PT91425A - Aparelho e processo para a producao de vapor de agua a partir de combustivel humido - Google Patents

Description

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líeseidg!!© referente à patente áe invenção êe cdilttjíSafdrtta p£i:.i £*V feifyibt·] uai/j SVOCOg e'.t.^v. :..X *** trísl g eorsreial., ecx mm en £>CGG 06 ί.ο:νΓΐ;ορ1α{;,5 ?iiéeins

(inventor? Lolí Ιινϊ,νη* resiáen-t® nos 3.U. ·;., ), pera s?ilxt£lI-aG RM&mLLMM \V€~' "" **' 4f-i-piP'Gyi-’- •ρρτρ p: çoansanç /- presente írn/esçl-o refere-se et pera ..rcetiíac ó.c voger a partir άε tis* eontEstívei tx::ic:csc anis re2-'tioiílarc:eiite? a um processe no exai c eccxustível c ecoe vidlieauãc s GuQZ^ts tlrxiea õos pares ca cosmastac grctxaiôcs 2 : I. ão.Ltviriae· clc cexfcnstívsi esec :mei ferir. 1 energia te pio, ta i rc c,riá : isponívGl eet g forma ês a apor ae agua, p prcoexso 1' ' v:I f' ter aplicado, por es-siEplo, a crslprez material eemlxGtí-;.rp-rrlc-o solido coe. um elevado teor de êgus.3 tal coxo ceí-5 o árvores e turfa eu. a laxas tris coao rssíôrxs de liecr . tg preperaçSo as pasta de papel e similares. 1 Η

I

Para recuperar produtos cuímicoc e 2'ro^un-ii* vapor fie -água, os re^íduoe cio licor da preparação ca yr?ta Cr. papels conhecidos por licor negro, εεο etieirsEdoe numa ceifeiro de recuperação. Oe compostos orgânicos cc licor negro i.T< recupercdos sob a forma de ns material fundido cue peto ccr recetora do para proporcionar licor cia preparaçaG ca reata clç papel. Letirs-se dsfjse modo oslor doe gases cc esatusigo per elementos de transferência cie calor, taic ee-mc tubos cheios do cpíias nos guete a água e transformada oq vapor ée Igno per r.er&uta âs calor inõirecta. 0 teor gg calor dos gases da combustão descarregados do forno pode ser usado para concentrar o licor negro, por evaporação, por permuta de calor direeta, senão ue produto eos um teor de sólidos secos èe cerca de 55ií convcrticio mim produto çue tem um teor de sólidos secos de 6c c Tb;-, lorém, este processo implica inconvenienteε rei crentes ' economia do calor, bem como problemas de ambiente.

Para evitar os inconvenientes prcvoo& doc polo contacto direeto entre os gases de combustão e c» licor negro, foi sugerido, como se descreve na patente canadiana S17 856, concentrar o licor negro ate um teor de sólidos secos de 65 a 7C>··» num evaporado? esa cascata, por contacto direoto ooa ima corrente de vapor de água circulante, ci& i sobreequç-civo por cento et o indirecto com os gases de eoatuotoo provenientes do forno de recuperação· 0 forne recuperação «5 de ccneejs cão convencional e está provido de tubos cheios úe agua» v licor negro fornecido so evaporado? em cascata foi concentrado até u& teor de sólidos socos ligeiramente elevado, num siotena ooíív eneional ·

Ui Xíj v^jy ,;.ã) £ «* "tijooto da presente invenção e.li Στί'ΐον toΊαν nc superfícies de transferência ís calcr fixas arrefecidas por hei líquido no processo e no aparelho segundo a

f pre sente iireenç gg .

Outro ebjeoio da presente inven^elo consiste em. possibitar a remoção cie êeiza to eGabustívei Lívido teci contactes? clireot amante o combustível Iuvílg cgcí a supor· í:£-tie te ΐrensierência do calor.

Ce outro objsetc (ίο presente invenção ecncist-e ca eliminar subrècneialoieiita o sic-tecc ta forne eimen-tc Le tfcUG do forno, go rendo vapor Ce %ue s partir da at;va CGiltldS nc GOSbltstível, 3c acordo cora o pre-eeese e o aperrllio tr. "tico ? preronte invençãos a) evepora**ee águs to c-cnlustível /ai-t...> ptnlo o combustível Mniclc em eontecto clireet© com vapor cíí- *:ua tcbreatiiteiGGs proclusiMo toste do fio coEburtível teto o vapor te ógua saturado § b) pelo cieiios mis porção co vapor te ápit. saturedo e cobreacueeid©, ponto o vapor ãe água gq contoc to Cireeto cotr na portador de calor queate proúusincv tcctc Linde um portador de· calor arrefecido 5 c) aqUGCG-s© 0 suporte de calor arrefecido, pendo-o ea contacto eireoto 00a oe gases te eoísbvet~o produzi doe psla çucinia do co&Imotível proveniente c!gc iaett s) e}j sente e ruporte to calor açueeifio usado odeio veio ts a·'vc-citc-itc 11a fase (b). uaa vantagem ca presente invTíVyvo e-cn £-'.‘ to 20 freto de g vapor cie água çue I prev usido durante c rroc-eseo ter obtido a partir cío eoír.fcustívsl Mui do. rci5 oovtuj trvfl} 20 rrocesf-o o no cpsrslíio segundo ο mrevenóv invcncre rede por utilizado oualr-uer reteria! combustível* /'sciv, 0 ecv tr.oiíwl podo -sor qualquer combustível tal coto racíóuoe de to doiro g eooGo de árvores, lamas de «sgotos, resíduos de refira, rias ds petróleo, lavas doe processos c'o fabrico de eopol e esc pactos, satcriais com carbono tais corao carvSo, u teor de sóli-! dos cecos do coabustível Miaiclo ê suficiente para extrair a á^ua do eoLiDiistívoi e o eorfúiisiÍYel arderá gea nataria! o*.n-bvciível auriliar, ao o teor ao coel/ustivOl for irmfioiertõ r-i\x‘& evaporar a á&us cio ecKbustívcl antes v.o. cv.c. oonmm^o ΐ o rcor 1.,. o? ler do ocabustível podo ao ontnnto ε-or oiijIõboizJííCo :.,,1,: (.0.¾lo fie outro oaterial eoribnctível 120 £g:.TíO ou nefiiaiite a utilimçfSo de mie técnica cie evaporacHo Billtiplar; pana o.ia porte ãa renocSo da agua , ou um eoaMaapão úe anhos. Ooíioíôq-ra-ao 1.1ΒΠ tal Hoôilieaeao eono faseado ssrie da presente inve». 0Γ0. 0 processo e 0 aparelhe sediando a yig riGiiso rueeinao podo taabea soa ueafio vautsjosaaônití nuna ção aôvQx que pode sor deslocada para oualcmer local, eoaforiae foi* necessário, e aísere» ©penedos» msi&i. pode recolher-se a ijni-fa 00a un teor de sólidos de cerca de 15P 210 local e çusisá -la -jj oparolho segundo 0 processo da presente invenção 110 lo— -ml ,íq eollc-ita. 1 %us e evaporada da iiirfa liúnio.a eoXíKrrdo-r. o.i contacto clirseto eoa. o vapor fis agua ouito sobroefEsoido, m:o n'/?;pcrodos on í-rris etildeirs, proCíUísindo assin nucgo do tnr fa sgco 0. vryer cie água satnraclo vu& pode ser wl;iiioetíG po'>-aoeicnar u-re turbina para 0 prodnçSo cie electrcicilec.e. Una por ;,lo do vagir cie água saturaô.o e sobrescpieeifio per contacte di-rtclr cor iiu suporto cie calor mente, dando eonc ro&nltadt; rc ντ.χ'·::? de água scbrearneciclo e vm suporte de eslor eorre&r enfien ti oiovíecddo. í‘ rvporte de calor arrefecido e de-ois poete cei cr::tí rto ccoí 00 gíuvc, da conbustgo prodiiBiclc-s pela meim-, de turbo sãos proveniente fia face fie evaporerde* C cur-orte do ce-lo:·* ireiito $ utilisads para predeiLir 0 ιαροη de á/.i.e srfcrc-acne ci o r partir dc vapor ós água oaturric5 cc ..c cirro ee acnoic-0 .0:. for conseguinte, quando se aplico 0 processe â turfa, è possível utilizar turfa eoBpriniáa coa ua vcor c,e sólidos secos 4s 12 a 1>p, sea a secar previanente» t tecr t'e oelor da vurfa soca é de 1 500 a 0 ct-C* lcai/id{-4, o me í...jpíiE-j.xen c-V-& pocen ρrooâerr5-—e6 cerca fie C ε 7 iie vajcr t>ç> aeiia iiorral/ls fie ooabugtível seco. n asai;·· possível produzir 4

Jíecoreye-ee e, s££ivli? c-on nais ger-p.e-ii.c? o r-ι .isente invenyao, eoa referencia ros ÕZECRLee CIIOXCS i; 110 iluotrro fornas fie reslisogOo prc£e:tlC!es- cia presente invea or0. 1 iip. 1 ê Vaí& vista €C£HCi..átiea Ce i-n cictccra para realicsr o processo sepunle a preε ínts inver^ V' ' ε Λ fi£» 2 ê mm cristo escfiemaiiec: õc-cfira feras ée reaiissoao (lo aparelho e êc processo ôa preser-* te 'L::jGrjj?iO. í£éL·

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Como ee represente ne fip* 1, íirirc« cvd-ec oostvstiwl fciierido, tal eor-io, por exemplo, licor repro, atrares la earalissceo (2)* êe preferencia na parte onperioa cv nu evapcoaGor ov. caldeira vertical (6), C ccclr.ativei c õij, tribr.ié.e sol:- a forna ílnasenie dívicica , c.s preferíreis rriior rCiíients, por rnaiscuor meios apropriados9 tais eere rr dic-vri-i.uidc-r (4;» Introcna-ee depois vapor de í'_vm scfríarnoei^r i o tmr tarperatnra cie cer-es ds 4002«) atiarls ;> entevãa (g), te rreff-rer-cio situada na parte inferior do cv^por-odor, res -:cdc ívtrr sob pressão» leio asnos he:s poroso do woor de acua ec~ fereaciícciclo pode ser removido para neo exterior, por erjp-lo para accionar uma turbina» 0 vapor flui através do evaporader, de preferencia e® oontraeorrente cosa o costestível lárido e en contacto direct© cora ele, cne fluido para baixo a partir ãòs meios distribiiielorss. Isviác ao vapor cie í(ji€ sobreocraecido c;iie eetá ou* contacto clirecto eo® o combustível sofereacneeido, reti- - 5

(6) através da conduta (30) que liga a saída (28) do depurador a entrada (8) do evaporador* 0 suporte de calor que arrefeceu até cerca de 3002G pela transferencia de calor para o vapor de água saturado ê recolhido na parte inferior do depurador (18) © descarregado através da saída (32) na sua parte inferior e passado através da conduta (34) para os meios distruídores (36) de preferência colocados na parte superior de um depurador de chaminé (38). Gomo se pode ver, a estrutura dos meios distribuidores (4), (26) e (36), tais como, por exemplo, in^jee tor-es ou discos rotativos dependera do combustível respeetivo e do suporte de calor usado no processo segundo a presente invenção* Para aumentar a superfície respectiva do combustível e do suporte de calor, ambos os materiais são de preferência distribuídos uniformemente e sob a forma finamente dividida através de todo o vaso de reacção respeetivo, tal como o evapo, rador (6), o depurador (18) e o depurador de chaminé,(38)*

Os gases da combustão provenientes do forno (14) introduzidos no depurador de chaminé'(38), de preferência na sua parte inferior, fluem em contrgeorrente e em contacto direeto com o suporte de calor, que flui para baixo a partir do distribuidor (36) aquecendo assim o suporte de calor até uma temperatura de cerca de 50020* õ suporte de calor quen te é depois descarregado do depurador de chaminé através da saída (40), situada de preferência na sua parte inferior e pas, sá através da conduta (24) para o depurador (18)*

Gomo atrás se mencionou, o depurador (IS) e o evaporador (6) estão de greferêneia sob pressão, enquanto que o fomo (14) e o depurador de chaminé (38) estão aproximadamente a pressão atmosférica* Compreender-se-l que o depurador de chaminé (38) pode ser uma instalação com leito fluidificado, sendo o calor contido nos gases da combustão tr transferido para o suporte de calor inerte em contacto direeto com o mesmo e podendo o suporte de calor quente ser descarrega do s o suporta de calor frio devolvido para o leito fluidifica . do, como for requerido* 7 - *

Gomo se mostres na fig. 2S o suporte de calor arrefecido que tem uma temperatura de cerca de 30GSC e retirado do depurador (18) através da saida (32) na sua par te inferior e introduzido, por via da válvula (4δ) e da conduta (56), na câmara (50) do leito fluidificado circulante. Gomo gás de fluidificação do suporte de calor utilisam-se de preferência os gases da combustão provenientes de um forno (não re presentado) que é introduzido na parte inferior da câmara de fluidificação (50) através da conduta (60). Como se descreveu em ligação com a fig, l| o combustível seco no evaporador (6) é reoiovido do mesmo atrávés da saída (10) e transferido por via ela válvula (48) através da conduta (12) para um forno (não representado). Os gases da combustão proveniente's do forno são de preferência usados como gás de fluidificação no leito fluidificado circulante, como se descreveu. íla câmara (50) do lei·*** to fluidificado, o suporte de calor retirará calor dos gases da combustão. 0 suporte de calor aquecido arrastado nos gases de combustão abandona a câmara (50) e é separado no separador (52) de uma maneira conhecida, de modo que o gás de fluldifi— cação ê retirado através da saída (62) e sendo o suporte de calor reciclado através da conduta (64) para a parte inferior da câmara (50), 0 suporte de calor aquecido pode ser retirado do leito fluidificado circulante e introduzido no depurador (18) através da conduta (18) através da conduta (58), lo caso de o depurador (18) e o evaporador (6) estarem sob pressão, o suporte de calor é introdu.-zido no evaporador (18) por vis de uma bomba (54) que pode, por exemplo, ser uma bomba rotativa de parafuso. 0 suporte cie calor, tal como areia, pode também ser fluidificado num líquido estável termieamente como um suporte de modo que a areia possa ser bombada com força centrífuga. Depois de conseguida a pressão desejada, o líquido de fluidificação pode ser retirado antes de o suporte de calor ter atingido o distribuidor (26), 0 líquido de fluidificação removido é depois devolvido para o lado de aspiração da bomba (54).

Os elementos estruturais do evaporador 8

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do depurador, do depurador de chaminé e o leito fluidificado constituem tecnologia normalizada e não exigera descrição ma is pormenorizado, à& bombae (42) e (54) para transportar o suporte de calor quente do depurador de chaminé (3S) (leito fluidificado circulante (50) e (51)) para o depurador (IS) e o ventilador (44) para fazer circular o vapor de água slo também o de concepção convencional e não erigem descrição maia pormenorizada* £ claro que podem ser usados outros meios apropriados para transporte do suporte de calor e do com bustível, tais como alimentadores de parafuso. Compreende-se também que o processo pode ser realizado I pressão atmosférica se apenas se pretender produzir agua. Se o processo for rea. lisado à pressão atmosférica, são necessários meios transportadores adicionais, por exemplo bombas na conduta (12), para transportar o combustível seco para um forno (14) e na conduta (34) para transportar o transporte de calor ao depurador de chaminé (38), âb vantagens do sistema descrito para a geração de vapor de água e recuperação de produtos químicos a partir de licor negro, em comparação com um sistema convencional de caldeira e evaporador de recuperação, são que a) o licor negro pode ser concentrado até um teor de sólidos secos ate 1005½ b) não são necessárias quaisquer superfícies de transferencia em contacto com o licor negro no evaporador? c) não há quaisquer superfícies arrefecidas por água no forno de recuparação? e â) não I necessário qualquer sistema de fornecimento de água. 0 inconveniente raais sério de uma cal deira de recuperação arrefecida por água é que há sempre o ris co de fugas de água» Uma fuga de água para o material fundido conduz usualmente a uma violenta explosão que causa danos no aparelho, bem como ferimentos no pessoal opeiador. Gomo não há * tubos no forno segundo a presente invenção, há menos restriçãeg - 9 -

relativamente ao desenho estrutural do forno, ô forno pode ser construído iadependentemente das exigências que podem ser postas por meio de permuta de calor entre água circulante e vapor de agua* relativamente aos parâmetros.

As vantagens dê aparelho e do processo segundo a presente invenção atrás referidas não so se aplicam ao processamento de licor negro como também a outros cooi-hustíveis apropriados* tais como turfa* materiais residuais industriais e lamas.

Embora tenha sido descrita e ilustrada uma forma de realização especifica da presente invenção para ilustrar os princípios da invenção* compreender-se-á que a presente invenção pode ser realizada de outro modo* sem nos afastarmos de tais princípios. Assim, a presente invenção pode ser utilizada em ligação com 'ciclos sob pressão combinados sem utilizar quaisquer superfícies de transferência de água cheias com água* Sm certos casos, por exemplo se o suporte de calor for facilmente arrastado por um fluxo gasoso no depurador âe chaminé, pode preferir-se provocar o fluxo do suporte de calor no mesmo sentido que os gases da combustão. 0 suporte de calor será então introduzido na extremidade inferior do depurador do depurador de chaminé e ser separado dos gases num separador de ciclone ligado à extremidade superior do depurador de chaminé. Se se desejar, uma porção do suporte de calos pode também ser reciclada para o depurador de chaminé.

Para vencer a pressão no interior do depurador sob pressão (18) pode fornecer-se o suporte de calor a partir do depurador de chaminé (38) através da conduta (24) por qualquer meio transportador apropriado, tal como um transportador de parafuso. Parabém, se se usar o material fundido como suporte de calor, pode usar-se uma bomba de cerâmica para transportar o metrlal fundido quente, por exemplo a partir da caldeira de recuperação.

Deve compreender-se que as formas de - 10 -

Claims (1)

1. ¥ %

   realização preferidas e os exemplos descritos £o rara-no apenas a título ilustrativo não devendo tomar-se como limitadores do escopo da presente invenção, que ê definido apenas pelas rei-vindioaçSes anexas* ELI YIIQ3I CIO 5ES — 1§ — Processo para a produção de vapor de agua a partir de combustível húmido, earaeterizado por compreender as fase© des a) evaporação de água do referido combustível húmido colocando o referido combustível em contacto direeto com vapor de água sobreaquecido, de modo que se produzem, combustível seco e vapor de água saturado? b) sobreaquecimento de pelo menos uma porção do referido vapor de água saturado colocando o referido vapor de água em contacto direeto com um portador de calor quente, de modo a produzir um suporte de calor arrefecido? e) aquecimento do referido suporte de calor arrefecido colocan do o referido suporte de calor em contacto com gases de com bustão produzidos pela combustão do referido combustível obtido a partir da fase a)? e d) utilização do referido suporte de calor como meio de calor como meio de aquecimento para a referida b), *=» 2— ^ Processo de acordo com a reivindica- - 11 -

   çao I, caracterisado por o referido combustível húmido ser resíduo de licor da preparação da pasta de papel. ~ 3* - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterisado por o referido combustível húmido ser um combustível sólido. «« 4 § Processo de acordo com a reivindicação lt caracterigado por o referido suporte de calor ser um material de cerâmica. - 5» - Processo de acordo com a reivindicação 1;, caracterisado por o referido suporte cie calor ser areia. ·*> βδ — Processo de acordo com a reivindicação lf caracterisado por o referido combustível se escoar em contracorrente com o vapor de agua na fase a). - γ§ » Processo de acordo com a reivindicação lj caracterisado por.o referido suporte de calor se deslocar em contracorrente com o vapor de agua na fase b). Processo de acordo com a reivindica- 12

   ç8o 1, caracterizado por o referido suporte de calor se deslo car era contra corrente com os gases de combustão na fase o)* Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido combustível Mmido ser seco atl obter um teor de sólidos secos de cerca de 100?l» - 10S - Processo de acordo com a reivindicação 3» caracterizado por o referido combustível sólido ser turfa. - llâ Iparelho para a produção de vapor a partir de combustível Mmido, caracterizado por compreender? a) meios para evaporar água de combustível Mmido que compreendem uma primeira câmara, meios para introduzir combustível Mmido na referida primeira câmara, meios para descarregar vapor de água da referida primeira câmara, meios para descarregar combustível seco da referida primeira câmara e meios para introduzir vapor de água sobreaouecido na referida primeira camara para estabelecer o contacto directo do combustível Mmido para provocar a evaporação de água do combustível? b) maios para a produção de vapor de água sobreaquecido que compreendem uma segunda câmara, meios para introduzir um suporte de calor aquecido no interior da referida câmara» meios para fornecer vapor de agua descarregado da referida primeira câmara para a referida segunda câmara, meios para descarregar vapor de água sobreaquecido da referida segunda câmara, meios para fornecer o vapor de água sobreaquecido para a referida primeira câmara e meios para descarregar o 13 suporte de ealor arrefecido da referida câmara? c) meios para queimar o combustível seco de modo a gerar gases da combustão ? d) meios para gerar um suporte de calor aquecido para introdução na referida segunda câmara# que compreendem uma tercei, ra câmara, meios para introduzir os gases da combustão dos referidos meios Queimados na terceira câmara, meios para introduzir na referida terceira câmara, o referido suporte de calor arrefecido descarregado da referida segunda câmara para aquecer o suporte de calor pelos gases da combustão na referida terceira câmara, meios para descarregar o suporte de ealor aquecido da referida terceira câmara e meios para fornecer o suporte de calor acueeido dos referidos meios de descarga para a referida segunda câmara? a e) meios para fornecer o combustível seco da refrida primeira câmara para os referidos meios em combustão. áparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizaáo por o combustível húmido ser resíduo de licor da preparação da pasta de papel. - 13§ - áparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizaáo por o combustível húmido ser um combustível sólido. - 14§ - áparelho de acordo com a reivindicação 11, caraeterizado por o suporte de calor ser um material cerâmico. - 14 - - 153 * âpareliio de acordo cora a reivindicação 11, earacterizado por o referido suporte de calor ser areia» âparelbo de acordo cota a reivindicação 11, earacterizado por os referidos meios para introduzir o referido combustível húmido na primeira câmara e os meios para introduzir o referido vapor de água sobreaquecido na referida primeira câmara estarem situados de modo tal que o referido combustível se escoa em eontracorrsnte com o referido vapor de água na referida primeira câmara* - 17& - âparelho de acordo com a reivindicação 11, earacterizado por os referidos meios para introdução do referido suporte de calor na referida segunda câmara e os referidos meios para fornecer o vapor de água descarregado da referida primeira câmara para a referida segunda câmara situa, dos de modo que o referido suporte de calor se desloque em con tracorrente com o referido vapor de água na referida segunda câmara. - 183 áparellio de acordo com a reivindicação 11, earacterizado por os referidos meios para introduzir o gás de combustão proveniente dos referidos meios em combustão na referida terceira câmara e os referidos meios para introduzir o referido suporte de calor arrefecido na referida terceira câmara estarem .situados de modo que o referido suporte de calor se desloque em contracorrente com os referidos - 15 gases cia combustão na referida terceira câmara - 19- - ápareliio de acordo com a reivindicação II, caracterizado por os referidos meios para gerar o referido suporte de calor serem uma câmara com leito fluidificado* estando os referidos meios para introduzir os gases da combustão e o suporte de calor arrefecido situados no fundo da referida câmara» estando os referidos meios para descarregar o suporte de calor arrastado nos referidos gases da combustão situados na parte superior da referida câmara» e compreendendo ainda um separador ligado aos referidos meios para descarregar o suporte de calor para separar os referidos gases da combustão do referido suporte de calor e meios para reciclar pelo menos uma parte do referido suporte de calor de novo para a referida câmara com leito fluidificado num local acima dos referidos meios de introdução dos gases da combustão* estando o referido separador situado entre os referidos meios para descarregar o referido suporte de calor e os referidos meios para fornecer o suporte de calor aquecido para a referida segunda câmara* â requerente reivindica a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 11 de ágosto de 1988, sob o número de serie 07/231,085 * Msboa» 10 de âgosto de 1989 ® ACEITE ©EICIAL ®A IHllSTMMi