ES2261800T3 - Reactor de cuba de flujo paralelo. - Google Patents
Reactor de cuba de flujo paralelo.Info
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Abstract
Reactor de cuba de flujo paralelo para la fusión y gasificación de material de alimentación, con un cuerpo de cuba (10) vertical con una zona de secado (14) para el secado y calentamiento del material de alimentación, una zona de desgasificación (16) adyacente a la zona de secado (14) para la desgasificación del material de alimentación y una zona de gasificación (18) para la gasificación del material de alimentación, siendo transportado el material de alimentación desde la zona de secado (14) a través de la zona de desgasificación (16) a la zona de gasificación (18), un cuerpo de recepción (20) adyacente al cuerpo de cuba (10) para la recepción del material de alimentación (22) fundido, y un dispositivo de evacuación de gas (26) unido con el cuerpo de cuba (10) y/o el cuerpo de recepción (20) para la evacuación del gas generado, estando previstas sucesivamente en la dirección de transporte del material de alimentación en la zona de desgasificación (16) una pluralidad de unidades de suministro de gas (42) unidas con el cuerpo de cuba (10) para el suministro de gas en la zona de desgasificación (16), caracterizado porque en la pared de cuba del reactor en la región de la transición entre la zona de gasificación (18) y la zona de fundición (23) está previsto un serpentín (60) para el control de la temperatura.
Description
Reactor de cuba de flujo paralelo.
La presente invención se refiere a un reactor de
cuba de flujo paralelo para la fundición y gasificación de
sustancias de alimentación de tipos y consistencias diferentes, como
palos, muebles y enseres domésticos fuera de uso, desechos caseros,
combustibles sustitutivos, polvos o harinas animales pelletizados,
plásticos, sustancias de desecho de industrias y negocios, libres
de sustancias contaminantes y/o cargados de sustancias
contaminantes.
En reactores de cuba puede producirse un gas
sintético, el cual es apropiado para la producción de energía
eléctrica, así como calor, y/o encuentra empleo como base para
procesos de síntesis. Como producto sólido genera una escoria no
lixiviable y una fase metálica materialmente transformable o una
fase líquida no eluible, la cual está a disposición para una
transformación más amplia.
El documento DE 43 17 145 C1 describe un
procedimiento y un mecanismo para la desgasificación de los
materiales de desecho sobre la base de un horno de cuba de flujo
inverso calentado con coque. A este respecto se extrae íntegramente
el gas generado cargado de polvo, y se quema en la zona de
sobrecalentamiento y fundición que se encuentra debajo con oxígeno
a altas temperaturas. El guiado a contracorriente del gas a través
del vertido que se mueve hacia abajo y la aspiración entre la
aspiración de gas en circulación y el suministro de gas en
circulación dan múltiples problemas prácticos. La consecuencia son
flujos en cortocircuito en la cuba y la transferencia de calor
insuficiente en la región de cuba superior, por lo que se genera un
gas cargado de sustancias contaminantes con partes de polvo y
alquitrán. Por ello es necesario un costoso acondicionamiento y
depuración del gas. Además, existe el peligro de que se perturbe el
funcionamiento continuo por depósitos de polvo y alquitrán. Otro
peligro permanente para un funcionamiento estable es el guiado de
gas de pirólisis y desgasificación con proporciones de polvo y
alquitrán en los conductos. El desplazamiento completo o en algunos
puntos de los conductos con depósitos de polvo y alquitrán tienen
como consecuencia un guiado irregular del gas en circulación, y con
ello un guiado irregular del proceso en el horno de cuba.
En el documento DE 196 40 497 C2 se describe un
horno de cúpula de gas en circulación calentando con coque para el
aprovechamiento material y/o energético de materiales de desecho.
Consiste en una cuba de horno vertical con aberturas de extracción
de gas en circulación, de gran volumen, colocadas horizontalmente
por debajo de la boca de carga, que están unidas por canales y
toberas con la zona de sobrecalentamiento y fundición, por encima
de la cual un plano de aspiración de gas en exceso de gran volumen
saca del proceso el gas generado. Además, está estrechada
transversalmente la parte de cuba del horno entre la abertura de
aspiración de gas en exceso y la abertura de gas en circulación. La
transferencia de calor se realiza, como también en el documento DE
43 17 145 C1, por los gases de proceso que suben hacia arriba en el
principio de contracorriente, hacia al material de alimentación. La
conducción múltiple a contracorriente del gas, a través del vertido
que se mueve hacia abajo, tampoco hace posible el tratamiento de un
espectro amplio en el material de alimentación, a pesar de una
modificación por estrechamiento transversal en la cuba y ampliación
transversal en la salida de gas.
Continuando, en el documento DE 198 16864 A1 se
describe un horno de cúpula de gas en circulación, en el cual está
dispuesto una aspiración de gas en exceso por debajo de la zona de
sobrecalentamiento y fundición. Por ello se produce una
gasificación a contracorriente y una transferencia de calor en la
región de cuba del horno superior, dónde el gas se aspira mediante
aberturas de gran volumen y se conduce mediante canales/toberas a
la zona de sobrecalentamiento y fundición. En la gasificación a
contracorriente subsiguiente se reduce el gas a altas temperaturas
y se craquean hidrocarburos de cadena larga. Mediante esta
disposición se reduce la influencia negativa de flujos en
cortocircuito.
La proximidad espacial de procesos endotérmicos
respecto a la zona de solera y la aspiración de gas en exceso
extrae el calor necesario a la masa fundida para asegurar bajo todas
las condiciones de funcionamiento la descarga líquida necesaria de
masa fundida.
En el documento DE 100 07 115 A1 se describe un
reactor para la gasificación y/o fundición de materiales de
alimentación con una zona de suministro, una zona de gasificación y
desgasificación, así como una zona de sobrecalentamiento y
fundición. La zona de gasificación y desgasificación presenta una
ampliación transversal como espacio de suministro de gas en el que
desemboca al menos una cámara de combustión con al menos un
quemador, a través del que se suministran gases de combustión
calientes de un cono de vertido. Además, se introducen medios de
gran energía mediante medios de inyección superiores e inferiores en
la región de la zona de sobrecalentamiento y fundición, así como
por encima de la masa fundida mediante lanzas de oxígeno y/o
toberas. En estos mecanismos es desfavorable la superficie de
reactor aumentada en la región de la ampliación transversal de la
pirólisis, porque aparecen pérdidas de calor. Además, los gases
calientes introducidos en el vertido en flujo paralelo forman
canales preferidos de flujo lo que tiene como consecuencia una
reacción no homogénea sobre la sección del reactor.
Generalmente, puede partirse de la base de que,
para sustancias de alimentación con punto de inflamación elevado
con mala conducción de calor, y para materiales con humedad elevada,
el calor suministrado en la zona de gasificación y desgasificación
no conduce a un calentamiento y pirólisis suficientes o a la
desgasificación de las sustancias. Los procesos de la gasificación
y desgasificación se desplazan a la región de la zona de
sobrecalentamiento y fundición, y así reducen el tiempo de reacción
para la destrucción de todos los aceites y alquitranes formados en
forma de hidrocarburos de cadena larga. Para evitar esto debería
suministrarse tanto calor que se producirían parcialmente en el
producto a granel zonas tan calientes que podrían dañar la pared del
reactor, y con ello reducirían considerablemente el tiempo de
funcionamiento de un reactor de cuba.
Todos los reactores de cuba descritos
anteriormente sólo pueden emplearse para una gama limitada de
sustancias de alimentación. Además, para la gasificación de las
sustancias de alimentación debe suministrarse una cantidad
considerable de energía. Esto se efectúa especialmente mediante
materiales combustibles introducidos junto con el producto a granel
o el material de alimentación en el cuerpo de cuba, como coque o
similares. Además, para reactores de cuba conocidos existe el
problema, independiente de si trabajan con el principio de flujo
paralelo o a contracorriente, de que el gas retirado esté
fuertemente cargado de partículas, y con ello deba filtrarse por
ejemplo antes de un tratamiento.
El objetivo de la invención consiste en hacer un
reactor de cuba de flujo paralelo con el que, también con empleo de
diferentes sustancias de alimentación, puedan producirse gases
útiles, especialmente gases útiles combustibles con una carga
limitada de partículas, en cuya producción se reduzca el peligro de
un daño del reactor de cuba de flujo paralelo.
La solución del objetivo se realiza según la
invención por las características de la reivindicación 1.
El reactor de cuba de flujo paralelo según la
invención para la fundición y gasificación de material de
alimentación presenta un cuerpo de cuba vertical. Dentro del cuerpo
de cuba se seca, calienta y gasifica el material de alimentación.
Con ello, el cuerpo de cuba dispuesto verticalmente presenta
sucesivamente en la dirección de transporte una zona de secado para
el secado y calentamiento del material de alimentación, una zona de
desgasificación adyacente aquí para la desgasificación del material
de alimentación y una zona de gasificación para la gasificación del
material de alimentación. Al cuerpo de cuba le sigue un cuerpo de
recepción que sirve para la recepción de materiales de alimentación
fundidos. Dentro de este cuerpo está formada la zona de fundición
del reactor. El cuerpo de cuba y/o el cuerpo de recepción están
unidos con un dispositivo de evacuación de gas para la evacuación
de los gases útiles producidos dentro del reactor. El dispositivo de
evacuación está dispuesto especialmente en la región entre el
cuerpo de cuba y el cuerpo de recepción, y realizado como conducto.
Además, el cuerpo de cuba dirigido verticalmente presenta un
dispositivo de suministro, a través del que se suministra el
material de alimentación al reactor de cuba. En la zona de
desgasificación están unidos sucesivamente en la dirección de
transporte del material de alimentación, es decir, en un cuerpo de
cuba vertical en dirección vertical, con el cuerpo de cuba una
pluralidad de unidades de suministro de gas en la zona de
desgasificación. A través de las unidades de suministro de gas, que
habitualmente son toberas o similares, se suministra gas en la zona
de desgasificación, mediante lo que se secunda o acelera la
desgasificación del material de alimentación.
La región cilíndrica inferior o que se estrecha
de la región de gasificación se adentra dado el caso en la zona de
fundición. Sobre esta parte se apoya al menos parcialmente la
columna de vertido, al mismo tiempo reinan allí altas temperaturas.
Para el aseguramiento de la rigidez mecánica y de la protección
frente a las altas temperaturas se realiza según la invención una
refrigeración mediante refrigeración indirecta por agua en la pared
de cuba del reactor. Como es desventajosa, para temperaturas muy
elevadas y el tamaño de la región a refrigerar, una realización en
pared doble de la pared de cuba del reactor, a causa de los
sobrecalentamientos que aparecen y las destrucciones por ello
provocadas, esta región cilíndrica o que se estrecha está realizada
según la invención como un serpentín. Un serpentín en forma de
espiral por el que se hace circular un medio refrigerante, es
especialmente apropiado para la realización de la refrigeración en
esta región. En especial, es posible una refrigeración selectiva.
El peligro de la formación de vapor dentro del serpentín es muy
reducido a causa de la circulación de líquido. El serpentín está
unido preferiblemente en una pluralidad de regiones con entradas y
salidas separadas, de modo que el líquido refrigerante calentado
demasiado fuerte puede evacuarse inmediatamente del serpentín.
Por ello, se evita una evaporación del líquido
refrigerante por formación de vapor y la disminución del efecto
refrigerante unida a ello. Entre los anillos o las partes espirales
individuales del serpentín pueden estar previstos adicionalmente
quemadores o toberas, de modo que el mando del proceso puede
controlarse muy precisamente también en esta región. Con ello,
puede regularse exactamente en especial la temperatura en esta
región, la regulación se realiza preferiblemente separada y con
ello independiente de la regulación de los quemadores y toberas
restantes.
A causa de la disposición sucesiva de una
pluralidad de unidades de suministro de gas en la dirección de
transporte puede utilizarse mejor la zona de desgasificación, de
modo que es posible también para sustancias de alimentación
diferentes una desgasificación de estas sustancias. Como por el
suministro de gases en la zona de desgasificación se introduce en
especial energía y con ello calor en la zona de desgasificación, en
la zona de desgasificación sobre la sección puede asegurarse un
calentamiento más regular del material de alimentación. Como según
la invención están dispuestas unas detrás de otras una pluralidad
de unidades de suministro de gas en la dirección de transporte,
puede asegurarse un calentamiento preferiblemente continuo del
material de alimentación en la dirección de transporte. Por ello,
es posible que también materiales de alimentación difíciles de
desgasificar se desgasifiquen en la zona de desgasificación. Como
la desgasificación se realiza por consiguiente principalmente en la
zona de desgasificación del reactor de cuba de flujo paralelo según
la invención, se evita o reduce una desgasificación del material de
alimentación en la zona de fundición o gasificación. Por ello, el
rendimiento del reactor de cuba puede elevarse sustancialmente.
Mediante el reactor de cuba según la invención puede realizarse un
elevado grado de desgasificación en la zona de desgasificación, de
modo que pueden producirse gases útiles combustibles que sólo
presentan una carga de partículas muy pequeña.
Para hacer posible un calentamiento lo más
regular posible del material de alimentación en la zona de
desgasificación, las unidades de suministro de gas preferiblemente
están dispuestas esencialmente repartidas regularmente. Las
unidades de suministro de gas presentan con ello una distancia
esencialmente igual una respecto a otra. A este respecto
preferiblemente las unidades de suministro de gas individuales o una
pluralidad de dispositivos de suministro reunidos respectivamente
en un grupo o unidad de suministro están unidas a un dispositivo de
control. Con la ayuda del dispositivo de control es posible regular
o controlar por separado las unidades de suministro de gas
individuales y/o las unidades de suministro. Esto puede realizarse,
por ejemplo, mediante una regulación de la cantidad de gas
entregado por las unidades de suministro de gas individuales, del
contenido de oxigeno del gas suministrado y/o de la temperatura del
gas suministrado. Además, también puede cambiarse la mezcla de
gas.
A continuación se explica la invención mediante
una forma de realización preferida en referencia al dibujo
adjunto.
La figura muestra una vista lateral esquemática
de un reactor de cuba de flujo paralelo.
El reactor de cuba de flujo paralelo presenta un
cuerpo de cuba 10. El cuerpo de cuba 10, en el ejemplo de
realización presentado, puede subdividirse en una disposición de
canal de transferencia 12, una zona de secado 14 adyacente a la
disposición de canal de transferencia 12, una zona de
desgasificación 16 adyacente a la zona de secado 14, así como una
zona de gasificación 18 adyacente aquí. A la zona de gasificación 18
del cuerpo de cuba 10 le sigue un cuerpo de recepción 20, que sirve
para la recepción del material de alimentación fundido. En la
región superior del cuerpo de recepción 20 está formada la zona de
fundición 23. En la región límite entre la zona de gasificación 18
y el cuerpo de recepción 20 se extiende la sección del cuerpo de
recepción, de modo que está realizado un espacio de almacenamiento
de gas 24 realizado con forma de anillo, que rodea la parte
inferior de la zona de gasificación 18. El espacio de almacenamiento
de gas 24 está unido con un dispositivo de aspiración de gas 26,
realizado en el ejemplo de realización representado como un
conduc-
to.
to.
El material de alimentación se introduce en el
cuerpo de cuba 10 por una abertura de suministro 28 a través de la
disposición de canal de transferencia 12. El suministro del material
de alimentación se realiza a través de la disposición de canal de
transferencia para evitar la introducción de una gran cantidad de
aire ambiente por la que el proceso de gasificación y fundición
pueda verse afectado incontroladamente. Por ello, la disposición de
canal de transferencia presenta dos dispositivos de canal de
transferencia o puertas de canal de transferencia 30, 32, entre las
que está realizada la cámara de canal de transferencia 34, siendo ya
la cámara de canal de transferencia 34 una parte del cuerpo de cuba
10.
Luego, el material de alimentación llega a
través de la disposición de canal de transferencia 12 a la zona de
secado 14. En la zona de secado 14 y las zonas subsiguientes 16, 18
está llenado el cuerpo de cuba 10 casi completamente con material
de alimentación durante el funcionamiento. En la zona de secado 14
tampoco se forma ningún o como máximo un pequeño cono de vertido
cerca de la puerta del canal de transferencia 32. Con ello, el
cuerpo de cuba 10, al menos en la región de la zona de
desgasificación 16, está realizado cilíndricamente o ensanchado
libre de saltos en la dirección de transporte. Con ello, la pared
interior de cuba del cuerpo de cuba 10 es plana al menos en la zona
de desgasificación 16, y no presenta ningún escalón o similares.
En el ejemplo de realización representado está
prevista en la región de la zona de secado del cuerpo de cuba 10
una unidad de suministro de gas 36. La unidad de suministro de gas
36 presenta un conducto anular 38 que rodea el cuerpo de cuba 10,
que está unido con una pluralidad de toberas 40 repartida
regularmente en el perímetro. A través de la unidad de suministro
de gas 36 se suministra el material de alimentación en la región de
la zona de secado 14, preferiblemente aire caliente, que dado el
caso puede estar enriquecido con oxígeno, para el secado del
material de alimentación.
En la zona de desgasificación 16 adyacente a la
zona de secado 14 está prevista una pluralidad de dispositivos de
suministro de gas 46, que son especialmente toberas. En la zona de
desgasificación 16 están dispuestos repartidos regularmente los
dispositivos de suministro de gas 46. En especial están dispuestos
sucesivamente en la dirección de transporte del material de
alimentación, es decir, en la figura de arriba hacia abajo, una
pluralidad de dispositivos de suministro de gas o toberas 46. Se
trata preferiblemente de al menos tres toberas 46 dispuestas
sucesivamente. En el ejemplo de realización representado están
unidas varias toberas 46 formando una unidad de suministro 42. Por
ello, está previsto un conducto anular 44, por el que las toberas
46 pueden abastecerse conjuntamente con gas. Con ello, el conducto
anular 44 preferiblemente está unido con una pluralidad de toberas
46 regularmente repartidas en el perímetro. Cada conducto anular 44
presenta en especial al menos tres toberas. Los conductos anulares
44, que están dispuestos cada vez en un plano horizontal, forman
junto con las toberas o los dispositivos de suministro de gas 46
unidades de suministro 42 independientes. Dentro de la zona de
desgasificación 16 están dispuestas varias unidades de suministro
42, cuatro en el ejemplo de realización representado. Según la
invención es especialmente preferible prever al menos dos unidades
de suministro. Las unidades de suministro 42 individuales están
dispuestas desplazadas o giradas unas respecto a otras, de modo que
en la dirección de transporte del material de alimentación están
dispuestas toberas 46 dispuestas sucesivamente no sobre o una tras
otra sino desplazadas o una junto a otra. Las unidades de suministro
individuales están dispuestas preferiblemente frente a la unidad de
suministro dispuesta por encima girada cada vez en un mismo ángulo.
A este respecto, el tamaño del ángulo de giro es preferiblemente
dependiente de la cantidad de toberas 46 previstas por unidad de
suministro 42, de modo que se realiza un reparto esencialmente
regular de las toberas 46 en la zona de desgasificación 16. A través
de los dispositivos de suministro de gas 46 pueden suministrarse al
material de alimentación gases de gran energía, oxígeno, aire u
otros gases apropiados para el control del proceso de gasificación
y fundición.
Otras toberas 48 están previstas en la zona de
gasificación 18. A través de las toberas 48 puede suministrarse de
nuevo gas de gran energía u otros gases o sustancias que controlan
el proceso de gasificación y fusión. Igualmente pueden estar
previstos en lugar de toberas 48 también quemadores, que suministran
en la zona de gasificación 18 directamente calor al material de
alimentación. La región final del cuerpo de cuba 10 con simetría de
rotación respecto al eje longitudinal 50 está realizada cónicamente
ligeramente estrechada, de modo que el material de alimentación se
retiene un poco en la región de la zona de gasificación 18.
Además, en una pared lateral 52 del cuerpo de
recepción 20 están dispuestas una pluralidad de toberas 54
repartidas en el perímetro. Las toberas 54 sirven para la
introducción de gases de gran energía o sustancias similares.
Mediante las toberas está garantizado que la masa fundida 22
permanezca líquida. Igualmente pueden estar previstos en lugar de
toberas 54 también quemadores.
Una pared lateral 56 de la disposición de canal
de transferencia 12 está realizada preferiblemente de doble pared.
Por ello, puede un calentamiento, y con ello un secado del material
de alimentación en la cámara de canal de transferencia 34, mientras
se conduce un medio caliente por la pared lateral 68 de doble pared.
En este caso se trata preferiblemente de aire u otro gas. En
especial es posible prever la unidad de suministro de gas 36 en
lugar de en la región de la zona de secado 14 en la región de la
disposición de canal de transferencia 12.
La disposición de canal de transferencia 12
tiene el objetivo del suministro homogéneo y continuo de material,
y el cierre estanco frente al ambiente.
La entrada ideal de material requiere
preferiblemente una mezcla homogénea, en especial para la
dosificación de aditivos como coque y cal. La entrada se produce
según la invención central sobre el eje del reactor. El volumen de
la cámara de canal de transferencia 34 se utiliza a ser posible
completamente, y cae en la cuba de reactor a ser posible en
diámetros iguales. El reactor deber mantenerse a ser posible lleno
en funcionamiento continuo. Por consiguiente, un control de nivel
está colocado preferiblemente directamente debajo de la puerta del
canal de transferencia 32. El llenado se realiza a una ritmo
elevado. Por estas medidas se disminuye al mismo tiempo la entrada
de aire incorrecto, y se mejora el mantenimiento de presión en el
sistema total.
Según la invención, las regiones, disposición de
canal de transferencia 12, zona de secado 14 y zona de
desgasificación 16 hasta en la zona de gasificación 18 están
realizadas preferiblemente cilíndricas o extendiéndose ligeramente
cónicas hacia abajo. La transición entre las zonas se realiza sin
ampliaciones de sección discontinuas o en forma de escalón, es
decir, la transición es de la misma sección, y sin formación de
espacios vacíos, escalones o cantos, libres de lechos apilados.
Asimismo, la zona de secado 14 puede estar
realizada de doble pared especialmente para formas constructivas
más grandes. Esto hace posible el calentamiento indirecto de la
columna de producto en el interior o el aseguramiento de una
temperatura regular en la pared, y una disminución de la aparición
de condensación en la cara interior. Asimismo, como medio
transmisor de calor se emplea preferiblemente aire caliente.
En el calentamiento del producto de salida tiene
lugar la evaporación del agua en la zona de secado 14. La
temperatura en el producto aumenta en esto solo poco sobre los
100ºC. Durante el transcurso, con temperatura creciente se liberan
gases absorbidos como nitrógeno y dióxido de carbono, los cuales no
están generados por reacciones de disociación. A más tardar aquí
puede hablarse de la desgasificación. Por encima de 250 a 300ºC se
empieza entonces la generación de gases y vapores, en cuyo caso se
trata de compuestos moleculares de bajo peso destilados y primeros
productos de disociación. Otro aumento de la temperatura provoca el
desarrollo de reacciones que conducen a la formación de metano e
hidrógeno.
Asimismo, la zona de desgasificación 16 puede
estar conformada de doble pared a continuación de la zona de secado
14.
En el tercio inferior de la zona de secado y
desgasificación 14, 16 se encuentra una región en la cual la
temperatura interior del reactor es mayor que la temperatura del
aire caliente. Aquí puede sustituirse la realización de pared doble
por un revestimiento refractario de silicatos. Una realización de la
zona de secado y desgasificación 14, 16 total es ventajosa con una
masa apisionada, también en una realización de doble pared. La
transferencia de calor pequeña y la resistencia al cambio de
temperatura reducida se contraponen al desgaste pequeño de la
camisa de la estructura de acero.
Para el calentamiento siguiente de la columna de
vertido a aproximadamente 700ºC se realiza, junto a la
transformación del material combustible bajo la influencia del
calor, la reacción heterogénea entre el material combustible y el
oxígeno del aire que todavía no ha reaccionado.
La zona de gasificación 18 es la zona de
reacción principal dentro del reactor de cuba. Aquí se realiza a
temperaturas de 1.200 a 1.400ºC la transformación energética y
material de las sustancias sólidas. Del material combustible sólido
se originan gases y productos sólidos desde coque hasta ceniza. Para
la reacción uniforme y completa es decisivo que un vertido
homogéneo circule uniformemente a través del gas de desgasificación
ya generado y el medio de gasificación a introducir aquí. La zona de
gasificación 18 debe presentar por estos motivos una altura
suficiente. Esto se consigue en este sentido gracias a que la zona
de gasificación 18 está realizada como una región recta cilíndrica
con transición en una reducción cónica de la sección, o enseguida
como disminución creciente. Como el grano de material se reduce por
las transformaciones materiales y las fuerzas relacionadas que
destruyen, con ello, aumentan los espacios vacíos dentro de la
columna de vertido. Por la reducción de la sección de cuba en esta
región puede homogeneizarse la velocidad de descenso de la columna
de material. Se destruyen canales de flujo y se evita la formación
de espacios vacíos más grandes en el vertido.
Asimismo, a continuación de la zona de
desgasificación 16 que se encuentra por encima, la región de
gasificación está revestida con una masa de silicato.
El gas circula en flujo paralelo con el material
de alimentación la zona de la gasificación de alta temperatura 18.
Los hidrocarburos de cadena larga, generados de las acciones de
desgasificación y termólisis transcurridas han sido disociados aquí
térmicamente, y al mismo tiempo fueron participes en los procesos de
gasificación transcurridos. Se genera un gas combustible de valor
calorífico medio con los componentes principales monóxido de
carbono, dióxido de carbono, hidrógeno y vapor de agua sin
componentes de hidrocarburos condensables. Muchas de las reacciones
químicas transcurridas simultáneamente son endotérmicas. Con ello,
se reducen la temperatura del gas como la del vertido.
En la región cilíndrica inferior o disminuida de
la región de gasificación 18, que se adentra dado el caso en la
zona de fundición 23, está dispuesto el serpentín 60 según la
invención. Está previsto preferiblemente con las entradas y salidas
separadas no representadas en la figura. Además, entre los anillos o
partes espirales individuales del serpentín pueden preverse toberas
48 o quemadores 54 adicionales. Por debajo de la región refrigerado
por agua de la región de gasificación 18 el gas experimenta un
desvío de aproximadamente 180º y llega al espacio 24 libre de
lechos apilados. Por procesos endotérmicos, descritos anteriormente,
el gas tiene una temperatura de aproximadamente 1.000ºC. Tras una
cierta tranquilización y homogeneización del gas se aspira el gas
por encima fuera del reactor.
El espacio de acumulación de gas 24 es ya
componente de la zona de fundición 23, la cual está arriba
esencialmente más allá que la zona de gasificación 18 que se
adentra, y rodea la zona de gasificación 18 al menos parcialmente.
La zona de fundición 23 cilíndrica se reduce cónicamente hacia
abajo y acaba con la placa de suelo, por encima de la cual se
almacena la fase separada por fusión.
La zona de fundición 23 está provista en su
totalidad con una masa apisionada de varias capas, o está dotada
con un revestimiento refractario. Motivo para esto son las
temperaturas necesarias elevadas. Sólo en la región del espacio de
almacenamiento de gas no es necesario eventualmente un revestimiento
refractario.
El sólido íntegramente desgasificado y
coquizado, está fundido o sinterizado ya en algunos puntos y
desciende de la zona de gasificación 18 después a la zona de
fundición 23.
En la zona de fundición 23 está integrado un
plano con una pluralidad de toberas o inyectores de oxígeno y/o
quemadores 54 que funcionan por oxidación, los cuales están
repartidos asimismo simétricamente sobre el eje.
Por el suministro de gas con una concentración
de oxígeno elevada se llega a reacciones exotérmicas fuertes con el
gas y el sólido de la zona de gasificación 18. Se producen
temperaturas las que se encuentran claramente por encima del punto
de fundición del material, habitualmente aproximadamente 1400ºC a
1600ºC. En la región de las toberas de oxígeno se producen incluso
zonas de temperaturas calientes de 1800 a 2000ºC. Bajo estas
condiciones, adicionando formadores de escoria y/o materiales que
reducen el punto de fundición, se separan por fusión de forma
segura todas las sustancias perjudiciales inorgánicas.
El material separado por fusión se almacena como
masa fundida en el suelo del reactor. El vaciado de esta masa
fundida líquida se realiza como habitualmente en un taller de
fundición, a través de una piquera y un canal de colada 72. Es
posible una forma constructiva con antecrisol o sifón.
Con una forma constructiva suficientemente
grande y tiempo de espera correspondiente de la masa de fundición
se separará la masa fundida en una fase pesada metalífera y una
escoria que flota sobre ella. Aquí existe la posibilidad de poder
ganar sobre vaciados diferentemente altos una fase metálica
utilizable y una escoria. En el producto escoria no están
contenidas sustancias orgánicas y los componentes inorgánicos están
alojados establemente en una matriz de silicato. Es conocido el uso
como material para la construcción de carreteras, basureros y
puertos, asimismo es posible la fabricación de moldes especiales y
productos como los que son habituales en la industria del
vidrio.
Claims (13)
1. Reactor de cuba de flujo
paralelo para la fusión y gasificación de material de alimentación,
con un cuerpo de cuba (10) vertical con una zona de secado (14) para
el secado y calentamiento del material de alimentación, una zona de
desgasificación (16) adyacente a la zona de secado (14) para la
desgasificación del material de alimentación y una zona de
gasificación (18) para la gasificación del material de alimentación,
siendo transportado el material de alimentación desde la zona de
secado (14) a través de la zona de desgasificación (16) a la zona
de gasificación (18), un cuerpo de recepción (20) adyacente al
cuerpo de cuba (10) para la recepción del material de alimentación
(22) fundido, y un dispositivo de evacuación de gas (26) unido con
el cuerpo de cuba (10) y/o el cuerpo de recepción (20) para la
evacuación del gas generado, estando previstas sucesivamente en la
dirección de transporte del material de alimentación en la zona de
desgasificación (16) una pluralidad de unidades de suministro de
gas (42) unidas con el cuerpo de cuba (10) para el suministro de
gas en la zona de desgasificación (16), caracterizado porque
en la pared de cuba del reactor en la región de la transición entre
la zona de gasificación (18) y la zona de fundición (23) está
previsto un serpentín (60) para el control de la temperatura.
2. Reactor de cuba de flujo
paralelo según la reivindicación 1, caracterizado porque el
serpentín (60) presenta una forma en espiral.
3. Reactor de cuba de flujo
paralelo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque
por el serpentín (60) está realizada una región que se estrecha en
la dirección de transporte del material de alimentación,
especialmente la región se estrecha cónicamente.
4. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 3,
caracterizado porque el serpentín (60) está unido en una
pluralidad de regiones con las entradas y salidas separadas.
5. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 4,
caracterizado porque los dispositivos de suministro de gas
(46) están dispuestos esencialmente repartidos regularmente.
6. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 5,
caracterizado porque en la dirección de transporte están
previstos sucesivamente al menos tres dispositivos de suministro de
gas.
7. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 6,
caracterizado porque una pluralidad de dispositivos de
suministro de gas (46) está dispuesta en un plano horizontal.
8. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 7,
caracterizado porque los dispositivos de suministro de gas
(46) dispuestos en un plano están unidos con un conducto anular
(44) para formar una unidad de suministro (42).
9. Reactor de cuba de flujo
paralelo según la reivindicación 8, caracterizado porque los
dispositivos de suministro de gas (46) de las unidades de suministro
(42) dispuestas sucesivamente en la dirección de transporte están
dispuestos desplazados unos respecto a otros.
10. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 4,
caracterizado porque entre los anillos o partes espirales
individuales del serpentín (60) están previstas adicionalmente
toberas (48) o quemadores (54) que son en especial regulables
separadamente.
11. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 -10,
caracterizado porque los dispositivos de suministro de gas
(46) y/o las unidades de suministro (42) están unidas con un
dispositivo de control.
12. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 11,
caracterizado porque en la zona de secado (14) y/o en zona
de gasificación (18) están previstos dispositivos de suministro de
gas (46, 48) adicionales.
13. Reactor de cuba de flujo
paralelo según una de las reivindicaciones 1 - 12,
caracterizado porque el cuerpo de cuba (10), al menos en la
región de la zona de desgasificación (16), esta realizado cilíndrico
o se extiende sin saltos en la dirección de transporte.
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