mayor de 50%, de preferencia mayor de 60%, aún mayor de 70%, aún mayor de 75%, aún mayor de 80%, aún mayor de 85%; - el material tiene una suma de los contenidos en peso de Fe203 y Al203, Fe203 + Al203, de preferencia mayor de 40%, de preferencia mayor de 50%, aún mayor de 60%, aún mayor de 70%, aún mayor de 80%, aún mayor de 90%; - el material tiene un contenido de Fe03, sobre la base de la suma de los contenidos en peso de Fe203, Al203 y Si02, Fe203 + Al203 + Si02, de preferencia mayor de 45%, de preferencia mayor de 50%, aún mayor de 60%, aún mayor de 70%, aún mayor de 80%, aún mayor de 90%; - de preferencia, los "otros compuestos" consisten en más de 90%, de preferencia en más de 95%, de óxidos de preferencia, MgO, K20, P205 y sus mezclas representan más de 90%, más de 95%, aún sustancialmente 100% de los otros compuestos; - el material tiene una porosidad mayor de 0.5%, aún mayor de 1%, aún mayor de 5% y/o menor de 30%, de preferencia menor de 25%, aún menor de 20%, aún menor de 15%, aún menor de 10%, aún menor de 6%; los elementos de almacenamiento de energía son productos sinterizados .

De preferencia, el material incorpora residuos de producción de alúmina, particularmente del método de Bayer, este método se describe particularmente en "Les techniques de l'ingénieur" [Tecnología del ingeniero], en el artículo "métallurgie extractive de l'aluminium" [metalurgia de extracción de aluminio], referencia M2340, ediciones T.I., publicado el 10 de enero de 1992 (en particular capítulo 6 comenzando en la página M2340-13 y Figura 7 en la página M2340-15) .

De preferencia, los elementos de almacenamiento de energía se obtienen sinterizando una preforma que resulta de la forma de una fase de carga de partida que comprende más de 10%, de preferencia más de 30%, de preferencia más de 50%, de preferencia más de 60%, de preferencia más de 70%, de preferencia más de 80% de lodo rojo, como un porcentaje del material seco, obtenido de la implementación de un método de Bayer, como un porcentaje en peso sobre la base de la carga de partida. El lodo rojo puede convertirse posiblemente antes del uso, por ejemplo, en las etapas de lavado y/o secado.

La invención también se relaciona con una instalación térmica que comprende : - una unidad que produce energía para generar calor, por ejemplo, un horno, una torre solar, un compresor, y - un regenerador de acuerdo con la invención, y - un dispositivo de circulación que asegura, durante una fase de carga, la circulación de un fluido de transferencia de calor de carga de la unidad que produce energía para generar calor al regenerador, después a través de tal regenerador .

En una modalidad, los elementos de almacenamiento de energía están en contacto, permanente o temporal, con un líquido ácido con un valor de pH menor de 6, aún menor de 5.5, aún menor de 5 , aún menor de 4.5, aún menor de 4 , par icularmente acuoso. De hecho, la invención es en particular ventajosa en estas condiciones.

La temperatura del fluido de transferencia de calor que entra en el regenerador en el momento de la carga es preferentemente menor de 1000°C, aún menor de 800°C y/o de preferencia mayor de 350°C, aún mayor de 500 °C.

La instalación térmica puede ser particularmente una unidad que produce más de 50 kW, o más de 100 kW, aún más de 300 kW, aún más de 1 MW, aún más de 5 MW de la energía para generar calor.

De preferencia, el regenerador es un regenerador de calor sensible, lo que se entiende que el material de los elementos de almacenamiento de energía y las temperaturas de carga y descarga se determinan de tal manera que los elementos de almacenamiento de energía permanecen sólidos durante la operación de la instalación térmica. De hecho, es en un regenerador de calor sensible en donde son más grandes las probabilidades de condensación del fluido de transferencia de calor.

De preferencia, una instalación térmica, de acuerdo con la invención, comprende un consumidor de energía de generación de calor, asegurando tal dispositivo de circulación, durante una fase de descarga, una circulación de un fluido de transferencia de calor de descarga a través del regenerador, luego de tal regenerador hacia el consumidor de energía para generar calor.

En una modalidad, la unidad que produce energía para generar calor comprende, o aún consiste de, un compresor accionado mecánica o eléctricamente por una planta de incineración o estación de energía eléctrica, en particular, un calentamiento, energía solar, energía del viento, energía hidroeléctrica o estación de energía mareomotriz.

La unidad que produce energía de generación de calor y/o el consumidor de energía de generación de calor puede comprender un intercambiador de calor apropiado para asegurar un intercambio de calor, directo o indirecto, con el regenerador.

En una modalidad, el dispositivo de circulación asegura: - durante una fase de carga, la circulación de un fluido de transferencia de calor de carga desde la unidad que produce energía que genera calor hacia el regenerador, luego a través de tal regenerador, entrando el fluido de transferencia de calor de carga en tal regenerador a una temperatura de carga Te, y - durante una fase de descarga, una circulación de un fluido de transferencia de calor de descarga a través de tal regenerador, entrando el fluido de transferencia de calor de descarga en el regenerador a una temperatura de descarga Td, y los elementos de almacenamiento de energía se elaboran de un material que tiene un punto de fusión mayor que Te + 50°C y menor que 2000°C, la concentración de todos los elementos lixiviados de tal material en respuesta a la prueba descrita en el estándar EN 12457-2, fechado en diciembre de 2002, son menores o iguales a 0.5 g/1, y el material de los elementos de almacenamiento de energía exhiben una relación característica A mayor de 0.3, con: A = (Cp(Tc) -Cp (Td) ),/Cp (Td) en donde : - Cp(Tc) es la capacidad de generación de calor del material a la temperatura de carga, y - Cp(Td) es la capacidad de generación de calor del material a la temperatura de descarga.

De preferencia, la relación característica es mayor que 0.35, de preferencia mayor de 0.40, de preferencia mayor de 0.45 y/o es menor de 0.60.

De preferencia, el material tiene un punto de fusión mayor de 100°C, mayor de 150 °C, aún mayor de 200°C, mayor que la temperatura de carga. De preferencia, el material tiene un punto de fusión menor que 1950°C, menor que 1900 °C, aún menor de 1800°C y/o una concentración de todos los elementos lixiviados de material, medida de acuerdo con el estándar EN 12457-2, menor que o igual a 0.1 g/1, de preferencia menor que o igual a 0.05 g/1.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Otros objetivos, aspectos, propiedades y ventajas de la presente invención también surgirán desde el punto de vista de la descripción y de los ejemplos que siguen y estudiando las figuras anexas: - La Figura 1 representa curvas de la tendencia de la temperatura del fluido de transferencia de calor de carga a lo largo de su ruta en un regenerador, dependiendo de la longitud del regenerador. Estas curvas se considera que son sustancialmente idénticas a la temperatura de los elementos de almacenamiento de acuerdo con la longitud del regenerador. La curva Ci es la curva obtenida al inicio de la carga y la curva Cf es la curva obtenida al final de la carga. La longitud del regenerador, en metros, se da en el eje x y la temperatura del fluido de transferencia de carga, en este caso aire, en el eje y, en Kelvin; - La Figura 2 representa curvas de la tendencia de la temperatura del fluido de transferencia de calor de descarga a lo largo de su ruta en un regenerador, de acuerdo con la longitud del regenerador. Estas curvas se considera que son sustancialmente idénticas a la temperatura de los elementos de almacenamiento de acuerdo con la longitud del regenerador. La curva Di es la curva obtenida al inicio de la descarga y la curva Df es la curva obtenida al final de la descarga. La longitud del regenerador, en metros, se da en el eje x y la temperatura del fluido de transferencia de descarga, en este caso aire, en el eje y, en Kelvin; - Las Figuras 3a - 5b representan esquemáticamente las instalaciones de calor de acuerdo con la invención; La Figura 6 representa esquemáticamente un regenerador,- - Las Figuras 7a y 7b representan la tendencia de la temperatura de los elementos de almacenamiento elaborados de un material de acuerdo con el ejemplo 1 y de acuerdo con el ejemplo 2, respectivamente, arreglados en el eje del cilindro del regenerador, en una operación de estado estacionario, de acuerdo con la posición en el eje ("posición axial") . La posición axial, en metros, se da en el eje x y la temperatura del fluido de transferencia de calor de carga y descarga, en este caso aire, en el eje y, en Kelvin.

Para las Figuras 1 y 2, los cálculos se llevaron a cabo para un regenerador que tiene una longitud de 30 m y un diámetro de 5 m, la fase de carga y la fase de descarga duraron 10 800 segundos.

Las Figuras 3a, 4a y 5a corresponden a las fases de carga. Las Figuras 3b, 4b y 5b corresponden a las fases de descarga. Las tuberías que pasan a través de un fluido se representan con una línea más gruesa. Las válvulas necesarias para modificar la circulación en los diferentes circuitos no se han representado.

En las diferentes figuras, se usan referencias idénticas para designar unidades idénticas o similares.

DEFINICIONES La expresión "unidad que produce energía para generar calor" debería considerarse que significa no solamente las unidades que se designan específicamente para generar la energía de generación de calor, tal como una torre solar, sino también las unidades que, por medio de su operación, generan energía que genera calor, por ejemplo, un compresor.

El término "instalación de calor" también debería entenderse, en el sentido más amplio, que significa cualquier instalación que comprende una unidad que produce energía para generar calor.

El término "consumidor de energía que genera calor" designa un elemento capaz de recibir energía que genera calor. Esto podría resultar particularmente en un aumento en la temperatura del consumidor (por ejemplo, en el caso del calentamiento de un edificio) y/o una conversión en energía mecánica (por ejemplo, en una turbina de gas) .

En la presente descripción, con el interés de claridad, las expresiones "fluido de transferencia de calor de carga" y "fluido de transferencia de calor de descarga" se usan para representar el fluido de transferencia de calor que circula en el regenerador durante la carga y durante la descarga, respectivamente. El fluido de transferencia de calor de carga se dice que está "frío" cuando sale del regenerador. El fluido de transferencia de calor de descarga se dice que está "recalentado" cuando sale del regenerador.

La expresión "lecho empacado" de los elementos de almacenamiento de energía debería entenderse que significa un grupo de tales elementos por lo menos parcialmente superpuestos uno con otro.

El término "preforma" se usa convenientemente para significar un grupo de particulados enlazados por medio de un aglomerante, en general, temporal, y cuya microestructura cambiará durante el sinterizado.

El término "sinterización" se usa para representar un tratamiento térmico mediante el cual las partículas de una preforma se convierten para formar una matriz que une otras partículas de la preforma entre ellas.

Por claridad, el término "lodo rojo" se usa para representar el subproducto líquido o pastoso que se deriva de un método de manufacturacion de alúmina y el producto secado correspondiente .

Los contenidos de óxido con relación a los contenidos globales para cada uno de los elementos químicos correspondientes, se expresan en la forma del óxido más estable, de acuerdo con la convención usual de la industria.

A menos que se establezca lo contrario, todos los porcentajes son porcentajes en peso.

Las expresiones "que contiene uno" , "que comprende uno" y "que incluye uno" deberían entenderse que significan "que incluye por lo menos uno", a menos que se establezca lo contrario .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Una instalación térmica de acuerdo con la invención, comprende una unidad que produce energía de generación de calor, un regenerador, un dispositivo de circulación. También puede comprender un consumidor de energía que genera calor y/o una cavidad.

Unidad para producir energía que genera calor La unidad para producir energía que genera calor puede diseñarse para producir energía que genera calor, por ejemplo, un horno o una torre solar.

En una modalidad, la unidad para producir energía que genera calor comprende un compresor. La compresión de un fluido gaseoso, de preferencia adiabático, causa que la energía se almacene en el mismo aumentando su presión y su temperatura.

La energía que resulta del aumento de la presión puede almacenarse manteniendo el fluido bajo presión. La restauración de esta energía puede resultar en la expansión, por ejemplo, en una turbina.

De acuerdo con la invención, la energía que resulta del aumento en la temperatura se almacena en un regenerador. La restauración de esta energía después resulta en un intercambio de calor con el regenerador.

La energía para generar calor puede ser un subproducto de la producción, es decir, no puede ser vendido como tal.

De preferencia, la unidad que produce energía que genera calor produce más de 50 k , aún más de 100 k de energía que genera calor, aún más de 300 kW, aún más de 1 MW, aún más de 5 MW. De hecho, la invención se destina particularmente para las instalaciones industriales de alta potencia.

Consumidor de energía de generación de calor El consumidor de energía de generación de calor puede ser un edificio o un grupo de edificios, un tanque, un lavabo, una turbina acoplada a un alternador para generar electricidad, una instalación industrial que consume vapor, tal como, por ejemplo, una instalación de manufacturación de pulpa de papel.

Regenerador El regenerador se forma, convencionalmente , mediante un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía.

Un regenerador de acuerdo con la invención, puede manufacturarse siguiendo un método de acuerdo con la invención, que comprende las siguientes etapas: a) producir una carga de partida, que comprende opcionalmente un lodo rojo; b) formar la carga de partida para obtener una preforma, c) opcionalmente, secar la preforma, d) sinterizar la preforma a una temperatura entre 1000°C y 1500°C, de preferencia con un tiempo de residencia, esta temperatura, mayor de 0.5 horas y, de preferencia, menor de 12 horas, y - de preferencia en una atmósfera oxidante, de preferencia en aire, excepto si la etapa a) incluye una operación de calcinación de lodo rojo, la atmósfera siendo preferentemente reducida, para obtener un elemento de almacenamiento de energía, e) después de manufacturar una pluralidad de elementos de almacenamiento de energía de acuerdo con las etapas a) a d) , agrupar los elementos de almacenamiento de energía para formar un lecho empacado de un regenerador.

Si la carga de partida comprende un lodo rojo, la etapa a) puede comprender las siguientes operaciones: al) opcionalmente , secar el lodo rojo, a2) opcionalmente, moler el lodo rojo, particularmente para romper cualesquiera aglomerados formados en el secado, a3) opcionalmente, adicionar una materia prima que contiene óxido de hierro al lodo rojo, a4) opcionalmente, calcinar a una temperatura de entre 900°C y 1300°C, en una atmósfera reducida, y triturar.

Todos los métodos de sinterización convencionales pueden implementarse , con la condición de que la carga de partida sea conveniente para la manufactura de los elementos de almacenamiento de energía apropiados para un regenerador de acuerdo con la invención.

En la etapa a) , se prepara una carga de partida.

De preferencia, la carga de partida comprende un lodo rojo, preparado de preferencia de acuerdo con un método que comprende las operaciones al) a a4) .

En la operación al) , opcional, el lodo rojo se seca a una temperatura de preferencia entre 100°C y 500°C, de preferencia entre 200°C y 350°C. El tiempo de residencia a esta temperatura es preferentemente entre 3 horas y 100 horas.

En la operación a2), opcional, el lodo rojo secado en la operación al) se tritura para romper los aglomerados que podrían haber sido formados en la operación de secado al) . La trituración puede realizarse en un molino, o en un rompedor de carbón.

En la operación a3), opcional, puede adicionarse un óxido de hierro al lodo rojo, para aumentar la cantidad de óxido de hierro en la mezcla.

En la operación a4 ) , opcional, la mezcla obtenida al final de la operación a2) o a3) experimenta una calcinación, a una temperatura de entre 900°C y 1300°C, durante un tiempo de residencia a esta temperatura mayor de 0.5 horas, de preferencia mayor de 1 horas y de preferencia menor de 10 horas, aún menor de 5 horas, en una atmósfera reducida. La mezcla calcinada puede triturarse para romper los aglomerados que podrían haberse formado. El triturado puede hacerse, por ejemplo, en' un molino de bolas o en un molino de rodillo.

De preferencia, la carga de partida comprende más de 10%, de preferencia más de 30%, de preferencia más de 50%, de preferencia más de 60%, de preferencia más de 70%, de preferencia más de 80%, como un porcentaje en peso sobre la base del material seco, del lodo rojo de la manufactura de alúmina por el método de Bayer, como un porcentaje en peso sobre la base del material seco. De preferencia, el material seco del lodo rojo está en la forma de un polvo de partículas, del cual más de 70%, de preferencia más de 80%, de preferencia más de 90% en peso de las partículas tienen un tamaño menor de 200 µt?. También, preferentemente, más de 50%, aún mayor de 60% en peso de las partículas, tienen un tamaño menor de 10 µp\.

De preferencia, el material seco del lodo rojo tiene el siguiente análisis químico: - 25% < Fe203 < 70%, de preferencia Fe203 < 65%, aún Fe203 < 60% y/o de preferencia Fe203 > 30%, de preferencia Fe203 > 35%, de preferencia Fe203 > 40%, incluso Fe203 > 45%, incluso Fe203 > 50%, y - 5% < A1203 < 30%, de preferencia < 20%, y - CaO < 20%, y - Ti02 < 25%, de preferencia < 20%, de preferencia < 15%, y - 3% < Si02 < 50%, de preferencia < 40%, de preferencia < 30%, de preferencia < 20%, de preferencia < 15%, y - Na20 < 10%, aún menor de 5%, y - Fe203 + Al203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 80%, de preferencia > 85%, incluso > 90%, incluso > 95%, y - Otros compuestos: complemento a 100%.

De preferencia, el material seco de la carga de partida consiste de más de 90%, de preferencia más de 95%, de preferencia más de 99%, de los óxidos.

En una modalidad, la carga de partida contiene un polvo que comprende más de 90% en peso de sílice, de preferencia un polvo de humo de sílice. La cantidad de sílice como % en peso sobre la base de la carga de partida seca, sin los aditivos, es de preferencia mayor de 2%, de preferencia mayor de 3%, aún mayor de 5% y menor de 10%.

En una modalidad, la carga de partida contiene un polvo de silicato de alúmina, particularmente una arcilla y/o caolín y/o una silimanita, que contiene preferentemente un contenido en peso de alúmina de entre 25% y 65%, de preferencia entre 30% y 65%, de preferencia un polvo de arcilla. La cantidad de polvo de silicato de alúmina, en particular de polvo de arcilla, como % en peso sobre la base de la carga de partida seca, es de preferencia mayor de 5%, de preferencia mayor de 10%, aún mayor de 15% y menor de 40%, aún menor de 30%. De manera ventajosa, la arcilla también puede usarse como un aditivo de formado.

En una modalidad, la carga de partida comprende un polvo que comprende más de 70%, aún más de 75% de óxido de hierro Fe203. En una modalidad, el complemento a Fe203 en el polvo consiste de Al203, Si02 y, opcionalmente , de preferencia, para menos de 10% en peso del polvo, de otros óxidos.

En una modalidad preferida, un polvo de adiciona a la carga de partida, en donde el polvo comprende más de 70%, aún más de 75% de óxido de hierro Fe203 y un polvo de silicato de alúmina, particularmente una arcilla y/o un caolín y/o una silimanita, que contiene preferentemente un contenido en peso de alúmina de entre 25% y 65%, de preferencia entre 30% y 65%, de preferencia un polvo de arcilla. La cantidad de polvo de silicato de alúmina, en particular de polvo de arcilla, como un porcentaje en peso sobre la base de la carga de partida seca, es de preferencia mayor de 5%, de preferencia mayor de 10%, aún mayor de 15% y menor de 40%, aún menor de 30%. Ventajosamente, la arcilla también puede usarse como un aditivo de formado. En una modalidad, la carga de partida consiste de una mezcla de tal polvo, que comprende Fe203 y el polvo de silicato de alúmina.

Los modelos de compactación de Andréasen o Fuller-Bolomey pueden usarse para adaptar la distribución granulométrica a la densidad aparente del elemento de almacenamiento de energía manufacturado. Tales modelos de compactación se describen particularmente en el trabajo titulado "Traite de céramiques et matériaux minéraux" [Tratado de cerámicas y materiales minerales] , C.A. Jouenne, Ediciones Séptima. París (1984) , páginas 403 a 405.

La carga de partida también puede contener más de 0.1% en peso de un aditivo de formado.

En particular, el aditivo puede elegirse del grupo que consiste de: - arcillas; - plastificantes , tales como polietilenglicoles (o PEG) o alcohol polivinílico (o PVA) ; - aglomerantes, que incluyen los aglomerantes temporales orgánicos, tales como resinas, lignosulfonatos , carboximetilcelulosa o dextrina; - desfloculantes, tales como polifosfatos de metales alcalinos, poliacrilatos de metales alcalinos, policarboxilatos ; y - mezclas de estos productos.

De preferencia, el aditivo de formado se elige del grupo que consiste de arcillas, lignosulfatos , PVA, PEG y sus mezclas .

De preferencia, el contenido del aditivo de formado es menor de 6%, como un porcentaje en peso sobre la base de la carga de partida, excepto con respecto a la arcilla.

La cantidad de agua es dependiente de las siguientes etapas. En general, está entre 0 y 20%, como un porcentaje en peso sobre la base de la carga de partida sin los aditivos.

En la etapa b) , el formado puede realizarse por diferentes técnicas, que incluyen prensado frío, fundido de barbotina, prensado de pasta plástica, granulación y extrusión .

En el caso del formado por prensado frío, se prefiere una adición de una cantidad de agua de entre 1.5% y 4%, como un porcentaje en peso sobre la base de la carga de partida sin los aditivos, particularmente si el lodo rojo se ha secado en una operación al) y/o calcinado en una operación a4) . En el caso de una operación de formado que involucra extrusión, se prefiere una adición de una cantidad de agua de entre 10% y 20%, como un porcentaje en peso, sobre la base de la carga de partida sin los aditivos, particularmente si el lodo rojo se ha secado en una operación al) y/o calcinado en una operación a4) . En una modalidad, la cantidad de agua contenida en el lodo rojo usado en la etapa a) es suficiente para permitir un formado, por ejemplo, por extrusión, sin tener que adicionar una cantidad adicional de agua.

Puede realizarse un secado en una etapa opcional c) . De preferencia, el secado se realiza a una temperatura de entre 100°C y 600°C, de preferencia entre 200°C y 350°C. El tiempo de residencia a esta temperatura es preferentemente entre 3 horas y 100 horas.

En la etapa d) , la preforma se sinteriza. Las condiciones de sinterización, y, en particular, la temperatura de sinterización, dependen de la composición de la carga de partida. Usualmente, es muy conveniente una temperatura de sinterización de entre 1000°C y 1500°C, de preferencia de entre 1100°C y 1300°C. De preferencia, la sinterización se realiza en una atmósfera reducida si el método incluye una etapa a4) . Si tal método no incluye la etapa opcional a4) , la sinterización se realiza preferentemente en una atmósfera oxidante, de preferencia en aire.

Una vez que se completa la etapa d) , se obtiene un elemento de almacenamiento de energía.

El elemento de almacenamiento de energía puede experimentar una operación de terminado en una etapa opcional, elegida particularmente de una molienda, serrado, pulido, perforación, maquinado, para adaptarla a la geometría del regenerador. Estas operaciones pueden realizarse de acuerdo con todas las técnicas conocidas por los experimentados en la técnica.

El método descrito anteriormente no es limitante.

Las formas y las dimensiones de los elementos de almacenamiento de energía no son limitantes. De preferencia, sin embargo, la dimensión más pequeña de un elemento de almacenamiento de energía es mayor de 0.5 mm, aún mayor de 1 mm, aún mayor de 5 mm, aún mayor de 1 cm y/o de preferencia menor de 50 cm, de preferencia menor de 25 cm, de preferencia menor de 20 cm, de preferencia menor de 15 cm. De preferencia, la dimensión más grande de un elemento de almacenamiento es menor de 10 metros, de preferencia menor de 5 metros, de preferencia menor de 1 metro.

Los elementos de almacenamiento de energía pueden tomar la forma particularmente de bolas y/o gránulos y/o ladrillos sólidas y/o ladrillos calados y/o elementos cruciformes y/o elementos cruciformes dobles y/o elementos sólidos y/o elementos calados, tales como los descritos en US 6,889,963 y/o descritos en US 6,699,562.

En la etapa e) , los elementos de almacenamiento de energía se agrupan juntos para formar un lecho empacado.

El lecho empacado puede organizarse, por ejemplo, igualando los elementos de almacenamiento de energía, o desorganizarse ("en bruto") . Por ejemplo, el lecho empacado puede tomar la forma de una masa de piezas trituradas (sin una forma particular, como una masa de guijarros) .

La altura del lecho empacado es de preferencia mayor de 5 m, de preferencia mayor de 15 m, de preferencia mayor de 25 m, aún mayor de 35 m, aún mayor de 50 m.

El peso del lecho empacado es de preferencia mayor de 700 T, de preferencia mayor de 2000 T, de preferencia mayor de 4000 T, de preferencia mayor de 5000 T, de preferencia mayor de 7000 T.

De preferencia, los elementos de almacenamiento de energía se agrupan juntos en una cámara que comprende una primera y segunda aberturas destinadas para la introducción y extracción de un fluido de transferencia de calor dentro y desde la cámara, respectivamente.

En una modalidad, la abertura del regenerador a través de la cual entra el fluido de transferencia de calor de carga en el regenerador en una fase de carga, es que a través de la cual el fluido de transferencia de calor de descarga recalentado sale del regenerador en una fase de descarga. Por el contrario, la abertura del regenerador, a través de la cual el fluido de transferencia de calor de descarga va a recalentarse, entra en el regenerador en una fase de descarga, es que, a través de la cual, el fluido de transferencia de calor de carga enfriado sale del regenerador en una fase de carga.

De preferencia, la abertura del regenerador, través de la cual el fluido de transferencia de calor de descarga recalentado destinado para un horno sale del regenerador, está en la parte superior del regenerador.

De preferencia, la abertura del regenerador a través de la cual los fluidos de transferencia de calor de descarga van a recalentarse entra en el regenerador, está en la parte del fondo del regenerador.

Dispositivo de circulación El dispositivo de circulación comprende convencionalmente un grupo de tuberías, válvulas y bombas/ventiladores/extractores, controlados de tal manera que sea capaz de conectar selectivamente el regenerador - a la unidad que produce energía que genera calor, de modo que pueda recibir un fluido de generación de calor de carga que sale de la unidad, durante las fases de carga, y - al consumidor de energía que genera calor, de modo que el fluido de transferencia de calor de descarga recalentado que sale del regenerador, puede recalentar el consumidor, o más generalmente, la energía de generación de calor de transferencia al consumidor, durante las fases de descarga, y para ser capaz de forzar la circulación del fluido de transferencia de calor de carga y/o del fluido de transferencia de calor de descarga a través del regenerador.

Fluidos de transferencia de calor Los fluidos ,de transferencia de calor de carga y descarga pueden o no ser de la misma naturaleza.

El fluido de transferencia de calor implementados para la carga y/o descarga del regenerador puede ser un gas, por ejemplo, aire, vapor o un gas de transferencia de calor, o ser un líquido, por ejemplo agua o un aceite caliente.

Cavidad De preferencia, en particular, cuando los fluidos de transferencia de calor de carga y descarga son de la misma naturaleza, y cuando el fluido de transferencia de calor ha experimentado un aumento en la presión, tal como aire comprimido, por ejemplo, a 50 bar, incluso a 100 bar, incluso a 150 bar, la instalación térmica puede comprender una cámara, llamada "cavidad", para almacenar temporalmente el fluido de transferencia de calor de carga, enfriado saliendo del regenerador. El volumen de la cavidad es típicamente mayor de 20 000 m3 , aún mayor de 100 000 m3.

La cavidad es preferentemente ligeramente permeable, o incluso hermética al fluido de transferencia de calor.

De preferencia, la instalación térmica se configura para ser capaz de operar de acuerdo con por lo menos algunas, de preferencia todas, las reglas descritas a continuación.

Operación Durante la carga, el fluido de transferencia de calor de carga entra en el regenerador a una temperatura de Te, de preferencia sustancialmente constante, en general, a través de la parte superior del regenerador. De manera convencional, en la operación en estado estacionario, la diferencia entre la temperatura de la transferencia de calor Te y la temperatura de los elementos de almacenamientos de energía con los cuales entra en contacto (Ti) es de 15% a 20% de Te (o aproximadamente 90°C a 120°C) , y el fluido de transferencia de calor se enfría rápidamente a la última temperatura .

De preferencia, la temperatura Te, a la que el fluido de transferencia de calor entra en el regenerador durante su carga, es menor de 1000°C, aún menor de 800°C y/o de preferencia mayor de 350°C, aún mayor de 500°C.

El fluido de transferencia de calor de carga después continúa su ruta en el regenerador, recalentando los elementos de almacenamiento de energía con los que está en contacto. Por lo tanto, su temperatura cae progresivamente, como se representa en la curva Ci de la Figura 1, a la temperatura Tci' .

De preferencia, la temperatura Tci' a la que el fluido de transferencia de calor de carga sale del regenerador, al inicio de la carga, está cercana a la temperatura de descarga del ciclo precedente.

La curva de la tendencia de la temperatura del fluido de transferencia de calor de carga a lo largo de su ruta en el regenerador depende particularmente del material de los elementos de almacenamiento de energía y de la geometría del regenerador. Ésta cambia con el tiempo durante la fase de carga, por medio del recalentamiento de los elementos de almacenamiento de energía (desplazamiento de la curva Ci hacia la curva Cf) .

En la operación en estado estacionario, las curvas Ci y Cf son sustancialmente idénticas desde una fase de carga a la siguiente .

Cuando el fluido de transferencia de calor de carga es un gas, su enfriamiento puede conducir a una condensación sobre la superficie de los elementos de transferencia de energía, en particular en los regeneradores de calor sensible .

A alta temperatura, tal como las visualizadas anteriormente en particular, los condensados pueden ser muy corrosivos. Como lo muestran los siguientes ejemplos, los elementos de almacenamiento de energía de un regenerador de acuerdo con la invención, son ventajosamente muy buenos para superar la corrosión por estos condensados.

En la descarga, el fluido de transferencia de calor de descarga entra en el regenerador a la temperatura Td, que es preferentemente sustancialmente constante, en general, a través de la parte inferior del regenerador. De manera convencional, en la operación en estado estacionario, la temperatura Td está cerca de la temperatura de los elementos de almacenamiento de energía con los que entra en contacto (T2) y el fluido de transferencia de calor se recalienta rápidamente a la última temperatura.

El fluido de transferencia de calor después continúa su ruta en el regenerador, enfriando los elementos de almacenamiento de energía con los que está en contacto. Por lo tanto, su temperatura aumenta progresivamente, como se representa en la curva Di de la Figura 2, a la temperatura Tdi ' .

La curva de la tendencia de la temperatura del fluido de transferencia de calor de descarga a lo largo de su ruta en el regenerador, también depende particularmente del material de los elementos de almacenamiento de energía y de la geometría del regenerador. Ésta cambia con el tiempo, debido a que el enfriamiento de los elementos de almacenamiento de energía (desplazamiento de la curva Di hacia la curva Df) .

En la operación en estado estacionario, las curvas Di y Df son sustancialmente idénticas de una fase de descarga a la siguiente.

Por lo tanto, el regenerador experimenta una sucesión de "ciclos", comprendiendo cada ciclo una fase de carga, posiblemente una fase de espera, luego una fase de descarga.

El ciclo puede ser regular o irregular. De preferencia, es regular, siendo la duración de las primeras fases idéntica a la de las segundas fases .

En general, la duración de un ciclo regular es mayor de 0.5 horas, aún mayor de dos horas y/o menor de 48 horas, incluso menor de 24 horas.

Modalidades Particulares Las Figuras 3a y 3b, 4a y 4b, 5a y 5b representan diferentes modalidades ventajosas. En todas esta modalidades, una instalación térmica 10 de acuerdo con la invención, comprende una unidad que produce energía que genera calor 12, un regenerador 14, un consumidor que genera calor 16 y un dispositivo de circulación 18. También puede comprender una cavidad 20, natural o artificial.

El dispositivo de circulación 18 comprende un circuito de carga 22 y un circuito de descarga 24 a través del cual circulan un fluido de transferencia de calor de carga y un fluido de . transferencia de calor de descarga, respectivamente. Estos circuitos de carga 22 y descarga 24 hacen posible crear una conexión de intercambio de calor entre la unidad que produce energía que genera calor 12 y el regenerador 14 durante la fase de carga, y el regenerador 14 y el consumidor de energía que genera calor 16, durante la fase de descarga, respectivamente.

Las Figuras 3a y 3b representan una primera modalidad particular en la que el consumidor de energía que genera calor 16 comprende un intercambiador de calor 26 apropiado para asegurar un intercambio entre el fluido de transferencia de calor de descarga que se origina del regenerador 14 (Figura 3b) y un fluido de transferencia de calor secundario que circula en un circuito secundario 28. El circuito secundario 28 se configura para permitir una conexión de intercambio de calor desde el intercambiador de calor 26 a, por ejemplo, un edificio 30.

La instalación térmica 10 también comprende un circuito de calentamiento directo 32, que permite una conexión de intercambio de calor directa desde la unidad que produce energía que genera calor 12, por ejemplo, una torre solar, y el consumidor que genera calor 16 durante la fase de carga (Figura 3a) .

En esta modalidad, el regenerador 14 está, preferentemente, en proximidad con la unidad que produce energía que genera calor, por ejemplo, a menos de 500 metros, incluso a menos de 250 metros desde esta unidad.

Las Figuras 4a y 4b representan una segunda modalidad particular en la que la unidad que produce energía que genera calor 12 comprende un compresor 34 accionado mediante energía, por ejemplo, mecánica o eléctrica, producida por un equipo generador 36.

Por lo tanto, el fluido de transferencia de calor de carga, convencionalmente aire, se comprime y se recalienta mediante su pasaje a través del compresor 34 antes de llegar, por medio del circuito de carga 22, en el regenerador 14.

El regenerador no necesita está en proximidad con la instalación que genera la electricidad necesaria para la compresión del aire o el compresor 34.

A la salida del regenerador, el fluido de transferencia de calor de carga comprimido, enfriado se almacena en la cavidad 20.

Durante la descarga, el fluido de transferencia de calor de descarga comprimido (es decir el fluido de transferencia de calor de carga que se almacenó en la cavidad) sale de la cavidad 20, se recalienta a través del regenerador, luego pasa a través de un horno de gas 38. La turbina de gas 38 puede accionar un alternador (no representado) para generar electricidad, por ejemplo, enviada en la red principal doméstica.

El recalentamiento permite que el fluido de transferencia de calor de descarga acumule la energía que genera calor en el mismo. Esta energía, restablecida con la expansión, mejora la eficiencia de la turbina 38.

Por lo tanto, la turbina 38 sirve simultáneamente como consumidor de la energía que genera calor (reduciendo la temperatura) y como consumidor de energía mecánica (reduciendo la presión) .

La modalidad de las Figuras 4a y 4b es particularmente muy apropiada para las instalaciones que no se diseñan para generar la energía que genera calor, tal como una fábrica de turbina de viento o una planta de energía eléctrica del tipo hidroeléctrica o mareomotriz.

Tal instalación se denomina convencionalmente "instalación de almacenamiento de energía de compresión adiabática" . FR 2 947 015 describe una instalación de este tipo.

Las Figuras 5a y 5b representan una variante de la segunda modalidad particular. La instalación térmica 10 comprende, además de los elementos de la segunda modalidad, un segundo regenerador 14' y, - en un segundo circuito de carga 22' del segundo regenerador 14', corriente arriba del segundo regenerador 14' (siguiendo la dirección de flujo del fluido de transf rencia de calor de carga), un segundo compresor 34' y, - en un segundo circuito de descarga 24', corriente abajo del segundo regenerador 14' (siguiendo la dirección de flujo del fluido de transferencia de calor de descarga) , una segunda turbina de gas 38' .

El segundo regenerador 14', segundo circuito de carga 22', segundo circuito de carga 24', segundo compresor 34' y segunda turbina de gas 38', operan como el regenerador 14, el circuito de carga 22, el circuito de carga 24, el compresor 34 y la turbina de gas 38. Con el regenerador 14, que actúa como una unidad que produce energía que genera calor, constituyen una instalación térmica de acuerdo con la invención.

De preferencia, el compresor 34 es un compresor de presión media y el compresor 34' es un compresor de presión alta .

De esta manera, puede arreglarse en serie un número de instalaciones térmicas de acuerdo con la invención.

La Figura 6 representa un ejemplo de un regenerador 14. Este regenerador comprende un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía 40, una abertura superior 42 y una abertura inferior 44 a través de la cual los fluidos de transferencia de calor de carga y descarga, respectivamente, entran en el regenerador. Los fluidos de transferencia de calor de carga y descarga salen del regenerador 14 a través de las abertura del fondo 42 y domo 44, respectivamente.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se proporcionan para propósitos de ilustración y no son limitantes.

La forma de los elementos de almacenamiento de energía es similar para los ejemplos 1, 2, 3 y 4.

Los elementos de almacenamiento de energía de acuerdo con el ejemplo 2 se han producido como sigue.

En la etapa a) , la carga de partida consiste completamente de un lodo rojo, que tiene el siguiente análisis químico, sobre la base del material seco del lodo rojo: Fe203 = 55%, Al203 = 16%, CaO = 5%, Ti02 = 11%, Si02 = 8%, Na20 = 4%, otro = 1%, y del cual más de 60% en peso de las partículas tienen un tamaño menor de 10 µp\. Tal carga de partida no contiene aditivos.

La forma de la carga de partida, para obtener las preformas con una longitud igual a 11 mm y un diámetro igual a 16 mm, se produce por la presión uniaxial a una presión de 125 MPa .

Las preformas después se secan durante 12 horas a 120°C. Las preformas después se sinterizan en aire, en el siguiente ciclo: - elevar a 1200°C a una velocidad de 100°C/h, - nivelar durante 3 horas a 1200°C, - disminuir a una velocidad de 100°C/h.

Los elementos de almacenamiento de energía de acuerdo con el ejemplo 3, respectivamente de acuerdo con el ejemplo 4, se han producido como sigue.

En la etapa a) , la carga de partida consiste completamente de 20%, respectivamente 40%, en peso de un polvo de arcilla que tiene un contenido de Al203 igual a 27%, un contenido de Si02 igual a 65% y 8% de otros compuestos, y de 80%, respectivamente 60%, en peso de un polvo de óxido de hierro que tiene un contendido de Fe203 igual a 78.7%, un contenido de Si02 igual a 9%, un contenido de Al203 igual a 2.9%, y un contenido de MgO igual a 1.1%. Tal carga de partida no contiene aditivos.

La forma de tal carga de partida, para obtener las preformas con una longitud igual a 11 rara y un diámetro igual a 16 mm, se realiza por presión uniaxial a una presión de 125 MPa.

La densidad aparente y la porosidad abierta se han medido de acuerdo con el estándar IS05017, después de la sinterización para los ejemplos 2, 3 y 4. Los análisis químicos se han realizado por fluorescencia X.

La resistencia a agua ácida se ha medido por el siguiente método: El producto a probarse, se tritura, y la fracción de entre 0.3 mm y 1 mm se retiene para el análisis. 3 gramos de esta fracción granulométrica se introducen en un recipiente de Teflon con una capacidad de 180 mi, que contiene 100 mi de agua ionizada, la resistencia de la cual es mayor de 16 M ohms, se acidifica a pH 3 con ácido sulfúrico.

El recipiente se sella herméticamente mediante cubiertas de tornillos y se coloca en un bloque de calentamiento de temperatura regulada a 110°C, durante 24 horas.

El recipiente después se remueve del bloque de calentamiento y se enfría en aire ambiente.

La solución acuosa se colecta, se separa a través de un filtro de membrana fabricado de acetato de celulosa, que tiene poros con un diámetro igual a 0.1 um. Los contenidos de los elementos lixiviados en esta solución, expresados en una forma de óxido y en mg/1, se analizan por espectrometría de antorcha de plasma, o ICP, que representa "Inductively Coupled Plasma" (Plasma Acoplado Inductivamente) . De esta manera, para los inventores, a menor cantidad total de los elementos encontrados en la solución ácida, mayor la resistencia del producto probado al agua ácida.

Se usaron los siguientes supuestos para realizar los cálculos de la energía que genera calor restablecida por el regenerador y la temperatura del aire al final de la descarga a la salida del regenerador: - Modelo unidimensional: • flujo de calor y transferencia de calor por convección forzada en el medio poroso, siendo la fracción hueca tomada como igual a 40%, y no siendo considerado del efecto de la gravedad, • temperatura y velocidad de fluido constante en una sección del regenerador, • no se consideran las pérdidas de calor y la influencia de la pared en el flujo, • distribución uniforme de la temperatura y el flujo del fluido sobre la cara superior (en el momento de la carga) y en la cara inferior (en el momento de la descarga) del regenerador, - regenerador cilindrico, de sección constante, con un diámetro igual a 5 m y una longitud L igual a 20 m, - fluido de transferencia de calor: aire seco, - volumen constante de los elementos de almacenamiento, - sin pérdidas de calor radial, - temperatura de carga 800°C, ó 1073 K, - temperatura de descarga 400°C ó 673 K, - presión interna igual a 20 bar, - en la carga y en la descarga, la velocidad de flujo del fluido es constante e igual a 35 kg/s, - duración de la carga: 4 horas, - duración de la descarga: 4 horas.

La siguiente fórmula proporciona la cantidad de energía que genera calor restablecida por el regenerador: En esta fórmula: Ti: inicio de la temperatura de carga en la sección de ancho dx, localizada en la posición axial x, en Kelvin, Tf: final de la temperatura de descarga en la sección de ancho dx, localizada en la posición axial x, en Kelvin, p: densidad aparente del lecho empacado, en kg/m3, S: sección circular del regenerador en m2, L: longitud del regenerador en m, Cp(T): capacidad de generación calorífica del material de almacenamiento a la temperatura T.

Los análisis realizados sobre los elementos de almacenamiento y los resultados de los cálculos realizados se dan en la siguiente Tabla 1: Tabla 1 Como lo muestran los resultados indicados en la tabla 1, después del contacto a 110°C durante 24 horas con agua ácida a un pH igual 3, la cantidad total de los elementos lixiviados medida en el agua ácida es menor para los elementos de almacenamiento de energía de los ejemplos 2, 3 y 4, de acuerdo con la invención. La resistencia al agua ácida de los elementos de almacenamiento de energía de los ejemplos 2, 3 y 4 de acuerdo con la invención es mayor que la de los elementos de almacenamiento de energía del ejemplo 1, el cual no es inventivo. Por lo tanto, la vida de un regenerador, que contiene elementos de almacenamiento de energía de los ejemplos 2, 3 y 4, de acuerdo con la invención, será mejorada en un ambiente ácido.

Además, la eficiencia de un regenerador es estrechamente dependiente de su geometría y del material de los elementos de almacenamiento de energía implementados para acumular y restaurar la energía que genera calor. Los inventores han encontrado que un regenerador, de acuerdo con la invención, hace posible obtener una temperatura del fluido de transferencia de calor a la salida del regenerador durante la descarga, para el mismo volumen de elementos de almacenamiento de energía, mayor que la que se podría obtener con un regenerador no inventivo.

De hecho, la Tabla 1 muestra que el regenerador que contiene elementos de almacenamiento de energía del ejemplo 2, 3 ó 4, de acuerdo con la invención, exhibe una temperatura del final de descarga igual a 711°C, 734°C y 712°C respectivamente, mayor de la temperatura del final de descarga del regenerador que contiene los elementos de almacenamiento del ejemplo 1 no inventivo (657°C) . Los niveles de desempeño de la turbina accionada con aire a la salida del regenerador que contiene los elementos de almacenamiento del ejemplo 2, 3 ó 4 de acuerdo con la invención, por lo tanto, son superiores a los de un regenerador que contiene los elementos de calentamiento del ejemplo 1.

Este beneficio es el mejor, dado que las regulaciones ambientales y el deseo de controlar los gastos están incitando constantemente a las industrias a encontrar más ahorros energéticos .

Obviamente, la presente invención no se limita a las modalidades descritas y representadas, suministradas como ejemplos. En particular, las combinaciones de las diferentes modalidades descritas o representadas también caen dentro del contexto de la invención.

Tampoco se limita la invención por la forma o las dimensiones del regenerador.

Por último, los elementos de almacenamiento de energía pueden estar en contacto con un ambiente neutro o básico.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Regenerador, caracterizado porque comprende un lecho empacado de elementos de almacenamiento de energía elaborados de un material que tiene el siguiente análisis químico, como porcentajes en peso: 25% < Fe203 < 90%, y 5% < A1203 < 30%, y CaO < 20%, y Ti02 < 25%, y 3% < Si02 < 50%, y Na20 < 10%, y Fe203 + Al203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 80%, y otros compuestos: complemento a 100%.

2. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene el siguiente análisis químico, como porcentajes en peso: - 25% < Fe203 < 70%, y - 5% < A1203 < 30%, y - CaO < 20%, y - Ti02 < 25%, y - 3% < Si02 < 50%, y - Na20 < 10%, y - Fe203 + A1203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 80%, y - otros compuestos: complemento a 100%.

3. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de óxido de hierro expresado en la forma de Fe203, mayor de 30%, como un porcentaje en peso.

4. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene un contenido de óxido de hierro expresado en la forma de Fe203 , mayor de 50%, como un porcentaje en peso.

5. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de óxido de hierro expresado en la forma de Fe203 , menor de 80%, como un porcentaje en peso.

6. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de Al203 menor de 25%, como un porcentaje en peso.

7. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene un contenido de Al203 menor de 20%, como un porcentaje en peso.

8. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de CaO mayor de 3%, como un porcentaje en peso .

9. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene un contenido de CaO mayor de 10%, como un porcentaje en peso.

10. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de Ti02 menor de 20%, como un porcentaje en peso.

11. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene un contenido de Ti02 menor de 15%, como un porcentaje en peso.

12. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de Si02 menor de 40%, como un porcentaje en peso.

13. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque el material tiene un contenido de Si02 menor de 20%, como un porcentaje en peso.

14. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene un contenido de Na20 menor de 5%, como un porcentaje en peso .

15. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene, como porcentajes en peso, un contenido de Fe203 + Al203 + CaO + Ti02 + Si02 + Na20 > 85%.

16. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material tiene, como un porcentaje en peso, un contenido de Fe203 + A1203 + Si02 > 50%.

17. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material has, como un porcentaje en peso, un contenido de Fe203 + Al203 > 40%.

18. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material has, como un porcentaje en peso, un contenido de Fe203 > 45%, sobre la base de la suma Fe203 + Al203 + Si02.

19. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los "otros compuestos" del material consistes de más de 90% de óxidos.

20. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material es un material sinterizado.

21. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de almacenamiento de energía se obtienen sinterizando una preforma que resulta de la forma de una carga de partida que comprende más de 10% de lodo rojo de la producción de alúmina por el método Bayer, como un porcentaje en peso, sobre la base del material seco de la carga de partida .

22. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque la carga de partida comprende más de 50% de lodo rojo, como un porcentaje en peso, sobre la base del material seco de la carga de partida.

23. Regenerador de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque la carga de partida comprende más de 80% de lodo rojo, como un porcentaje en peso, sobre la base del material seco de la carga de partida.

24. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque los elementos de almacenamiento de energía se obtienen sinterizando una preforma que resulta de la formación de una carga de partida que consiste de una mezcla de un polvo que comprende más de 70% de óxido de hierro Fe203 y un polvo de silicato de alúmina .

25. Regenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el peso del lecho empacado es mayor de 700 toneladas.

26. Instalación térmica, caracterizada porque comprende una unidad que produce energía que genera calor y un regenerador, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, un fluido de transferencia de calor que asegura un intercambio de calor entre la unidad y el regenerador.

27. Instalación térmica de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizada porque el fluido de transferencia de calor de tal unidad que produce energía que genera calor (12) se condensa en el regenerador en la forma de un líquido ácido.

28. Instalación térmica de conformidad con cualquiera de las dos reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la temperatura del fluido de transferencia de calor de tal unidad que entra en el regenerador, es menor de 1000°C y mayor de 350°C.

29. Instalación térmica de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizada porque la temperatura es menor de 800°C y mayor de 500°C.

30. Instalación térmica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 29, caracterizada porque la unidad que produce energía que genera calor comprende un compresor.

31. Instalación térmica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, caracterizada porque comprende: - un consumidor de energía que genera calor, y - un dispositivo de circulación, que asegura - durante la fase de carga, la circulación de un fluido de transferencia de calor de carga desde la unidad que produce energía que genera calor hasta el regenerador, luego a través de tal regenerador, y - durante una fase de descarga, una circulación de un fluido de transferencia de calor de descarga a través de tal regenerador, después desde tal regenerador hasta el consumidor de energía que genera calor.

32. Instalación térmica de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizada porque el consumidor de energía que genera calor comprende una turbina .