BR0300827B1 - processo para influenciar as caracterìsticas de resìduos da incineração de uma instalação de incineração. - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA INFLUENCIAR AS CARACTERÍSTICAS DE RESÍDUOS DA INCINERAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE INCINERAÇÃO".
A invenção refere-se a um processo para influenciar as caracte-rísticas de resíduos da incineração de uma instalação de incineração, espe-cialmente uma instalação de incineração do lixo, no caso do qual o combus-tível é incinerado sobre uma grelha de combustão, e os resíduos da incine-ração que se produzem neste caso são levados, mediante uma regulação decombustão correspondente, a uma temperatura elevada.
No caso de um processo desta técnica, o qual é conhecido daEP 0 667 490 B1, o combustível é tão fortemente aquecido na grelha decombustão, que a escória que neste caso se forma, apresenta, antes de al-cançar um estágio de fusão disposto fora da grelha de combustão, umatemperatura que fica perto abaixo do ponto de fusão desta escória. No en-tanto, no caso deste processo é regulada de tal maneira, que a escóriaapresenta no fim da grelha de combustão uma temperatura tão alto quantopossível, com o intuito de manter baixo o dispêndio de energia no estágio defusão disposto em seguida. No entanto, neste caso não acontece nenhumasinterização ou fusão da escória. Com o intuito de obter mesmo assim aqualidade de escória desejada, é necessária um estágio de fusão dispostoem seguida. Este estágio de fusão disposto em seguida, não exige somenteum dispositivo correspondente, mas apesar da condução do processo acimamencionada, também um dispêndio de energia elevado.
Os componentes de substâncias poluentes anorgânicos e orgâ-nicos permanecentes, são significativos para a qualidade desejada da escó-ria. Componentes de substâncias poluentes anorgânicas são principalmentemetais pesados e sais, enquanto as substâncias poluentes orgânicas basei-am-se especialmente em uma combustão incompleta. Além disso é essenci-al para julgar a qualidade da escória, como as substâncias poluentes exis-tentes são removidas por lavagem quando de ensaios de eluição. Além dis-so, as características mecânicas são importantes para o julgamento da ade-quação técnica em termos de construção, por exemplo na construção dedepósitos, aterros ou construção de estradas.
Em virtude das temperaturas altas quando do tratamento dosresíduos de incineração em um estágio de fusão, resíduos de incineraçãofundidas são caracterizados por proporções pequenas de compostos orgâni-cos. Enquanto que escórias típicas de instalações de incineração do lixoainda apresentam componentes não incinerados, geralmente medidos comoperda por recozimento, com uma porcentagem em peso de 1 a 5, a perdapor recozimento no caso de resíduos de incineração fundidos, fica em tornode uma porcentagem de peso de abaixo de 0,3. Além disso, resíduos de in-cineração fundidos são caracterizados por proporções pequenas de sais emetais pesados que podem ser removidos por extração a úmido, uma vezque estes ou são evaporados, ou são integrados na matriz de vidro, que seforma quando do resfriamento do material fundido.
É tarefa da invenção, influenciar e regular o processo de com-bustão de tal maneira, que se obtenha uma escória totalmente sinterizada,com a qualidade desejada, sem a utilização de agregados de fundição ou devitrificação, dispostos depois.
Como uma "escória totalmente sinterizada", entende-se ummaterial, o qual consiste em fragmentos sinterizados e/ou fundidos, queapresentam de maneira típica uma granulometria de pelo menos 2 a 8 mm.Estes fragmentos consistem de resíduos de incineração do lixo, os quais sãoaglomerados mediante fundição total ou superficial.
Os fragmentos sinterizados ou fundidos podem ter uma estrutu-ra porosa, em virtude da liberação de gases quando da sinterização ou dafundição. A possível porosidade da escória totalmente sinterizada baseia-seno fato, que a temperatura da escória fundida no leito de combustão, não ébastante alta, para causar uma viscosidade suficientemente baixa, e comisso uma expulsão de bolhas miúdas de gás, fato este que na técnica devidro também é denominado como afinagem. Nisto distingue-se a escóriatotalmente sinterizada de escórias tipicamente vitrificadas, as quais são obti-das em processos de alta temperatura, dispostos em seguida, em fornos decadinho revestidos com material refratário, ou em outros agregados de fun-dição.
Além disso, a escória totalmente sinterizada pode conter tam-bém componentes de um resíduo, como vidro ou metais, os quais passampela grelha de combustão, ao máximo possível não influenciados pelo pro-cedimento de combustão, por conseguinte, em sentido mais específico, noleito de combustão nem são fundidos, nem sinterizados, mas dispõem dascaracterísticas desejadas, com vista à combustão e às substâncias poluen-tes que podem ser removidas por extração a úmido.
De acordo com Hàmmerli (Lixo e Resíduos 31, caderno anexoEliminação de Escórias e outras Substâncias residuais, página 142, 1994), otermo ,,Sinterização" é denominado como um ,,Caso especial de Fundição ede Congelação". Por conseguinte, em seguida o termo sinterização passapara além da utilização deste termo freqüentemente usual na ciência, como"processo superficial de aglutinação ou união por fundição de partículas". Osfragmentos sinterizados da escória totalmente sinterizada, evidentementetambém podem ser fundidos total ou parcialmente.
Em seguida, como escória residual são denominados compo-nentes da escória, os quais não são sinterizados e/ou fundidos. A escóriaresidual é caracterizada, por uma granulometria menor em comparação coma escória totalmente sinterizada, assim como uma mais alta perda por reco-zimento e proporção de substâncias poluentes que podem ser removidas porextração a úmido.
Partindo de um processo do gênero inicialmente explicado, a ta-refa é solucionada de acordo com a invenção pelo fato, que o controle decombustão é conduzido de tal maneira, que já no leito de combustão dazona de combustão principal ocorre um processo de sinterização e/ou defundição dos resíduos de incineração para a escória, e que resíduos de inci-neração ainda não totalmente sinterizados ou fundidos, no fim do processode combustão são separados, e são novamente alimentados ao processo decombustão.
Por conseguinte, a idéia básica da invenção consiste no fato deinfluenciar, por um lado, o processo de combustão na grelha de combustãode tal maneira, que já ocorre um processo de sinterização e/ou fundição nagrelha de combustão na zona de combustão principal, e que os resíduos deincineração ainda não sinterizados ou fundidos são outra vez retornados,com o intuito de sofrer, quando da segunda ou terceira passagem, o proces-so de sinterização e/ou fundição desejado.
Por conseguinte, a prioridade da idéia de invenção consiste nofato, de efetuar o processo de sinterização e/ou fundição dos resíduos deincineração, já no leito de combustão da zona de combustão principal, o queaté agora não foi considerado como possível. É que para grelhas de com-bustão mecânicas é extremamente prejudicial, se escória líquida entra entreas barras da grelha ou outras partes móveis da grelha de combustão. Poresta razão evitou-se uma fundição da escória na grelha, e prestou-se aten-ção para o fato, que não é alcançada a temperatura de fusão da escória noleito de combustão.
No caso do processo de acordo com a invenção, o processo desinterização e/ou fundição ocorre na região superior do leito de combustão,uma vez que partindo de cima acontece o maior efeito de calor pela radiaçãodo corpo da chama, e que de baixo, devido à admissão de ar de combustãoprimário relativamente frio, a temperatura do material que fica diretamentena grelha de combustão, pode ser mantida mais baixa que no lado superiordo leito de combustão. Uma vez que no caso de uma tal regulação da com-bustão, não pode ser transformada a totalidade existente dos resíduos deincineração em uma escória totalmente sinterizada, com a qualidade deseja-da, então aqueles resíduos de incineração, que ainda não apresentam a ca-racterística da escória totalmente sinterizada, são outra vez alimentados aoprocesso de combustão.
Uma vez que a sinterização e/ou fundição da escória é alcança-da no leito de combustão da fornalha de grelha, não é necessária nenhumafonte de energia adicional externa. A qualidade obtida corresponde ao má-ximo possível aos produtos, que o especialista conhece dos conhecidos pro-cessos térmicos de alta temperatura dispostos depois, para a fundição e vi-trificação. Neste caso utilizam-se agregados como forno tubular rotativo, for-no de cadinho e câmara de fusão. No entanto, a desvantagem essencialdestes processos conhecidos, é a necessidade de agregados adicionais,muito dispendiosos, e a alta demanda de energia, o que é evitado pela pre-sente invenção, mesmo com qualidade aproximadamente semelhante daescória.
Um aspecto essencialmente vantajoso da regulação da com-bustão, de acordo com o processo de acordo com a invenção, consiste nofato, que efetua-se um enriquecimento de oxigênio do ar de combustão pri-mário para aproximadamente 25% em volume até 40% volume. Uma outramedida vantajosa consiste no fato, que se realiza um preaquecimento datemperatura do ar primário para valores de aproximadamente 100°C a400°C. Estas medidas podem ser utilizadas, de acordo com a situação, demaneira separada ou combinada. De preferência, em dependência da condi-ção do material a ser queimado, a temperatura de combustão na zona decombustão principal, é regulada em 1.000oC a 1.400°C.
Todas as medidas no âmbito da regulação de combustão, paraa regulação das condições pretendidas, nas quais os resíduos de incinera-ção são transformados em escória sinterizada e/ou fundida, são escolhidasde tal maneira, que se obtém uma proporção de escória totalmente sinteri-zada de 25-75 % em peso, da totalidade dos resíduos de incineração. Nocaso desta medida está garantido, que no leito de combustão da zona decombustão principal, sobre a grelha de combustão, existe bastante materialnão fundível, que circunda a escória em fusão, assim que esta não podeprejudicar as partes mecânicas da grelha de combustão.
Em um outro aperfeiçoamento vantajoso da invenção, cinza vo-lante é outra vez alimentada ao processo de combustão. Esta cinza volantedeixa o leito de combustão com os gases de combustão através da caldeirade vapor, e é separada em um filtro de gás de escape.
A separação da escória ainda não totalmente sinterizada, da es-cória totalmente sinterizada, é possível mediante classificação da escória,depois da descarga para fora do sistema de combustão, sendo que se fazum corte de separação com um tamanho de grão de, por exemplo, 2 a 10mm. Neste caso, a granulação superior corresponde à escória totalmentesinterizada, enquanto a granulação inferior representa a fração a ser condu-zida de volta. Para a execução deste processo existem diversos processosde separação mecânicos, os quais o especialista conhece.
A separação pode efetuar-se ou por peneiração, ou em um outroaperfeiçoamento vantajoso da invenção, por uma combinação de peneiraçãoe um processo de lavagem.
Evidentemente ainda são possíveis ainda outras medidas para omelhoramento da qualidade da escória, as quais se realizam fora da instala-ção de incineração, e especialmente podem ser vistas em processos de la-vagem especiais, com ou sem aditivos químicos.
A fração fina, com uma granulometria de menos que 2 a 10 mm,é conduzida de volta para o processo de combustão. Neste caso, a condu-ção de volta pode realizar-se por meio de adição por mistura ao combustívela ser alimentado, ou mediante carregamento direto sobre o leito de com-bustão. Para a evitação de formação de poeira e para o melhoramento damaneabilidade, a fração fina pode ser peletizada ou briquetada antes dacondução de volta.
Em seguida, a invenção será explicada mais detalhadamente,através de dois fluxogramas. Os exemplos de execução do processo deacordo com a invenção mostram:
a figura 1 um fluxograma de um processo básico, ea figura 2 uma forma de execução ampliada do processo, deacordo com a figura 1.
De acordo com ambas as variantes do processo, de acordo comas figuras 1 e 2, 1000kg de lixo, com um teor de cinzas de 220kg, são carre-gados sobre uma fornalha de grelha, e neste caso são queimados de talmaneira, que já uma proporção de 25 a 75% dos resíduos de incineraçãoque se obtêm, é transformada em escória totalmente sinterizada. A totalida-de dos resíduos são 300kg, que caem para dentro de um separador de es-cória por via úmida, neste são extintos e descarregados. Por meio de umprocesso de separação, que compreende uma peneiração e eventualmenteum processo de lavagem, são separadas 200kg de escória totalmente sinte-rizada, os quais são conduzidos à utilização. 100kg de resíduos de incinera-ção, os quais ainda não são sinterizados, são outra vez conduzidos ao pro-cesso de combustão. A cinza volante, que deixa o espaço de combustãocom os gases de fumaça, fica em 20 kg, é recuperada no filtro de gases deescape e por meio de limpeza dos tubos de caldeira, e é conduzida a umcaminho de eliminação separado.
No caso da variante de acordo com a figura 2, 31 Okg de resídu-os de incineração chegam no separador de escória por via úmida, uma vezque no caso desta condução do processo, 10kg da cinza volante são outravez alimentados ao processo de combustão. O resto do decurso do proces-so corresponde àquele de acordo com a figura 1.
Claims (11)
1. Processo para influenciar as características de resíduos daincineração de uma instalação de incineração, especialmente uma instala-ção de incineração do lixo, no caso do qual o combustível é incinerado sobreuma grelha de combustão, e os resíduos da incineração que se produzemneste caso são levados, mediante uma regulação de combustão correspon-dente, a uma temperatura elevada, caracterizado pelo fato de o controle decombustão ser conduzido de tal maneira, que já no leito de combustão dazona de combustão principal ocorre um processo de sinterização e/ou defundição dos resíduos de incineração para a escória, e que resíduos de inci-neração ainda não sinterizados ou fundidos, no fim do processo de com-bustão são separados, e são novamente alimentados ao processo de com-bustão.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato, de a regulação de combustão compreender um enriquecimento de oxi-gênio do ar de combustão primário, para 25% em volume até 40% em volume.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de a regulação de combustão compreender um preaquecimento doar de combustão primário, para 100°C até 400°C.
4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, ca-racterizado pelo fato de a temperatura do leito de combustão ser reguladaem 1.000°C a 1.400°C.
5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, ca-racterizado pelo fato de a regulação de combustão ser regulada de tal ma-neira, que se obtém uma proporção em escória totalmente sinterizada de 25% a 75%, da totalidade dos resíduos de incineração.
6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, ca-racterizado pelo fato de a cinza volante, que se obtém quando do processode combustão, ser outra vez alimentada ao processo de combustão.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelofato, de efetuar-se uma separação da escória totalmente sinterizada, da es-cória ainda não totalmente sinterizada.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de a separação realizar-se por meio de um corte de separação com umtamanho de grão de 2 a 10 mm.
9. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, ca-racterizado pelo fato de os resíduos de incineração serem peletizados oubriquetados antes da condução de volta.
10. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, ca-racterizado pelo fato de a condução de volta dos resíduos de incineração,efetuar-se por meio de adição por mistura ao combustível a ser alimentado.
11. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, ca-racterizado pelo fato de a condução de volta dos resíduos de incineração,efetuar-se mediante carregamento direto sobre o leito de combustão.
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