BR112013008813B1

BR112013008813B1 - Instalação de tratamento de resíduos e método de tratar resíduos contendo lamadessecada

Info

Publication number: BR112013008813B1
Application number: BR112013008813A
Authority: BR
Inventors: Zhang Changle; He Chengfa; Inoue Eiji; Wang Kechun; Ichitani Noboru; Li Shunan; Katahata Tadashi; Matsuuchi Takao; Watanabe Tatsuya; Hayashi Toshikazu; Guo Wensan; Li Zhaohui
Original assignee: Anhui Conch Group Company Ltd; Anhui Conch Kawasaki Energy Conservation Equipment Mfg Company Limited; Anhui Conch Kawasaki Engineering Company Ltd; Anhui Tongling Conch Cement Company Ltd; Building Material Design And Res Institute Of Anhui Conch; Kawasaki Heavy Ind Ltd
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2020-01-14
Also published as: EP2631220B1; CN102452802A; TWI515395B; JP5789669B2; KR101571155B1; JP2013540051A; CN102452802B; EP2631220A4; WO2012051957A1; DK2631220T3; TW201221864A; KR20130122728A; EP2631220A1; MY163220A; BR112013008813A2

Abstract

instalação de tratamento de resíduos e método de tratar resíduos contendo lama dessecada compreende que em uma fornalha de gaseificação (1) do tipo leito fluidificado para decompor termicamente resíduos, a temperatura de um leito fluidificado (1a) é mantida dentro de uma faixa preferível, mesmo se forem processados os resíduos contendo a lama dessecada tendo maior teor de água do que resíduos convencionais; a instalação de tratamento de resíduos (100) é construída nos arredores de uma instalação produtora de cimento (200); a aparelhagem compreende a fornalha de gaseificação (1) do tipo leito fluidificado para gaseificar os resíduos para gerar um gás de pirólise, e uma linha de transporte de gases (6) para transportar o gás de pirólise gerado com carbono fixo e cinzas até um preaquecedor (10) ou um calcinador (20) para cimento; a aparelhagem também compreende um dispositivo de elevação de temperatura tal como um aquecedor de ar de gases (41) e similares, que eleva a temperatura do valor estimado que é fornecido à fornalha de gaseificação (1) utilizando o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento (200).

Description

INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS E MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA

Campo de aplicação [001] O presente pedido de patente de invenção está relacionado a uma instalação para tratamento sanitário de resíduos utilizando uma instalação produtora de cimento e, particularmente, ao tratamento de resíduos contendo lama com alto teor de água.

ESTADO DA TÉCNICA [002] Nos últimos anos, a necessidade de tratamento sanitário de resíduos aumentou junto com o aprimoramento de normas sociais em, por exemplo, países em desenvolvimento, e está previsto o aumento da quantidade de resíduos incinerados. Por outro lado, são causados problemas de despesas maiores e um período de construção maior necessário para a construção da planta geral de incineração de resíduos. Além disso, surgiu um problema de escassez de aterros sanitários para as cinzas

geradas em	um incinerador de	resíduos em nosso	estado, e	a
instalação	de	uma fornalha	de derretimento de	cinzas,	o
estabelecimento	de um método	de reciclagem para	as cinzas	e
similares	são	requisitos	indispensáveis no	caso	da

construção de um novo local de descarte.

[003] Nesse aspecto, os inventores do presente pedido desenvolveram um sistema de descarte de resíduos, que utiliza de maneira lucrativa a atual instalação produtora de cimento, e um pedido de patente já foi depositado (Documento de Patente 1). É para prover uma fornalha de gaseificação do tipo leito fluidificado nas

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2/55 proximidades de uma instalação produtora de cimento existente e nessa fornalha de gaseificação um gás de pirólise, que é gerado pela gaseificação de resíduos tais como resíduos (sic) e similares, é fornecido a um calcinador ou uma fornalha (forno) para cimento contendo carbono fixo e cinzas.

[004] Se o gás de pirólise dos resíduos puder ser queimado no calcinador ou na fornalha para cimento, uma aparelhagem de descarte de resíduos pode ser construída a um custo consideravelmente mais baixo e em menor tempo do que construir um novo incinerador de resíduos dedicado. Além disso, o gás de pirólise e o carbono fornecido ao calcinador e à fornalha para cimento são utilizados como uma porção dos combustíveis, e as cinzas são utilizadas como parte das matérias-primas do cimento. Mais especificamente, essa tecnologia não se limita à utilização da instalação produtora de cimento existente, mas permite a utilização do gás de pirólise, do carbono e das cinzas resultantes dos resíduos no processo para produzir cimento, o que organiza uma relação mutuamente benéfica.

[005] Entretanto, de forma similar à situação da necessidade crescente de tratamento de resíduos, conforme descrito acima, à medida que progridem os equipamentos de estação de tratamento de esgoto, o volume de depuração da lama de esgoto gerada também aumenta. Embora seja comum que a lama do esgoto se acumule após a remoção da

água,	há uma	preocupação	com a	poluição da	água do solo	e
com o	odor e	para sanar essa preocupação, é	proposto que	a
lama	seja queimada junto	com	os resíduos,	ou a lama	é
termicamente	decomposta	sendo	entregue à	fornalha	de

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3/55 gaseificação, conforme descrito abaixo. Além do descrito acima, é tradicionalmente realizada uma combustão multi combustível de uma pequena quantidade de lama dessecada em um incinerador de resíduos existente.

[006] Por exemplo, o Documento de Patente 2 descreve que, em uma fornalha fluidificada empregada para a incineração ou a pirólise dos resíduos, a quantidade de abastecimento da lama para a combustão multicombustível com os resíduos sólidos é alterada para controlar adequadamente a temperatura do leito fluidificado. Além disso, é descrito que resíduos de alto valor calorífico tais como, por exemplo, lascas de madeira são conduzidos para dentro da fornalha quando uma combustão mista da lama com outros resíduos é realizada na fornalha de gaseificação do tipo leito fluidificado para manter um determinado nível de geração de calor para atingir a combustão e a pirólise em uma aparelhagem de gaseificação de resíduos conforme descrito no Documento de Patente 3.

Documento de Patente 1 Especificação N.° 101434461 do Pedido de Patente Chinesa Não Examinado Submetido à Inspeção Pública

Documento de Patente 2

Publicação N° H11-337036 (1999) do Pedido de Patente

Japonesa Submetido à Inspeção Pública.

Documento de Patente 3

Publicação N° 2006-220365 do Pedido de Patente Japonesa Submetido à Inspeção Pública.

Sumário [007] No entanto, em geral, o teor de água da lama dessecada é mais alto, ou seja, cerca de 80%

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e o calor	latente	da	vaporização	da	água é maior	e,	além
disso, o	diâmetro	da	partícula	do	teor sólido	na	lama
dessecada	é menor	do	que o de resíduos triturados	e	então

uma proporção maior da lama é dispersa antes da gaseificação e da geração de calor no leito fluidificado. Dessa forma, quando o nível da lama contida nos resíduos aumenta, a temperatura do leito fluidificado diminui e, dessa forma, há uma preocupação com a falha em manter a reação de pirólise (reação de decomposição térmica).

[008] Portanto, a proporção da lama para a combustão mista com os resíduos no incinerador de resíduos existente é normalmente cerca de 5%, e é fato que a máxima proporção da lama disponível para o tratamento é apenas cerca de 10%. Embora seja eficaz empregar as lascas de madeira como combustível auxiliar descrito no referido Documento de Patente 3, nem sempre é possível garantir regularmente a obtenção da quantidade apropriada dos resíduos de alto valor calorífico tais como as lascas de madeira para a quantidade de descarte da lama e, dessa forma, deve ser ressaltado que a praticidade de tal método é insatisfatória. Por exemplo, presumindo-se que os resíduos domésticos (0,8 kg/pessoa/dia) e o esgoto doméstico (300 l/pessoa/dia) sejam tratados ao mesmo tempo, os resíduos de 240 t/data e a lama dessecada de 60 t/data devem ser simultaneamente tratados para uma cidade de 300.000 pessoas

e, dessa	forma,	é necessário	tratar ao	mesmo	tempo os
resíduos	contendo	20% de lama.
		[009] Com	base	nas	situações
descritas	acima,	é um objetivo do	presente	pedido	de patente

de invenção prover uma instalação de tratamento de resíduos

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5/55 que possa manter a temperatura do leito fluidificado na fornalha de gaseificação dentro de uma faixa preferível, mesmo se forem tratados os resíduos contendo a lama dessecada com maior teor de água que os resíduos convencionais.

[0010] Conforme descrito acima, os inventores do presente pedido desenvolveram o sistema que alcança a relação mutuamente benéfica entre a instalação produtora de cimento existente e a instalação de tratamento de resíduos que é instalada próxima a ela, e obtiveram a ideia inventiva de utilizar o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento como fonte de calor para manter a temperatura do leito fluidificado na fornalha de gaseificação dando ávida continuidade ao estudo para posterior melhoria desse sistema, e ao final chegaram à conclusão do presente pedido de patente de invenção.

[0011] Mais especificamente, o presente pedido de patente de invenção de acordo com a reivindicação 1 está direcionado à instalação de tratamento de resíduos instalada nos arredores de uma instalação produtora de cimento, compreendendo:

uma fornalha de gaseificação do tipo leito fluidificado configurada para gaseificar resíduos para gerar gás de pirólise;

uma rota de transporte de gás configurada para transportar o gás de pirólise gerado na fornalha de gaseificação até um preaquecedor ou um calcinador para cimento na instalação produtora de cimento contendo carbono fixo e cinzas; e

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6/55 um dispositivo de elevação de temperatura configurado para elevar a temperatura do ar fluidificador a ser fornecido à fornalha de gaseificação supracitada utilizando o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento supracitada.

[0012] Com tal configuração, o ar fluidificador tendo temperatura elevada é fornecido à fornalha de gaseificação do tipo leito fluidificado para tratar os resíduos, de tal forma que a temperatura do leito fluidificado na fornalha de gaseificação pode ser mantida dentro de uma faixa apropriada mesmo se uma quantidade relativamente maior de lama dessecada estiver contida nos resíduos. Uma vez que o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento é utilizado para elevar a temperatura do ar fluidificador, nenhum combustível auxiliar é necessário para consumo ou seu consumo pode ser consideravelmente reduzido, proporcionando maior compatibilidade ambiental.

[0013] Então, o gás de pirólise gerado na fornalha de gaseificação é transportado para o preaquecedor ou o calcinador para cimento através da rota de transporte de gás enquanto contendo carbono fixo e cinzas, para que o calor da combustão seja utilizado no preaquecimento e na calcinação para as matérias-primas do cimento. O vapor de água gerado a partir da lama dessecada é transportado junto com esse gás de pirólise e o calor usado para elevar a temperatura do ar fluidificador também é transportado para o preaquecedor e o calcinador para cimento junto com esses gases conforme descrito acima.

[0014] Mais especificamente, o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento é utilizado

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7/55 para a manutenção da temperatura do leito fluidificado na fornalha de gaseificação, e então é retornado para a instalação produtora de cimento novamente junto com o gás de pirólise e similares ali gerados. Em outras palavras, uma combinação do uso da instalação de tratamento de resíduos e da instalação produtora de cimento permite utilizar de forma lucrativa o calor gerado na instalação produtora de cimento da maneira mais eficiente possível para manter a temperatura do leito fluidificado da fornalha de gaseificação, e como resultado, uma quantidade maior de lama do que aquela de um tratamento convencional pode ser tratada simultaneamente com os resíduos.

[0015] Na instalação de tratamento de resíduos descrita acima, a fornalha de gaseificação pode preferivelmente compreender um dispositivo de abastecimento que seja capaz de abastecer a lama dessecada e outros resíduos separadamente. Com isso é possível obter o ajuste adequado da temperatura do leito fluidificado, além de ajustar a quantidade dos resíduos inteiros incluindo a lama dessecada, ajustando adequadamente a quantidade de admissão de qualquer um dentre a lama dessecada e outros resíduos, que apresentarem quantidades diferentes de geração de calor uns dos outros, ou alterando adequadamente a proporção das quantidades de admissão de ambos. Em especial, é eficaz ajustar a quantidade de admissão da lama dessecada contendo água com maior teor de água.

[0016] Além do mencionado acima, a quantidade de admissão utilizada no presente documento significa uma quantidade de tempo de entrada por unidade, e ajustá-la significa, por exemplo, não apenas realizar um

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8/55 controle de resposta alterando a quantidade de admissão de acordo com a temperatura do leito fluidificado, mas também investigar as quantidades de gerações de calor da lama dessecada e outros resíduos antecipadamente, e então definir as condições de operação tais como a quantidade de admissão ou a proporção da lama dessecada e outros resíduos de forma a manter a temperatura do leito fluidificado dentro de uma faixa predeterminada.

[0017] Por exemplo, a proporção da quantidade de admissão da lama dessecada e outros resíduos pode ser ajustada para que o menor valor calorífico dos resíduos inteiros contendo a lama dessecada seja igual ou superior a um valor predeterminado (por exemplo, cerca de 800 a 1.200 kcal/kg), de tal forma que a quantidade de calor suficiente necessária para causar a pirólise através das combustões autógenas desses possa ser assegurada, e dessa forma, o abastecimento de um combustível auxiliar pode ser desnecessário.

[0018] Para essa finalidade, por exemplo, a análise de componentes da lama dessecada é realizada antecipadamente, antes do abastecimento da fornalha de gaseificação para se obter o menor valor calorífico, e o menor valor calorífico obtido é armazenado. Depois disso, primeiro de tudo, os resíduos com exceção da lama dessecada são fornecidos à fornalha de gaseificação e a temperatura do leito fluidificado é medida e, com base no resultado dessa medição, o menor valor calorífico dos resíduos com exceção da lama dessecada é estimado. Então, com base no valor estimado e no menor valor calorífico da lama dessecada armazenada descrita acima, a proporção das

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9/55 quantidades de admissão da lama dessecada e de outros resíduos pode ser ajustada adequadamente, a fim de prover o menor valor calorífico dos resíduos inteiros como igual ou superior ao valor predeterminado supracitado.

[0019] No ajuste da proporção das quantidades de admissão conforme descrito acima, a temperatura do leito fluidificado é medida enquanto a lama dessecada e outros resíduos são fornecidos, as quantidades de admissão da lama dessecada podem ser alteradas com base no resultado dessa medição para proporcionar adequadamente a temperatura do leito fluidificado para se aproximar da temperatura objetivada. A temperatura do leito fluidificado pode ser rapidamente ajustada alterando a quantidade de admissão da lama dessecada contendo água com maior teor de água.

[0020] Outro exemplo é a medição da temperatura do leito fluidificado ser primeiramente realizada enquanto os resíduos com exceção da lama dessecada são encaminhados à fornalha de gaseificação, e com base no resultado dessa medição, a quantidade de admissão dos resíduos supracitada (lama dessecada não incluída) é ajustada, para fazer com que a temperatura do leito fluidificado seja maior que a temperatura objetivada. Então, a medição da temperatura do leito fluidificado também é realizada enquanto a lama dessecada é adicionalmente encaminhada à fornalha de gaseificação e, com base no resultado dessa medição, a quantidade de admissão da lama dessecada pode ser ajustada adequadamente de forma a proporcionar uma temperatura do leito fluidificado como sendo a temperatura objetivada supracitada.

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10/55 [0021] Com relação a isso, a quantidade de admissão dos resíduos com exceção da lama dessecada pode ser mantida constantemente, ou alternativamente, a quantidade de admissão pode ser alterada. Alternativamente, a quantidade de admissão de outros resíduos pode ser controlada, no lugar do controle da quantidade de admissão da lama dessecada. Uma vez que a fornalha de gaseificação é geralmente operada na ausência de oxigênio na qual a taxa de ar é inferior a 1, a quantidade de admissão elevada dos resíduos proporciona uma temperatura reduzida do leito dependendo da capacidade de calor. Por outro lado, a quantidade aumentada de abastecimento do ar fluidificador causa uma combustão aprimorada para se alcançar a temperatura elevada do leito.

[0022] Além disso, uma vez que o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento é utilizado para elevar a temperatura do ar fluidificador fornecido à fornalha de gaseificação no presente pedido de patente de invenção, conforme descrito acima, a temperatura do leito fluidificado pode ser ajustada controlando o nível dessa temperatura elevada ou, em outras palavras, controlando a quantidade de calor proporcionada ao ar fluidificador. Mais especificamente, a temperatura do leito fluidificado também pode ser controlada ajustando a quantidade de abastecimento do ar fluidificador ou sua temperatura ou similares, bem como ajustando a quantidade de admissão dos resíduos contendo a lama dessecada, com isso proporcionando uma capacidade de controle melhorada e flexibilidade aprimorada. Por exemplo, a temperatura do leito fluidificado pode ser mantida a uma temperatura ideal,

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11/55 ao mesmo tempo cumprindo diversos tipos de condições tais como manter a parte interna da fornalha de gaseificação com uma pressão negativa, preferencialmente mantendo o estado fluidificador do material do leito e similares.

[0023] Entretanto, no caso em que a lama dessecada é fornecida ao leito fluidificado da fornalha de gaseificação, conforme descrito acima, se a lama for fornecida a um único local em maior quantidade, é causada uma diminuição local significativa da temperatura ao redor do local e, dessa forma, há uma preocupação de que a reação de pirólise não ocorra. Dessa forma, quando a proporção do abastecimento da lama dessecada for aumentada, é preferível realizar o abastecimento distribuído ao leito fluidificado da fornalha de gaseificação a partir de múltiplos locais de seu lado superior. Isso possibilita uma capacidade de controle melhorada para a temperatura do leito fluidificado e, portanto, é vantajoso manter sua temperatura dentro de uma faixa predeterminada.

[0024] Ainda, a fim de tomar uma contramedida no caso em que a temperatura adequada do leito não possa ser mantida apenas proporcionando a temperatura elevada do ar fluidificador, conforme descrito acima, pode ser incluído um dispositivo de abastecimento de combustível para fornecer um combustível auxiliar ao leito fluidificado. Isso permite que uma quantidade aumentada da lama dessecada possa ser tratada e, mesmo que os resíduos sejam os assim chamados resíduos de baixa qualidade, nos quais o nível de geração de calor dos resíduos com exceção da lama dessecada é mais baixo do que a geração de calor presumida, a

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12/55 temperatura adequada do leito pode ser mantida pela combustão do combustível auxiliar.

[0025] O combustível auxiliar disponível tendo tal característica inclui, mais especificamente, um combustível auxiliar sólido tal como carvão pulverizado que pode ser fornecido a um bordo livre do lado superior do leito fluidificado. Nesse caso, o uso dos grãos excessivamente mais finos do carvão pulverizado propicia uma fácil descarga da fornalha de gaseificação sendo carregado com o fluxo do gás de pirólise, e por outro lado, o uso dos grãos excessivamente maiores do carvão pulverizado causa uma rápida sedimentação dos grãos no leito fluidificado, o que provavelmente levará a uma contribuição insuficiente para a combustão. Dessa forma, o diâmetro médio das partículas do carvão pulverizado é preferencialmente cerca de 0,1 a 3 mm.

[0026] Além do mencionado acima, o combustível auxiliar não se limita ao carvão pulverizado e além deste, qualquer tipo de combustível pode estar disponível contanto que o combustível seja queimado no leito fluidificado, tais como, por exemplo, pneus velhos, plásticos, lascas de madeiras, carvão vegetal, carbonetos da lama e similares.

[0027] A instalação de tratamento de resíduos descrita acima pode incluir um secador para secar a lama dessecada antes de ser encaminhada à fornalha de gaseificação utilizando o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento. Isso pode proporcionar uma quantidade aprimorada da geração de calor a partir dos resíduos contendo a lama dessecada, o que é proveitoso para manter a

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13/55 temperatura adequada do leito fluidificado. Isso também pode proporcionar um teor de água reduzido da lama dessecada e, portanto, a diminuição da temperatura local no leito fluidificado causada pelo abastecimento dos resíduos pode ser inibida.

[0028] Conforme descrito acima, de acordo com a instalação de tratamento de resíduos do presente pedido de patente de invenção, a temperatura do leito fluidificado pode ser mantida dentro de uma faixa predeterminada elevando-se a temperatura do ar fluidificador pelo calor dos resíduos da instalação produtora de cimento, mesmo se os resíduos tratados na fornalha de gaseificação contiverem uma quantidade maior da lama dessecada tendo alto teor de água. Mais especificamente, a quantidade maior da lama d e s s e c a d a q u e a q u e l a d e u m c a s o c o n v e n c i o n a l pode ser tratada simultaneamente com tratamento dos resíduos na instalação de tratamento de resíduos utilizando de maneira proveitosa o calor gerado na instalação produtora de cimento da forma mais eficiente possível.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduos e de uma instalação produtora de cimento de acordo com uma primeira configuração do presente pedido de patente de invenção;

A figura 2 é um fluxograma de sistema, que ilustra configurações de uma fornalha de gaseificação e um sistema de controle deste na instalação de tratamento de resíduos;

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14/55

A figura 3A é um diagrama gráfico para ilustrar a diminuição da temperatura local em locais para abastecer a lama dessecada ao leito fluidificado no caso de maior constante de difusão;

A figura 3B é um diagrama gráfico para ilustrar a diminuição da temperatura local, representado de forma similar à Fig. 3A, no caso de menor constante de difusão;

A figura 4 é um diagrama gráfico que mostra resultados experimentais sobre a relação do desvio padrão da temperatura do leito fluidificado sobre área da soleira da fornalha de gaseificação;

A figura 5A é um fluxograma que mostra um exemplo de um método de se operar a fornalha de gaseificação;

	A	figura	5B	é um fluxograma que mostra
um	procedimento para	ajustar	a	quantidade de	abastecimento
da	lama dessecada na	rotina	de	operação normal da fornalha
de	gaseificação;
	A	figura	6 é	um cronograma	que mostra a
alteração da quantidade de	admissão para os	resíduos e a

lama dessecada com a alteração correspondente da temperatura do leito fluidificado em caso de operação normal;

A figura 7 é um diagrama gráfico de resultados de simulação para investigar o nível do aumento na quantidade processável da lama dessecada elevando-se a temperatura do ar fluidificador;

A figura 8 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduos e de uma instalação produtora de cimento de acordo com uma segunda configuração

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15/55 modificada na qual um gás de escape do refrigerador entra no calcinador, representada de forma similar à Figura 1;

A figura 9 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduos e de uma instalação produtora de cimento de acordo com uma configuração modificada compreendendo um calcinador que inclui uma câmara de calcinação em redemoinho e uma câmara de mistura, representada de forma similar à Figura 1;

A figura 10 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduos e de uma instalação produtora de cimento de acordo com uma configuração modificada na qual uma região enfeixada anular é provida no caminho da parede periférica para introduzir ar para recombustão nas proximidades da região enfeixada, representada de forma similar à Figura 1.; [44] [Fig. 11] A Fig. 11 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduos e de uma instalação produtora de cimento de acordo com uma configuração modificada sem calcinador, representada de forma similar à Fig. 1.

Listas de Citação de Referência

100 instalação de tratamento de resíduos fornalha de gaseificação dispositivo de introdução de resíduos linha de transporte de gases (rota de transporte de gases) dispositivo de alimentação para combustível auxiliar (dispositivo de abastecimento de combustível) [46] sistema de abastecimento de lama camada de lama dispositivo de introdução de lama

200 instalação produtora de cimento

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16/55 preaquecedor de suspensão (preaquecedor) calcinador esfriador de esfriamento rápido de ar (esfriador de escória) aquecedor de ar de gases (dispositivo de elevação de temperatura)

Descrição das Configurações [0029] Serão descritas abaixo configurações preferíveis do presente pedido de patente de invenção, com relação às figuras anexas. A Figura 1 é um diagrama sistemático geral de uma instalação de tratamento de resíduos 100 de acordo com uma primeira configuração e de uma instalação produtora de cimento 200, em cujas redondezas é instalada a instalação de tratamento de resíduos. Na instalação de tratamento de resíduos 100 mostrada no lado esquerdo da Fig. 1, os resíduos são termicamente decompostos em uma fornalha de gaseificação 1, e a combustão mista do gás gerado (gás de pirólise) é realizada no processo de queima para o cimento. Uma vez que quantidade desse gás de pirólise é, por exemplo, 20.000 a 30.000 Nm³/h, o que é uma quantidade consideravelmente pequena em comparação à quantidade do gás de escape da instalação produtora de cimento 200 ilustrada (300.000 Nm³/h por exemplo), a instalação de tratamento de resíduos 100 pode ser construída nos arredores da atual fábrica de cimento substancialmente sem a necessidade de modificação da fábrica de cimento. Instalação de Tratamento de Resíduos [0030] Os resíduos contendo matéria combustível tal como, por exemplo, resíduos descartados de casas, resíduos plásticos e similares (doravante denominados

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17/55 resíduos e similares ou resíduos tais como resíduos e similares particularmente no caso de distinção da lama dessecada) se acumulam na instalação de tratamento de resíduos 100. Esses resíduos são transportados por meio de transportes terrestres ou similares e são entregues a uma cisterna 2a em um fosso 2, e são então triturados empregando-se um triturador, que não é mostrado aqui. Os resíduos triturados dessa forma são carregados por um guindaste 3 para serem fornecidos a um dispositivo de admissão de resíduos 4 composto por um depósito alimentador ou um transportador ou similares, e são enviados à fornalha de gaseificação 1 por meio da ação desse dispositivo de admissão de resíduos 4.

[0031] Além disso, na presente configuração, também é provido um sistema de abastecimento de lama 8 para fornecer a lama dessecada à fornalha de gaseificação 1 para processamento, separadamente dos resíduos e similares supracitados. A lama dessecada é um teor sólido, que é isolado da lama do esgoto na estação de tratamento de esgoto que não é mostrada na figura e é realizada por transporte terrestre ou similares e é retida em um tanque de lama 80. Embora não seja mostrado aqui, o veículo que carrega a lama dessecada é, no lugar da lama, carregado com esgoto de um fosso 2, e carrega o esgoto de volta à estação de tratamento de esgoto. Enquanto o processamento por evaporação foi convencionalmente empregado para o esgoto do fosso 2, o método de carregar o esgoto até a estação de tratamento de esgoto é empregado conforme descrito acima para permitir que o calor vaporize o esgoto sendo utilizado para outra aplicação.

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18/55 [0032] Por outro lado, a lama dessecada retida no tanque de lama 80 é fornecida à fornalha de gaseificação 1 pela ação de um dispositivo de admissão de lama 81 incluindo um transportador ou similares (ver Fig. 2), de maneira similar aos resíduos dos resíduos e similares supracitados. Esse dispositivo de admissão de lama 81 e/ou o dispositivo de admissão de resíduos 4 descrito acima compreende, por exemplo, um transportador de rosca, e o tempo de entrada por unidade dos resíduos e similares e da lama dessecada pode ser ajustado adequadamente alterando sua velocidade de trabalho. A quantidade de admissão dos resíduos contendo a lama dessecada pode ser ajustada dessa forma, e a temperatura no leito fluidificado 1a na fornalha de gaseificação 1 pode ser controlada adequadamente, bem como o controle da temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador conforme doravante descrito.

[0033] Mais especificamente, a fornalha de gaseificação 1 é uma fornalha do tipo leito fluidificado, e também conforme mostrado na Fig. 2, a região inferior na fornalha da fornalha de gaseificação 1 é preenchida com areia de fluidificação (material do leito) para formar o leito fluidificado. Nessa configuração, as partículas de areia fluidificada são redemoinhadas pelo abastecimento do ar fluidificador, e o ar flui em direção ao lado superior através dos espaços livres entre eles. Uma vez que os resíduos contendo a lama dessecada são fornecidos ao leito fluidificado 1a, estes são termicamente decompostos enquanto são dispersos por meio da areia fluidificada para serem, ao final, gaseificados. Nessa ocasião, uma parte dos

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19/55 resíduos é queimada para manter a temperatura do leito fluidificado e acelerar a reação de pirólise.

[0034] O ar fluidificador fornecido ao leito fluidificado é atraído para fora do fosso 2 para resíduos por um ventilador elétrico 5 na presente configuração, e isso mantém a parte interna do fosso 2 com uma pressão negativa, para que o odor dificilmente passe para a parte externa. Ainda, a temperatura do ar do ventilador 5 é elevada utilizando o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento 200 conforme será discutido posteriormente, e então o ar é fornecido à fornalha de gaseificação 1. Conforme descrito acima, o calor é fornecido por meio do ar fluidificador intermediário, para que a temperatura adequada do leito fluidificado 1a possa ser mantida, mesmo se a combustão mista com a quantidade maior da lama dessecada for realizada.

[0035] Em detalhes, o menor valor calorífico dos resíduos de resíduos e similares é geralmente cerca de 1.000 a 3.000 kcal/kg, a combustão de suas porções pode garantir o calor da reação para que a pirólise mantenha a temperatura do leito fluidificado 1a em uma temperatura ideal. Por outro lado, embora substâncias orgânicas no esgoto estejam incluídas na lama dessecada e, sendo assim, seu nível potencial de geração de calor é maior, seu teor de água é consideravelmente maior, cerca de 80%, e o menor valor calorífico é menor, e sendo assim, sua combustão mista com os resíduos tais como os resíduos e similares dificulta a manutenção da temperatura adequada do leito.

[0036] Portanto, a presente configuração envolve não apenas ajustar adequadamente a

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20/55 quantidade de admissão dos resíduos e/ou da lama dessecada, mas também estabelecer adequadamente a temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador, para que a temperatura do leito fluidificado seja mantida dentro de uma faixa apropriada de cerca de 500 a 600 graus C, mesmo se a combustão mista com quantidade relativamente maior da lama dessecada for realizada na fornalha de gaseificação 1. Mais especificamente, conforme esquematicamente mostrado na Fig. 2, um sensor de temperatura 91 é disposto no leito fluidificado 1a e um controlador 90 que é configurado para receber um sinal desse sensor controla adequadamente as operações do dispositivo de admissão de resíduos 4 e do dispositivo de admissão de lama 81.

[0037] Além disso, um aquecedor de ar de gases 41 (GAH: dispositivo de elevação de temperatura) para elevar a temperatura do ar do ventilador 5 é equipado com uma válvula de desvio 42 para ajustar a taxa de fluxo do ar para criar seu desvio e a abertura da válvula é adequadamente controlada pelo controlador 90 para ajustar a temperatura do ar fluidificador. Ainda, um registro 55 (mostrado apenas na Fig. 2) com a capacidade de ajustar o nível da abertura é instalado na via da rota de fornecimento de ar 5a que se estende a partir do ventilador 5 através do aquecedor de ar de gases 41 é passada até a fornalha de gaseificação 1, e o nível da abertura desse registro 55 e a velocidade de rotação do ventilador 5 são controlados pelo controlador 90 para propiciar o ajuste da taxa de fluxo do ar fluidificador.

[0038] Quando a temperatura do ar fluidificador é elevada dessa forma a, por exemplo, cerca de

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150 a 200 graus C, um considerável nível de calor pode ser fornecido ao leito fluidificado 1a, para que os resíduos contendo uma quantidade maior da lama dessecada possam ser processados sem diminuir a temperatura do leito. Não obstante, o nível de geração de calor pode ser inesperadamente reduzido dependendo do tipo dos resíduos e similares (por exemplo, os assim chamados resíduos de baixa qualidade de menos de 1.000 kcal/kg) e, em tal caso, a temperatura do leito fluidificado 1a pode não ser mantida mesmo se a temperatura do ar fluidificador for elevada conforme descrito acima.

[0039] Com relação a isso, a fim de fornecer um combustível auxiliar tal como, por exemplo, carvão pulverizado, da porta de admissão para os resíduos para dentro do bordo livre na fornalha de gaseificação 1, é provido um dispositivo de alimentação 7 para o carvão pulverizado na presente configuração. Então, o diâmetro médio das partículas do carvão pulverizado fornecido ao leito fluidificado do lado de cima pelo dispositivo de alimentação 7 é projetado como sendo cerca de 0,1 a 3 mm. Isso ocorre pelo seguinte motivo: quando o diâmetro da partícula do carvão pulverizado é 0,1 mm, a velocidade terminal pode ser calculada como sendo aproximadamente 0,9 m/s, o que é ligeiramente inferior às velocidades de fluxo do ar e do gás de pirólise que aumenta em uma parte interna da fornalha de gaseificação 1 (velocidade de fluxo superficial para base do gás), causando a dispersão da maior parte do carvão pulverizado, levando a substancialmente nenhuma contribuição para a combustão.

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22/55 [0040] Por outro lado, o diâmetro de partículas excessivamente grande do carvão pulverizado pode ocasionar uma rápida descida pelo leito fluidificado 1a até a saída, possivelmente levando a uma menor contribuição para a combustão. O tempo necessário para a combustão do carvão pulverizado com um diâmetro de partícula de 3,0 mm no leito fluidificado 1a a cerca de 500 graus C é cerca de dúzias de vezes o tempo necessário para partículas com diâmetro de partícula de 0,1 mm e, dessa forma, é necessário garantir uma determinada quantidade do tempo de permanência das partículas no leito para alcançar uma determinada contribuição com a combustão no leito. Aqui, a velocidade de fluidificação mínima calculada do carvão pulverizado com diâmetro de partícula de 3,0 mm é aproximadamente 1,8 m/s, o que é o equivalente à velocidade superficial no leito fluidificado 1a na base do gás e, portanto, não haveria problema se o diâmetro médio das partículas fosse selecionado como igual a ou menor que 3 mm.

[0041] Portanto, a temperatura do leito fluidificado 1a pode ser mantida dentro de uma faixa apropriada mesmo se os resíduos contendo uma quantidade maior da lama dessecada forem fornecidos, abastecendo adequadamente o carvão pulverizado conforme necessário, e os resíduos podem ser termicamente decompostos de maneira eficaz para serem gaseificados. Esse gás de pirólise é liberado da região superior da fornalha de gaseificação 1 e é transportado para a instalação produtora de cimento 200 por meio da linha de transporte de gases 6 (rota de transporte de gases). O carbono e as cinzas, que são porções não queimadas, flutuam na forma de pequenas partículas no

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23/55 gás de pirólise e são transportados junto com o gás da pirólise.

[0042] Na presente configuração, o gás da pirólise da fornalha de gaseificação 1 é transportado utilizando a pressão negativa no calcinador 20 para cimento conforme será discutido posteriormente, o que alcança a manutenção da pressão negativa na parte interna da fornalha de gaseificação 1 e impede o vazamento do gás de pirólise para a parte externa. Além disso, uma vez que o gás de pirólise pode ser transportado pela pressão negativa do calcinador 20, nenhum ventilador de ar é provido na linha de transporte de gases 6. Portanto, não há preocupação com falha devido à adesão e ao depósito do carbono e das cinzas contidos no gás de pirólise no propulsor do ventilador.

[0043] No entanto, o carbono e as cinzas podem se aderir e ser depositados à/na parede interna do duto da linha de transporte de gases 6 com a passagem do tempo, resultando em um aumento da perda de pressão e, portanto, na presente configuração, uma pluralidade de dispositivos ejetores 6a são dispostos na via da linha de transporte de gases 6 com intervalos entre eles que são maiores do que uma distância predeterminada. Esses respectivos dispositivos ejetores 6a são empregados para soprar intermitentemente ar comprimido fornecido por um compressor que não é mostrado, para que o carbono e as cinzas possam ser expelidos. Além do mencionado acima, embora não seja mostrado aqui, um registro que pode ser aberto é provido na linha de transporte de gases 6, e pode ser fechado quando a operação da instalação de tratamento de resíduos 100 for interrompida.

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24/55 [0044] Ao contrário do gás de pirólise dos resíduos, que é liberado da região superior da fornalha de gaseificação 1 para a linha de transporte de gases 6 dessa forma, os incombustíveis contendo peças metálicas, que vêm da substância residual após a pirólise na fornalha de gaseificação 1, se assentam por meio da areia fluidificada, e saem com a areia da extremidade inferior da fornalha de gaseificação 1. Isso pode ser expresso, em outras palavras, como a separação das substâncias residuais dos resíduos com o leito fluidificado 1a sendo obtida através do assim chamado isolamento por gravidade específico. A areia e os incombustíveis liberados da fornalha de gaseificação 1 dessa maneira são transportados por um transportador que não é mostrado e a areia isolada por um classificador, que está localizado fora do diagrama, é devolvida para a fornalha de gaseificação 1. Por outro lado, componentes metálicos são diferenciados dos incombustíveis empregando-se um dispositivo de filtração e o restante dos incombustíveis é utilizado como matéria-prima do cimento.

Instalação Produtora de Cimento [0045] A instalação produtora de cimento 200, em um exemplo da Figura 1, inclui um novo forno geral preaquecedor de suspensão (NSP). As matérias-primas do cimento são preaquecidas em um preaquecedor de suspensão 10 que serve de preaquecedor, e então aquecidas a cerca de 900 graus C no calcinador 20 (processo de calcinação) e são queimadas a uma temperatura mais alta de cerca de 1.500 graus C em um forno giratório 30 que serve de fornalha. O produto queimado passado pelo forno giratório 30 é esfriado

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25/55 rapidamente em um esfriador de esfriamento rápido de ar (AQC) 40 para formar o clínquer de cimento granular que é, por sua vez, enviado para um processo de acabamento localizado fora do diagrama.

[0046] O preaquecedor de suspensão 10 supracitado compreende múltiplos níveis de ciclones 11 providos uns acima dos outros ao longo de uma direção longitudinal. Cada um dos ciclones 11 atua na obtenção da troca de calor das matérias-primas do cimento com o gás de escape de alta temperatura soprado do nível inferior enquanto transporta as matérias-primas do cimento com o fluxo em redemoinho. Esse fluxo do gás de escape é formado pelo gás de escape de alta temperatura do forno giratório 30 (doravante denominado gás de escape do forno) soprado por meio do calcinador 20 para alimentar o ciclone 11 do nível mais baixo, conforme será discutido posteriormente. O gás de escape do forno, conforme mostrado pela linha pontilhada no diagrama ascende nível após nível dos múltiplos níveis dos ciclones 11 para chegar ao ciclone 11 do nível mais alto, e então é liberado para uma linha de gás de escape 50 a partir daí.

	[0047] Conforme	ilustrado	no
diagrama, um	ventilador de tiragem	induzida 52 com	maior
capacitância	é provido na linha de	gás	de escape 50	para
sugar o gás de escape do forno e levá-	-lo	a uma chaminé	51, e

o lado da frente desse ventilador de tiragem induzida 52 ou, em outras palavras, no lado do fluxo superior do gás de escape, um refrigerador de gás 53 (por exemplo, caldeira) e um coletor de pó 54 são dispostos. O ventilador de tiragem induzida 52 suga uma quantidade maior do gás de escape do

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26/55 forno giratório 30 por meio do preaquecedor de suspensão 10 e do calcinador 20, e ainda, cria uma pressão negativa no calcinador 20, o que também funciona como remoção do gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1.

[0048] Por outro lado, em cada um dos ciclones 11 do preaquecedor de suspensão 10, a troca de calor das matérias-primas do cimento com o gás de escape de alta temperatura do forno é obtida conforme descrito acima, e então, as matérias-primas do cimento caem conforme mostrado por uma linha sólida no diagrama para se moverem até o ciclone 11 no próximo nível abaixo. Dessa maneira, as matérias-primas do cimento são suficientemente preaquecidas enquanto passam sequencialmente através de uma pluralidade de ciclones 11, nível por nível desde o ciclone 11 do nível

mais alto,	para serem fornecidas	ao calcinador	20	do ciclone
11 antes do	nível mais baixo.
	[0049] O	calcinador	20	é	provido	na
região de	introdução do forno	giratório	30	de	modo a	se

estender ao longo de uma direção longitudinal, e sua extremidade inferior é conectada a um duto inferior 21 que se liga ao forno giratório 30, e por outro lado, a extremidade superior do calcinador 20 é conectada a um duto superior 22 que se liga ao ciclone 11 do nível mais baixo do preaquecedor de suspensão 10. O gás de escape do forno induzido pelo ventilador de tiragem induzida 52 conforme descrito acima entra a partir do duto inferior 21 na extremidade inferior do calcinador 20 para formar o fluxo de jato superior.

[0050] Embora não seja mostrada aqui, a região inferior do calcinador 20 é equipada com uma porta

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27/55 de abastecimento para o carvão pulverizado que serve de combustível auxiliar, uma entrada de gás do gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1 conforme descrito acima, e uma entrada de ar para sua combustão, respectivamente. Um gás de escape do refrigerador de alta temperatura do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 é utilizado como o ar de combustão, que é sugado pela pressão negativa no calcinador 20 de maneira similar ao caso do gás de pirólise. O gás de pirólise e o ar para combustão sugados para dentro do calcinador 20 são queimados por um tempo suficiente, enquanto são misturados com o gás de escape do forno de alta temperatura.

[0051] Então, as matérias-primas do cimento fornecido ao calcinador 20 são aquecidas a cerca de 900 graus C enquanto são sopradas para subirem por meio do calcinador 20, para que seja obtida a descarboxilação de 80 a 90 % do componente da linha. Então, os materiais são transportados da parte de cima do calcinador 20 por meio do duto superior 22 até o ciclone 11 do nível mais baixo do preaquecedor de suspensão 10 e, nessa configuração, o gás de escape do forno é separado das matérias-primas do cimento e é transportado para o ciclone 11 no próximo nível acima e, por outro lado, as matérias-primas do cimento caem da extremidade inferior do ciclone 11 para chegar à entrada do forno giratório 30.

[0052] O forno giratório 30 é configurado para incluir, por exemplo, um forno rotativo tendo forma cilíndrica horizontalmente longa com um comprimento de 70 a 100 m, que é disposto para ser ligeiramente inclinado para baixo da entrada em direção à

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28/55 sua saída. O forno rotativo é moderadamente girado em torno de seu eixo central para transportar as matérias-primas do cimento em direção ao lado da saída. Esse lado da saída é provido de um dispositivo de combustão 31 que solta o gás de combustão de alta temperatura criado pela combustão de carvão mineral, gás natural, óleo pesado e similares em direção ao lado da entrada. As matérias-primas do cimento que são envolvidas pelo gás da combustão, causam uma reação química (reação de queima do cimento), e são queimadas até uma parte das matérias-primas do cimento estejam no estado semiderretido.

[0053] Esse produto de cimento queimado é submetido a um jato frio no esfriador de esfriamento rápido de ar 40 para ser rapidamente esfriado para criar o clínquer de cimento granular. Embora a ilustração e a descrição detalhada não sejam apresentadas, o clínquer do cimento é armazenado em um silo de clínquer, e então, gesso e similares são adicionados para prover uma formulação adequada e, depois disso, é pulverizado utilizando uma fresa (processo de acabamento). Por outro lado, o gás de escape do refrigerador aquecido a uma temperatura de cerca de 800 graus C sugando o calor do produto queimado é fornecido ao calcinador 20 como o ar para combustão conforme descrito acima. Mais especificamente, o calor dos resíduos é recuperado para aquecer o ar para combustão no calcinador 20 para obter o aprimoramento da eficiência térmica.

[0054] Além disso, uma parte do gás de escape do refrigerador é guiada até o aquecedor de ar de gases 41, e a troca de calor com o ar fluidificador

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29/55 transportado do ventilador 5 da instalação de tratamento de resíduos 100 é obtida conforme descrito acima. A temperatura do ar fluidificador pode ser elevada a cerca de 300 graus C pela troca de calor com o gás de escape de alta temperatura do refrigerador, e é geralmente ajustada dentro da faixa de cerca de 100 a 300 graus pelo ajuste da taxa de fluxo do ar que flui por meio da passagem desviada que não é mostrada aqui. A taxa de fluxo do ar que é desviada do aquecedor de ar de gases 41 é ajustada de acordo com o nível de abertura da válvula de desvio 42 controlada pelo controlador 90 conforme descrito acima. Além do mencionado acima, o gás de escape do refrigerador, que é termicamente trocado com o ar fluidificador para reduzir sua temperatura, flui através da caldeira 43 e do coletor de pó 44, e então segue para a chaminé.

[0055] Além da configuração descrita acima, uma linha de desvio 60 é ainda provida na instalação produtora de cimento 200 da presente configuração, com a finalidade de impedir a concentração indesejada de componente cloro ou componente álcali no gás durante a circulação do gás através do preaquecedor de suspensão 10 e do calcinador 20. Mais especificamente, quando a combustão mista com o gás de pirólise dos resíduos é realizada na instalação produtora de cimento como na presente configuração, concentrações do componente cloro e do componente álcali no clínquer de cimento tendem a aumentar pela influência do componente cloro e do componente álcali originalmente contidos nos resíduos, possivelmente levando a problemas relacionados à adesão.

[0056] Para resolver o problema, a linha de desvio 60 conectada à região inferior (ou duto

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30/55 inferior 21) do calcinador 20 é utilizada na instalação produtora de cimento 200 ilustrada para extrair uma parte do gás, e então o gás extraído é resfriado por um resfriador 61, e depois transportado para um ciclone 62 (classificador) para remover o pó. Um jato frio fornecido ao resfriador 61 por meio de um ventilador 63, e o gás extraído é esfriado rapidamente a uma temperatura igual ou inferior àquela do ponto de fusão do composto de cloro ou similares para separar o componente cloro ou o componente álcali no gás extraído como matéria sólida (pó).

[0057] Então, o pó no gás extraído é classificado em pó grosso e pó fino no ciclone 62, no qual o pó grosso contendo substancialmente nenhum dos componentes cloro e álcali cai da extremidade inferior do ciclone 62, e é retornado ao calcinador 20 através de uma linha de retorno 60a, que é mostrada no diagrama embora omitindo uma seção sua. Por outro lado, o pó fino contendo concentrações mais altas do componente cloro e do componente álcali é carregado com o gás extraído sugado pelo ciclone 62 para ser liberado em uma linha do lado de fluxo inferior 60b da linha de desvio 60, e então é recuperado por um coletor de pó 54.

[0058] Embora o sistema da Figura 1 seja mostrado como conectando a linha do lado de fluxo inferior 60b da linha de desvio 60 na via da linha de gás de escape 50 para compartilhar o ventilador de tiragem induzida 52, o refrigerador de gás 53 e o coletor de pó 54, que são usados para levar o gás de escape do forno até a chaminé 51, o sistema real emprega um ventilador de tiragem induzida dedicado, um refrigerador de gás e um coletor de pó na linha de desvio 60.

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Fornecimento Distribuído de Lama Dessecada à Fornalha de Gaseificação [0059] Uma vez que a lama dessecada tendo maior teor de água em comparação aos resíduos e similares é fornecida à fornalha de gaseificação 1 na instalação de tratamento de resíduos 100 da presente configuração conforme descrito acima, a temperatura do leito fluidificado pode diminuir localmente nos arredores das locais de abastecimento. Quando uma quantidade maior da lama dessecada se concentra em um único local, há uma preocupação de que uma queda de temperatura abaixo do limite inferior necessário para manter a reação de pirólise (450 graus, por exemplo). Essa diminuição local da temperatura é fortemente influenciada pela taxa de fluxo da lama dessecada fornecida em um único local e pela taxa de sua difusão no leito fluidificado 1a.

[0060] Aqui, simulações para investigar uma mudança da temperatura do leito fluidificado foram realizadas para se presumir múltiplas taxas de difusão, com base na suposição de que a proporção da lama dessecada nos resíduos é 25%. Uma vez que a taxa de difusão geralmente muda de acordo com o tamanho e as propriedades da areia fluidificada no leito fluidificado 1a, o estado da fluidificação, o tamanho das partículas, o teor de água e a viscosidade e similares da lama dessecada, foi definida uma constante de difusão que ajunta esses fatores e o valor específico foi obtido pelos experimentos, e o valor obtido foi empregado.

[0061] Resultados de simulações para a maior constante de difusão e a menor constante de difusão

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32/55 são mostrados nas Figs. 3A e 3B, respectivamente. Na simulação, foi presumido que a taxa de difusão da lama dessecada na direção longitudinal do leito fluidificado 1a é infinita, por motivos de praticidade, para que a influência pela diferença na taxa de difusão sobre a direção horizontal e a influência pela taxa de evaporação da água na lama dessecada sejam consideradas. É possível ver a partir da comparação da Fig. 3A e da Fig. 3B que quanto menor a constante de difusão mais estreita é a faixa para diminuição da temperatura (faixa de difusão da lama) e também mais considerável é a diminuição de temperatura nessa faixa. Em especial, olhando para a Fig. 3B com uma menor constante de difusão, há pontos que apresentam localmente a temperatura do leito inferior a 450 graus C, causando dificuldade na continuação da reação de pirólise.

[0062] Conforme descrito acima, é preferível empregar uma maior constante de difusão no caso de abastecer a lama dessecada, e um método considerado como utilizável pode ser aquele em que a ponta da porta de abastecimento seja apertada para ser usada como um bocal a fim de fornecer uma lama dessecada mais fina. No entanto, isso possivelmente fará com que a lama dessecada de alta viscosidade fique entupida na ponta do bocal e, dessa forma, a ponta da porta de abastecimento não pode ser facilmente apertada. Conforme descrito acima, é difícil a prática de alterar voluntariamente a constante de difusão no caso do abastecimento da lama dessecada.

[0063] Então, a lama dessecada foi de fato fornecida à fornalha de gaseificação de um único local, e as medições de temperatura no leito fluidificado foram

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33/55 realizadas em múltiplos locais e, com base no desvio padrão dos resultados de medição, a faixa influenciada pelo fornecimento da lama dessecada foi confirmada. A Figura 4 é um diagrama gráfico, que mostra a relação de desvio padrão da temperatura do leito fluidificado sobre a área da soleira, na condição de que o valor médio da temperatura do leito fluidificado seja constante. É possível compreender, de acordo com a Figura 4 que o desvio padrão da temperatura do leito fluidificado aumenta conforme a área da soleira aumenta, sobre o mesmo valor médio da temperatura do leito fluidificado. Mais especificamente, é possível encontrar a faixa na qual a lama dessecada fornecida a partir de um único local afeta a temperatura do leito fluidificado. De acordo com esses resultados, quando a lama dessecada é fornecida a um único local, a área da soleira deve ser igual ou inferior a 5 m2, e a área preferível da soleira é igual

ou inferior	a 3	m².	outras	palavras,	foi
[0064]	Em
descoberto	que	o fornecimento	da	lama	dessecada deve	ser
realizado distr	ibuindo-se	os loca	is do	abastecimento	como
pelo menos	um	local a	cada	5	m2 para a fornalha	de

gaseificação tendo a área da soleira com mais de 3 a 5 m2 e, preferencialmente, um local a cada 3 m². Dessa forma, na presente configuração, uma pluralidade de portas de abastecimento 82 é disposta acima da fornalha de gaseificação 1 em, por exemplo, padrão cíclico ou em treliça conforme esquematicamente mostrado na Figura 2, de tal forma que a lama dessecada transportada pelo dispositivo de admissão de lama 81 é fornecida distribuindo-se os locais de

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34/55 abastecimento como um único local a cada 3 a 5 m² sobre o plano superior do leito fluidificado 1a.

Operação da Fornalha de Gaseificação [0065] A seguir, será descrito um método de operação para manter a temperatura do leito fluidificado 1a na fornalha de gaseificação 1 dentro de uma faixa apropriada. Embora os parâmetros para controlar a temperatura do leito fluidificado 1a sejam basicamente compostos pela quantidade de admissão dos resíduos contendo a lama dessecada e a temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador conforme descrito acima, a temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador são definidas previamente a fim de assegurar a quantidade de descarte dos resíduos e similares por dia na presente configuração, e durante a operação a quantidade de abastecimento da lama dessecada é ajustada de acordo com a temperatura do leito fluidificado. Quando o menor valor calorífico dos resíduos contendo a lama dessecada for excessivamente menor, o carvão pulverizado é fornecido conforme necessário.

[0066] A operação de tal fornalha de gaseificação 1 é realizada pelo controlador 90 dependendo da operação de um operador. Conforme descrito acima, com relação à Fig. 2, o controlador 90 adquire, pelo menos, informações de um sinal de um sensor de temperatura 91 para medir a temperatura do leito fluidificado 1a e um sinal de um painel de controle 92 do operador, e as operações do dispositivo de admissão de resíduos 4 e do dispositivo de admissão de lama 81 são controladas de acordo com os sinais obtidos para ajustar adequadamente a quantidade de admissão dos resíduos contendo a lama dessecada. Além disso, o

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35/55 controlador 90 oferece controle para o nível de abertura da válvula de desvio 42 do aquecedor de ar de gases 41 para

ajustar a	temperatura	do	ar	fluidificador,	e também oferece
controles	para a velocidade	de rotação	do	ventilador 5	e o
nível de	abertura	do	registro	55	da rota	de
fornecimento de ar	5a	pa	ra ajustar	a	taxa de fluxo	do
ar fluidificador.
	[0067]		Doravante,	a operação	da
fornalha	de gaseificação	1	será descrita	em detalhes	com

relação às Figs. 5 e 6. A Fig. 5A mostra um método para a operação da fornalha de gaseificação 1 incluindo uma operação por um operador e a Fig. 5 B mostra um procedimento de controle para ajustar a quantidade de admissão da lama dessecada no caso de a operação normal não empregar nenhum combustível auxiliar. Também, a Fig. 6 é um cronograma que mostra a mudança da quantidade de admissão para os resíduos e a lama dessecada com a mudança correspondente da temperatura do leito fluidificado em caso de operação normal em uma base conceitual.

[0068] Por exemplo, o menor valor calorífico dos resíduos tais como os resíduos e similares é investigado em uma hora predeterminada todas as manhãs para a instalação de tratamento de resíduos 100 da presente configuração. Uma vez que resíduos e similares são triturados e retidos na cisterna 2a no fosso 2 conforme descrito acima, a variação da geração de calor devido ao tipo dos resíduos é reduzida, mas mesmo assim a variação ainda é grande em comparação à lama dessecada. Dessa forma, quando a combustão mista para uma proporção maior da lama dessecada tendo maior teor de água causa a diminuição na

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36/55 temperatura do leito fluidificado 1a, há uma preocupação de que a temperatura possa ser inferior ao limite mais baixo necessário para a reação de pirólise (450 graus C, por exemplo) e, dessa forma, é feita a investigação.

[0069] Mais especificamente, em uma hora predeterminada todas as manhãs, a operação do dispositivo de admissão de lama 81 é interrompida pelo comando do controlador 90 de acordo com a operação do operador e, a partir desse momento, a admissão da lama dessecada é interrompida até que tenha transcorrido o tempo predeterminado. A operação do dispositivo de admissão de resíduos 4 ainda continua nesse período de tempo e, portanto, apenas os resíduos tais como resíduos e similares são fornecidos à fornalha de gaseificação 1 (SA1: operação somente para resíduos). Conforme mostrado na hora t0 a t1 na Fig. 6, a temperatura do leito fluidificado 1a é elevada ao nível acima do valor comum objetivado (530 graus, por exemplo) durante a operação somente para resíduos, e o controlador 90 recebe um sinal do sensor de temperatura 91 para medir a temperatura dos resíduos e estima o menor valor calorífico dos resíduos e similares (SA2).

[0070] A quantidade de admissão dos resíduos e similares, a temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador e similares são empregados para o cálculo estimado do nível de geração de calor, além da temperatura do leito fluidificado. Além disso, o controlador 90 calcula a quantidade máxima da lama dessecada que pode ser fornecida simultaneamente com esses resíduos e similares com base no nível estimado de geração de calor desses resíduos e similares (SA3: cálculo da quantidade disponível para

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37/55 abastecimento de lama). Mais especificamente, uma vez que a lama dessecada tem uma composição e propriedade relativamente uniformes em comparação com resíduos e similares, o menor valor calorífico é obtido previamente por meio de um teste de combustão ou similares para ser armazenado em uma memória do controlador 90. Então, com base no menor valor calorífico da lama dessecada e no valor estimado do menor valor calorífico dos resíduos e similares supracitados, a proporção adequada da quantidade de admissão da lama dessecada sobre a quantidade de admissão dos resíduos e similares é calculada, de modo a obter o menor valor calorífico dos resíduos inteiros contendo ambos para ser um valor predeterminado (1.000 kcal/kg, por exemplo).

[0071] Mais especificamente, mediante a investigação todas as manhãs do menor valor calorífico dos resíduos e similares apresentando uma variação relativamente maior do nível da geração de calor; é obtida a quantidade disponível do abastecimento da lama dessecada por unidade de tempo, o que proporciona menor valor calorífico suficiente para os resíduos inteiros contendo a lama dessecada e propicia a operação contínua da fornalha de gaseificação 1 sem a necessidade de fornecimento de um combustível auxiliar.

[0072] A quantidade disponível do abastecimento da lama dessecada assim obtida é comparada com a quantidade planejada de produção da lama dessecada por tempo para se obter uma determinação sobre a possibilidade ou não do tratamento de toda a quantidade planejada da lama dessecada (SA4), e o resultado dessa determinação é exibido em uma tela de um painel de controle para o operador. O

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38/55 operador que estiver vigiando isso realiza a operação comum sem empregar um combustível auxiliar (SA5) se o tratamento de toda a quantidade planejada for possível (YES em SA4), e por outro lado, se o tratamento de toda a quantidade planejada não for possível (NO em SA4), uma operação assistida por combustível empregando um combustível auxiliar é realizada (SA6).

[0073] Será feita a descrição da operação normal na qual, conforme mostrado em uma sub-rotina da Figura 5B, o controlador 90 inicia a operação do dispositivo de admissão de lama 81 enquanto continua a operação do dispositivo de admissão de resíduos 4 para começar a admissão da lama dessecada (SB1). Então, conforme mostrado no tempo t1 a t2 da Figura 6 quando a quantidade aumentada da admissão alcança a quantidade correspondente à quantidade da produção planejada por tempo (tempo t2), a temperatura do leito fluidificado 1a é estabilizada com um ligeiro atraso (tempo t3). O controlador 90 avalia a passagem do tempo predeterminado necessário para se chegar a essa condição (SB2) e então o valor medido (por exemplo, empregando uma média móvel) da temperatura do leito é comparado com o valor objetivado que foi definido anteriormente (SB3).

[0074] A faixa apropriada para a temperatura do leito fluidificado 1a é, por exemplo, cerca

de 500	a	600 graus C, e	a	reação	de pirólise	pode	ser
mantida	se	a temperatura	não	for inferior a 450	graus	C,
levando	em	consideração o	fato de	que a temperatura	nos
locais	de	abastecimento	da	lama	dessecada é	menor	em
comparação	a outros locais	conforme	descrito acima	, o valor

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39/55 de controle objetivado da temperatura do leito é definido como cerca de 530 graus C, por exemplo. Então, se a temperatura do leito for maior que o valor objetivado (YES em SB3), a quantidade de admissão da lama dessecada aumenta de acordo com o desvio de temperatura (SB4). Por outro lado, se a temperatura do leito for menor que o valor objetivado (NO em SB3), a quantidade de admissão da lama dessecada diminui (SB5). Além do mencionado acima, se a temperatura do leito estiver dentro de uma faixa predeterminada incluindo o valor objetivado, a quantidade de admissão da lama dessecada é mantida.

[0075] Uma vez que a lama dessecada contém alto teor de água, a temperatura do leito também muda rapidamente aumentando e diminuindo sua quantidade de admissão conforme descrito acima, e consegue ser mantida geralmente próxima ao valor objetivado (após o tempo t3 da Fig. 6) . Evidentemente, isso não se limita à realização do ajuste apenas da quantidade de admissão da lama dessecada e, além disso, ou ao invés disso, o ajuste da quantidade de admissão dos resíduos dos resíduos e similares pode ser realizado. Uma vez que a fornalha de gaseificação 1 é normalmente operada no estado em que a proporção de ar é inferior a 1, a quantidade de admissão aumentada dos resíduos e similares proporciona uma diminuição da temperatura do leito fluidificado, dependendo da capacidade de calor. No entanto, uma vez que o efeito do ajuste da temperatura pela mudança da quantidade de admissão da lama dessecada é maior conforme descrito acima, é preferível manter a quantidade de admissão dos resíduos e similares em

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40/55 uma quantidade constante e assegurar o processamento da quantidade planejada de descarte por dia.

[0076] Além do mencionado acima, quando o operador seleciona a operação assistida por combustível (SA6 no fluxo da Fig. 5A), o controlador 90 calcula a quantidade de abastecimento do carvão pulverizado por tempo para que o menor valor calorífico dos resíduos inteiros e do carvão pulverizado adicional seja igual ou superior ao valor predeterminado (1.000 kcal/kg, por exemplo), e o dispositivo de alimentação 7 é operado com base no resultado calculado. Então, de maneira similar à operação comum descrita acima, a quantidade de admissão da lama dessecada é aumentada e diminuída de acordo com um valor medido da temperatura do leito fluidificado 1a. É possível empregar alternativamente um método para aumentar e diminuir a quantidade de abastecimento do carvão pulverizado dependendo da temperatura do leito, enquanto a quantidade de admissão dessa lama dessecada é mantida constante.

[0077] Então, a operação é continuada por um período predeterminado para se obter o tratamento (sic) geralmente a quantidade planejada dos resíduos tais como os resíduos e similares, e depois disso, o controlador 90 determina se a quantidade planejada da lama dessecada é tratada ou não (SA7 na Fig. 5A). A quantidade de descarte da lama dessecada é obtida integrando a quantidade de descarte por tempo com base na operação do dispositivo de admissão de lama 81. Se a quantidade de descarte real for maior que a quantidade planejada, o nível de diminuição da temperatura do ar fluidificador é calculado de acordo com o desvio da quantidade, e a válvula de desvio 42 é aberta para aumentar

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41/55 a taxa de fluxo do ar fluidificador desviado do aquecedor de ar de gases 41. Mais especificamente, a condição de operação da fornalha de gaseificação 1 é alterada de modo a diminuir a temperatura do ar fluidificador (SA8) e retornos (sic).

[0078] Mais especificamente, a fim de manter um estado de fluidificação no leito fluidificado 1a, a taxa de fluxo do ar fluidificador não é alterada, mas sua temperatura é ajustada para manter a temperatura do leito fluidificado e garantir determinada quantidade de descarte dos resíduos e similares e da lama dessecada. A quantidade real de produção dos resíduos e similares e da lama dessecada é geralmente conforme planejado, para que a quantidade do gás de pirólise gerado não seja aumentada excessivamente, e é preferível manter o estado de pressão negativa no interior da fornalha de gaseificação 1.

[0079] Por outro lado, se a quantidade real de produção da lama dessecada estiver abaixo da produção planejada, um nível de aumento de temperatura necessário para a temperatura do ar fluidificador é calculado de acordo com um desvio da produção, e então a válvula de desvio 42 é fechada para reduzir o fluxo de ar desviado do aquecedor de ar de gases 41. Além disso, após a operação assistida por combustível, o nível da geração de calor pela combustão do carvão pulverizado servindo de combustível auxiliar é calculado pela quantidade de abastecimento do carvão pulverizado, e para elevar a temperatura do ar fluidificador correspondente a esse nível de geração de calor, a válvula de desvio 42 é fechada. Mais especificamente, a condição de operação para a fornalha de

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42/55 gaseificação 1 é alterada de modo a aumentar a temperatura do ar fluidificador (SA9) e então fazer seu retorno.

[0080] Conforme descrito acima, de acordo com a instalação de tratamento de resíduos 100 da presente configuração, a fornalha de gaseificação 1 do tipo leito fluidificado é provida nos arredores da instalação produtora de cimento existente 200, e o gás de pirólise dos resíduos contendo a lama dessecada é fornecido com o carbono e as cinzas ao calcinador 20 para cimento, e por outro lado, o calor dos resíduos do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 é utilizado para elevar a temperatura do ar fluidificador da fornalha de gaseificação 1 de tal forma que, mesmo se a combustão mista para os resíduos contendo quantidade maior da lama dessecada tendo maior teor de água for realizada, a temperatura do leito fluidificado 1a da fornalha de gaseificação 1 pode ser mantida dentro da faixa preferível.

[0081] Além disso, o calor para elevar a temperatura do ar fluidificador a ser utilizado para manter a temperatura do leito fluidificado 1a na fornalha de gaseificação 1 é transferido para a rota de transporte de gases 6, junto com o gás de pirólise e o vapor de água gerado na fornalha de gaseificação 1 para retorno à instalação produtora de cimento 200 novamente e, portanto, isso é significativamente eficiente. Em outras palavras, o calor gerado na instalação produtora de cimento 200 é utilizado de maneira proveitosa, da forma mais eficiente possível, para manter a temperatura do leito fluidificado 1a da fornalha de gaseificação 1, para que a quantidade da lama dessecada maior do que aquela de um caso convencional possa

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43/55 ser tratada simultaneamente ao tratamento dos resíduos e similares.

[0082] O gráfico da Figura 7 mostra a quantidade da lama dessecada fornecida à fornalha de gaseificação 1 que pode ser aumentada elevando-se a temperatura do ar fluidificador. Por exemplo, no caso de não se empregar nenhum combustível auxiliar, quando a temperatura do ar fluidificador for cerca de 40 graus C, a lama dessecada pode ser adicionada em uma proporção igual ou ligeiramente superior a 15% dos resíduos e similares. Tomando a razão da quantidade de admissão da lama dessecada sobre a quantidade dos resíduos e similares como referência 1, é constatado que quanto maior a temperatura do ar fluidificador maior é a quantidade da lama dessecada que pode ser fornecida conforme mostrado no gráfico e, por exemplo, 180 graus C proporcionam mais de 1,6 vezes e, portanto, a lama dessecada de aproximadamente 25 % dos resíduos e similares pode ser tratada.

[0083] Além disso, a presente configuração é configurada para fornecer um combustível auxiliar tal como o carvão pulverizado e similares conforme necessário, para que, mesmo se forem acumulados resíduos e similares com valor calorífico significativamente menor, tais resíduos podem ser tratados simultaneamente com a lama dessecada e, dessa forma, é evitada uma obstrução para a operação da fornalha de gaseificação 1. Além disso, a quantidade da geração de calor dos resíduos e similares a serem fornecidos é investigada todos os dias, e a quantidade da lama dessecada que pode ser tratada simultaneamente com tais resíduos é calculada, e nenhum combustível

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auxiliar	é empregado	s e	não	for	necessário e,
portanto,	seu consumo	pode	ser	reduzido para um nível
mínimo.	[0084]	Ainda,	a	quantidade de

admissão da lama dessecada é ajustada com base no valor medido da temperatura a fim de manter a temperatura do leito fluidificado 1a durante a operação da fornalha de gaseificação 1, e a alteração da quantidade de descarte da lama dessecada resultante disso é confirmada após o final da operação pelo tempo predeterminado e, depois disso, a temperatura do ar fluidificador é ajustada de modo a obter o tratamento da quantidade planejada. Isto é, basicamente, enquanto um estado apropriado do leito fluidificado 1a é obtido sem alterar a quantidade de abastecimento do ar fluidificador à fornalha de gaseificação 1, a quantidade de descarte de resíduos e a quantidade de descarte de lama dessecada requeridas podem ser alcançadas sem alterar consideravelmente a quantidade de descarte dos resíduos contendo a lama dessecada pelo tempo predeterminado.

[0085] Além do mencionado acima, não é necessário manter a taxa de fluxo constante do ar fluidificador, a taxa de fluxo pode ser alterada até certo ponto, assim como a temperatura. Nesse caso, por exemplo, a taxa de fluxo aumentada do ar fluidificador promove a combustão, para que a temperatura do leito fluidificado 1a tenda a aumentar. Conforme descrito acima, há múltiplos parâmetros para o controle do estado de operação da fornalha de gaseificação 1 tais como, além da quantidade de admissão dos resíduos contendo a lama dessecada, a temperatura e a taxa de fluxo do ar fluidificador e ainda a quantidade de

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45/55 abastecimento do combustível auxiliar, o que permite flexibilidade aprimorada de controle, para que um estado mais preferível da fornalha de gaseificação 1 possa ser obtido.

Segunda Configuração [0086] A seguir, será descrita a instalação de tratamento de resíduos e a instalação produtora de cimento de acordo com a segunda configuração do presente pedido de patente de invenção com relação à Figura 8. A Figura 8 corresponde à Figura 1 da primeira configuração descrita acima . Embora a configuração do preaquecedor de suspensão 10 e do calcinador 20 na instalação produtora de cimento 200 na presente configuração seja diferente daquela na primeira configuração, o calcinador 20 é o mesmo empregado na primeira configuração com exceção de que não possui entrada de ar e, portanto, é empregado o nume ra l de re fe rênc i a idêntico 2 0 . O mesmo numeral de referência também se refere ao mesmo membro tendo a mesma configuração com exceção do mencionado acima, e sua descrição não é apresentada.

[0087] Além disso, já que uma parte da linha de transporte de gases 6 está escondida atrás do preaquecedor de suspensão 10 na Figura 11, a ilustração do dispositivo ejetor 6a é omitida e, de maneira similar, embora a ilustração da linha de desvio 60 também seja omitida por conveniência ilustrativa, a linha de transporte de gases 6 é provida com uma pluralidade de dispositivos ejetores 6a e, além disso, também inclui a linha de desvio

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60, o resfriador 61, o ciclone 62 e similares, de maneira parecida com a primeira configuração.

[0088] Ainda, na instalação produtora de cimento 200 desta segunda configuração, o preaquecedor de suspensão 10 é dividido em duas rotas, e os ciclones 11 de, por exemplo, cinco níveis, estão incluídos em cada uma das rotas. A rota do lado esquerdo mostrada no diagrama é configurada de forma que o gás de escape do forno seja jateado a partir do nível inferior, e isso é similar à primeira configuração, com exceção de que o calcinador 20 não é provido. Por outro lado, a rota do lado direito mostrada no diagrama é configurada para ter o calcinador 2 0 onde não o gás de escape do forno, mas o gás de escape de alta temperatura do refrigerador, entra a partir do esfriador de esfriamento rápido de ar 40.

[0089] O gás de escape do refrigerador entra na extremidade inferior do calcinador 20 de forma similar ao gás de escape do forno na primeira configuração para formar o fluxo de jato superior (indicado no diagrama com a linha tracejada alternada entre curta e longa). Esse gás de escape do refrigerador é misturado com o gás de pirólise introduzido no calcinador 20 para causar a explosão das matérias-primas do cimento enquanto queima deste, chegando ao ciclone 11 do nível mais baixo do duto superior 22. Então, sobe por meio dos níveis dos ciclones 11 passo a passo para fluir para fora do ciclone 11 do nível mais alto até a linha de gás de escape 50.

[0090] A região inferior do calcinador 20 é configurada para ser abastecida com as

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47/55 matérias-primas do cimento do ciclone 11 de maneira similar à primeira configuração, embora uma ilustração com detalhes seja omitida, e a entrada de gás é provida para introduzir o gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1, mas nenhuma entrada de ar 25 para sua combustão é provida. Isso ocorre porque o gás de escape do refrigerador explodindo por meio do calcinador 20 contém uma quantidade muito grande de oxigênio conforme descrito acima, diferentemente do caso do gás de escape do forno.

[0091] A estrutura do calcinador 20 é a mesma da primeira configuração exceto por essa característica (sic), e o gás de pirólise introduzido no calcinador 20 é misturado com o gás de escape do refrigerador que explode para atingir uma combustão suficiente. Essa combustão alcança a temperatura elevada do gás de escape do refrigerador subindo a 900 graus C ou mais, o que acelera a calcinação (descarboxilação) das matériasprimas explodidas do cimento.

[0092] E, a temperatura do ar fluidificador para abastecimento da fornalha de gaseificação 1 da instalação de tratamento de resíduos 100 é elevada utilizando o calor dos resíduos do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 na segunda (sic) configuração, para que mesmo se a combustão mista dos resíduos dos resíduos e similares com quantidade relativamente maior da lama dessecada for realizada, a temperatura do leito fluidificado 1a possa ser mantida dentro de uma faixa apropriada. Mais especificamente, mesmo se a instalação produtora de cimento 200 configurada para fornecer o gás de escape do refrigerador ao calcinador 20 for instalada nos arredores da

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48/55 instalação de tratamento de resíduos 100 como nesta segunda configuração, efeitos vantajosos similares conforme obtidos na primeira configuração também são obtidos.

Configuração Modificada [0093] A Figura 9 e a Figura 10 mostram configurações modificadas da primeira configuração, respectivamente tendo configurações de diferentes calcinadores na instalação produtora de cimento 200. Além disso, a Figura 11 mostra uma configuração sem calcinador. Uma vez que todas essas configurações modificadas têm configurações que são similares à primeira configuração descrita acima com exceção da configuração relacionada ao calcinador, o numeral idêntico refere-se ao membro idêntico e sua descrição é omitida.

[0094] Primeiro de tudo, o calcinador 70 da configuração modificada mostrada na Figura 9 é geralmente similar ao empregado na primeira configuração, mas é provido de uma câmara de mistura 71 provida na região de introdução do forno giratório 30 e na câmara de calcinação em redemoinho 72 em comunicação com sua região inferior, e um dispositivo de combustão 73 é disposto nessa câmara de calcinação em redemoinho 72 para explodir um gás de combustão de alta temperatura criado pela combustão de carvão mineral, gás natural, óleo pesado e similares. Conforme mostrado no diagrama, um gás de escape do refrigerador (ar) de alta temperatura é introduzido como um fluxo em redemoinho do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 à câmara de calcinação em redemoinho 72, e matériasprimas preaquecidas do cimento são fornecidas pelo ciclone 11 antes do nível mais baixo.

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49/55 [0095] As matérias-primas do cimento são submetidas ao gás de combustão do dispositivo de combustão 73 para serem movidas para a câmara de mistura 71 enquanto são calcinadas, onde as matérias-primas são sopradas em direção ao lado superior pelo fluxo do jato do gás de escape do forno de baixo. Mais especificamente, o fluxo do gás de combustão contendo as matérias-primas do cimento é alternado com o fluxo do gás de escape do forno na câmara de mistura 71, e ambos sobem bem misturados. As matérias-primas do cimento são suficientemente calcinadas enquanto são carregadas com o fluxo superior para serem explodidas, e são transportadas para o ciclone 11 do nível mais baixo da saída no topo da câmara de mistura 71 através de um duto.

[0096] Além do mencionado acima, o gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1 pode ser introduzido entre a entrada do forno giratório 30 e a saída da câmara de mistura 71, ou entre o calcinador em redemoinho 72 e a câmara de mistura 71.

[0097] Por outro lado, um calcinador 75 da configuração modificada mostrada na Figura 10 possui uma estrutura de forma geral similar àquela empregada na primeira configuração e é provido na região de introdução do forno giratório 30 de modo a se estender em uma direção longitudinal, mas uma unidade anular em feixe 75a é criada em uma região substancialmente no centro da extensão longitudinal e essa unidade em feixe 75a é configurada para fornecer ar à parte interna da calcinador 75.

[0098] Mais especificamente, é configurado de forma que o gás de escape do refrigerador de

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50/55 alta temperatura do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 seja introduzido como um fluxo em redemoinho à região inferior do calcinador 75 de forma similar à configuração descrita acima da primeira configuração, mas uma parte do gás de escape do refrigerador é guiada até a unidade supracitada em feixe 75a por meio da passagem bifurcada da passagem de abastecimento desse gás de escape do refrigerador para ser, ao final, introduzido no calcinador 75 através de uma entrada criada aqui. A porção do gás de escape do refrigerador introduzido dessa maneira é fornecida como ar para recombustão no fluxo do jato do gás de escape do forno soprado por meio da calcinador 75. Na presente configuração modificada, o gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1 pode também ser introduzido entre a entrada do forno giratório 30 e a saída do calcinador 75.

[0099] A seguir, nenhum calcinador é provido em uma configuração modificada mostrada na Figura 11, e o duto inferior 21 conectado à entrada do forno giratório 30 é ligado ao duto superior 22 conectado ao ciclone 11 do nível mais baixo no preaquecedor de suspensão 10 via um t o ascendente 29. As matérias-primas do cimento e o gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1 são fornecidos respectivamente por meio desse tubo ascendente 29, e então são explodidos pelo fluxo do jato do gás de escape do forno. O gás de pirólise reage com o oxigênio contido no gás de escape do forno a ser queimado dentro do tubo ascendente 29 e do preaquecedor de suspensão 10.

Outra Configuração [00100] As descrições das respectivas primeira e segunda configurações e suas configurações

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51/55 modificadas descritas acima servem apenas de ilustração, e não pretendem limitar o escopo do presente pedido de patente de invenção, sua aplicação ou uso. Por exemplo, enquanto a quantidade da geração de calor dos resíduos e similares é investigada todos os dias, e a proporção da lama dessecada que pode ser processada simultaneamente com tais resíduos é identificada e então a admissão da lama dessecada é iniciada nas respectivas configurações descritas acima, a quantidade da geração de calor dos resíduos e similares acumulados não muda muito rapidamente e, portanto, a investigação do nível da geração de calor não precisa ser realizada todos os dias.

[00101] Por exemplo, a quantidade da geração de calor dos resíduos e similares pode ser investigada a cada dois ou três dias ou a cada semana ou a investigação pode alternativamente ser feita em intervalos irregulares, que podem ser determinados com base na quantidade de descarte da lama dessecada ou na temperatura do ar fluidificador trocado com base nisso.

[00102] Além disso, não é necessário fornecer a lama dessecada após investigar a quantidade da geração de calor de resíduos e similares e, por exemplo, o seguinte método para operação pode ser empregado. Mais especificamente, primeiramente, a temperatura do leito fluidificado 1a é medida enquanto são fornecidos apenas resíduos e similares, e então a quantidade de admissão dos resíduos é adequadamente ajustada com base no resultado dessa medição de forma a prover a temperatura do leito como maior do que a temperatura objetivada. Depois disso, a temperatura do leito fluidificado 1a é medida enquanto a lama dessecada também é fornecida, e então a quantidade de

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52/55 admissão da lama dessecada é adequadamente ajustada com base no resultado dessa medição de forma a prover a temperatura do leito como equivalente à temperatura objetivada.

[00103] Ainda, a quantidade da geração de calor dos resíduos e similares acumulados pode ser significativamente alta, dependendo da comunidade local e da situação na qual é considerado o menor valor calorífico total dos resíduos inteiros contendo a quantidade planejada da lama dessecada bem acima de 1.000 kcal/kg. Se for uma tal comunidade local, o dispositivo de alimentação 7 para o combustível auxiliar pode ser omitido das respectivas configurações. De maneira similar, se for instalado em uma comunidade local onde somente é necessário tratar os resíduos contendo quantidades menores do componente cloro e do componente álcali, a linha de desvio 60 pode ser omitida das respectivas configurações.

[00104] Também, embora as respectivas configurações supracitadas sejam configuradas para guiar o gás de escape do esfriador de esfriamento rápido de ar 40 para o aquecedor de ar de gases 41, o presente pedido de patente de invenção não se limita a isso e, por exemplo, pode ser instalado no lado do fluxo superior do refrigerador de gás 53 na linha de gás de escape 50, e é apenas necessário utilizar o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento 200.

[00105] Também de maneira similar, pode ser incluído um dispositivo secador para secar a lama dessecada utilizando o calor dos resíduos da instalação produtora de cimento 200 antes do abastecimento à fornalha de gaseificação 1. A secagem da lama dessecada promove um

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53/55 aumento do menor valor calorífico, o que é proveitoso para manter a temperatura do leito fluidificado 1a. Além disso, isso ajuda a reduzir o teor de água da lama dessecada e, portanto, a diminuição da temperatura local causada no leito fluidificado 1a quando isso é fornecido pode ser inibida.

[00106] No entanto, o calor utilizado na dessecação da lama dessecada é liberado para a parte externa do sistema com vapor de água, e não retorna à instalação produtora de cimento 200. Nesse ponto de vista, é preferível empregar uma fonte de calor do secador de temperatura mais baixa que aquela do aquecedor de ar de gases 41 ou similar que é empregado para elevar a temperatura do ar fluidificador e, por exemplo, pode ser disposta no lado do fluxo inferior de uma caldeira 43, através da qual o gás de escape do refrigerador, que passou por meio do aquecedor de ar de gases 41, flui.

[00107] Além disso, embora as respectivas configurações supracitadas sejam configuradas para utilizar a pressão negativa do lado da instalação produtora de cimento 200 para transportar o gás de pirólise da fornalha de gaseificação 1 e nenhum ventilador de ar é disposto na linha de transporte de gases 6, um ventilador pode ser provido alternativamente ali. Além disso, o dispositivo ejetor 6a da linha de transporte de gases 6 pode ser omitido.

[00108] Além disso, a respeito das estruturas da fornalha de gaseificação 1 na instalação de tratamento de resíduos 100 e no forno (fornalha) da instalação produtora de cimento 200, essas não se limitam ao empregado nas respectivas configurações descritas acima. Por exemplo, a fornalha para cimento não se limita ao forno

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54/55 giratório 30 e, por exemplo, pode ser um forno do tipo leito fluidificado.

Aplicabilidade Industrial [00109] De acordo com o presente pedido de patente de invenção, uma quantidade maior da lama dessecada do que aquela de um caso convencional pode ser misturada nos resíduos tais como resíduos e similares para realizar a combustão mista na fornalha de gaseificação da instalação de tratamento de resíduos instalada nos arredores da instalação produtora de cimento existente para se obter um processamento sanitário, de tal forma que a aplicabilidade industrial é considerada alta.

Legenda das Figuras

Figura 1

T1) Gás de Escape

T2) Matéria-Prima do Cimento

T3) Gás de Pirólise

T4) Resíduos

T5) Para o Calcinador

T6) Ara a Chaminé

T7) Ar

T8) Descarga de Incombustíveis

T9) Gás extraído

T10) Ar fluidificador

Figura 2

T3) Gás De Pirólise

T10) Ar fluidificador

T11) Lama dessecada

T12) Resíduos

T13) Combustível auxiliar

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55/55

T14) Incombustíveis, Ferro, Alumínio

Figura 5A

SA1) Operação somente para resíduos

SA2) Estimativa do valor calorífico

SA3) Cálculo da quantidade disponível para fornecimento de lama

SA4) É possível concluir o tratamento?

SA5) Operação normal

SA6) Operação assistida por combustível

SA7) Quantidade planejada na conclusão do tratamento?

SA8) Diminuir da temperatura do ar fluidificador

SA9) Aumentar da temperatura do ar fluidificador

Figura 5B

SB0) Início da operação normal

SB1) Começar o abastecimento da lama

SB2) Tempo predeterminado decorrido?

SB3) Temp. do leito > valor objetivado?

SB4) Aumentar quantidade de admissão da lama

SB5) Diminuir Quantidade De Admissão Da Lama

Figuras 8, 9, 10 e 11

T1) Gás de escape

T2) Matéria-prima do cimento

T3) Gás de pirólise

T4) Resíduos

T6) Para a chaminé

T8) Descarga de incombustíveis

T10) Ar fluidificador

T15) Ar

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, (100) adequada para ser instalada nas proximidades de uma instalação de produção de cimento (200), tendo: um forno de gaseificação tipo leito fluidizado (1) configurado para gaseificar resíduos e gerar gás de pirólise; uma via de transporte de gás (6) adequada para transportar o gás de pirólise gerado no referido forno de gaseificação (1) a um pré-aquecedor (10) ou um calcinador (20) de cimento na referida instalação de produção de cimento (200); um via de alimentação de ar (5a) configurada para alimentar ar de fluidização a um leito fluidizado (1a) do referido forno de gaseificação (1); um amortecedor (55) e um ventilador (5) fornecidos na referida via de alimentação de ar (5a); um dispositivo de elevação de temperatura (41) configurado para elevar a temperatura do ar de fluidização a ser fornecido ao referido forno de gaseificação, utilizando calor residual da referida instalação de produção de cimento; um dispositivo de fornecimento (4, 81) configurado para fornecer uma lama dessecada que está contida nos referidos resíduos e outros resíduos separadamente ao referido forno de gaseificação (1); e um sensor de temperatura (91) para medir a temperatura do referido leito fluidizado (1a); e um controlador (90) configurado para receber um sinal do sensor de temperatura (91), caracterizado por: gás de pirólise conter cinza e carvão arrastados; referido dispositivo de fornecimento (4, 81) ser configurado para fornecer a lama dessecada a um leito fluidificado (1a) no referido forno de gaseificação (1) a partir de múltiplas localizações dispersas do seu lado

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2/5 superior, o referido controlador (90) controlando: um nível de abertura de um amortecedor (55) e uma velocidade de rotação do referido ventilador (5) para ajustar uma taxa de fluxo de ar de fluidização dentro de uma taxa predeterminada; e uma abertura de uma válvula de derivação (42) para ajustar uma taxa de fluxo de ar de fluidização para criar derivação do referido dispositivo de elevação de temperatura (41) para ajustar uma temperatura do ar de fluidização e do referido dispositivo de fornecimento (4, 81) para ajustar uma quantidade de entrada de, pelo menos, um dentre a referida lama dessecada e outros resíduos, de modo que a temperatura do referido leito fluidizado (1a) medido pelo referido sensor de temperatura (91) possa ser mantida dentro de uma faixa de 500 a 600°C.

2. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por o referido forno de gaseificação (1) ter um dispositivo de fornecimento de combustível (7) configurado para fornecer combustível auxiliar ao leito fluidizado (1a).
3. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS de acordo com a reivindicação número 2, caracterizado por o referido dispositivo de fornecimento de combustível (7) fornecer um combustível sólido auxiliar, tendo um diâmetro médio de partícula de 0,1 a 3 mm, a um bordo livre do lado superior do leito fluidizado (1a).
4. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com qualquer uma das reivindicações de números 1 a 3, caracterizado por ter, ainda: um secador configurado para secar a referida lama dessecada, utilizando

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3/5 calor residual da instalação de produção de cimento, antes de fornecê-la ao forno de gaseificação (1).
5. MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO

LAMA DESSECADA, por uma instalação de tratamento de resíduos (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores consistindo em: gerar um gás de pirólise, gaseificando os referidos resíduos com um forno de gaseificação (1) tipo leito fluidizado instalado na proximidade de uma produção de cimento; elevar uma temperatura de fornecimento de ar de fluidização ao referido forno de gaseificação, utilizando calor residual da referida instalação de produção de cimento (200); fornecer a referida lama dessecada e outros resíduos separadamente ao referido forno de gaseificação, ajustando uma taxa de fluxo de ar de fluidização a uma taxa predeterminada, uma temperatura de ar de fluidização e uma quantidade de entrada de, pelo menos, um dentre a referida lama dessecada e outros resíduos para manter a temperatura do referido leito fluidizado (1a) dentro de uma faixa de 500 a 600°C; caracterizado por a referida lama dessecada ser fornecida ao referido leito fluidizado (1a) no referido forno de gaseificação a partir de múltiplas localizações dispersas do seu lado superior; e transportar o gás de pirólise gerado no referido forno de gaseificação (1) a um pré-aquecedor (10) ou um calcinador (20) de cimento na referida instalação de produção de cimento (200), o gás contendo cinza e carvão arrastados.
6. MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA, de acordo com a reivindicação número 5, caracterizado por uma proporção da quantidade de entrada da referida lama dessecada sobre outros resíduos ser ajustada

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4/5 tal que um valor calorífico inferior de todos os resíduos contendo a referida lama dessecada seja igual ou superior a um valor predeterminado.
7. “MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA, de acordo com a reivindicação número 6, caracterizado por, ainda: obter e armazenar antecipadamente o valor calorífico inferior da lama dessecada antes de fornecê-la ao referido forno de gaseificação; fornecer os resíduos, exceto a lama dessecada, ao referido forno de gaseificação (1), medindo a temperatura do leito fluidizado (1a); estimar o valor calorífico inferior dos resíduos, exceto a lama dessecada, com base neste resultado de medição; e ajustar a proporção das quantidades de entrada da lama dessecada e de outros resíduos com base no valor estimado e no valor calorífico inferior da referida lama dessecada armazenada, de modo que o valor calorífico inferior de todos os resíduos seja igual ou superior ao valor predeterminado.
8. “MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA, de acordo com a reivindicação número 7, caracterizado por, ainda: medir a temperatura do leito fluidizado (1a), enquanto fornece a lama dessecada e outros resíduos ao referido forno de gaseificação (1); e ajustar a quantidade de entrada da referida lama dessecada com base neste resultado de medição, tal que a temperatura do leito fluidizado (1a) se aproxime de um valor alvo.
9. “MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA, de acordo com a reivindicação número 5, caracterizado por, ainda: medir a temperatura do leito fluidizado (1a), enquanto fornece os resíduos, exceto a lama

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5/5 dessecada, ao referido forno de gaseificação (1); ajustar a quantidade de entrada dos referidos resíduos com base neste resultado de medição, tal que a temperatura do leito fluidizado (1a) seja superior a um valor alvo; medir a temperatura do leito fluidizado (1), enquanto fornece a lama dessecada ao referido forno de gaseificação (1); e ajustar a quantidade de entrada da referida lama dessecada com base neste resultado de medição, tal que a temperatura do leito fluidizado (1a) seja equivalente ao referido valor alvo.
10. “MÉTODO DE TRATAR RESÍDUOS CONTENDO LAMA DESSECADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de números 5 a 9: caracterizado por a quantidade de entrada de todos os resíduos contendo a referida lama dessecada ser ajustada para manter uma pressão negativa no interior do forno de gaseificação (1).