BR112013009116B1

BR112013009116B1 - instalação e método de tratamento de resíduo

Info

Publication number: BR112013009116B1
Application number: BR112013009116-9A
Authority: BR
Inventors: Wensan Guo; Shunan Li; Chengfa He; Changle Zhang; Daming LI; Qunfeng Li; Kechun Wang; Zhaohui Li; Jieyu XIAO; Changqing Yang; Toshikazu Hayashi; Eiji Inoue; Tadashi Katahata; Sadafumi Katoh; Noboru Ichitani; Atsushi Hashimoto; Jun Toshihiro
Original assignee: Anhui Coch Group Company Limited; Anhui Conch Kawasaki Engineering Company Limited; Building Material Design And Research Institute Of Anhui Conch; Anhui Conch Kawasaki Energy Conservation Equipment Manufacturing Company Limited; Anhui Tongling Conch Cement Company Limited; Kawasaki Jukogyo Kabusgiki Kaisha
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2021-06-08
Also published as: KR101497847B1; TW201245092A; JP5753585B2; MY163099A; EP2631222A4; DK2631222T3; WO2012051958A1; BR112013009116B8; EP2631222B1; EP2631222B2; EP2631222A1; JP2014500840A; BR112013009116A2; KR20130114092A; TWI532701B

Abstract

INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO, é construída perto de uma instalação de produção de cimento (200); isto compreende: uma fornalha de gasificação (1) para gasificação do resíduo para gerar um gás de pirólise; e uma linha de transporte de gás (6) para transporte do gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação(1) para uma calcinador (20) ou afins na instalação de produção de cimento (200) enquanto contém carvão e cinza suspensos na corrente, a taxa de fluxo do gás de pirólise da fornalha de gasificação (1) está limitada a um nível abaixo de uma proporção de taxa de fluxo pré - determinada sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do calcinador (20) para reduzir a flutuação da temperatura no calcinador (20), de modo que a estabilidade na operação da instalação de produção de cimento (200) é garantida; o gás de pirólise poderá ser introduzido no calcinador (20) a partir da linha de transporte de gás (6) de modo a rodopiar ao longo da seção da parede periféríca (23).

Description

Campo de aplicação

[001] O presente pedido de patente de invenção diz respeito a uma instalação de tratamento de resíduo, instalada na vizinhança de uma instalação de produção de cimento e utiliza um calcinador de cimento para tratamento sanitário de resíduo. Histórico da Técnica

[002] Nos últimos anos, a necessidade de tratamento sanitário de resíduo aumentou junto com a melhoria dos padrões de vida, por exemplo, em países em desenvolvimento e é previsto o aumento da quantidade de resíduo incinerado enquanto problemas de custos maiores e período de construção mais longo requeridos para construção de usina de incineração de lixo em geral são causados. Além disso, é necessário realizar uma avaliação dos impactos causados pelas operações da usina de incineração nos arredores e divulgar informações aos residentes na vizinhança, ações que exigem tempo maior antes do início a construção. Adicionalmente, um problema de escassez de aterros para a cinza gerada em um incinerador de resíduo surgiu no Japão e a instalação de uma fornalha de derretimento de cinza junto com o estabelecimento de um método de reciclagem da cinza e afins são requisitos indispensáveis no caso onde uma nova usina de incineração de resíduo for construída.

[003] Por outro lado, convencionalmente há um movimento para utilização do resíduo inflamável como parte dos combustíveis na fábrica de cimento com o objetivo de reduzir os custos de fabricação de cimento e, por exemplo, propõe-se utilizar de modo lucrativo uma instalação de produção de cimento existente para o tratamento sanitário de resíduos, conforme divulgado no Documento de Patente 1. Em tal exemplo proposto, o resíduo é gasificado em uma fornalha de gasificação e o carvão e a cinza são separados do gás de pirólise gerado e, depois o gás de pirólise é levado para um forno de cimento (fornalha de queima) e o carvão e a cinza são levados a um pré-aquecedor.

[004] Enquanto o exemplo convencional acima mencionado possibilita mais especificamente a utilização do gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação como parte do gás de combustível bem como possibilitando a utilização do carvão e da cinza como matéria prima para o cimento, cada um dos dois produtos deve ser separado para ser levado à instalação de produção de cimento por meio de diferentes rotas, o que requer um sistema complicado.

[005] Neste meio tempo, o valor calorífico do resíduo geralmente está na faixa aproximada de 1.000 a 3.000 kcal/kg, que é relativamente mais baixo que o calor gerado pelo combustível comumente empregado no forno de cimento (valor calorífico inferior 5.000 a 7.000 kcal/kg no caso de carvão), e assim uma combustão mista do gás de pirólise derivado do resíduo causa redução de temperatura no interior do forno, o que poderá causar um temor de deterioração do consumo de combustível de modo adverso.

[006] Além disso, há um temor de que a presença do vapor de água derivado do resíduo e contido no gás de pirólise influencie nocivamente a propriedade do clínquer de cimento e há também uma preocupação que um ponto de calor seja gerado quando o gás de pirólise queimar no forno de cimento para produzir escória.

[007] Para esclarecer estas preocupações, os inventores da presente inscrição desenvolveram a tecnologia, na qual o gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação é levado ao calcinador ou à fornalha de queima (forno) da instalação de produção de cimento junto com o carvão e cinza, e uma inscrição de patente já foi protocolada (Documento de Patente 2). Já que a temperatura no calcinador é relativamente mais baixa que a temperatura no forno, nomeadamente por volta de 900° C, o gás de pirólise e o carvão fornecidos lá são utilizados de modo lucrativo como combustíveis e a cinza é utilizada como parte da matéria prima do cimento.

[008] Além disso, já que o gás de exaustão de alta temperatura do forno entra no calcinador para criar um fluxo de jato que sopra a matéria prima do cimento para cima, o gás de pirólise fornecido lá também é soprado para cima durante a queima, sendo assim transportado para o pré- aquecedor com vapor de água. Assim, não há preocupação de causar deterioração na propriedade do clínquer ou o problema de formar escória no forno.Documento de Patente 1 Patente Japonesa n° 3838951Documento de Patente 2 Pedido de Patente Chinesa Não Examinada Submetida à Inspeção Pública de Especificação n° 101434461

Sumário

[009] Entretanto, mesmo que o gás de pirólise seja fornecido no calcinador conforme descrito acima, um aumento da quantidade de gás causa as seguintes situações de defeito. Por exemplo, quando a operação da fornalha de gasificação for interrompida devido a alguns problemas, o fornecimento do gás de pirólise desta fornalha para o calcinador também é interrompido, o que leva a fornecimento insuficiente do combustível no calcinador mesmo que a quantidade de carvão seja aumentada e, isto pode possivelmente obstruir a operação da fornalha.

[0010] Além disso, já que a quantidade de calor gerado do resíduo é consideravelmente diferente dependendo do tipo de resíduo, a quantidade de calor gerado pelo gás de pirólise consideravelmente varia e assim a quantidade de calor gerado do resíduo consideravelmente varia também, dependendo do tipo de resíduo acumulado no local de descarte diariamente. Assim, se a quantidade do gás de pirólise fornecido ao calcinador for maior, a temperatura no calcinador também varia pela variação da quantidade de calor gerado pela combustão do gás.

[0011] Mais especificamente, se a quantidade do gás de pirólise fornecido como combustível para o calcinador for maior, há um medo de obstrução da operação estável da instalação de produção de cimento.

[0012] Com base nas situações acima descritas, é um objetivo do presente pedido de patente de invenção prover estabilidade garantida para a operação de uma instalação de produção de cimento, na qual um gás de pirólise gerado em uma fornalha de gasificação é transportado para a instalação de produção de cimento enquanto contém carvão e cinza suspensos na corrente.

[0013] Para se alcançar o objetivo acima descrito, o presente pedido de patente de invenção é direcionado para prover uma instalação de tratamento de resíduo instalada na vizinhança de uma instalação de produção de cimento, compreendo: uma fornalha de gasificação configurada para gasificar um resíduo para gerar um gás de pirólise; e um caminho de transporte configurado para transportar o gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação até um calcinador de cimento na instalação de produção de cimento acima mencionada enquanto contém carvão e cinza suspensos na corrente, onde uma taxa de fluxo do gás de pirólise da fornalha de gasificação acima mencionada é limitada até um nível abaixo de uma proporção de taxa de fluxo pré-determinada (taxa relativa de fluxo) sobre uma taxa de fluxo de um gás de exaustão descarregado do calcinador acima mencionado.

[0014] Uma vez que o gás de pirólise é gerado a partir do resíduo na fornalha de gasificação na instalação de tratamento de resíduo tendo tal configuração, o gás de pirólise é transportado contendo carvão e cinza suspensos na corrente para o caminho de calcinagem de cimento através do caminho de transporte de gás e é queimado no calcinador. Enquanto a quantidade de calor gerado pela combustão do gás de pirólise e o carvão nesta ocasião consideravelmente flutua de modo relativo conforme o tipo de resíduo, a flutuação da temperatura no calcinador pode ser moderada pela limitação da taxa de fluxo do gás de pirólise até um nível abaixo de uma taxa de fluxo relativa pré-determinada (proporção da taxa de fluxo) sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão descarregado do calcinador.

[0015] Além disso, mesmo que a operação da fornalha de gasificação seja acidentalmente interrompida por algum problema que suspenda o fornecimento do gás de pirólise e do carvão, o estado operacional do calcinador seria mantido pelo aumento da quantidade de fornecimento do carvão para compensá-lo, ressalvado que a quantidade do gás decomposto e do carvão seja originalmente menor. Mais especificamente, a operação estável da instalação de produção de cimento pode ser alcançada pelo fornecimento da taxa de fluxo limitada do gás de pirólise transportado da fornalha de gasificação para o calcinador estando abaixo de uma taxa de fluxo relativa pré-determinada sobre a taxa de fluxo da taxa de fluxo do gás de exaustão descarregado do calcinador.

[0016] Mais especificamente, a taxa de fluxo do gás de pirólise fluindo do caminho de transporte de gás acima mencionado poderá ser estabelecida para prover a proporção da taxa de fluxo com a mesma sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão descarregado do calcinador acima mencionado como, por exemplo, igual ou menor que 0,3 e, a entrada do resíduo na fornalha de gasificação é apropriadamente ajustada para alcançar a proporção da taxa de fluxo acima descrita e, adicionalmente, a taxa de fluxo do ar fluidizante também poderá ser ajustada caso a fornalha de gasificação seja uma fornalha de gasificação do tipo base fluidizada para adequadamente controlar a quantidade do gás de pirólise gerado. Por exemplo, a descarga do resíduo para dentro da fornalha de gasificação e a taxa de fluxo do ar fluidizante poderão ser adequadamente ajustadas conforme o nível da pressão negativa na fornalha de gasificação e/ou o calcinador manter a proporção da taxa de fluxo abaixo da proporção taxa de fluxo acima descrita.

[0017] Em geral, o interior do calcinador da instalação de produção de cimento está em um estado de pressão negativa pela retirada do gás de exaustão do forno e afins e, se o gás de pirólise for inserido no mesmo, a pressão negativa é reduzida conforme a taxa de fluxo do gás de pirólise que entrou. Portanto, se a entrada de resíduo ou a taxa de fluxo do ar fluidizante puder ser ajustada conforme tal pressão negativa no calcinador e/ou o nível da pressão negativa na fornalha de gasificação gerada pela retirada do gás de pirólise induzida pela pressão negativa no calcinador, a quantidade do gás de pirólise gerado pode ser controlada para manter taxa de fluxo do mesmo dentro do calcinador no nível da taxa de fluxo abaixo de uma taxa pré- determinada.

[0018] Além disso, se o gás de pirólise puder ser adequadamente retirado da fornalha de gasificação por meio da pressão negativa no calcinador para manter o estado de pressão negativa no caminho de transporte de gás e/ou na fornalha de gasificação, vazamento indesejado do gás de pirólise para o exterior poderá ser preferivelmente evitado. Poderá ser comum instalar um soprador na rota através do caminho de transporte de gás para transportar o gás de pirólise e manter o interior da fornalha de gasificação servindo como a origem do transporte a uma pressão negativa conforme descrito acima, pois o gás de pirólise derivado do resíduo contém o carvão e a cinza, que parcialmente aderem e formam depósitos nos propulsores de um soprador, ou causam abrasões dos próprios propulsores, levando possivelmente a causar problemas.

[0019] Enquanto uma eliminação do carvão e da cinza do gás de pirólise poderá ser considerada para impedir o problema acima descrito, um aparelho de eliminação adicional para esta finalidade é requerido e, além disso, a eliminação causa diminuição da temperatura do carvão e cinza eliminados, que não são mais adequados para reciclagem na operação posterior. Além disso, há uma possibilidade de que a saída do soprador esteja em um estado da pressão positiva, que poderá causar uma preocupação de que o gás de pirólise jorre para o exterior do duto no pior caso.

[0020] Levando em consideração este aspecto, a taxa de fluxo relativa do gás de pirólise fluindo através do caminho de transporte de gás sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão descarregado do calcinador é preferivelmente, por exemplo, igual ou menor que 0,2. Quando a proporção da taxa de fluxo for reduzida até este nível, a taxa de fluxo relativa do gás de pirólise adicional sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do forno originalmente fluindo no calcinador e similares torna-se consideravelmente menor, de modo que o estado da pressão negativa suficientemente maior é mantido no calcinador, e esta pressão negativa pode retirar o gás de pirólise e o estado da pressão negativa também pode ser mantido na fornalha de gasificação.

[0021] Portanto, é necessário prover um soprador na rota do caminho de transporte de gás e não há precisa se preocupar que isso causará falha do soprador como resultado da adesão e depósito de carvão e cinza no gás de pirólise. Isto também atinge a condição da pressão positiva na saída do soprador e assim não há preocupação de que o gás de pirólise jorre para for no pior caso.

[0022] Aqui, os tipos de fornalha de gasificação incluem: uma configuração de gasificação de baixa temperatura, tipicamente incluindo uma fornalha do tipo base fluidizada e uma fornalha do tipo forno; e uma configuração de gasificação de alta temperatura, tipicamente incluindo uma fornalha tipo eixo e o uso da configuração de gasificação de baixa temperatura provê o mérito vantajoso ao possibilitar a recuperação do resíduo de ferro e alumínio sem oxidação dos mesmos. Além disso, a fornalha do tipo base fluidizada proporciona eficiência de reação (eficiência de gasificação) mais alta que a fornalha do tipo forno e também fornece uma vantagem de possibilitar um aparelho de tamanho compacto e, portanto, a fornalha do tipo base fluidizada é preferível.

[0023] Adicionalmente, a fornalha de gasificação poderá ser configurada para poder ser alimentada com um combustível auxiliar, de modo que a temperatura da base da fornalha de gasificação possa ser mantida no nível requerido mesmo que o valor calorífico de resíduo seja menor. Carvão pulverizado poderá ser especificamente empregado como um combustível auxiliar, que poderá ser fornecido à base fluidizada a partir do lado superior. Neste caso, o uso de grãos excessivamente mais finos de carvão pulverizado causa uma fácil descarga da fornalha de gasificação por ficarem suspensos na corrente com fluxo do gás de pirólise e, por outro lado, o uso de grãos excessivamente maiores do carvão pulverizado causa rápida sedimentação dos grãos na base fluidizada, que provavelmente leva a uma contribuição insuficiente à combustão. A partir deste ponto de vista, o diâmetro médio de particular do carvão pulverizado está preferivelmente em torno de 0,1 a 3 mm.

[0024] Além do mencionado acima, o combustível auxiliar não está limitado ao carvão pulverizado e, ao contrário, qualquer tipo de combustível poderá estar disponível desde que o combustível seja queimado na base fluidizada, tal como, por exemplo, sucatas de pneus, plásticos, pedaços de madeira, carvão, carboneto de sedimento e similares.

[0025] Além disso, um dispositivo ejetor poderá ser disposto na rota através do caminho de transporte de gás para soprar ar comprimido, enquanto possibilita a retirada do carvão e cinza grudados e depositados na parede do caminho de transporte de gás. Além disso, uma entrada de gás em comunicação com o caminho de transporte de gás para introdução do gás de pirólise no calcinador poderá ser configurada de modo a ficar inclinada para baixo em relação ao plano horizontal com o objetivo de moderar a adesão e depósito do carvão e da cinza.

[0026] Adicionalmente, mesmo que a instalação de produção de cimento esteja configurada para não ter nenhum calcinador de modo que um gás de exaustão em alta temperatura seja inserido a partir de uma fornalha de queima no pré-aquecedor de cimento, a taxa de fluxo do gás de pirólise a partir da fornalha de gasificação poderá serlimitada até um nível abaixo de uma proporção de taxa defluxo pré-determinada sobre a taxa de fluxo do gás deexaustão descarregado do pré-aquecedor conforme descritoacima, para que o estado de pressão negativa suficientemente maior seja mantido no pré-aquecedor e esta pressão negativa possa retirar o gás de pirólise para manter o interior da fornalha de gasificação no estado de pressão negativa.

[0027] Neste meio tempo, já que o gás de exaustão do forno de alta temperatura é inserido no calcinador para criar o fluxo de jato conforme descrito acima, há um risco de que o gás de pirólise introduzido lá possa provavelmente ficar suspenso na corrente com o fluxo do gás de exaustão do forno a ser descarregado no pré- aquecedor antes de alcançar a combustão suficiente. Adicionalmente, o calcinador também inclui, além da estrutura para introduzir o gás de exaustão de forno de alta temperatura, a estrutura alternativa de introdução de gás de exaustão (ar) de alta temperatura do resfriador de clínquer, que também poderá deixar o gás de pirólise ser soprado através do calcinador para ser descarregado sem combustão suficiente se ele for suspenso na corrente com a corrente principal do resfriador de gás de exaustão.

[0028] Levando este ponto em consideração, quando o gás de exaustão de alta temperatura for inserido no calcinador acima mencionado a partir da fornalha de queima ou do resfriador de clínquer da instalação de produção de cimento, o gás de pirólise poderá ser preferivelmente introduzido a partir do caminho de transporte de gás acima mencionado para o interior deste calcinador de modo que o fluxo do gás de pirólise não cause nenhuma interferência direta à corrente principal do gás de exaustão de alta temperatura acima mencionado.

[0029] O uso deste modo alcança o fato de que, mesmo que o gás de exaustão em alta temperatura seja inserido da fornalha de queima de cimento ou o resfriador de clínquer no calcinador da instalação de produção de cimento, o sopro do gás de pirólise suspenso na corrente com o gás de exaustão por meio do calcinador pode ser evitado pela introdução do gás de pirólise no modo sem interferência direta com a corrente principal deste gás de exaustão forte, para que o gás de pirólise e o carvão possam ser suficientemente queimados no calcinador. Como exemplo, é preferível que o gás de pirólise seja queimado a uma temperatura igual ou mais alta que 850° C por pelo menos dois segundos enquanto permanece no calcinador.

[0030] Como exemplo, quando o calcinador possuir uma parede periférica cilíndrica e quando a corrente principal do gás de exaustão fluir da fornalha de queima acima mencionada ou o resfriador de clínquer for formado de uma extremidade da parede periférica cilíndrica para a outra extremidade ao longo da direção do eixo do cilindro, a parede periférica acima mencionada poderá ser equipada com uma entrada de gás, que é direcionada para a circunferência para fornecer o gás de pirólise de modo que o gás fornecido gire em torno do eixo de cilindro acima mencionado. O gás de pirólise introduzido no interior do calcinador deste modo rodopia em torno da corrente principal do fluxo do gás de exaustão vindo da fornalha de queima acima mencionada e similares e assim não há interferência direta com a corrente principal.

[0031] Além disso, a parede periférica do calcinador geralmente se estende ao longo da direção longitudinal e o gás de exaustão é inserido da fornalha de queima e/ou do resfriador de clínquer na extremidade inferior da parede periférica para formar o fluxo de jato soprando para cima. Ao contrário, o gás de pirólise da entrada de gás poderá ser introduzido para baixo no ângulo de inclinação pré-determinado sobre o plano horizontal e, tendo tal configuração, pode ser evitado o fluxo indesejado do gás de pirólise causado por estar suspenso na corrente com o gás de exaustão. Já que o caminho comum de transporte de gás da fornalha de gasificação até a instalação de produção de cimento é basicamente horizontal, ele pode ser configurado para prover pelo menos uma inclinação para baixo na entrada de gás.

[0032] Entretanto, uma inclinação para baixo excessivamente íngreme poderá resultar em redução do componente rodopio (taxa horizontal) do fluxo do gás de pirólise e, portanto, a inclinação da entrada de gás sobre o plano horizontal é igual ou menor que 40° no máximo e poderá preferivelmente ser igual ou menor que 30°. Enquanto uma velocidade mais alta do fluxo do gás de pirólise a partir da entrada de gás cima mencionada consegue de modo eficaz evitar entupimento devido ao acúmulo de material acima mencionado, uma velocidade excessivamente mais alta do fluxo leva a um aumento de perda de pressão na entrada de gás e, portanto, o gás poderá ser introduzido em uma velocidade de fluxo de aproximadamente 5 a 30 m/s.

[0033] Aqui, enquanto a configuração, na qual o gás de exaustão da fornalha de queima é inserido na extremidade inferior da parede periférica do calcinador conforme divulgado na tecnologia convencional acima descrita (Documento de Patente 2), está comumente provida com uma entrada de ar para introdução do ar de combustão na seção inferior da parede periférica, o ar de combustão poderá alternativamente ser introduzido através desta entrada de ar de modo a criar um fluxo, que rodopie ao longo da mesma direção que a direção do fluxo do gás de pirólise. Isto atinge uma melhora do estado de mistura do fluxo giratório de gás de pirólise com o fluxo giratório do ar de combustão enquanto mutuamente melhora o momento dos fluxos para prover uma melhora na capacidade de ignição e combustão do gás de pirólise.

[0034] Com o objetivo de alcançar isto, é preferível que a entrada de ar também possa ser provida para estender para baixo em um ângulo de inclinação pré- determinado sobre o plano horizontal e uma entrada de gás poderá ser provida acima e espaçada da entrada de ar a uma distância pré-determinada. Em geral o ângulo de inclinação da entrada de ar poderá ser equivalente ou ligeiramente menor que o ângulo de inclinação da entrada de gás.

[0035] Isto resulta na criação do fluxo giratório do ar de combustão disposto espaçado a uma distância apropriada abaixo do fluxo giratório do gás de pirólise, e o fluxo do gás de exaustão soprando para cima no calcinador preferencialmente causa uma interferência no fluxo giratório do ar de combustão. Isto também possibilita a redução da interferência indesejada entre a corrente principal do gás de exaustão e o fluxo giratório do gás de pirólise. O fluxo giratório do ar de combustão empurrado para cima pela corrente principal do gás de exaustão em ascensão, por sua vez, empurra o fluxo giratório do gás de pirólise para cima de modo que os dois fluxos giratórios sem bem misturados enquanto rodopiam para cima no interior do calcinador de modo espiral helicoidal.

[0036] Além disso, um duto para fluxo do gás de exaustão da fornalha de queima é conectado à extremidade inferior do calcinador acima mencionado e este duto normalmente se estende para baixo e depois é curvado para formar um “L” redirecionando para a entrada da fornalha de queima. Depois, o fluxo do gás de exaustão, que passa pelo duto em forma de “L” para mudar a direção do fluxo para cima, poderá possivelmente ser desviado para a lateral da fornalha de queima pela força exercida a partir da parede interna do duto e, portanto, a entrada de gás poderá ser provida na parede periférica no lado oposto ao lado da fornalha de queima.

[0037] Além disso, uma porta para fornecimento do combustível comumente empregado tal como carvão pulverizado ou óleo pesado poderá ser provida perto da entrada de gás na parede periférica do calcinador acima mencionado. Espera-se que a presença da porta de combustível possibilite uma ignição preferencial do combustível tendo maior capacidade de ignição que o gás de pirólise para fornecer uma fonte de fogo, que melhora a capacidade ignição do gás de pirólise. Neste caso, com o objetivo de reduzir o consumo de ar pela combustão do carvão pulverizado ou óleo pesado ou similar, a quantidade fornecida destes combustíveis poderá ser reduzida.

[0038] Adicionalmente, quando duas ou mais fornalhas de gasificação forem providas na instalação de tratamento de resíduo acima mencionada, dois ou mais caminhos de transporte de gás para transporte do gás de pirólise a partir das respectivas fornalhas de gasificação poderão ser providos para configurar que estes respectivos caminhos de transporte de gás estejam individualmente in comunicação com duas ou mais entradas de gás na parede periférica do calcinador acima mencionado. Neste caso, duas ou mais entradas de gás poderão ser dispostas espaçadas uma da outra na direção da circunferência.

[0039] No ponto de vista diferente, o presente pedido de patente de invenção refere-se a uma instalação de produção de cimento, compreendendo: uma fornalha de queima de cimento; um resfriador de clínquer pra resfriar o produto queimado e um calcinador, no qual um gás de exaustão de alta temperatura é inserido da fornalha de queima ou do resfriador de clínquer, a instalação de produção de cimento também compreende: um caminho de transporte de gás para transporte de um gás de pirólise do resíduo contendo carvão e cinza suspenso na corrente; e um meio de fornecimento de gás para introdução do gás de pirólise a partir deste caminho de transporte de gás até o interior do calcinador em um modo onde o fluxo do gás de pirólise não causa nenhuma interferência direta na corrente principal do fluxo do gás de exaustão a partir da fornalha de queima acima mencionada ou similar no calcinador. A utilização desta instalação de produção de cimento atinge o tratamento higiênico do resíduo a um custo mais baixo.

[0040] Conforme descrito acima, de acordo com o presente pedido de patente de invenção, o resíduo é gasificado na fornalha de gasificação e gás de pirólise gerado contendo carvão e cinza suspensos na corrente é transportado para o calcinador ou similar da instalação de produção de cimento para possibilitar a utilização como combustível. Nesta configuração, a taxa de fluxo do gás de pirólise poderá ser ajustada até um nível abaixo de uma proporção de taxa de fluxo pré-determinada sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do calcinador como estando abaixo da proporção da taxa de fluxo pré-determinada para reduzir a flutuação da temperatura no calcinador, de modo que a estabilidade na operação da instalação de produção de cimento possa ser garantida. Além disso, o gás de pirólise poderá ser transportado utilizando a pressão negativa no calcinador para manter o estado de pressão negativa no interior da fornalha de gasificação.

[0041] Adicionalmente, quando o gás de pirólise é fornecido ao calcinador, o uso do modo onde o fluxo do mesmo não causa interferência direta na corrente principal do gás de exaustão vindo da fornalha de queima ou resfriador de clínquer pode impedir o sopro através do gás de pirólise de modo que a combustão suficiente possa ser alcançada no calcinador.Breve Descrição dos DesenhosA figura 1 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento de acordo com a primeira configuração do presente pedido de patente de invenção;A figura 2A é uma visualização frontal de um calcinador onde se vê um forno giratório no lado direito na instalação de produção de cimento;A figura 2B é uma visualização do lado direito do calcinador onde se vê o calcinador a partir da lateral do forno giratório;A figura 2C é um diagrama de um calcinador de acordo com uma configuração modificada, representando de modo semelhante como na Fig. 2B;A figura 3A é uma visualização frontal ampliada da seção inferior do calcinador; A figura 3B é uma visualização ampliada do lado direito da seção inferior do calcinador;A figura 3C é uma visualização ampliada do lado esquerdo da seção inferior do calcinador;A figura 3D é uma visualização ampliada plana da seção inferior do calcinador, omitindo uma seção do calcinador;A figura 4A é um diagrama esquemático do calcinador, mostrando resultados da simulação de dinâmicas computacionais de fluido (CFD) para um fluxo de um gás de exaustão de forno no calcinador;A figura 4B é um diagrama esquemático do calcinador representando de modo semelhante como Fig. 4A, mostrando o fluxo simulado do ar de combustão;A figura 5A é um diagrama do calcinador da configuração modificada equipado com duas entradas de gás, representando de modo semelhante como na figura 3A;A figura 5B é um diagrama do calcinador da configuração modificada equipado com duas entradas de gás, representando de modo semelhante como na figura 3B;A figura 5C é um diagrama do calcinador da configuração modificada equipado com duas entradas de gás, representando de modo semelhante como na figura 3C;A figura 5D é um diagrama do calcinador da configuração modificada equipado com duas entradas de gás, representando de modo semelhante como na figura 3D;A figura 6 é um diagrama gráfico, mostrando relações da velocidade do fluxo de gás na direção horizontal sobre o ângulo de inclinação da entrada de gás; A figura 7 é um diagrama gráfico, mostrando transições de desvio padrão não dimensional das concentrações de CO na direção da altura da entrada de gás de pirólise;A figura 8A é um diagrama gráfico, mostrando um exemplo da flutuação na quantidade do gás gerado na fornalha de gasificação;A figura 8B é um diagrama gráfico, mostrando um exemplo da flutuação na pressão no calcinador;A figura 8C é um diagrama gráfico, mostrando resultados da simulação para flutuação de pressão na fornalha de gasificação;A figura 9 é um diagrama gráfico, mostrando resultados da simulação para investigação da relação da pressão na fornalha de gasificação sobre a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise com o gás de exaustão de forno;A figura 10A é um diagrama gráfico mostrando a correlação da proporção da taxa de fluxo do total de gás de exaustão do calcinador sobre a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise com o gás de exaustão de forno;A figura 10B é um diagrama gráfico mostrando a correlação da proporção de calor gerado do carvão no calcinador sobre a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise com o gás de exaustão de forno;A figura 11 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento de acordo com a segunda configuração modificada onde um gás de exaustão resfriador é inserido no calcinador, representando de modo semelhante como na figura 1; A figura 12 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento de acordo com a configuração modificada compreendendo um calcinador incluindo uma câmara de calcinagem em redemoinho e uma câmara de mistura, representando de modo semelhante como na figura 1;A figura 13 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento de acordo com uma configuração modificada onde uma seção em feixe anular é fornecida na rota da parede periférica para introduzir ar para recombustão nas redondezas da seção em feixe, representando de modo semelhante como na figura 1; eA figura 14 é um diagrama sistemático de uma instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento de acordo com uma configuração modificada sem calcinador, representando de modo semelhante como na figura 1.

Descrição das ConfiguraçõesPrimeira configuração

[0042] Configurações preferíveis do presente pedido de patente de invenção serão descritas abaixo com referência às figuras anexas. A Figura 1 é um diagrama sistemático geral de uma instalação de tratamento de resíduo 100 de acordo com a primeira configuração, e uma instalação de produção de cimento 200, na vizinhança da qual uma instalação de tratamento de resíduo é instalada. Na instalação de tratamento de resíduo 100 mostrada no lado esquerdo do diagrama, o resíduo é termicamente decomposto na fornalha de gasificação 1, e uma combustão mista do gás gerado (gás de pirólise) é conduzida no processo de queima para o cimento. Já que a quantidade deste gás de pirólise é, como exemplo, 20.000 a 30.000 Nm3/h, que é consideravelmente menor em comparação à quantidade do gás de exaustão da instalação de produção de cimento 200 ilustrada (300.000 Nm3/h como exemplo), a instalação de tratamento de resíduo 100 pode ser construída na vizinhança da usina de cimento existente substancialmente sem necessidade de uma modificação da usina de cimento.Instalação de Tratamento de Resíduo

[0043] O resíduo contendo substâncias combustíveis, como por exemplo, lixo doméstico e lixo industrial, incluindo resíduos plásticos, é acumulado na instalação de tratamento de resíduo 100. Este resíduo é transportado por meio de transporte terrestre ou similar e jogado em um bunker 2a em uma fossa 2, e depois é esmagado pelo emprego de uma esmagadora, que não é mostrada aqui. O resíduo esmagado desta maneira é carregado por uma grua 3 a ser fornecida num dispositivo de transporte 4 tendo um uma calha ou uma correia transportadora ou similar e é levado à fornalha de gasificação 1 por meio da ação deste dispositivo de transporte 4.

[0044] Como exemplo, a correia transportadora do dispositivo de transporte 4 é uma correia transportadora parafuso, e o tempo de entrada por unidade do resíduo na fornalha de gasificação 1 pode ser adequadamente ajuste trocando a velocidade de trabalho da mesma. Isto possibilita o controle adequado da condição de temperatura na fornalha de gasificação 1 e da quantidade do gás de pirólise gerado bem como o controle da taxa de fluxo do ar fluidizante conforme descrito abaixo.

[0045] Mais especificamente, a fornalha de gasificação 1 é, por exemplo, uma fornalha do tipo base fluidizada, na qual uma base (base fluidizada) de areia fluidizante (material da base) formada na seção inferior na fornalha é fluidizada pelo fluxo de ar. O ar fluidizante transportado até a base fluidizada é retirado da fossa 2 de resíduo por um soprador elétrico 5 na configuração mostrada no diagrama a ser fornecido na fornalha de gasificação 1. Assim, o interior da fossa 2 de resíduo é mantido a uma pressão negativa para que odor ruim dificilmente vaze para o exterior.

[0046] Além disso, um amortecedor, que não é mostrado aqui e tem uma capacidade de ajustar o nível da abertura, é instalado na rota do caminho de fornecimento de ar 5a se estendendo do soprador 5 até a fornalha de gasificação 1, e possibilita o controle da quantidade do fornecimento de ar com uma resposta melhorada.

[0047] Assim, a taxa de fluxo do ar fluidizante pode ser adequadamente ajustada pela troca da velocidade de rotação do soprador 5 acima mencionado e pelo ajuste do nível de abertura do amortecedor. Por exemplo, quando a taxa de fluxo do ar fluidizante for aumentada e a entrada do resíduo acima mencionado for aumentada, a quantidade do gás de pirólise gerado é aumentada enquanto mantém a temperatura constante da base na fornalha de gasificação 1. A temperatura da base fluidizada na fornalha de gasificação 1 fica comumente em torno de 500 a 600° C (igual ou superior a 450° C no mais baixo). Nesta base fluidizada em temperatura mais alta, o resíduo é termicamente decomposto enquanto é disperso por meio de areia fluidizante. A pirólise (a decomposição térmica) também é acelerada pela queima das porções dos resíduos.

[0048] Enquanto a combustão das porções do mesmo ajuda a manter a temperatura adequada da base fluidizada já que o calor gerado do resíduo ordinário fica em torno de 1.000 a 3.000 kcal/kg, isto depende do tipo de resíduo, e o tão conhecido resíduo de baixa qualidade exibindo menor calor gerado (por exemplo, inferior a 1.000 kcal/kg) causa diminuição de temperatura na base fluidizada. Assim, com o objetivo de fornecer um combustível auxiliar tal como, por exemplo, carvão pulverizado, a partir de uma porta de entrada do resíduo na fornalha de gasificação 1, um dispositivo de alimentação 7 para o carvão pulverizado é provido perto do dispositivo de transporte 4 na fornalha de gasificação 1 da presente configuração, embora uma configuração específica não seja mostrada aqui.

[0049] O diâmetro médio da partícula do carvão pulverizado fornecido à base fluidizada a partir de cima pelo dispositivo de alimentação 7 é projetado para ficar em torno de 0,1 a 3 mm.

[0050] Isto ocorre pela seguinte proporção: quando o diâmetro da partícula do carvão pulverizado é de 0,1 mm, a velocidade terminal pode ser calculada para ficar em torno de 0,9 m/s, que é levemente inferior às velocidades de fluxo do ar e o gás de pirólise subindo no interior da fornalha de gasificação 1 (velocidade superficial para base de gás), causando a dispersão da maior parte do carvão pulverizado, levando a substancialmente nenhum contribuição à combustão.

[0051] Por outro lado, o diâmetro de partícula excessivamente maior do carvão pulverizado poderá causar uma descida rápida através da base fluidizada até cair fora, levando possivelmente a uma menor contribuição à combustão. O tempo requerido para combustão do carvão pulverizado tendo partículas de 3,0 mm de diâmetro na base fluidizada em torno de 500° C fica em torno de dezenas de vezes o tempo requerido para as partículas tendo diâmetro de partícula de 0,1 mm e assim é necessário garantir determinado valor de tempo de residência das partículas na base para se alcançar determinada contribuição à combustão na base. Aqui, a velocidade fluidizante mínima calculada do carvão pulverizado tendo diâmetro de particular de 3,0 mm fica em torno de 1,8 m/s, o que é equivalente à velocidade superficial na base fluidizada na base de gás e, portanto, não haveria problema se o diâmetro de partícula médio for selecionado para ser igual ou menor a 3 mm.

[0052] Portanto, a temperatura da base fluidizada pode ser mantida dentro de uma faixa apropriada pelo fornecimento adequado do carvão pulverizado conforme requerido e o resíduo fornecido pode ser termicamente decomposto de modo eficaz para ser gasificado. Este gás de pirólise é descarregado da porção superior da fornalha de gasificação 1 e é transportado até a instalação de produção de cimento 200 através da linha de transporte de gás 6 (caminho de transporte de gás). O carvão e a cinza, que são porções não queimadas, estão flutuando na forma de pequenas partículas no gás de pirólise e são transportados junto com o gás de pirólise. Já que o resíduo é esmagado pelo movimento da areia fluidizante na fornalha de gasificação do tipo base fluidizada 1, o diâmetro da partícula do carvão e o da cinza são facilmente reduzidos e, portanto, esta configuração é vantajosa para impedir a adesão e depósito dos mesmos.

[0053] Nesta configuração, o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 é transportado pela utilização da pressão negativa no calcinador 20 como será discutido posteriormente, o que se consegue mantendo a pressão negativa no interior da fornalha de gasificação 1 e impedindo o vazamento do gás de pirólise para o exterior. Já que o gás de pirólise pode ser transportado pela pressão negativa do calcinador 20, nenhum soprador de ar é fornecido na linha de transporte de gás 6. Portanto, não há preocupação sobre ocorrência de falha devido à adesão e depósito do carvão e da cinza contidos no gás de pirólise no propulsor do soprador.

[0054] Contudo, o carvão e a cinza poderão grudar e formar depósitos na parede interna do duto da linha de transporte de gás 6 com a passagem do tempo, resultando em perda aumentada de pressão e, portanto, nesta configuração, uma pluralidade de ejetores dispositivos 6a é disposta na rota da linha de transporte de gás 6 com intervalos entre os mesmos que sejam mais compridos que uma distância pré-determinada. Estes respectivos ejetores dispositivos 6a são empregados para intermitentemente soprar ar comprimido fornecido de um compressor que não é mostrado de modo que o carvão e a cinza depositados possam ser soprados. Além do mencionado acima, embora não seja mostrado aqui, um amortecedor que abre é fornecido na linha de transporte de gás 6, o qual pode ser fechado quando a operação da instalação de tratamento de resíduo 100 for interrompida.

[0055] Conforme contrastado com o gás de pirólise dos resíduos, que é descarregado da porção superior da fornalha de gasificação 1 até a linha de transporte de gás 6 deste modo, os materiais não combustíveis contendo pedaços metálicos, que derivam de substância residual depois da pirólise na fornalha de gasificação 1, se assentam através da areia fluidizante e saem com a areia pela extremidade inferior da fornalha de gasificação 1.

[0056] Isto pode ser expresso em outras palavras de que a separação das substâncias residuais do resíduo com a base fluidizada é alcançada por meio do tão chamado isolamento de gravidade específico. A areia e os materiais não combustíveis descarregados da fornalha de gasificação 1 deste modo são transportados pela correia transportadora, que não é mostrada, e a areia isolada por um classificador, localizado fora do diagrama, é devolvida à fornalha de gasificação 1. Por outro lado, componentes metálicos são separados dos materiais não combustíveis pelo emprego de um dispositivo de seleção e o resto dos materiais não combustíveis é utilizado como matéria prima de cimento. Instalação de Produção de Cimento

[0057] A instalação de produção de cimento 200, em um exemplo do diagrama, inclui um forno novo forno pré- aquecedor de suspensão (NSP) geral. A matéria prima do cimento é pré-aquecida em um pré-aquecedor de suspensão 10 que serve como pré-aquecedor e então é aquecida em torno de 900° C no calcinador 20 (processo de calcinagem) e é queimada em temperatura mais alta em torno de 1.500° C em um forno giratório 30 servindo como fornalha de queima. O produto queimado passado pelo forno giratório 30 esfriado em um resfriador a ar 40 para formar o clínquer de cimento granular, o qual por sua vez é enviado a um processo de acabamento localizado fora do diagrama.

[0058] O pré-aquecedor de suspensão 10 acima mencionado compreende níveis múltiplos de ciclones 11 fornecidos uns sobre os outros ao longo da direção longitudinal. Cada ciclone 11 serve para atingir troca de calor da matéria prima de cimento com o gás de exaustão de alta temperatura soprado do nível inferior enquanto transporta a matéria prima do cimento com o fluxo de rodopio. Este fluxo de gás de exaustão é formado pelo gás de exaustão de alta temperatura do forno giratório 30 (doravante referido como gás de exaustão de forno) soprando para cima através do calcinador 20 a ser fornecido no ciclone 11 do nível mais baixo, conforme será discutido posteriormente. O gás de exaustão de forno, conforme mostrado com linha pontilhada no diagrama, ascende passo após passo dos níveis múltiplos dos ciclones 11 para atingir o ciclone 11 do nível mais superior e depois é descarregado em uma linha de gás de exaustão 50 a partir do mesmo.

[0059] Conforme ilustrado no diagrama, um ventilador de exaustão induzido 52 tendo capacitância maior é provido na linha de gás de exaustão 50 para retirada do gás de exaustão de forno para entregá-lo a uma chaminé 51 e o lado dianteiro deste ventilador de indução induzido 52, ou em outras palavras, no lado da corrente ascendente do fluxo de gás de exaustão, um resfriador de gás 53 (como exemplo, caldeira) e um coletor de pó 54 são dispostos. O ventilador de exaustão induzido 52 retira uma quantidade maior de gás de exaustão do forno giratório 30 através do pré-aquecedor de suspensão 10 e do calcinador 20, e adicionalmente, conforme descrito acima, cria a pressão negativa no calcinador 20, que também funciona como retirada do gás de pirólise da fornalha de gasificação 1.

[0060] Por outro lado, em cada um dos ciclones 11 do pré-aquecedor de suspensão 10, a troca de calor da matéria prima de cimento com gás de exaustão de forno de alta temperatura é alcançada conforme descrito acima e depois a matéria prima do cimento cai conforme mostra com uma linha sólida no diagrama para se mover até o ciclone 11 no nível seguinte abaixo. Deste modo, a matéria prima do cimento é suficientemente pré-aquecida enquanto sequencialmente passa por uma pluralidade de ciclones 11 passo a passo a partir do ciclone de nível mais alto 11, para ser fornecida ao calcinador 20 a partir do ciclone 11 antes do nível mais baixo.

[0061] O calcinador 20 é provido na seção de introdução do forno giratório 30 para se estender ao longo da direção longitudinal e, embora os detalhes sejam descritos posteriormente na referência às Figuras 2 e 3, a seção inferior do mesmo é alimentada com o gás de exaustão do forno de alta temperatura entrando do forno giratório 30 e também alimentada com matéria prima do cimento dos ciclones 11 conforme descrito acima. Além disso, a seção inferior do calcinador 20 é alimentada com o gás de pirólise e/ou o carvão pulverizado da fornalha de gasificação 1 descrita acima e adicionalmente alimentada com o gás de exaustão do resfriador de alta temperatura a partir do resfriador 40 como ar para combustão do mesmo. O gás de pirólise e o ar de combustão são retirados pela pressão negativa no calcinador 20 e, num ponto de vista diferente, são induzidos pelo ventilador de exaustão induzida 52 junto com o gás de exaustão do forno.

[0062] A extremidade inferior do calcinador 20 está conectada a um duto inferior 21 tendo geralmente a forma de “L” para uni-lo ao forno giratório 30 e este duto inferior 21 se estende para baixo a partir da extremidade inferior do calcinador 20 e depois é curvado para a lateral do forno giratório 30 e adicionalmente se estende horizontalmente de modo substancial. O gás de exaustão do forno de alta temperatura é inserido na extremidade inferior do calcinador 20 através de duto inferior 21 para formar o fluxo de jato soprando para cima. A matéria prima do cimento é soprada por este fluxo do gás de exaustão de forno a ser transportado.

[0063] A matéria prima do cimento é aquecida para em torno de 900° C enquanto é soprada para cima através do calcinador 20, para que a descarboxilação de 80 a 90% do componente de lodo seja alcançada. Então, o material é transportado para o ciclone 11 de nível mais baixo do pré- aquecedor de suspensão 10 através de um duto superior 22 conectado ao topo do calcinador 20. Aqui, o gás de exaustão do forno é separado da matéria prima do cimento e transportado para o ciclone 11 no próximo nível acima e, por outro lado, a matéria prima do cimento transborda da extremidade inferior do ciclone 11 para alcançar a entrada do forno giratório 30.

[0064] O forno giratório 30 é configurado para incluir, por exemplo, um fogão giratório de forma cilíndrica horizontalmente longa com um comprimento de 70 a 100 m, disposto para estar levemente inclinado para baixo a partir da entrada para a saída do mesmo. O fogão giratório é moderadamente girado em torno do eixo central do mesmo para transportar a matéria prima do cimento para o lado da saída. Este lado da saída está equipado com um dispositivo de combustão 31, que jorra o gás de combustão de alta temperatura criado pela combustão do carvão, gás natural, óleo pesado e similares na direção do lado da entrada. A matéria prima do cimento, que é envelopada pelo gás de combustão, causa uma reação química (reação de queima do cimento) e é queimada até uma parte da matéria prima do cimento ficar no estado de semiderretimento.

[0065] Este produto queimado de cimento é submetido a um jato frio no resfriador a ar 40 a ser esfriado para criar um clínquer de cimento granular. Embora a ilustração e a descrição detalhada não são dadas, o clínquer de cimento é armazenado em um silo de clínquer e depois a gipsita e similares são adicionados para proporcionar uma formulação adequada e depois disso é pulverizado usando uma usinagem (processo de acabamento). Por outro lado, o gás de exaustão do resfriador aquecido até uma temperatura de aproximadamente 800° C pela retirada de calor do produto queimado é fornecido ao calcinador 20 como o ar de combustão conforme descrito acima. Mais especificamente, o calor do resíduo é recuperado para aquecer o ar de combustão no calcinador 20 para alcançar uma melhora da eficiência térmica.

Configuração Detalhada do Calcinador

[0066] A estrutura do calcinador 20 nesta configuração e, em particular a estrutura para adequadamente introduzir o gás de pirólise e o ar de combustão, será descrita em detalhes abaixo, com referência às Figuras 3A a 3D bem como Figuras 2A e 2B acima mencionadas. A Figura 2A é uma visualização frontal do calcinador 20 mostrando o forno giratório 30 no lado direito, e a Figura 2 B é uma visualização lateral do mesmo a partir da lateral do forno giratório 30 (visualização do lado direito). Além do mencionado acima, a Figura 2C representa uma configuração modificada conforme será discutida posteriormente. As Figuras 3A a 3C são uma visualização frontal, uma visualização do lado direito e uma visualização do lado esquerdo, respectivamente, da seção inferior ampliada do calcinador 20, e a Figura 3D é uma visualização plana ampliada da seção inferior do calcinador 20, omitindo a seção do calcinador 20.

[0067] Conforme mostrado nas Figuras 2A e 2B, o calcinador 20 possui uma forma cilíndrica que se estende verticalmente, a maior parte do mesmo se estendendo a partir da extremidade superior até a seção inferior é fornecida como uma seção da parede lateral 23 (parede periférica cilíndrica) tendo substancialmente o mesmo diâmetro e a seção inferior subsequente forma uma seção cônica da parede 24, o diâmetro da qual diminui na direção do fundo. A extremidade inferior desta seção cônica da parede 24 está conectada à extremidade superior do duto inferior 21 geralmente tendo a forma “L”. Conforme descrito acima, o gás de exaustão do forno de alta temperatura do forno giratório 30 é inserido como o fluxo de jato através deste duto inferior 21 e soprando para cima através do calcinador 20 a partir da extremidade inferior na direção do lado superior do mesmo.

[0068] Conforme mostrado pela seta cinza na Figura 3A, o fluxo do gás de exaustão do forno fluindo através do duto inferior 21 é inserido na parte horizontal do duto inferior 21 geralmente tendo a forma “L” a partir do lado do forno giratório 30 (lado direito do diagrama) e depois é curvado na seção curvada para ser direcionado para o lado superior. Quando a direção do fluxo é trocada deste modo, a corrente principal do gás de exaustão do forno ascendendo através da seção inferior do calcinador 20 é desviada para o lado do forno giratório 30 pela força exercida a partir da parede interna do duto inferior 21, embora representando conforme estado exagerado no diagrama.

[0069] Em seguida, a corrente principal do gás de exaustão de forno gradualmente se move na direção do centro enquanto sobe através do calcinador 20 e é influenciada pelo fluxo em rodopio do ar de combustão para adquirir o componente de rodopio. Este fluxo do gás de exaustão do alcança a extremidade superior do calcinador 20 enquanto sopra a matéria prima do cimento para cima e depois é empurrado para o duto superior 22 a partir deste lugar. O duto superior 22 se estende para o lado superior e depois curva-se de modo a apontar para o lado oposto do duto inferior 21 para alcançar o ciclone 11 do nível mais inferior (vide Figura 1).

[0070] O carvão pulverizado servindo como combustível e o ar de combustão são fornecidos à seção inferior do calcinador 20 de modo que adequadamente interfira em tal fluxo do gás de exaustão do forno cada um e seja adequadamente misturado para ser aquecido. Mais especificamente, conforme mostrado nas visualizações ampliadas das Figuras 3A a 3C, uma entrada 25 para o ar de combustão é fornecida na seção cônica da parede 24 na extremidade inferior do calcinador 20 no estado de estar inclinada para baixo sobre o plano horizontal. O gás de exaustão do resfriador de alta temperatura a partir do resfriador 40 é fornecido a esta entrada de ar 25 conforme descrito acima.

[0071] A entrada 25 é provida, conforme mostrado no lado próximo da Figura 3A, no lado dianteiro na seção da parede lateral 23 do calcinador 20 e é direcionada não para o eixo longitudinal 20a (eixo cilíndrico) do centro do calcinador 20, mas para o ponto distante do eixo longitudinal 20a por 30 a 45 graus na direção circunferencial, visualizada a partir do lado superior conforme mostrado na Figura 3D. Assim, o fluxo do ar de combustão introduzido no calcinador 20 a partir da entrada de ar 25 é forçado para rodopiar ao longo da circunferência interna da seção cônica da parede 24 em torno do eixo longitudinal 20a, conforme indicado pela seta branca na Figura 3B.

[0072] Além disso, a geometria de seção cruzada da entrada de ar 25 tem a forma trapezoidal com o lado superior mais comprido em comparação ao lado da base inferior mais curta no exemplo do diagrama e os lados oblíquos são adequadamente inclinados em conformidade com as inclinações associadas da seção cônica da parede 24. Já que a área de seção cruzada do caminho do fluxo da entrada de ar 25 é maior que aquela da porta de fornecimento de combustível 26 ou da entrada de gás 27, o que será discutido posteriormente, a taxa de fluxo através da entrada de ar é relativamente maior. O fluxo em rodopio do ar de combustão tendo uma taxa de fluxo relativamente maior adequadamente interfere na corrente principal do gás de exaustão do forno que vem da parte inferior de cada um. Então, conforme mostrado na Figura 4B, o fluxo de ar é forçado para avançar para o lado superior enquanto rodopia e, por outro lado, o fluxo de gás de exaustão do forno vem para rodopiar enquanto sobe, conforme mostrado na Figura 4A.

[0073] As Figuras 4A e 4B baseiam-se nos resultados das simulações de dinâmicas computacionais de fluido (CFD) e esquematicamente representam o fluxo do gás de exaustão do forno e o fluxo do ar de combustão no calcinador 20 com respectivas linhas de corrente, visualizado do lado do forno giratório 30. Pode ser entendido a partir da Figura 4A que a corrente principal do gás de exaustão do forno, que foi inserida no calcinador 20 como o fluxo de jato a partir da extremidade inferior do mesmo, é empurrada pelo fluxo do ar de combustão introduzido a partir da entrada de ar 25 do lado esquerdo (conforme indicado pela seta branca) a ser desviada para o lado direito no diagrama e depois adquire o componente de rodopio para subir enquanto cria uma espiral gentil.

[0074] Por outro lado, pode ser entendido pela Fig. 4B que o fluxo do ar de combustão a partir da entrada de ar 25 é empurrado para cima pelo fluxo do gás de exaustão do forno a partir de baixo (indicado pela seta cinza) para ser direcionado para o lado superior enquanto rodopia na seção cônica da parede 24 disposta na extremidade inferior do calcinador 20. Enquanto a porção do fluxo do ar de combustão rapidamente sobe por estar suspenso na corrente com a corrente principal do gás de exaustão do forno, outra porção do fluxo cria uma espiral ascendente de modo a torcer em torno da corrente principal do gás de exaustão do forno.

[0075] Assim, a porta de fornecimento de combustível 26 é provida na seção mais inferior da seção da parede lateral 23 do calcinador 20 de modo a realizar uma mistura com o fluxo de ar de rodopio para o lado superior. Combustível típico fornecido através desta porta de fornecimento de combustível 26 inclui, por exemplo, o carvão pulverizado, o gás natural, o óleo pesado e similares, e quando o carvão pulverizado é empregado, o carvão pode ser transportado com o fluxo de ar a ser soprado para dentro do calcinador 20 da porta de fornecimento de combustível 26. Quando o gás natural ou o óleo pesado é empregado como combustível, este poderá ser injetado através da porta de fornecimento de combustível 26 a uma pressão pré- determinada.

[0076] Conforme mostrado em cada uma das Figuras 3A a 3C, duas portas de fornecimento de combustível 26 são fornecidas no lado dianteiro e no lado traseiro da seção de parede lateral 23 de modo a se estender ao longo da direção substancialmente horizontal, respectivamente. Além disso, como pode ser visto pela Figura 3D, duas portas de fornecimento de combustível 26 são providas no lado do forno giratório 30 e no lado oposto, respectivamente, que estão dispostos em paralelo e na relação de compensação. Em outras palavras, duas portas de fornecimento de combustível 26 estão dispostas no círculo idêntico mutuamente afastadas de uma fase de substancialmente 180° e direcionadas para a direção tangente do círculo de modo a soprar o combustível ao longo da circunferência interna da seção da parede lateral 23.

[0077] Depois, uma entrada 27 para o gás de pirólise é fornecida perto da posição imediatamente acima de uma das duas portas de fornecimento de combustível 26 disposta no lado dianteiro da seção de parede lateral 23 e uma porta 28 para introdução da matéria prima do cimento é fornecida acima da mesma. A entrada de gás 27 é utilizada para introduzir o gás de pirólise transportado através da linha de transporte de gás 6 da instalação de tratamento de resíduo 100 conforme descrito acima para o interior do calcinador 20 de um modo pré-determinado conforme será descrito doravante. Além disso, a matéria prima do cimento caindo do ciclone 11 é fornecida através da porta de introdução de matéria prima 28, conforme descrito acima.

[0078] Conforme mostrado nas Figuras 3A a 3C, a entrada de gás 27 é provida acima da entrada de ar 25 afastada da mesma a uma distância pré-determinada (2 a 6m, por exemplo) e no exemplo do diagrama, serve como introdução do gás de pirólise para baixo sobre o plano horizontal, de modo semelhante à entrada de ar 25. Além disso, como pode ser visto na Figura 3D, a entrada de gás 27 é provida no lado oposto ao lado do forno giratório 30 (lado inferior no diagrama) na seção de parede lateral 23 do calcinador 20 e é direcionada para a circunferência de modo a introduzir o gás de pirólise ao longo da circunferência interna desta seção periférica da parede 23.

[0079] O gás de pirólise introduzido por esta entrada de gás 27 flui ao longo da circunferência interna da seção de parede lateral 23 no calcinador 20, e conforme indicado pela seta preta na Figura 3B, começa a rodopiar em torno do eixo longitudinal 20a acima e em paralelo com o fluxo em rodopio do ar de combustão (indicado pela seta branca). Em outras palavras, o gás de pirólise introduzido pela entrada de gás 27 flui de modo a rodopiar em torno da corrente principal do gás de exaustão do forno, o qual sopra para cima substancialmente no centro do calcinador 20 para o lado superior e não causa nenhuma interferência direta à corrente principal.

[0080] Além disso, o fluxo em rodopio do ar de combustão tendo taxa de fluxo maior é criado embaixo do fluxo em rodopio do gás de pirólise de modo que a interferência do fluxo do gás de pirólise com o fluxo do gás de exaustão do forno é inibida. Mais especificamente, isto ocorre por que, conforme descrito acima com referência à Figura 4A, a corrente principal do gás de exaustão do forno é empurrada pelo fluxo do ar de combustão a ser desviado para o lado oposto à entrada de ar 25 na seção inferior do calcinador 20 e assim o gás de pirólise é introduzido para o lado oposto do lado onde a corrente principal do gás de exaustão de forno desvia.

[0081] Além disso, nesta configuração, conforme descrito acima com referência à Figura 3A, quando a corrente principal do gás de exaustão do forno curvada no duto inferior 21 de forma “L” sobe pela seção inferior do calcinador 20, a corrente principal é desviada para o lado do forno giratório 30 e, por outro lado, o gás de pirólise é introduzido para o lado oposto do mesmo e, portanto, isto também reduz a interferência do fluxo do gás de pirólise no fluxo do gás de exaustão do forno.

[0082] Enquanto a interferência do fluxo do gás de pirólise no fluxo do gás de exaustão do forno é inibida deste modo, o fluxo em rodopio do ar de combustão interfere no fluxo do gás de exaustão do forno vindo debaixo um do outro, conforme descrito acima com referência à Figura 4B, para ser suficientemente aquecido para elevar a temperatura e para ser empurrado para o lado superior. Combustão suficiente do gás de pirólise é alcançada, enquanto o fluxo do ar de combustão empurrado para cima deste modo e o fluxo do gás de pirólise rodopiando em paralelo acima do mesmo são bem misturados e sobem.

[0083] Aqui, resultados da investigação para adoção de diferentes direções para fornecimento do gás de pirólise ao calcinador 20 serão descritos. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3D, a posição e a direção da entrada de gás 27 no plano horizontal é representada com ângulo θ1 tomando o lado do forno giratório 30 como referência e o ângulo de inclinação para baixo da entrada de gás 27 sobre o plano horizontal é representado por θ2 conforme mostrado na Figura 3C. Com relação a este ângulo de inclinação para baixo θ2, enquanto possa ser suficiente tomar pelo menos inclinação descendente (θ2 > 0) na entrada de gás 27 já que a linha de transporte de gás 6 se estendendo da fornalha de gasificação 1 para o lado do forno giratório 30 é basicamente horizontal, é preferível tomar este ângulo como sendo igual ou maior que 15°. Entretanto, já que θ2 excessivamente maior reduz o componente de rodopio (velocidade de direção horizontal) do fluxo do gás de pirólise conforme mostrado na Figura 5, θ2 deve ser igual ou menor que 40° no máximo e é preferível tomar igual ou menor que 30°.

[0084] Além disso, em vista da mistura do gás de pirólise com o gás de exaustão do forno ou com o ar de combustão, pode ser considerado que uma velocidade de fluxo mais alta do gás de pirólise na entrada de gás 27 é preferível e, ao contrário, uma velocidade de fluxo aumentada leva a um aumento de perda de pressão na entrada de gás 27, e um exemplo pode ser fornecido como aproximadamente 0,3 a 0,5 kPa para a velocidade de gás de 30 m/s. Então, para evitar excessiva perda de pressão maior na entrada de gás 27, é desejável tomar a velocidade do fluxo do gás de pirólise como igual ou menor que 30 m/s. Por outro lado, a velocidade menor do gás reduz a força de rodopio do gás, levando a um nível excessivo de suspensão na corrente do o fluxo do gás de exaustão do forno e, portanto, é preferível que a velocidade do gás seja igual ou maior que 5 m/s, que geralmente é equivalente à velocidade do fluxo do gás de exaustão do forno.

[0085] Adicionalmente, os resultados das simulações conduzidas com o objetivo de investigar a condição da difusão do monóxido de carbono (CO) no gás de pirólise no calcinador 20 são mostrados na Figura 6. Abscissa da Figura 6 representa a altura da porta para introdução do gás de pirólise e a ordenada representa o desvio padrão não dimensional da concentração de CO. Conforme os resultados, pode ser considerado que o menor desvio padrão não dimensional de concentração de CO gera melhor mistura do gás de pirólise no calcinador 20. Além do acima, nenhuma consideração sobre a combustão do CO foi feita na presente simulação.

[0086] Pode ser entendido pela Fig. 6 que o desvio padrão não dimensional da concentração CO é maior perto da porta de introdução do gás de pirólise, indicando mistura insuficiente do gás de pirólise. O desvio padrão não dimensional da concentração de CO é reduzido conforme avança para cima a partir da porta de introdução do gás de pirólise e assim pode ser entendido que a mistura do gás de pirólise com o ar é promovida.

[0087] Aqui, Caso A, Caso C1, Caso C2, Caso D1 e Caso D2 neste gráfico representam cinco casos de emprego de diferentes direções para introdução do gás de pirólise no calcinador 20. Mais especificamente, conforme mostrado nas Fig. 3D, três do ângulo θ1 representando a direção da entrada de gás 27 no plano horizontal tomando o lado do forno giratório 30 como referência e dois do ângulo θ2 representando o ângulo de inclinação para baixo da entrada de gás 27 sobre o plano horizontal conforme mostrado na Fig. 3C foram examinados. Mais especificamente, os resultados são mostrados na tabela a seguir.

[0088] Pode ser entendido de acordo com a avaliação detalhada para o gráfico da Figura 6 que, o Caso A ou θ1 de 70° proporciona uma mistura mais pobre do gás de pirólise com o ar enquanto a altura da entrada de gás de pirólise 27 é aumentada em comparação aos C1, C2, D1 e D2. Além disso, as comparações dos Casos C1 e C2 com os Casos D1 e D2, a saber, as condições de θ1 e 95° e as condições de θ1 e 135° mostram que os Casos D1 e D2 eventualmente proporcionam uma mistura levemente melhor do gás de pirólise com o ar. Por outro lado, com relação a θ2, o ângulo de inclinação da entrada de gás 27, não há diferença significativa entre os casos de 20° e os casos de 25°.

[0089] O gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 contendo carvão e cinza suspensos na corrente é transportado através da linha de transporte de gás 6 até o calcinador 20 tendo a configuração acima descrita, conforme descrito acima. Enquanto o gás de exaustão do forno de alta temperatura a partir do forno giratório 30 é inserido neste calcinador 20 para formar o fluxo de jato soprando para cima para o lado superior, o gás de pirólise poderá ser introduzido de modo a não causar nenhuma interferência direta na corrente principal deste gás de exaustão do forno para garantir combustão suficiente no calcinador 20 sem soprar através do gás de pirólise e carvão.

[0090] Mais especificamente, o gás de pirólise é introduzido a partir da entrada de gás 27 provida na seção inferior da seção periférica da parede 23 no calcinador 20 de modo a rodopiar em torno da corrente principal do gás de exaustão do forno e, abaixo deste gás, o fluxo em rodopio do ar de combustão tendo taxa de fluxo maior é formado de modo a preferencialmente causar a interferência no fluxo do gás de exaustão do forno a partir de baixo, de modo que o sopro através do gás de pirólise devido ao fluxo do gás de exaustão do forno pode ser mais firmemente inibido.

[0091] Depois, o gás de pirólise rodopiando em paralelo com o ar de combustão tendo temperatura elevada pelo gás de exaustão do forno é bem misturado para atingir capacidade de ignição e combustão melhorada e, além disso, combustível tal como carvão pulverizado é fornecido da porta de fornecimento de combustível 26 provida perto da entrada de gás 27 para causar ignição e combustão, o que leva a servir como fonte de fogo e assim espera-se melhorar ainda mais a capacidade de ignição do gás de pirólise. Configuração Modificada do Calcinador

[0092] Enquanto o gás de pirólise é introduzido no calcinador 20 da instalação de produção de cimento 200 para criar o fluxo em rodopio em torno de uma corrente principal do gás de exaustão do forno e o ar de combustão é introduzido para rodopiar abaixo e em paralelo ao gás de pirólise na primeira configuração conforme descrito acima, o presente pedido de patente de invenção não é limitado ao mesmo.

[0093] Mais especificamente, o ar de combustão poderá ser introduzido no calcinador 20 acima do fluxo de rodopio do gás de pirólise e tanto o ar de combustão quanto o gás de pirólise poderão ser introduzidos sem formar fluxo de rodopio. Em conclusão, é suficiente introduzir o gás de pirólise para impedir interferência direta na corrente principal do exaustor no forno no calcinador 20 e assim, por exemplo, quando o gás de exaustão do forno for inserido como um fluxo de rodopio no calcinador 20, o gás de pirólise poderá ser introduzido ao longo do centro do rodopio do fluxo.

[0094] Além disso, enquanto o gás de pirólise e o ar de combustão forem introduzidos no lado oposto do lado do forno giratório 30 na seção da parede periférica 23 do calcinador 20 na primeira configuração, o presente pedido de patente de invenção não está limitado aos mesmos e, como exemplo, os gases poderão ser introduzidos no lado do forno giratório 30, ou como outro exemplo, a entrada de gás 27 poderá estar conectada na rota da entrada de ar 25 conforme mostrado na Fig. 2C e o gás de pirólise poderá ser introduzido no calcinador 20 enquanto pré-mistura com o ar de combustão.

[0095] Além disso, o número da entrada 27 do gás de pirólise não é limitado a um e, se duas ou mais das fornalhas de gasificação 1 forem instaladas na instalação de tratamento de resíduo 100, poderá ser configurado que cada um dos fluxos do gás de pirólise transportados através de diferentes linhas de transporte de gás 6 a partir das fornalhas de gasificação associadas 1 é individualmente introduzido no calcinador 20.

[0096] Como exemplo, as Figuras 7A a 7D mostram configuração modificada para serem equipadas com duas entradas de gás 27 no calcinador 20. A presente configuração modificada é substancialmente equivalente ao calcinador 20 na primeira configuração acima mencionada exceto que somente o número e o local da entrada de gás 27 são diferentes da mesma. Conforme mostrado nas Figuras 7A a 7C, no calcinador 20 da configuração modificada, duas entradas de gás 27 são fornecidas para serem inclinadas para baixo sobre o plano horizontal de modo semelhante como na primeira configuração, no lado do forno giratório 30 e no lado oposto, respectivamente.

[0097] Além disso, conforme mostrado na Figura 7D na visualização plana, duas entradas de gás 27 são respectivamente direcionadas para a direção circunferencial de modo a introduzir o gás de pirólise ao longo da circunferência interna da seção da parede lateral 23 e são dispostas em paralelo no círculo idêntico mutuamente separadas numa fase de substancialmente 180°. Mais especificamente, duas entradas de gás 27 servem para fornecer o gás de pirólise de modo a formar os fluxos em rodopio tendo a direção equivalente no círculo idêntico. Diferentes fluxos do gás de pirólise são introduzidos em locais adicionalmente remotos possíveis enquanto melhoram os componentes de rodopio dos fluxos desde modo para prover capacidade de combustão adicional melhorada do gás de pirólise.

Linha de Desvio

[0098] Além da configuração acima descrita, uma linha de desvio 60 também é provida na instalação de produção de cimento 200 da presente configuração conforme mostrado na Fig. 1 para a finalidade de evitar concentração indesejada de componente de cloro ou componente de álcali no gás durante a circulação do gás através do pré-aquecedor de suspensão 10 e do calcinador 20. Mais especificamente, quando uma combustão misturada com o gás de pirólise do resíduo é conduzida na instalação de produção de cimento como na presente configuração, concentrações do componente de cloro e do componente de álcali no clínquer de cimento tendem a ser aumentada pela influência do componente de cloro e do componente de álcali originalmente contidos nos resíduos, levando a possivelmente causar problemas relacionados à adesão.

[0099] Com o objetivo de resolver o problema, a linha de desvio 60 conectada à seção inferior (ou duto inferior 21) do calcinador 20 é utilizada na instalação de produção de cimento 200 ilustrada para extrair uma porção do gás e então o gás extraído é resfriado por um resfriador 61 e depois é transportado para um ciclone 62 (classificador) para classificar a poeira. Um sopro frio é fornecido ao resfriador 61 por meio de um ventilador 63 e o gás extraído é esfriado até uma temperatura igual ou menor que o ponto de derretimento do composto de cloro ou similar para separar o componente de cloro ou o componente de álcali no gás extraído como matérias sólidas (poeira).

[00100] Então, o pó no gás extraído é classificado em pó grosso 62, no qual o pó grosso contendo substancialmente nenhum componente de cloro e componente de álcali cai da extremidade inferior do ciclone 62, e é devolvido ao calcinador 20 através de uma linha de retorno 60a, que é mostrado no diagrama enquanto omite uma seção da mesma. Por outro lado, o pó fino contendo concentrações mais altas do componente de cloro e do componente de álcali é suspenso na corrente com o gás extraído retirado pelo ciclone 62 para ser descarregado em uma linha lateral descendente 60b da linha de desvio 60 e depois é recuperado por um coletor de poeira 54.

[00101] Enquanto o sistema da Figura 1 é mostrado em conexão à linha lateral descendente 60b da linha de desvio 60 na rota da linha do gás de exaustão 50 para compartilhar o ventilador de retirada induzido 52, o resfriador de gás 53 e o coletor de poeira 54, que são utilizados para entregar o gás de exaustão do forno até a chaminé 51, o sistema real emprega o ventilador de retirada induzido, resfriador de gás e coletor de poeira na linha de desvio 60, o que proporciona independência da linha do gás de exaustão 50.Proporção da Taxa de Fluxo do Gás de Pirólise

[00102] Conforme descrito acima, a instalação de tratamento de resíduo 100 da presente configuração é configurada para retirar o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 pela utilização da pressão negativa para retirada de gás de exaustão do forno na instalação de produção de cimento 200 e o gás de pirólise retirado é transportado até o calcinador 20 através da linha de transporte de gás 6. Mais especificamente, o gás de exaustão do forno é retirado pelo ventilador de retirada induzido 52 para criar um estado de pressão negativa no calcinador 20 e, se a taxa de fluxo do gás de exaustão for suficientemente maior, uma pressão negativa suficientemente maior poderá ser mantida mesmo que uma quantidade relativamente menor do gás de pirólise for inserida.

[00103] Já que a quantidade do gás de exaustão da instalação de produção de cimento 200 é esmagadoramente maior, a saber, 10 ou mais vezes a quantidade de gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação 1 na presente configuração, o estado de pressão negativa no calcinador 20 é mantido de modo estável. Assim, ele é configurado para utilizar esta pressão negativa estável para transportar o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 e nenhum soprador de ar é provido na linha de transporte de gás 6. Além disso, o interior da fornalha de gasificação 1 também é mantido na pressão negativa e não ocorre nenhum vazamento do gás de pirólise até o exterior.

[00104] Entretanto, caso a taxa de fluxo do gás de pirólise aumente, poderá temporariamente ficar impossível manter o estado de pressão negativa na fornalha de gasificação 1 quando o estado de combustão no calcinador 20 ou a quantidade de gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação 1 flutuar, possivelmente causando o vazamento do gás de pirólise para o exterior. Os inventores do presente pedido de patente de invenção confirmaram a mudança da pressão na fornalha de gasificação 1 em proporção de aumento em passos da taxa de fluxo do gás de pirólise sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do forno por meio de simulação.

[00105] Primeiramente, as Figuras 8A a 8C mostram os resultados de simulação para a proporção da taxa de fluxo de aproximadamente 1/10 como na presente configuração. A Fig. 8A mostra o estado de flutuação na quantidade de gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação 1 em contrapartida à flutuação da quantidade de ar transferido para a base fluidizada na fornalha de gasificação 1, o que é informado à simulação como perturbação. Esta flutuação da quantidade de gás é obtida pela simulação. Por outro lado, é o gráfico da Figuras 8B, mostrando a faixa de flutuação expandida em três vezes, obtida pela condução dos experimentos empregando calcinador de cimento real para medir o estado de flutuação na pressão interna do gás.

[00106] As simulações são realizadas com base na flutuação da quantidade do gás de pirólise gerado na fornalha de gasificação acima descrita e a flutuação da pressão do gás no calcinador para obter o gráfico mostrando a flutuação da pressão do gás na fornalha de gasificação 1 conforme mostrado na Fig. 8C. Esta pressão do gás cai até o nível igual ou menor que -0.5 kPa no máximo e fica entendido que, quando a proporção da taxa de fluxo estiver na faixa relaxada, a saber, 1/10, o interior da fornalha de gasificação 1 é mantido no estado de pressão negativa preferível mesmo que a quantidade do gás de pirólise gerado flutue.

[00107] A seguir, a Figuras 9 mostra relação da pressão na fornalha de gasificação 1 sobre a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise.

[00108] A linha sólida no gráfico representa o valor médio da pressão na fornalha de gasificação 1 em determinada proporção da taxa de fluxo e as linhas pontilhadas no gráfico representam o valor levando em conta a flutuação acima descrita. Conforme mostrado na extremidade esquerda do gráfico (a proporção da taxa de fluxo = 0), a pressão do calcinador na operação isolada do forno é -0.9 kPa.

[00109] Enquanto a proporção da taxa de fluxo aumenta, ou em outras palavras enquanto a quantidade do gás de pirólise gerado aumenta, a pressão na fornalha de gasificação 1 também aumenta, aproximando da pressão atmosférica.

[00110] Fica entendido conforme o gráfico que, se a proporção da taxa de fluxo estiver em torno de 0,1 = 1/10 como nesta configuração, a pressão na fornalha de gasificação 1 é - 0,5 a -0,7 kPa, e quando a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise fica em torno de 0,2, o valor médio da pressão interna na fornalha de gasificação é substancialmente equivalente à pressão atmosférica (0) conforme mostrado pela linha sólida no gráfico.

[00111] Isto indica que a taxa de fluxo do gás de pirólise deve ser igual ou menor que 1/5 da taxa de fluxo do gás de exaustão do forno para transportar o gás de pirólise vindo da fornalha de gasificação 1 para o calcinador 20 para cimento com tal pressão negativa.

[00112] Neste meio tempo, a simulação acima descrita está relacionada com o caso onde a instalação de tratamento de resíduo 100 está instalada substancialmente sem modificar a usina de cimento existente. Mais especificamente, em geral, a margem de aproximadamente 10% é provida para a capacitância do ventilador de retirada induzido 52 para descarga do gás de exaustão do forno na usina de cimento e, portanto, isto significa que é o momento em que a pressão negativa não pode ser mantida no interior da fornalha de gasificação 1 devido ao aumento da taxa de fluxo do gás de pirólise conforme descrito acima, quando a taxa de fluxo do gás de exaustão do calcinador 20 aumenta em aproximadamente 10% devido ao fornecimento do o gás de pirólise.

[00113] Já que o calor gerado do resíduo geral é 1.000 a 3.000 kcal/kg, que é inferior ao calor gerado do carvão, o calor gerado por quantidade unitária do gás de combustão também é menor. Assim, com base na hipótese de que a quantidade necessária de calor gerado é garantido pela combustão no calcinador 20, a quantidade de gás de exaustão do calcinador 20 ou, a saber, a taxa total de fluxo do gás de exaustão composta do gás de combustão a partir do gás de pirólise e/ou carvão pulverizado e o gás de exaustão do forno aumenta quando o gás de pirólise derivado do resíduo da geração inferior de calor é adicionada.

[00114] Por exemplo, o resultado do cálculo experimental assumindo que o calor gerado do carvão é 5.500 kcal/kg indica que a troca da taxa de fluxo do gás de exaustão total pela adição do gás de pirólise é mostrado no gráfico da Fig. 10A. A abscissa deste gráfico representa a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do forno e a ordenada representa a proporção da taxa de fluxo do gás de exaustão total ou, em outras palavras, a taxa do aumento na taxa de fluxo do gás de exaustão total do calcinador 20, tomando o caso de adição no gás de pirólise como referência. Pode ser visto a partir do gráfico que uma proporção maior da taxa de fluxo do gás de pirólise fornece aumento maior na taxa de fluxo do gás de exaustão total do calcinador 20.

[00115] Além disso, conforme mostrado na ordem da linha sólida, da linha pontilhada e linha de travessão alternado longo e curto no gráfico, uma quantidade menor do calor gerado do resíduo fornece um aumento na taxa de fluxo do gás de exaustão total, mesmo que a proporção da taxa de fluxo seja a mesma. As quantidades de calor gerado do resíduo mostradas nas respectivas linhas no gráfico são: 2.500 kcal/kg; 1.400 kcal/kg e 1.000 kcal/kg. Conforme mostrado pela linha pontilhada no gráfico, uma quantidade do calor gerado do resíduo de 1.400 kcal/kg fornece a proporção da taxa de fluxo do gás de exaustão total de 1.1, quando a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise for 0.2. Isto corresponde ao fato de que o interior da fornalha de gasificação 1 está na pressão positiva para a proporção da taxa de fluxo de 0.2, quando a margem do sistema de ventilação para o gás de exaustão do forno na usina de cimento estiver em torno de 10%, conforme descrito acima com referência à Fig. 9.

[00116] Ao contrário, se o sistema de ventilação para o gás de exaustão do forno na usina de cimento existente for reforçado, ou se uma margem relativamente maior do sistema de ventilação for definida no caso da construção de uma nova usina de cimento, a pressão negativa pode ser mantida no interior da fornalha de gasificação 1 mesmo que a proporção da taxa de fluxo seja adicionalmente aumentada. Se a margem estiver em torno de 20 a 25%, a proporção da taxa de fluxo pode ser aumentada para em torno de 0,3, conforme a linha de travessão alternada longo e curto no gráfico da Figura 10A, mesmo que a quantidade do calor gerado do resíduo seja consideravelmente menor, a saber, 1.000 kcal/kg.

[00117] A seguir, o gráfico da Fig. 10B mostra a correlação da taxa do calor gerado pela combustão do carvão pulverizado entre a geração do calor pela combustão no calcinador 20 (proporção da quantidade de geração de calor para carvão) fornecida na ordenada sobre a proporção da taxa de fluxo fornecida na abscissa. Já que a proporção maior da taxa de fluxo fornece uma maior proporção do gás de pirólise nos combustíveis, a proporção da quantidade de geração de calor para carvão diminui e o nível de diminuição é maior enquanto a quantidade de geração de calor do gás de pirólise for maior ou, em outras palavras, na ordem da linha de travessão alternada longo e curto, da linha pontilhada e linha sólida.

[00118] Além disso, pode ser entendido que a proporção maior da taxa de fluxo provê uma mudança maior da proporção da quantidade de geração de calor para carvão devido à diferença da quantidade de geração de calor do gás de pirólise e assim a flutuação na temperatura de combustão resultou da variação da quantidade da geração de calor do gás de pirólise ter aumentado. Mais especificamente, a proporção maior da taxa de fluxo do gás de pirólise fornece reflexão mais forte da flutuação na quantidade de geração de calor resultado da diferença no tipo de resíduo sobre a temperatura de combustão no calcinador 20, causando a flutuação na temperatura do calcinador 20.

[00119] Quando três linhas no gráfico da Figura 10B forem consideradas neste aspecto, será descoberto que a proporção da taxa de fluxo de 0,3 provê o valor médio da proporção da quantidade de geração de calor para o carvão de aproximadamente 0,8 e, em outras palavras, aproximadamente 80% da geração de calor pela combustão da combinação do gás de pirólise e o carvão pulverizado é da combustão do carvão pulverizado neste caso. Mais especificamente, pode ser descoberto que a combustão do carvão pulverizado é dominante para a temperatura do calcinador 20 se a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise for igual ou menor que 0,3. Isto possibilita operação estável para a instalação de produção de cimento 200 mesmo que a variação na quantidade de geração de calor do gás de pirólise aumente.

[00120] Na presente configuração, a entrada do resíduo na fornalha de gasificação 1 é ajusta pelo controle da velocidade operacional do dispositivo de transporte 4 e a taxa de fluxo do ar fluidizante é ajustada pelo controle da velocidade rotacional do soprador 5 e controle da abertura do amortecedor de modo a atingir a proporção da taxa de fluxo que está em torno de 1/10 para que a geração da quantidade de gás de pirólise seja controlada. Como exemplo, a pressão negativa na fornalha de gasificação 1 e a taxa de fluxo do gás de pirólise na linha de transporte de gás 6 ou a pressão negativa no calcinador 20 e a taxa de fluxo do gás de exaustão poderão ser medidas e com base nestes valores medidos, o controle poderá ser alcançado.

[00121] Conforme descrito acima, na instalação de tratamento de resíduo 100 de acordo com a primeira configuração, o gás de pirólise gerado do resíduo na fornalha de gasificação 1 contendo carvão e cinza suspensos na corrente é transportado para a instalação de produção de cimento 200 através da linha de transporte de gás 6 e é introduzido no calcinador 20. Em tal configuração, a proporção da taxa de fluxo do gás de pirólise sobre a taxa de fluxo do gás de exaustão do forno é limitada até um nível abaixo do valor pré-determinado para que a flutuação na temperatura do calcinador 20 possa ser inibida para prover estabilidade garantida para a operação da instalação de produção de cimento 200.

[00122] Além disso, já que o gás de pirólise pode ser transportado pela pressão negativa no calcinador 20 para manter o estado da pressão negativa no interior da linha de transporte de gás 6 e da fornalha de gasificação 1, não há necessidade de prover um soprador de ar na linha de transporte de gás 6 e assim não há preocupação em causar falha devido à adesão e depósito do carvão e da cinza contidos no gás de pirólise no propulsor do soprador. O vazamento do gás de pirólise a partir da fornalha de gasificação 1 também pode ser evitado.

[00123] Além disso, mesmo que a operação da fornalha de gasificação 1 seja interrompida por algum problema que cesse o fornecimento do gás de pirólise e o carvão ao calcinador 20, o fornecimento do combustível auxiliar tal como carvão pulverizado poderá ser aumentado para compensar esta falta para evitar uma obstrução da operação do calcinador 20.

[00124] Além disso, a fornalha de gasificação do tipo base fluidizada 1 é empregada para esmagar de modo fino o resíduo pelo movimento da areia fluidizante de modo que seja fácil atingir diâmetro menor da partícula do carvão e da cinza no gás de pirólise e assim é vantajoso para inibir a adesão e o depósito do carvão e da cinza na linha de transporte de gás 6. Adicionalmente, a temperatura na fornalha de gasificação 1 pode ser mantida em temperatura suficientemente mais alta pelo fornecimento do carvão pulverizado como o combustível auxiliar, mesmo que o resíduo de qualidade inferior seja processado, e assim isto também é vantajoso para inibir a adesão e o depósito do carvão e da cinza na linha de transporte de gás 6.

[00125] Além disso, uma pluralidade de dispositivos ejetores 6a é disposta na rota da linha de transporte de gás 6 para intermitentemente soprar ar comprimido e eles podem realizar a remoção do carvão e da cinza depositados no interior da linha de transporte de gás 6. Adicionalmente, a entrada de gás 27 para fornecimento do gás de pirólise no calcinador 20 é configurada para ser inclinada para baixo de modo que a adesão e o depósito do carvão e da cinza possam ser inibidos.

Segunda Configuração

[00126] A seguir, a instalação de tratamento de resíduo e uma instalação de produção de cimento, de acordo com a segunda configuração do presente pedido de patente de invenção, serão descritas com referência à Figura 11. A Figura 11 corresponde à Figura 1 primeira configuração 1 acima descrita. Enquanto as configurações do pré-aquecedor de suspensão 10 e o calcinador 20 na instalação de produção de cimento 200 na presente configuração são diferentes daquelas na primeira configuração, o calcinador 20 é o mesmo que aquele empregado na primeira configuração exceto que não possui entrada de ar 25 e, portanto, o numeral de referência idêntico 20 é designado. O mesmo numeral de referência também é referido ao mesmo membro tendo a mesma configuração exceto o acima e a descrição da mesma não é dada.

[00127] Além disso, já que uma porção da linha de transporte de gás 6 está escondida atrás do pré-aquecedor de suspensão 10 na Figura 11, a ilustração do dispositivo ejetor 6a é omitida. De modo semelhante, enquanto a ilustração da linha de desvio 60 também é omitida para conveniência ilustrativa, a linha de transporte de gás 6 está equipada com uma pluralidade de dispositivos ejetores 6a e além disso também inclui a linha de desvio 60, o resfriador 61, o ciclone 62 e afins, de modo semelhante como na primeira configuração.

[00128] Além disso, na instalação de produção de cimento 200 desta segunda configuração, o pré-aquecedor de suspensão 10 divide-se em duas rotas e os ciclones 11, por exemplo, os de cinco níveis, são incluídos em cada uma das rotas. A rota lateral esquerda mostrada no diagrama é configurada de modo que o gás de exaustão do forno é soprado do nível inferior, e isto é similar como na primeira configuração, exceto que o calcinador 20 não é fornecido. Por outro lado, a rota do lado direito mostrada no diagrama é configurada para ter o calcinador 20, onde não o gás de exaustão do forno, mas o gás de exaustão do resfriador de alta temperatura é inserido do resfriador de ar 40.

[00129] O gás de exaustão do resfriador é inserido na extremidade inferior do calcinador 20 de modo semelhante ao do gás de exaustão do forno na primeira configuração para formar o fluxo de jato soprando para cima (indicado no diagrama com a linha de travessão alternado longo e curto).

[00130] Este gás de exaustão do resfriador é misturado com o gás de pirólise introduzido no calcinador 20 para soprar a matéria prima do cimento para cima enquanto realiza a queima da mesma, atingindo o ciclone 11 do nível mais inferior a partir do duto superior 22. Então, este sobre através dos níveis dos ciclones 11 passo a passo para fluir para fora do ciclone 11 do nível mais superior para a linha de gás de exaustão 50.

[00131] A seção inferior do calcinador 20 é configurada para ser fornecida com a matéria prima do cimento do ciclone 11 de modo semelhante como na primeira configuração, embora uma ilustração dos detalhes seja omitida, e a entrada de gás 27 é fornecida para introduzir o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1, mas nenhuma entrada de ar 25 para combustão do mesmo é provida. Isto ocorre por que o gás de exaustão do resfriador soprando para cima através do calcinador 20 contém quantidade enorme de oxigênio conforme descrito acima, ao contrário do caso do gás de exaustão do forno.

[00132] A estrutura do calcinador 20 é a mesma que a da primeira configuração exceto este recurso, a taxa de fluxo do gás de pirólise é moderada, em torno de 1/10 da taxa de fluxo do gás de exaustão do resfriador, e é introduzida como um fluxo em rodopio no calcinador 20 através da entrada de gás 27. Mais especificamente, o gás de pirólise também é introduzido no calcinador 20 na presente configuração de modo que não cause nenhuma interferência direta na corrente principal do gás de exaustão do resfriador. Além disso, o gás de pirólise é introduzido no interior do calcinador 20 através da entrada de gás 27 fornecida para ficar inclinada para baixo sobre o plano horizontal.

[00133] Então, o gás de pirólise é suspenso na corrente com a corrente principal do gás de exaustão do resfriador para rodopiar de modo espiral-helicoidal em torno do gás de exaustão do resfriador soprando para cima sem soprar através do calcinador 20, enquanto estes gases são gradualmente misturados para atingir combustão suficiente. Esta combustão atinge a temperatura elevada do gás de exaustão do resfriador subindo para 900° C ou maior, que acelera a calcinagem (descarboxilação) da matéria prima do cimento soprada para cima.

[00134] Neste meio tempo, o gás de pirólise derivado do resíduo poderá possivelmente conter dioxina e, com o objetivo de degradar a dioxina, é necessário manter a atmosfera numa temperatura de 850° C ou mais alta durante aproximadamente 2 segundos ou mais e, na presente configuração, a temperatura do gás de pirólise queimado no calcinador 20 é mantida em 900° C ou mais alta durante um tempo igual ou mais longo de 4 segundos de modo que a dioxina seja suficientemente degradada.

[00135] E, a taxa de fluxo do gás de pirólise também é moderada em torno de 1/10 da taxa de fluxo do gás de exaustão do resfriador nesta segunda configuração, de modo que mesmo que a quantidade de geração de calor flutue conforme o tipo de resíduo, a flutuação na temperatura do calcinador 20 não aumenta consideravelmente. Além disso, o gás de pirólise é transportado pela utilização da pressão negativa criada no calcinador 20.

[00136] Portanto, mesmo que o gás de exaustão do resfriador seja configurado para entrar no calcinador 20 como nesta segunda configuração, uma operação estável da instalação de produção de cimento 200 pode ser alcançada e o gás de pirólise pode ser transportado somente pela pressão negativa do calcinador 20, pela limitação da taxa relativa de fluxo do gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 em relação à taxa de fluxo do gás de exaustão do calcinador 20 até um nível abaixo de uma proporção de taxa de fluxo pré- determinada. Assim, não é necessário fornecer um soprador de ar na linha de transporte de gás 6 e assim não há preocupação sobre falha do mesmo.

Outras Configurações

[00137] A Figura 12 e a Figura 13 mostram diferentes configurações, respectivamente tendo configurações de diferentes calcinadores na instalação de produção de cimento 200. Além disso, a Fig. 14 mostra uma configuração sem calcinador. Já que todas estas configurações possuem recursos similares aos da primeira configuração acima descrita, exceto a configuração relacionada ao calcinador, o numeral idêntico é designado ao membro idêntico e a descrição do mesmo é omitida.

[00138] Primeiramente, o calcinador 70 da configuração mostrada na Figura 12 geralmente é semelhante àquele empregado na primeira configuração, mas está equipado com uma câmara de mistura 71 fornecida na seção de introdução do forno giratório 30 e a câmara de calcinagem em redemoinho 72 na comunicação com a seção inferior do mesmo, e um dispositivo de combustão 73 é disposto nesta câmara de calcinagem em redemoinho 72 para soprar um gás de combustão de alta temperatura criado pela combustão do carvão, do gás natural, óleo pesado e afins. Conforme mostrado no diagrama, um gás de exaustão do resfriador (ar) de alta temperatura é introduzido como um fluxo em rodopia a partir do resfriador de ar 40 na câmara de calcinagem em redemoinho 72 e a matéria prima do cimento pré-aquecida é fornecida do ciclone 11 antes do nível mais inferior.

[00139] A matéria prima do cimento é submetida ao gás de combustão do dispositivo de combustão 73 para movimentar a câmara de mistura 71 enquanto estiver sendo calcinada, onde a matéria prima é soprada para cima para o lado superior pelo fluxo de jato do gás de exaustão do forno vindo de baixo. Mais especificamente, o fluxo do gás de combustão contendo a matéria prima do cimento é interfluente com o fluxo do gás de exaustão do forno na câmara de mistura 71 e ambos estão subindo enquanto são bem misturados. A matéria prima do cimento é suficientemente calcinada enquanto estiver suspensa na corrente com o fluxo ascendente para ser soprado para cima e é transportada para ciclone 11 do nível mais inferior da saída no topo da câmara de mistura 71 através de um duto. Além do acima, o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 poderá ser introduzido entre a entrada do forno giratório 30 e a saída da câmara de mistura 71 ou entre o calcinador em rodopio 72 e a câmara de mistura 71.

[00140] Por outro lado, um calcinador 75 de uma configuração mostrada na Figura 13 possui uma estrutura geralmente similar àquela empregada na primeira configuração e é provida na seção de introdução do forno giratório 30 de modo a estender para a direção longitudinal, enquanto uma unidade em feixe anular 75a é criada em uma seção substancialmente no centro da extensão longitudinal e esta unidade em feixe 75a é configurada para fornecer ar ao interior do calcinador 75.

[00141] Mais especificamente, fica configurado que o gás de exaustão do resfriador de alta temperatura do resfriador de ar 40 é introduzido como um fluxo em rodopio para a seção inferior do calcinador 75 de modo semelhante como na configuração acima descrita da primeira configuração, neste meio tempo uma porção do gás de exaustão do resfriador é guiada à unidade em feixe acima mencionada 75a através da passagem ramificada a partir de uma passagem de fornecimento para este gás de exaustão do resfriador para ser eventualmente introduzido no interior do calcinador 75 através de uma entrada criada aqui. A porção do gás de exaustão do resfriador introduzido desta maneira é fornecida como ar para recombustão no fluxo de jato do gás de exaustão do forno que sopra para cima através do calcinador 75. Na presente configuração, o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 também poderá ser introduzido entre a entrada do forno giratório 30 e a saída do calcinador 75.

[00142] A seguir, nenhum calcinador é fornecido em uma configuração mostrada na Figura 14 e o duto inferior 21 conectado à entrada do forno giratório 30 está ligado ao duto superior 22 conectado ao ciclone 11 do nível mais inferior no pré-aquecedor de suspensão 10 via um tubo de subida 29. A matéria prima do cimento e o gás de pirólise da fornalha de gasificação 1 são fornecidos respectivamente através deste tubo de subida 29 e então são soprados para cima pelo fluxo de jato do gás de exaustão do forno. O gás de pirólise reage com o oxigênio contido no gás de exaustão do forno a ser queimado dentro do tubo de subida 29 e o pré- aquecedor de suspensão 10.

[00143] As descrições das respectivas configurações descritas acima são para ilustrações somente e não pretendem limitar o escopo do presente pedido de patente de invenção, o objeto aplicável das mesmas ou a aplicação das mesmas. Por exemplo, enquanto as respectivas configurações acima mencionadas são configuradas para transportar o gás de pirólise somente pela pressão negativa do calcinador de cimento 20, o presente pedido de patente de invenção não está limitado ao mesmo. Não é a intenção aqui que a “utilização da pressão negativa do calcinador para transportar o gás de pirólise” exclua o “acrescimento suplementar do soprador”, mas significa que o gás de pirólise pode ser transportado ao calcinador 20 pela pressão negativa para manter o estado de pressão negativa no interior da fornalha de gasificação 1 mesmo que soprador não seja provido.

[00144] Além disso, se for suficiente processar somente o resíduo geral tendo uma quantidade de geração de calor de, por exemplo, igual ou maior que 1.000 kcal/kg, um nível de temperatura adequado da base fluidizada na fornalha de gasificação 1 pode ser mantido pela queima de uma porção do mesmo e assim não é necessário fornecer nenhum combustível auxiliar como as respectivas configurações acima mencionadas e, portanto, o dispositivo de alimentação 7 para o carvão pulverizado daquela finalidade poderá ser omitido. De modo semelhante, se for suficiente processar somente o resíduo contendo quantidades relativamente menores de componente de cloro e componente de álcali, a linha de desvio 60 poderá ser omitida das respectivas configurações acima mencionadas.

[00145] Além disso, enquanto o dispositivo ejetor 6a é disposto na linha de transporte de gás 6 a partir da fornalha de gasificação 1 para o calcinador 20 para soprar o carvão e a cinza depositados para fora nas respectivas configurações acima mencionadas, ele poderá alternativamente omitir isto.

[00146] Além disso, as estruturas da fornalha de gasificação 1 na instalação de tratamento de resíduo 100 e o forno (fornalha de queima) da instalação de produção de cimento 200 não estão limitados àqueles empregados nas respectivas configurações acima descritas. A fornalha de gasificação 1 não está limitada à fornalha do tipo base fluidizada, mas poderá ser uma fornalha do tipo forno, que também é a configuração de gasificação de baixa temperatura, ou poderá alternativamente ser uma configuração de gasificação de alta temperatura. Além disso, a fornalha de queima também não está limitada ao forno giratório 30 e, por exemplo, poderá ser um forno de base fluidizada.

[00147] Além disso, enquanto o resíduo não industrial doméstico e o resíduo industrial contendo resíduos plásticos são assumidos como resíduo a ser fornecido à fornalha de gasificação 1 nas respectivas configurações acima descritas, ela não está limitada aos mesmos e a biomassa relacionada à madeira tal como madeiras serradas das florestas, pedaços de madeira e similares e outros tipos de biomassa, tal como excrementos de gado, lama de esgoto e similares poderão alternativamente ser fornecidos à fornalha de gasificação 1.

Aplicabilidade Industrial

[00148] De acordo com o presente pedido de patente de invenção, o gás de pirólise do resíduo gerado na fornalha de gasificação contendo carvão e cinza suspensa na corrente pode ser transportado ao calcinador de cimento para atingir a combustão do mesmo, de modo que a instalação de produção de cimento existente pode ser utilizada de modo lucrativo para realização de tratamento sanitário do resíduo a custos mais baixos e, portanto, o lucro na indústria é mais alto.Listas de Citação de Referência100 Instalação de tratamento de resíduo1 Fornalha de gasificação6 Linha de transporte de gás (caminho de transporte de gás)6a Dispositivo ejetor7 Dispositivo de alimentação de carvão pulverizado200 Instalação de produção de cimento10 Pré-aquecedor de suspensão (pré-aquecedor)20 Calcinador21 Duto inferior23 Seção da parede lateral (parede periférica cilíndrica)24 Seção cônica25 Porta de fornecimento de ar26 Porta de fornecimento de combustível27 Entrada de gás (meio de fornecimento de gás)30 Forno giratório (fornalha de queima)40 Resfriador de ar (resfriador de clínquer)Legenda das FigurasFigura 1T1) Gás de exaustãoT2) Matéria prima do cimentoT3) Gás de piróliseT4) ResíduoT5) Para o calcinadorT6) ArT7) Descarga de elementos não combustíveisT8) Gás extraído Figuras 2A, 3A e 4BT9) Gás de exaustão do fornoFiguras 2B, 2C, 3B e 4AT6) ArT10) GásFiguras 11, 12, 13 e 14T1) Gás de exaustãoT2) Matéria prima do cimentoT3) Gás de piróliseT4) ResíduoT6) ArT7) Descarga de elementos não combustíveis

Claims

1. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, instalada perto de uma instalação de produção de cimento (200), tendo um calcinador (20) e uma fornalha de queima (30), compreendendo: uma fornalha de gasificação (1) configurada para gasificar um resíduo para gerar um gás de pirólise; e um caminho de transporte de gás (6) configurado para transportar o gás de pirólise gerado na referida fornalha de gasificação (1) ao referido calcinador (20), o gás de pirólise contendo carvão e cinza suspensos na corrente, caracterizada por uma taxa de fluxo do gás de pirólise da referida fornalha de gasificação (1) ao referido calcinador (20) ser limitada a 0,3 ou menor que uma proporção de taxa de fluxo pré-determinada sobre uma taxa de fluxo de um gás de exaustão descarregado do referido calcinador (20).

2. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, pelo menos, uma entrada dos resíduos na referida fornalha de gasificação (1) ser ajustada para prover a referida taxa de fluxo do gás de pirólise.

3. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo caminho de transporte de gás (6) ser configurado para transportar o gás de pirólise da referida fornalha de gasificação (1) ao referido calcinador (20); e em que a entrada do resíduo na referida fornalha de gasificação (1) e uma quantidade de fornecimento de ar são ajustados de acordo com uma pressão de, pelo menos, uma dentre a fornalha de gasificação (1) e o referido calcinador (20).

4. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela referida fornalha de gasificação (1) ser uma fornalha do tipo base fluidizada.

5. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por a referida fornalha de gasificação (1) ser configurada para ser fornecida com um combustível auxiliar.

6. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por um combustível auxiliar em pó, tendo um diâmetro médio de partícula de 0,1 a 3 mm, ser fornecido a uma base fluidizada (1a) na referida fornalha de gasificação (1).

7. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um dispositivo ejetor (6a) ser configurado para soprar ar comprimido e ser disposto na rota do referido caminho de transporte de gás (6).

8. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido calcinador (20) ter uma câmara de mistura (71) e uma câmara de calcinagem em redemoinho (72); e o referido caminho de transporte de gás (6) ser conectado ao referido calcinador (20), de modo a transportar o gás de pirólise para uma área de uma entrada da referida fornalha de queima (30) a uma saída da referida câmara de mistura (71) ou a uma área da referida câmara de calcinagem em redemoinho (72) à referida câmara de mistura (71).

9. “INSTALAÇÃO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido calcinador (20) consistir em um tubo de subida (29) e referido caminho de transporte de gás (6) ser conectado ao referido tubo de subida (29).

10. “MÉTODO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, utilizando uma instalação de produção de cimento (200), tendo um calcinador (20) e uma fornalha de queima (30), e uma instalação de tratamento de resíduos (100), tendo um dispositivo de transporte (4), uma fornalha de gasificação (1) e um caminho de transporte de gás (6) conectando a referida fornalha de gasificação (1) e o referido calcinador (20), compreendendo: fornecer os resíduos à referida fornalha de gasificação (1) pelo referido dispositivo de transporte (4); gerar gás de pirólise por gasificação dos resíduos na referida fornalha de gasificação (1); e transportar o gás de pirólise ao referido calcinador (20) através do referido caminho de transporte de gás (6) por uma pressão negativa no referido calcinador (20), o gás de pirólise contendo carvão e cinzas suspensos na corrente, caracterizado por o transporte do gás de pirólise ao referido calcinador (20) incluir: limitar uma taxa de fluxo do gás de pirólise da referida fornalha de gasificação (1) ao referido calcinador (20) a 0,3 ou menor que uma proporção de taxa de fluxo sobre uma taxa de fluxo de um gás de exaustão descarregado do referido calcinador (20).

11. “MÉTODO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o referido calcinador (20) ter uma câmara de mistura (71) e uma câmara de calcinagem em redemoinho (72); e o transporte do gás de pirólise ao referido calcinador (20) incluir: transportar o gás de pirólise para uma área de uma entrada da referida fornalha de queima (30) a uma saída da referida câmara de mistura (71) ou a uma área da referida câmara de calcinagem em redemoinho (72) à referida câmara de mistura (71).

12. “MÉTODO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o referido calcinador (20) consistir de um tubo de subida (29); e o transporte do gás de pirólise ao referido calcinador (20) incluir: transportar o gás de pirólise ao referido tubo de subida (29).

13. “MÉTODO DE TRATAMENTO DE RESÍDUO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 12, caracterizado por a limitação da taxa de fluxo do gás de pirólise incluir: limitar a taxa de fluxo do gás de pirólise ajustando uma entrada dos resíduos à referida fornalha de gasificação (1).