MULTIPLE PRODUCT BELT DRIER FOR DRYING PASTY AND/OR POWDERY MATERIALS, PARTICULARLY FOR DRYING SLUDGES FROM TREATMENT PLANTS OR BIOMASS

5

Sector técnico de la invención

La invención se refiere a un secador de múltiples productos de cintas para productos pastosos y/o pulverulentos que contienen agua a evaporar, en 10 particular para lodos de estación de depuración de aguas residuales urbanas o

industriales, lodos de metanización, subproductos de procesos industriales y otros así como biomasa de cualquier tipo.

El secador es del tipo a baja temperatura, es decir a una temperatura de aire inferior a 95 ^e C, preferiblemente inferior o igual a 85 ^e C.

15

Antecedentes de la invención

Por el documento de patente EP 0570970 se conoce un secador que comprende una cinta transportadora superior que descarga el producto a secar por gravedad en una cinta transportadora inferior y que emplea una corriente de 20 aire ascendente para el secado de los productos transportados por las cintas.

Este documento recomienda forzar la circulación de aire en sentido ascendente para disminuir la cantidad de polvo o de partículas en suspensión arrastradas por la corriente de aire.

Este secador comprende medios de recalentamiento del aire empleado 25 en dirección a los cuales es redirigido el aire después de atravesar la cinta

inferior y a través de los cuales es forzado a circular el citado aire antes de ser redirigido hacia la cinta superior.

Objetivos de la invención

La invención tiene por objeto, principalmente, proporcionar un secador de 30 cinta para un secado térmico mediante convección de aire que garantiza una

buena eficacia energética de secado con un mínimo de polvo arrastrado en el aire de secado.

La invención también pretende proporcionar un secador térmico de cinta, mediante convección de aire, que permite tratar en un mismo equipo tanto lodos de estación de depuración de aguas urbanas o industriales, como lodos de metanización, subproductos de los procesos industriales y otros, y biomasa.

También es de interés un secador térmico que haga un uso eficiente de la energía gastada para el calentamiento y la circulación del aire.

Explicación de la invención

Según la invención, un secador de múltiples productos de cinta para productos pastosos o pulverulentos que contienen agua a evaporar, en particular para lodos de estación de depuración de aguas residuales, lodos de metanización, biomasa, comprende:

- una primera cinta transportadora, permeable al aire, sobre la que se depositan los productos que van a secarse para realizar un primer trayecto de secado;

- al menos una segunda cinta transportadora, permeable al aire, para garantizar al menos un segundo trayecto de secado de los productos tras el primero;

- medios de soplado de aire;

- medios de calentamiento del aire insuflado para secar los productos, y un circuito de distribución del aire de secado hacia los productos y las cintas, y en esencia se caracteriza porque el circuito de aire de secado está previsto para que el aire de secado circule en sentido descendente a través de los productos secados y las cintas, y porque un medio de recalentamiento del aire se ha previsto entre los dos trayectos para recalentar el aire que ha atravesado la capa de productos sobre la primera cinta, antes de que atraviese la capa de productos sobre la segunda cinta.

La circulación del aire en el sentido descendente reduce el riesgo de arrastre de polvo, que se retiene por las cintas que actúan como filtros. El recalentamiento del aire que ha atravesado en una primera etapa los productos más húmedos soportados por la primera cinta permite mejorar el tratamiento del producto más seco, soportado por la segunda cinta transportadora. La circulación del aire se realiza preferiblemente en sentido transversal al avance de las cintas. La segunda cinta está dispuesta debajo de la primera cinta estando previsto el circuito de aire para garantizar un recorrido del aire según una dirección sensiblemente perpendicular a las cintas.

Las cintas son cintas sin fin enrolladas alrededor de rodillos de ejes paralelos horizontales, presentando cada bucle sin fin un ramal superior y un ramal inferior, y el medio de recalentamiento se dispone entre los ramales de la primera cinta.

Los medios de soplado de aire son ventajosamente regulables según la naturaleza de los productos que van a secarse para controlar la pérdida de carga a travesar. Los medios de soplado pueden comprender al menos un ventilador radial accionado por motor de velocidad regulable.

La velocidad de los ventiladores puede ser regulable con ayuda de variadores de velocidad, para garantizar una misma velocidad de paso del aire a través de los productos y las cintas, a pesar de las diferencias de presión diferencial generadas por productos diferentes, y a pesar de la variación de presión diferencial debida a determinados productos durante el proceso de secado. Esto permite garantizar una adaptación automática a múltiples productos y una optimización del consumo de energía eléctrica de ventilación.

Ventajosamente, el medio de calentamiento del aire está situado encima de la primera cinta, y medios de refrigeración del aire que ha atravesado la segunda cinta están dispuestos encima del medio de calentamiento para que los atraviese una parte del aire recirculado, y garantizar una condensación de una parte del agua evaporada. Pueden disponerse uno o varios ventiladores axiales, de eje de rotación horizontal, en un lado del intercambiador de refrigeración para controlar el flujo de aire que atraviesa este intercambiador.

Según esta realización particular, una parte del aire que ha atravesado la segunda cinta, y que se recircula para que pase sobre la primera cinta, pasa a través de al menos un intercambiador de refrigeración, con velocidad variable, para que esta parte de aire se refrigere hasta su punto de rocío, lo que permite eliminar del circuito de aire la cantidad de agua que se ha evaporado de productos a secar. Al eliminarse este agua en forma de agua líquida, el aire de secado puede circular en circuito cerrado.

Un sistema de preparación multiproducto permite una distribución uniforme del producto a secar sobre las cintas de secado y también un aumento de la superficie de intercambio producto / aire en el caso de productos pastosos o con una tamaño granulométrico máximo de 10 mm.

El secador comprende un dispositivo de alimentación de productos de la primera cinta que comprende un extrusor volumétrico que se extiende por todo el ancho de la cinta y una cuba de extrusión apropiada para abrirse en todo el ancho de la cinta, para permitir una carga de productos a secar sin necesidad de extrusión.

La cuba de extrusión puede presentar una forma semicilíndrica cuya concavidad está dirigida hacia arriba, y puede realizarse en dos partes de las cuales al menos una es móvil y puede separarse de la otra mediante un medio de desplazamiento para dejar caer los productos sin extrusión.

La extrusora puede estar formada por palas que se suceden angularmente y se extienden por todo el ancho de la cinta, portándose estas palas radialmente por un árbol coaxial a la cuba de extrusión, rascando las palas flexibles la pared interior de esta cuba.

La invención consiste, aparte de las disposiciones descritas anteriormente, en un determinado número de otras disposiciones que se tratarán más explícitamente a continuación a propósito de un ejemplo de realización descrito con referencia a los dibujos adjuntos, pero que no es en absoluto limitativo.

Breve descripción de los dibujos

En estos dibujos:

La figura 1 es una sección longitudinal de un secador según la invención, que ilustra la colocación de las cintas, ventiladores, intercambiadores de calor y medios de manipulación de los productos que van a secarse.

La figura 2 es un esquema que ilustra la circulación del aire en un secador según la invención.

La figura 3 es una sección transversal según la línea lll-lll de la figura 1 a mayor escala.

La figura 4 es un detalle en perspectiva del ciclo IV de la figura 3.

La figura 5 es una representación, a mayor escala, de una unidad de la figura 1 . La figura 6 es una vista en perspectiva, a menor escala, de un secador de tres secciones, que conforman un módulo de secado, de la figura 1 .

La figura 7 es una sección transversal vertical a mayor escala del dispositivo de preparación y de distribución de los productos que van a secarse para su carga sobre la cinta de secado, en posición de trabajo para productos cuyas partículas tienen un tamaño inferior a 10 mm y principalmente pastosos, y

La figura 8 muestra, de manera similar a la figura 7, el dispositivo de alimentación de los productos a secar en posición de trabajo para productos no pastosos o con un tamaño de partículas superior a 10 mm.

Descripción detallada de la invención

Haciendo referencia a los dibujos, concretamente a las figuras 1 , 3 y 5, puede observarse un secador 1 de cinta para productos pastosos y/o pulverulentos que contienen agua que va a evaporarse, en particular para lodos de estación de depuración de aguas residuales, lodos de metanización, subproductos de los procesos industriales y otros, y biomasa.

El secador comprende una primera cinta transportadora 2, o cinta, permeable al aire, sobre la que se vierten los productos que van a secarse para realizar un primer trayecto de secado, y al menos una segunda cinta transportadora 3, permeable al aire, para garantizar al menos un segundo trayecto de secado de los productos tras el primer trayecto.

Según el ejemplo de realización ilustrado, las cintas 2 y 3 son cintas sin fin enrolladas alrededor de rodillos de ejes paralelos horizontales, respectivamente 2a, 2b y 3a, 3b que determinan los extremos de los bucles y la inversión del trayecto de los ramales de cada bucle. La segunda cinta 3 está dispuesta debajo de la primera cinta.

Una tolva 4 que contiene los productos que van a secarse está prevista encima de la primera cinta 2 para garantizar la alimentación por gravedad, de los productos que van a secarse, de esta cinta 2 en un extremo del bucle, situado a la izquierda según la representación de la figura 1 . El ramal superior 2.1 del bucle se desplaza de izquierda a derecha según esta figura. En su extremo derecho, correspondiente al rodillo 2b, la cinta 2 deja caer los productos sobre la segunda cinta 3 que se extiende más allá del rodillo 2b. La cinta 3 gira en sentido inverso a la cinta 2 y los productos que van a secarse vuelven hacia la izquierda de la figura 1 para verterse en un dispositivo 5.a recuperador de productos secados, debajo del extremo izquierdo de la cinta 3.

Está previsto un cepillo giratorio 6.a en cada extremo de las cintas 2 y 3, justo en la parte superior de la caída de los productos que van a secarse sobre las cintas. El cepillo 6.a para la cinta 2 se encuentra por tanto en el extremo izquierdo mientras que el cepillo 6.a para la cinta 3 se encuentra en el extremo derecho.

Un rompedor 6.b, formado por un eje giratorio con paletas rígidas situadas transversalmente, está previsto en el extremo de enrollamiento de la cinta 2.b y 3.b para garantizar la desagregación de las posibles placas de producto creadas durante el proceso de secado en la cinta 2 y ayudar al vertido del producto en la cinta 3.

Un rompedor 6.c, formado por un eje rotativo de palas rígidas situadas transversalmente, está previsto en el extremo de enrollamiento de la cinta 2.a y 3.a para asegurar la desagregación de las posibles placas de producto creadas durante el proceso de secado en la cinta 3 y ayudar a la alimentación del tornillo 5.a. Un dispositivo 5.b situado debajo de la parte derecha de la cinta 3 recupera posibles partículas de producto depositadas sobre la totalidad del suelo del secador, que se transportan hacia el dispositivo 5.b para el ramal inferior 3.2 de la cinta 3.

Ventajosamente, el secador 1 se realiza de forma modular con unidades o secciones 7.1 , 7.2, 7.3 idénticas, yuxtapuestas, entre dos módulos de extremo 8, 9. El módulo 8, equipado con la tolva 4, rodea la entrada de los productos que van a secarse y la salida de esos productos tras el secado. El módulo 9 rodea los extremos de los bucles alrededor de los rodillos 2b, 3b.

El secador 1 comprende los medios de soplado de aire 10 idénticos para cada sección 7.1 , 7.2, 7.3. Cada medio de soplado 10 comprende un ventilador radial 1 1 (figura 3) que aspira el aire debajo de la segunda cinta 3 tal como se ilustra por las flechas en la figura 3 para insuflarlo en la dirección vertical, tal como se ilustra por la flecha V, en un espacio libre 12 previsto entre los dispositivos de soporte de las cintas y una pared 13 que cierra el secador del exterior. De una manera general, cada sección está delimitada por paredes desmontables, no representadas, con el fin de constituir un espacio relativamente cerrado para una circulación del aire de secado en circuito cerrado.

El circuito de distribución del aire está previsto para que el aire de secado circule en sentido descendente según las flechas D (figura 3) a través de las capas de productos a secar M2, M3 y las cintas 2, 3 que desempeñan un papel de filtro y retienen el polvo.

En cada sección, un medio de calentamiento 14 del aire insuflado que comprende un intercambiador de calor, en adelante el intercambiador 14, se dispone encima de la primera cinta 2. Este intercambiador 14 puede ser un intercambiador líquido/aire o vapor/aire, principalmente agua caliente/aire.

El aire que ha atravesado la cinta 2, cargado del producto M2 que constituyen el producto más húmedo, se recalienta mediante un medio de recalentamiento 15 que comprende un intercambiador, en adelante el intercambiador 15, antes de pasar a través de la capa M3 de producto más seco. El intercambiador 15 de calor 1 recalenta el aire antes de que atraviese la capa de productos M3 sobre la segunda cinta 3. Este intercambiador 15 de calor está ventajosamente dispuesto entre los ramales 2.1 y 2.2 de la cinta 2.

Esta particular disposición del intercambiador 15 favorece que el aire siga una trayectoria recta, sin desviarse, esencialmente perpendicular a las cintas 2, 3 lo que permite aumentar las prestaciones del secador disminuyendo la generación de polvo en suspensión, permitiendo además una construcción más compacta que reduce la distancia entre las cintas 2, 3. Esta reducción de las distancias entre las cintas 2, 3 y el hecho de que se evitan cambios en la dirección del aire de secado, el cual no debe ser desviado de su trayectoria vertical para forzarlo a pasar a través de unos medios de recalentamiento fuera de la proyección vertical de las cintas como ocurre en los secadores del estado del arte, mejora el uso de la energía gastada para el calentamiento del aire, pues reduce el contacto del aire con el ambiente en el trayecto hacia la cinta aguas abajo del medio de recalentamiento, y también reduce la energía gastada para la circulación del aire.

Un intercambiador de refrigeración 16 está dispuesto encima del intercambiador 14 de manera que es atravesado por una parte del aire recirculado por cada ventilador 1 1 . El intercambiador de refrigeración 16 está dispuesto, tal como se ilustra en la figura 5, de manera que es atravesado por el aire en dirección horizontal paralela a la dirección de desplazamiento de las cintas 2 y 3. Están dispuestos uno o varios ventiladores axiales 17, de eje de rotación horizontal ortogonal al eje de rotación del ventilador 1 1 , en un lado del intercambiador 16 para controlar el flujo de aire que atraviesa este intercambiador.

La circulación del aire de secado se garantiza por los ventiladores radiales 1 1 situados a nivel del suelo del secador, que envían el aire hacia la parte superior del secador. La velocidad de los ventiladores principales 1 1 así como la de los ventiladores 17 es regulable con ayuda de variadores de velocidad.

La regulación de la velocidad de los ventiladores principales 1 1 permite garantizar una misma velocidad de paso del aire a través de las cintas 2 y 3 y de las capas de productos, a pesar de las diferencias de presión diferencial creadas por los diferentes productos que van a secarse y a pesar de la variación de presión diferencial que puede resultar en determinados productos durante el proceso de secado. Esta regulación de velocidad de los ventiladores permite proporcionar al secador de múltiples productos una adaptación automática a productos diferentes, y una optimización del consumo de energía eléctrica de ventilación.

La regulación de la velocidad del ventilador 17 permite el ajuste de la parte del aire recirculada que pasa a través del intercambiador de refrigeración 16. La regulación de la velocidad de este ventilador permite además refrigerar la parte del aire que atraviesa el intercambiador 16 hasta una temperatura correspondiente al punto de rocío, lo que permite la eliminación de la cantidad de agua que se ha evaporado del producto a secar, en forma de agua líquida, al tiempo que se hace circular en circuito cerrado el aire de secado. El agua que se ha condensado en el recorrido del intercambiador de refrigeración 16 se evacúa mediante un conducto no visible en los dibujos.

El circuito cerrado seguido por el aire recirculado en el secador comprende una rama vertical correspondiente a la flecha V (figura 3), siendo el plano medio del flujo vertical perpendicular al eje de rotación del ventilador 1 1 , y paralelo a la dirección de avance de las cintas 2 y 3. En la parte alta de la sección de secador, el flujo de aire se divide en dos ramificaciones descendentes, esquematizadas por las flechas 18, 19 en la figura 5. Una parte del flujo descendente según la flecha 18 al pasar delante del intercambiador de refrigeración 16 se aspira según la dirección de las flechas horizontales 20 a través del intercambiador 16, por el ventilador 17 que expulsa el aire aspirado según la dirección descendente 19. El flujo según las flechas horizontales 20 es sensiblemente paralelo a la dirección de desplazamiento de las cintas 2 y 3.

El flujo de aire descendente según las flechas 18, 19 atraviesa a continuación el intercambiador 14 de calentamiento, después atraviesa según el sentido de las flechas verticales descendentes D (figura 3) la primera capa de productos M2 sobre la cinta 2, después el intercambiador de recalentamiento 15, después la segunda capa de productos M3 y la segunda cinta 3 para aspirarse por el ventilador 1 1 según la dirección de la flecha horizontal 21 (figura 3), ortogonal a la dirección de desplazamiento de las cintas.

El secador según la invención constituye un equipo de cinta para un secado térmico mediante convección de aire que permite tratar productos pastosos y/o pulverulentos de diferentes tipos, concretamente lodos de estación de depuración de aguas urbanas o industriales, lodos de metanización, subproductos de los procesos industriales y otros, y biomasa, gracias a un sistema de preparación múltiproducto que comprende un dispositivo de alimentación 22 de la primera cinta 2 que garantiza una distribución uniforme del material que va a secarse sobre la cinta 2, y también un aumento de la superficie de intercambio producto / aire en el caso de productos pastosos o con un tamaño granulométrico inferior a 10 mm.

El dispositivo de alimentación 22, representado a mayor escala en la figura 7, comprende una extrusora volumétrica 23 que se extiende por todo el ancho de la cinta 2 y una cuba de extrusión 24.

La extrusora 23 está formada por palas o paletas flexibles 25 orientadas de manera sensiblemente radial, desplazadas angularmente y que se extienden en paralelo al ancho de la cinta 2. Estas palas 25 están fijadas, según un borde longitudinal, a un extremo en un árbol giratorio 26 paralelo al ancho de la cinta 2. La cuba 24 es sensiblemente semicilíndrica coaxial al árbol 26. Cuando se pone este árbol 26 en rotación, las palas 25 rascan la superficie interior de la cuba 24. Según la representación de las figuras 1 , 7 y 8, el árbol 26 gira en el sentido horario. Las láminas 25 giran debajo de la salida de la tolva 4 y arrastran, en la cuba 24, un volumen determinado por el espacio comprendido entre dos palas y la superficie interna de la cuba. La salida de la tolva 4 está generalmente equipada con un dispositivo de accionamiento giratorio 4a (figura 1 ) para facilitar la salida de los productos hacia la cuba.

La pared interna de la cuba está constituida por una rejilla 27, que presenta perforaciones u orificios a través de los cuales se extruye el material bajo el efecto de la presión ejercida por las palas 25 puestas en rotación. Ventajosamente, las palas 25 están en un número de cuatro y se suceden en ángulo recto, estando la concavidad de la cuba 24 dirigida hacia arriba.

La pared de la cuba 24 se realiza en dos partes 24a, 24b articuladas en su extremo superior exterior respectivamente sobre un eje 28a, 28b paralelo al árbol 26. El pivotado de cada parte 24a, 24b, en el sentido de la apertura de la cuba 24 hacia abajo, se garantiza por un cilindro 29a, 29b del cual un extremo está articulado sobre un punto fijo de la estructura del secador y del cual el otro extremo está articulado sobre un soporte solidario a la parte 24a, 24b y que sobresale hacia el exterior.

Por tanto es posible, tal como se ilustra en la figura 8, abrir la cuba 24 hacia abajo, por ejemplo pivotando la parte 24a en el sentido horario alrededor del eje 28a para liberar una abertura 24 a través de la cual puede caer el material directamente sobre la cinta 2, sin experimentar extrusión.

Este modo de alimentación puede usarse para productos no pastosos o pulverulentos cuyo tamaño granulométrico será superior, por ejemplo, a 10 mm y que no podrán extruirse por el dispositivo 23.

El dispositivo de alimentación 22 constituye un sistema de preparación y de distribución de múltiples productos que conviene para productos pastosos cuyo tamaño granulométrico puede ser inferior o superior al previsto normalmente para la prensa extrusora 23.

La rejilla 27, también realizada en dos partes correspondientes a las partes 24a, 24b, presenta ventajosamente perforaciones de 6-10 mm para la extrusión. En la configuración según la figura 7, la prensa extrusora 23 permite la extrusión de los lodos o de otros productos pastosos que tienen un tamaño granulométrico inferior al tamaño de las perforaciones de la rejilla generando filamentos que se depositan por gravedad sobre la cinta de secado 2. En la configuración de la figura 8, la prensa extrusora 23 permite la distribución sobre la cinta 2 de productos menos pastosos o que presentan una granulometría superior al tamaño de las perforaciones de la rejilla de la prensa extrusora.

El control de la calidad del producto vertido sobre la cinta 2 se garantiza mediante un control de la velocidad regulable de rotación del árbol 26 y de las palas o paletas 25. Estas palas 25 garantizan un control volumétrico del producto que pasa a través de la prensa extrusora, en relación con un control de altura de carga del producto sobre la cinta 2 superior.

El dispositivo de alimentación 22 presenta un ancho equivalente al de la cinta 2 y permite una distribución uniforme del producto. La tolva 4 permite tener un peso uniforme de producto en reserva para regular la presión de carga del producto durante su paso hacia la cinta 2.

Se hace evidente que las ventajas que proporciona este dispositivo de alimentación 22 pueden aprovecharse para otras variantes de secador aún cuando éste no disponga de medios de recalentamiento entre los ramales de la primera cinta. El dispositivo de alimentación 22 es pues compatible con otras variantes del secador no cubiertas por la invención.

El circuito de aire para el secado se realiza con aire cuya temperatura máxima es preferiblemente de 85 ^e C.

El secador 1 se realiza mediante ensamblaje de las secciones 7.1 , 7.2, 7.3 en un número de tres en el ejemplo representado, pudiendo este número ser diferente, y pudiendo alcanzar concretamente siete. La agrupación de una a siete secciones conforma un módulo de secado. Las dimensiones de los módulos se han optimizado para tener en cuenta limitaciones de transporte. La capacidad deseada para el secador 1 se obtiene mediante ensamblaje de varios módulos de secado, concretamente de uno a cinco módulos, con continuidad de las cintas 2, 3 que atraviesan los diferentes módulos. Tanto el ancho de las secciones como de las cintas puede ser variable en función de la capacidad deseada.

Las paredes que revisten el secador, para constituir un espacio cerrado desde la entrada de los productos que van a secarse hasta su salida, se realizan en forma de paneles desmontables fijados a la estructura del secador. Esta estructura se realiza en forma de un paralelepípedo rectangular con perfiles ensamblados tal como se ilustra en la figura 6, con rupturas de puntos térmicos. El esquema de la figura 2 resume el funcionamiento del secador. El aire de secado se sopla por el ventilador 1 1 en dirección del intercambiador de calor 14. Una parte de este aire se deriva para pasar en el intercambiador de condensación 16 bajo el efecto de la aspiración del ventilador 17. Esta parte, tras haberse descargado una determinada cantidad de humedad de la misma, se reintroduce en el flujo de aire dirigido hacia el intercambiador 14. El aire calentado por este intercambiador atraviesa la capa de productos M2 soportada por la cinta 2, así como esta cinta, para a continuación recalentarse por el intercambiador 15 y para atravesar la capa de productos M3 y la cinta 3. El aire que ha atravesado la cinta 3 se reenvía a la aspiración del ventilador 1 1 .

Un secador según la invención permite tratar diferentes tipos de productos al tiempo que garantiza una misma velocidad de paso del aire a través de las cintas y de las capas de productos que van a tratarse mediante regulación de los variadores de velocidad que controlan los ventiladores 1 1 .

La circulación del aire en el sentido descendente y en sentido transversal al avance de las cintas permite reducir la generación de polvos, sin perjudicar el nivel del secado gracias al recalentamiento del aire que ha atravesado la cinta 2 cargada con el producto más húmedo.

La refrigeración de una parte del aire hasta un punto de rocío que permite la eliminación de la cantidad de agua que se ha evaporado, con circulación en circuito cerrado del aire de secado.

El secador permite obtener en la salida un producto cuya sequedad puede ser regulable y del orden del 90%.

Numerosas aplicaciones son posibles, no solamente a los lodos, sino también a biomasa, o a virutas de madera o similares que, en la salida del secador, se someten a un tratamiento de valorización energética o de gasificación que proporciona gas usado en cogeneración para producir electricidad; esta gasificación genera residuos en forma de cenizas.