BR112019019769A2

BR112019019769A2 - unidade de tratamento de resíduos

Info

Publication number: BR112019019769A2
Application number: BR112019019769A
Authority: BR
Inventors: Santiago Santos Fuertes José
Original assignee: Af Ingenieria S L
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2020-04-07
Also published as: CO2019010276A2; PL3604920T3; KR20190127891A; IL269526A; US20200041123A1; WO2018172577A1; BR112019019769B1; JP2020515671A; PT3604920T; MX2019011353A; US11333354B2; EP3604920B1; JP7080246B2; KR102421055B1; ES2882603T3; EP3604920A1; CA3057253A1; IL269526B; HUE056026T2

Abstract

a invenção refere-se a um sistema para tratamento de resíduos. o sistema compreende pelo menos um gaseificador tendo um receptáculo principal (1) com uma entrada de resíduos (2), uma saída de gás de síntese (6) e uma saída de cinzas (8). dentro do receptáculo, há um corpo (4) tendo pelo menos uma seção inclinada (7) voltada para a entrada de resíduos (2), e tendo uma base (14) criando um gargalo de redução (17) impedindo a passagem de resíduos; bem como uma divisória divisória (9a) em contato com o referido corpo (4) ou um tubo de escape (9a) no interior do corpo (4), de modo que uma zona de resíduos (15) seja criada incluindo pelo menos a zona na qual a seção de inclinação (7) é localizada, e uma zona sem resíduos (16), através da qual o gás de síntese produzido durante a oxidação dos resíduos, é direcionada para a saída do gás de síntese (6).

Description

“UNIDADE DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS”

DESCRIÇÃO

OBJETO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se enquadra no campo técnico das unidades de tratamento de resíduos e, mais especificamente, unidades que compreendem gaseificadores.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] A gaseificação é um processo termoquímico pelo qual é obtida uma mistura de gás combustível a partir de matéria orgânica. A mistura de gás combustível compreende principalmente CO, CO2, H2, CH4, alguns carboidratos pesados, tais como, C2H4 e C2H6 e água. Da mesma forma, alguns poluentes, tais como, carvão, cinzas e asfalto são gerados durante a gaseificação.

[003] Vários tipos de gaseificadores, tais como, por exemplo, gaseificadores de leito fluidizado, que incluem uma variante de bomba, são conhecidos no estado da técnica. Esses tipos de gaseificadores produzem gás impuro, com um alto grau de arrasto de cinzas e combustíveis. Portanto, esses gaseificadores requerem operação em reciclo (recirculando gás muito quente para remover o leito) ou abastecendo ar muito quente que adiciona nitrogênio à corrente de gás de síntese. Essa adição de nitrogênio à corrente de gás de síntese apresenta um problema técnico maior, uma vez que o referido gás é inerte e consome energia nos processos subsequentes que ocorrem no gaseificador.

[004] Da mesma forma, os pirolisadores rotativos que requerem operação sob depressão, uma vez que suas vedações rotativas e sistemas de expansão não toleram sobrepressão devido ao risco de incêndio, são conhecidos no estado da técnica. Isso causa um alto grau de arrasto de combustíveis e cinzas, e esses pirolisadores também têm dificuldade em regular termicamente o processo devido ao seu grande volume.

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2/17 [005] Além disso, são conhecidos na técnica, gaseificadores de leito fluidizado com desvantagens de envenenamento do leito, perda de leito devido à emulsão de cinzas e dificuldade em agitar o leito, mesmo em gaseificadores de pequena escala.

[006] Outra solução alternativa é a dos pirolisadores de plasma, que têm consumo excessivo e adicionam N₂ à corrente de gás de síntese. Eles requerem manutenção, com substituição de fungíveis, em períodos muito curtos e têm custo excessivamente alto. Esses tipos de pirolisadores geralmente são usados para destruir resíduos perigosos nos casos em que os custos econômicos não são tão relevantes e onde a recuperação de resíduos não é possível. Eles operam em temperaturas muito altas, seu processo tem um alto custo de energia, são ineficientes e a qualidade do gás também é afetada pela presença de nitrogênio que, em temperaturas operacionais, pode levar à formação de NO₂.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [007] A unidade de tratamento de resíduos da presente invenção permite a recuperação de resíduos em fase úmida através de uma gaseificação para obter gás de síntese.

[008] Os resíduos que podem ser introduzidos na unidade descrita incluem, por exemplo, plástico residual, biomassa, óleo mineral usado, plásticos misturados com celulose (resíduos da indústria de papel), plásticos misturados com artigos têxteis e pneus usados. Também é especialmente conveniente para o tratamento de subprodutos sólidos de resíduos urbanos (combustíveis derivados de resíduos sólidos recuperados e combustíveis), cuja composição compreende essencialmente 50% de plástico e papel.

[009] Um fator chave da presente invenção é que permite o tratamento de resíduos na fase úmida. Como descrito anteriormente, as unidades de tratamento do estado da técnica exigem que os resíduos estejam na fase seca para garantir a transferência de calor.

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3/17 [0010] A unidade da presente invenção permite o tratamento de resíduos com até 45% na fase úmida para obter hidrogaseificação (o vapor de água é o agente oxidante). Isso evita a necessidade de realizar uma etapa intermediária de secagem de resíduos, essencial para o bom funcionamento dos gaseificadores do estado da técnica. Esta etapa de secagem é essencial no estado da técnica para garantir que a temperatura do gaseificador aumente até a temperatura necessária para a gaseificação sem produzir alterações nas diferentes reações.

[0011] Na presente invenção, a unidade compreende pelo menos um gaseificador, cujo interior está a uma temperatura menor que 500° durante a operação da unidade (contra uma temperatura de trabalho de aproximadamente 700° nos gaseificadores do estado da técnica). Isso também representa uma vantagem adicional, pois essa temperatura, por ser mais baixa, é mais fácil de alcançar e manter. Também diminui o risco de condensação de asfaltos.

[0012] O gaseificador compreende um receptáculo principal com uma entrada de resíduos disposta na seção superior do receptáculo, uma saída de gás de síntese e uma saída de coletor de cinza. O interior do receptáculo é configurado de modo que o gás de síntese gerado durante a oxidação do resíduo seja forçado em direção à saída sem passar através do referido resíduo, evitando assim possível arrasto de cinzas.

[0013] Para este fim, no interior do receptáculo existe um corpo tendo pelo menos uma superfície inclinada na qual os resíduos introduzidos no gaseificador se acumulam e, em uma primeira forma de realização, compreende uma parede divisória no interior do receptáculo em contato com o corpo e, em uma segunda forma de realização, compreende um tubo de evacuação no interior do corpo. Estes elementos separam uma zona de acúmulo de resíduos (correspondendo, pelo menos, à referida seção do corpo inclinada) e uma zona livre de resíduos, através da qual o gás de síntese

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4/17 gerados escoa para a saída.

[0014] O fluxo de materiais circula na direção descendente, auxiliado pela gravidade. O ângulo de deslizamento da superfície inclinada do corpo é definido pelo tipo de material e pelo tempo de residência necessário para concluir o processo. O gás de síntese produzido circula pela zona livre de resíduos em direção à saída de gás de síntese. A referida saída é, de preferência, situada na seção superior do receptáculo, através do qual o gás circula em uma direção ascendente através da referida zona livre de resíduos. Na primeira forma de realização, o gás de síntese circula em uma direção ascendente através da zona livre de resíduos forçada pela parede divisória. Na segunda forma de realização, o gás de síntese circula em uma direção ascendente através do tubo de evacuação, que é livre de resíduos.

[0015] Na primeira forma de realização, em que o gaseificador compreende uma parede divisória, a saída de gás de síntese pode ser disposta na seção inferior do receptáculo. Nesse caso, o gaseificador trabalha de modo concorrente, uma vez que o gás de síntese é extraído de baixo e, portanto, segue a mesma direção de circulação dos resíduos.

[0016] Na segunda forma de realização, em que o gaseificador compreende um tubo de evacuação, o corpo é, de preferência, um cone concêntrico tendo paredes inclinadas nas quais os resíduos introduzidos no gaseificador são acumulados. O corpo de revolução compreende adicionalmente uma base em tomo da qual ocorre um estreitamento em relação às paredes do receptáculo. O tubo de evacuação compreende uma primeira extremidade correspondente à saída do gás de síntese e uma segunda extremidade na base do corpo. O referido tubo de evacuação penetra no corpo de revolução através do qual o gás de síntese gerado passa da base do corpo para a saída do gás de síntese através do interior do corpo, sem entrar em contato com os resíduos (zona livre de resíduos).

[0017] Como descrito previamente, o fluxo dos materiais dos resíduos

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5/17 a serem tratados circula em uma direção descendente, o mesmo que a reação de oxidação dos referidos resíduos que geram o gás de síntese, que se move em direção à zona inferior do receptáculo, que é livre de resíduos. O calor gerado nessa reação torna possível aumentar a temperatura no interior do receptáculo e gera uma transferência de calor para baixo (a direção do movimento do gás de síntese gerado).

[0018] Na segunda forma de realização, o gás de síntese produzido circula através do tubo de evacuação no interior do cone em direção à saída do gás de síntese. A referida saída está situada na seção superior do receptáculo, devido à qual o gás circula em uma direção ascendente, através do corpo de revolução. Isso permite uma transferência de calor eficiente, pois o gás de síntese produzido sobe através do tubo de evacuação, que é disposto no interior do corpo de revolução, no interior do receptáculo, transferindo energia térmica para o interior do receptáculo, onde os resíduos estão localizados. Da mesma forma, a reação de geração de gás de síntese ocorre em uma direção descendente, no interior do receptáculo, fora do corpo de revolução e escoa em uma direção descendente em direção à zona livre de resíduos na parte inferior do gaseificador.

[0019] O vapor de água presente nos resíduos é usado na presente invenção como um agente oxidante. Nesse caso, o uso do ar como agente oxidante foi descartado por implicar a introdução de N₂, pois seu teor de O₂ é de 20% em comparação a 78% de N₂, e não interfere nas reações que ocorrem durante a gaseificação, pois é um gás inerte. Na presente invenção, a aparência do N₂ implicaria um custo adicional de energia porque teria que ser removido, ou de outro modo implicaria um custo energético nas diferentes fases do tratamento de gás de síntese por compressão. Adicionalmente, compostos tipo NO_X poderíam ser produzidos durante a fase de reforma do gás de síntese, o que implicaria um problema ambiental a ser resolvido através de custos adicionais de tratamento.

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6/17 [0020] No entanto, o vapor de água é produzido no interior do gaseificador através de uma reação endotérmica. Isso contribui para o equilíbrio autotérmico final da unidade e ajuda no que se pretende alcançar no gaseificador, que consiste em obter produtos finais o mais semelhante possível a uma combinação de CO e hidrogênio.

[0021] O gás de síntese obtido no gaseificador pode ser usado como um combustível sintético e aditivo de combustível, para produzir energia, para produzir solventes líquidos e técnicos, e para produzir energia térmica.

[0022] Uma das vantagens essenciais do gaseificador da presente invenção é que ele trabalha por gravidade para evitar o arraste de voláteis. Da mesma forma, em uma forma de realização preferida da invenção, o gaseificador compreende meios de aquecimento no interior e no exterior do receptáculo para controlar e unificar corretamente a temperatura.

[0023] O gás de síntese obtido é livre de arrasto (devido ao fato de que, como descrito previamente, o gaseificador trabalha por gravidade e o gás de síntese não penetra nos resíduos em sua direção do fluxo de saída). Adicionalmente, uma vez que permite o uso de resíduos na fase úmida, o gás de síntese obtido tem alto teor de CO e H2.

[0024] Em uma forma de realização de exemplo, a unidade de gaseificação compreende adicionalmente um reformador. O referido reformador é unido à saída de gás de síntese do gaseificador.

[0025] De preferência, o reformador compreende meios para gerar um plasma em seu interior e ionizar o gás de síntese que passa através de seu interior para obter um gás de síntese mais puro na saída da unidade de gaseificação, convertendo os hidrocarbonetos mais pesados gerados na gaseificação em compostos ou elementos mais simples, principalmente CO e H₂.

[0026] A invenção permite a adaptação a diferentes morfologias de resíduos. Para essa finalidade, a morfologia de cada tipo de resíduo deve ser

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7/17 previamente caracterizada, uma vez que cada composição de resíduo tem um ângulo ideal de repouso/deslizamento. De acordo com esses dados, o gaseificador é projetado para que os resíduos possam escoar devido à gravidade sem formar cúpulas que interrompam a circulação.

[0027] Em um exemplo em que o gaseificador compreende um tubo de evacuação e o corpo é um cone concêntrico, o gaseificador pode compreender duas entradas de resíduos. Isso toma possível maximizar a capacidade do gaseificador e é especialmente útil quando o receptáculo tem um grande volume. Por um lado, todo o volume no interior do receptáculo pode ser mais bem controlado para impedir que o espaço não utilizado na zona mais distante da entrada fique cheio de resíduos. Ou seja, é alcançada uma distribuição uniforme dos resíduos dentro do receptáculo.

[0028] Por outro lado, ter várias entradas de resíduos permite encher o interior do receptáculo de maneira contínua. O enchimento pode ser controlado de modo a fazer isso a partir de entradas alternativas de resíduos, sem ter que esperar que os resíduos se depositem no interior do receptáculo para continuar enchendo o mesmo.

[0029] Isso também permite que as unidades de abastecimento conectadas à entrada do gaseificador sejam menores quando o gaseificador é instalado em uma estação de tratamento de resíduos. Como existem vários, não é necessário ter um volume tão grande de resíduos em cada gaseificador.

[0030] O gaseificador compreende adicionalmente meios de aquecimento, que podem ser internos ou externos, e que se destinam a aumentar a temperatura no interior do receptáculo para alcançar a gaseificação dos resíduos nele introduzidos.

[0031] O gaseificador da unidade de tratamento de resíduos é configurado para facilitar o aumento gradual da faixa operacional térmica sem gerar zonas de tensão no corpo de revolução e no receptáculo. Isso toma possível aumentar a versatilidade do gaseificador em relação a outras

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8/17 unidades de tratamento de resíduos do estado da técnica, com um controle de faixa de temperatura mais limitado.

[0032] Da mesma forma, a geometria do gaseificador e do corpo de revolução disposto em seu interior permite obter uma modulação da temperatura que permite uma distribuição mais homogênea do calor sobre o resíduo a ser tratado. Isso contribui para melhorar a eficiência energética da unidade. Como tal, é alcançada uma redução no consumo de energia, desse modo barateando o processo.

[0033] A segunda forma de realização, em comparação com a primeira forma de realização do gaseificador, toma possível remover zonas mortas no interior do receptáculo. Especificamente, na primeira forma de realização, uma zona morta pode ser criada na parte traseira da parede divisória no interior do receptáculo do gaseificador. A referida zona morta coincide com a zona pela qual o gás de síntese passa em direção ao exterior do receptáculo na patente citada, gerando ineficiências energéticas menores. O motivo é que a zona morta criada prejudica a capacidade da unidade, reduzindo seu volume de trabalho, em relação ao processo de gaseificação específico.

[0034] Outra vantagem da segunda forma de realização em comparação com a primeira forma de realização é que facilita a instalação dos sistemas de instrumentação e controle do processo de gaseificação. Adicionalmente, possíveis interferências em seus sinais devido a mudanças térmicas nas zonas do interior do receptáculo que não são cobertas por resíduos (e, portanto, criam zonas mortas) são evitadas. Isso também simplifica a coleta de dados para controlar a referida instrumentação e, portanto, o próprio processo, ganhando funcionalidade.

[0035] Da mesma forma, os componentes do gaseificador na segunda forma de realização são mais fáceis de fabricar, uma vez que sua configuração se adapta bem à formação mecânica (o corpo de revolução, por ser simétrico

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9/17 em relação ao seu eixo longitudinal, pode ser formado em qualquer ferramenta de máquina comum sem necessidade faze manualmente) e é fácil de instalar; adicionalmente, quando os sistemas de aquecimento são dispostos no interior do corpo de revolução, eles são mais fáceis de projetar e fabricar do que na primeira forma de realização.

[0036] A proporção do volume de trabalho do gaseificador, a possibilidade de modular adequadamente as temperaturas e a possibilidade de alimentação dupla ou múltipla tomam possível melhorar a margem de manobra no gerenciamento do tempo de residência do processo. Portanto, o gaseificador, uma vez instalado em uma estação de tratamento de resíduos, possibilita melhorar a continuidade do processo de tratamento de resíduos, melhorando assim a qualidade do gás de síntese obtido durante a gaseificação em relação à gaseificação realizada com outra unidade conhecida no estado da técnica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0037] Como complemento da presente descrição, e com o objetivo de ajudar a tornar as características da invenção mais facilmente compreensíveis, de acordo com uma forma de realização de exemplo prática preferida da mesma, a referida descrição é acompanhada por um conjunto de desenhos que constituem uma parte integrante do mesmo, que a título ilustrativo e não limitativo, representam o seguinte:

[0038] a Figura 1 mostra uma vista em que duas formas de realização do gaseificador podem ser observadas, uma na qual compreende uma parede divisória e outra na qual compreende um tubo de evacuação.

[0039] A Figura 2A mostra uma vista em seção transversal do gaseificador na forma de realização, em que compreende uma parede divisória.

[0040] A Figura 2B mostra uma vista em seção transversal do gaseificador na forma de realização, em que compreende um tubo de

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10/17 evacuação.

[0041] A Figura 3A mostra uma vista superior em seção transversal do gaseificador da figura 2A com resíduos em seu interior, e em que a zona livre de resíduos pode ser observada.

[0042] A Figura 3B mostra uma vista superior em seção transversal do gaseificador da figura 2B com resíduos em seu interior, e em que a zona livre de resíduos pode ser observada.

[0043] A Figura 4 mostra uma vista em seção transversal do gaseificador na forma de realização, em que compreende uma parede divisória e o corpo tem uma configuração de cone excêntrico.

[0044] A Figura 5 mostra outra vista em seção transversal do gaseificador da forma de realização da figura 4, em que a parede divisória pode ser observada.

[0045] A Figura 6 mostra uma vista em seção transversal do gaseificador na forma de realização, em que compreende um tubo de evacuação e o corpo tem uma configuração de cone concêntrica.

[0046] A Figura 7 mostra uma outra vista em seção transversal do gaseificador da forma de realização da figura 5.

[0047] As Figuras 8A-B mostram uma vista em elevação transversal e uma vista superior em seção transversal de uma forma de realização de exemplo, em que o gaseificador compreende um tubo de evacuação e duas entradas de resíduos.

[0048] As Figuras 9A-B mostram uma vista esquemática da unidade de gaseificação com um gaseificador e reformador em uma forma de realização, em que o gaseificador compreende uma parede divisória e em uma forma de realização, em que o gaseificador compreende um tubo de evacuação.

FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA DA INVENÇÃO [0049] O que se segue é uma descrição, com a ajuda das figuras 1 a 9,

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11/17 de formas de realização de exemplo da presente invenção.

[0050] A unidade de gaseificação proposta é do tipo que compreende pelo menos um gaseificador tendo um receptáculo principal (1) com uma entrada de resíduos (2) disposta na seção superior do receptáculo, uma saída de gás de síntese (6) e uma saída de coletor de cinzas (8). Os resíduos sólidos são coletados pela saída do coletor de cinzas (8). Na figura 1, podem ser observadas duas formas de realização possíveis do gaseificador da invenção.

[0051] O resíduo é introduzido no gaseificador através da entrada de resíduo correspondente (2) e é aquecido no interior do receptáculo (1) para acionar as reações químicas correspondentes que geram gás de síntese e cinzas como um resultado. Uma vantagem essencial da presente invenção é que o gaseificador é configurado de modo que o gás de síntese geradas não penetrem nos resíduos, pois circulam através do interior do receptáculo (1) em direção à saída do gás de síntese (6).

[0052] Para alcançar o referido efeito técnico, o gaseificador compreende, no interior do receptáculo (1), um corpo (4) com pelo menos uma superfície inclinada (7). O corpo (4) e a superfície inclinada (7) podem ser vistos claramente na figura 1. Também pode ser visto claramente nas figuras 2A-2B, em que as duas formas de realização possíveis do gaseificador podem ser observadas com mais detalhes.

[0053] O corpo (4) é posicionado de modo que pelo menos uma superfície inclinada (7) esteja disposta oposta à entrada de resíduos (2). Isso permite que o resíduo caia na referida superfície inclinada (7) do corpo (4) disposta oposta à entrada de resíduo (2) conforme é introduzido.

[0054] Na primeira forma de realização, mostrada na figura 2A, o corpo (4) é, de preferência, um corpo em forma de cone excêntrico e, na segunda forma de realização, mostrada na figura 2B, de preferência, é um corpo em forma de cone concêntrico. Em ambos os casos, o corpo (4) compreende uma base (14) disposta de maneira a gerar um gargalo de escape

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12/17 (17) entre a referida base (14) e as paredes do receptáculo (1) que impede a passagem de resíduos. Isso contribui para o acúmulo de resíduos nas zonas desejadas no interior do receptáculo (1). O espaço livre do gargalo de escape (17) para a saída do coletor de cinzas (8) é destinado à passagem das cinzas geradas durante a oxidação dos resíduos no interior do receptáculo (1).

[0055] Uma característica técnica essencial do gaseificador é que ele compreende, no interior do receptáculo (1), um elemento que garante que o gás de síntese escoem através de uma zona livre de resíduos e livre de subprodutos que possam contaminar o mesmo. Na primeira forma de realização, o referido elemento é, como mostrado na figura 2A, uma parede divisória (9a) que está em contato com o corpo (4). Neste caso, é mostrada uma vista em seção transversal do gaseificador a partir da entrada de resíduos (2). Como pode ser visto, a parede divisória (9) é, de preferência, disposta oposta à referida entrada de resíduos (2). Na segunda forma de realização, o elemento que garante a saída de gás de síntese livre de resíduos é um tubo de evacuação (9b), que compreende uma primeira extremidade disposta correspondente à saída de gás de síntese (6) do gaseificador e uma segunda extremidade disposta na base (14) do corpo de revolução (4).

[0056] A vantagem essencial da parede divisória (9a) e do tubo de evacuação (9b) é que eles separam uma zona de resíduos (15) no receptáculo (1), que abrange pelo menos a zona em que a superfície inclinada (7) do corpo (4) é localizada, e em que o resíduo que entra pela entrada de resíduos é acumulado, a partir de uma zona livre de resíduos (16) através da qual o gás de síntese escoa para fora do receptáculo (1). Essas zonas de resíduos (15) e zonas livres de resíduos (16) são claramente observadas nas figuras 3A-B.

[0057] De preferência, na primeira forma de realização (mostrada nas figuras 2A, 3A, 4 e 5), o comprimento da parede divisória (9a) é escolhido com base no ângulo de repouso na superfície inclinada (7) do corpo (4) dos resíduos a serem tratados. Na figura 2A, também é possível observar como os

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13/17 resíduos são retidos no gargalo de escape (17).

[0058] Da mesma forma, a parede divisória (9a) cria uma zona livre de resíduos (16) através da qual o gás de síntese produzido durante a oxidação dos resíduos escoe para a saída do gás de síntese (6). A referida zona livre de resíduos (16) pode ser observada na figura 2B. A vedação por enchimento deve ser garantida de modo a forçar os gás de síntese a se moverem através da referida zona livre de resíduos (16).

[0059] De preferência, como pode ser visto nas figuras, na primeira forma de realização e, mais especificamente, quando o corpo (4) é um corpo excêntrico em forma de cone, a zona de resíduos (15) abrange toda a superfície inclinada (7) e parte da seção reta do corpo (4).

[0060] As Figuras 4 e 5 mostram seções do gaseificador na primeira forma de realização. A Figura 4 mostra uma vista detalhada da superfície inclinada (7) do corpo (4), que está disposta oposta à entrada (2). Nesse caso, uma vez que o corpo (4) é um cone excêntrico, existe apenas uma superfície inclinada (7). A Figura 5 mostra outra vista em seção transversal, em que a parede divisória (9a) pode ser claramente observada.

[0061] Na segunda forma de realização (mostrada nas figuras 2B, 3B, 6, 7), uma vez que o corpo de revolução (4) é, de preferência, um cone concêntrico, a geometria do processo aumenta, isto é, a zona de acúmulo de resíduos (15) em tomo do corpo de revolução (4) em contato com as superfícies inclinadas (7), aumenta em relação à primeira forma de realização. Da mesma forma, como o tubo de evacuação (9b) é disposto no interior do corpo de revolução (4), ele não ocupa espaço adicional no interior do receptáculo (1). O comprimento do tubo de evacuação (9b) e o aumento na zona de resíduos (15) são determinados, de preferência, com base no ângulo de repouso nas superfícies inclinadas (7) do corpo (4) dos resíduos a serem tratados.

[0062] O interior do tubo de evacuação (9b) é a zona livre de resíduos

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14/17 (16) na segunda forma de realização. Nesta segunda forma de realização, durante a passagem do gás de síntese através do tubo de evacuação (9b), a troca de energia ocorre com os resíduos no interior do receptáculo (uma vez que está em contato com o corpo de revolução).

[0063] As Figuras 6 e 7 mostram vistas em seção transversal do gaseificador na segunda forma de realização. A Figura 6 mostra uma das superfícies inclinadas (7) do corpo (4) dispostas opostas à entrada de resíduos (2). A Figura 7, que representa uma outra vista em seção transversal da mesma forma de realização, mostra o tubo de evacuação (9b) no interior do corpo (4), que conecta a base (14) do corpo (4) à saída do gás de síntese (6).

[0064] As Figuras 8A-B mostram um exemplo em que um gaseificador com um tubo de evacuação (9b) (segunda forma de realização) compreende duas entradas de resíduos (2). Como pode ser observado na figura 8A, as entradas (2) são, de preferência, dispostas na parte superior do receptáculo (1), e em posições opostas uma à outra. Isso permite aumentar a capacidade do gaseificador da unidade de tratamento de resíduos. Esta forma de realização é possível porque, uma vez que o corpo (4) é um cone concêntrico, compreende várias superfícies inclinadas (7) que garantem a distribuição adequada dos resíduos no interior do receptáculo (1), mesmo que os resíduos sejam introduzidos a partir de posições diferentes. A Figura 8B mostra como, embora possa haver duas entradas de resíduos (2), o tubo de evacuação (9b) continua a ser uma zona livre de resíduos (16).

[0065] Adicionalmente, para realizar as reações de oxidação dos resíduos no receptáculo (1), o gaseificador compreende adicionalmente meios de aquecimento configurados para aquecer o interior do referido receptáculo d).

[0066] As Figuras 9A-B mostram uma unidade de tratamento de resíduos que compreende adicionalmente um reformador (18). O reformador (18) é, de preferência, conectado à saída de gás de síntese (6) do gaseificador.

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A unidade foi representada com o gaseificador de acordo com a primeira forma de realização (figura 9A) e com o gaseificador de acordo com a segunda forma de realização (figura 9B). Como pode ser observado, o fato de o gaseificador ser de um tipo ou de outro não interfere na operação/distribuição dos outros elementos da unidade.

[0067] Nesse caso, pode ser observada uma instalação com um alimentador de resíduos (20) conectado ao gaseificador. O interior do receptáculo (1) do gaseificador foi representado com o corpo (4), a parede divisória (9) e uma linha que representa os resíduos acumulados. O trajeto seguido pelo gás de síntese através do interior do receptáculo (1) em direção à saída do gás de síntese (6) foi representado esquematicamente para facilitar a compreensão da explicação provida. A conexão da saída do coletor de cinzas (8) a um coletor de cinzas (19) da instalação, em que a unidade de tratamento de resíduos é disposta também é mostrada.

[0068] Como neste exemplo, a unidade de tratamento de resíduos compreende adicionalmente um reformador (18), isso pode ser observado como o gás de síntese segue um trajeto do gaseificador para o referido reformador (18), em que ocorrem reações de reforma necessárias para obter uma saída de gás de síntese mais pura (21) do que aquelas obtidas na saída de gás de síntese (6) do gaseificador. O reformador (18) também possui uma saída de coletor de cinzas (8) que, como pode ser observado na figura 5, é conectada a um coletor de cinzas (19) da instalação.

[0069] Os meios de aquecimento estão dispostos em tomo do receptáculo (1), estão dispostos no interior do receptáculo (1) ou em uma combinação de ambos. A Figura 1 mostra uma forma de realização, em que os meios de aquecimento são meios de aquecimento interno (5) dispostos no interior do corpo (4), e meios de aquecimento externos (3) dispostos em torno do receptáculo (1).

[0070] Em uma forma de realização possível, em que existem meios

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16/17 de aquecimento externos (3), os referidos meios de aquecimento externos (3) se estendem da entrada de resíduos (2) até o gargalo de escape de resíduos (17). Isso toma possível aquecer apenas a seção do receptáculo (1), na qual os resíduos são localizados.

[0071] Em outra forma de realização de exemplo, os meios de aquecimento externos (3) também se estendem ao longo da saída do coletor de cinzas (8) para garantir o escape dos resíduos carbonáceos e a eventual escorificação das cinzas, se necessário.

[0072] Os meios de aquecimento externos (3) compreendem, de preferência, uma luva em que está alojada uma bobina de indução que atua na parede do receptáculo (1). Os meios de aquecimento interno (5) compreendem, de preferência, uma bobina de indução alojada no interior do corpo (4), de modo que eles atuem nas paredes do mesmo, transferindo calor para o interior do receptáculo (1). Esta é a combinação preferida de meios de aquecimento, porque garante que uma temperatura adequada seja mantida em qualquer ponto do interior do receptáculo (1).

[0073] Uma das características técnicas do gaseificador, que lhe confere versatilidade, é que ele pode compreender diferentes meios de aquecimento. Em uma forma de realização de exemplo preferida, os meios de aquecimento são bobinas de indução porque permitem a partida instantânea. Em outras formas de realização de exemplo, por exemplo, resistores elétricos ou um fluxo de gás de combustão podem ser usados.

[0074] A unidade pode operar sob um regime de estratificação autorregulado, regulado simplesmente controlando a temperatura das zonas desejadas dos meios de aquecimento.

[0075] O gaseificador pode compreender adicionalmente, como observado, por exemplo, na figura 1, pelo menos uma entrada de injeção de vapor (10) para os casos em que o resíduo tem uma quantidade insuficiente de umidade, uma entrada de agente oxidante de emergência (12) e uma unidade

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17/17 de inertização e disparo de emergência (13). Da mesma forma, o gaseificador compreende as conexões correspondentes para controlar a pressão e a temperatura no receptáculo (1).

[0076] Alguns dos parâmetros modificáveis do gaseificador da presente invenção são a altura do receptáculo (1), o diâmetro do corpo (4), o ângulo de inclinação da superfície inclinada (7), e o gargalo de escape de resíduos (17). A modificação desses parâmetros permite que a unidade de tratamento de resíduos seja adaptada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade de tratamento de resíduos, que compreende pelo menos um gaseificador tendo um receptáculo principal (1) com uma entrada de resíduos (2) disposta na seção superior do receptáculo, uma saída de gás de síntese (6) e uma saída de coletor de cinzas (8), caracterizada pelo fato de que o gaseificador compreende:

- um corpo (4) com pelo menos uma superfície inclinada (7) disposta no interior do receptáculo (1), com a superfície inclinada (7) disposta oposta à entrada de resíduos (2) e com uma base (14) disposta de modo a gerar um gargalo de escape (17) entre a referida base (14) e as paredes do receptáculo (1) que impede a passagem de resíduos; e compreende uma parede divisória (9a) disposta no interior do receptáculo (1) e em contato com o corpo (4), ou um tubo de evacuação (9b) disposto no interior do corpo (4) que compreende pelo menos uma primeira extremidade correspondente à saída de gás de síntese (6) e uma segunda extremidade disposta na base (14) do corpo (4), de modo a criar uma zona de resíduos (15) no receptáculo (1), que engloba pelo menos a zona na qual a superfície inclinada (7) do corpo (4) está localizada, e em que os resíduos que entram pela entrada de resíduos são acumulados, e uma zona livre de resíduos (16) através da qual o gás de síntese produzido durante a oxidação dos resíduos escoa em direção à saída o gás de síntese (6), e

- meios de aquecimento configurados para aquecer o interior do receptáculo (1).
2. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que quando compreende um tubo de evacuação (9b), o corpo (4) tem uma configuração de cone concêntrica.
3. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento ou são dispostos em tomo do receptáculo (1), ou são dispostos no interior do

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2/3 receptáculo (1) ou em uma combinação de ambos.
4. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento são dispostos no interior do corpo (4).
5. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que, quando compreende um tubo de evacuação (9b), os meios de aquecimento são dispostos em torno do tubo de evacuação (9b).
6. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento são bobinas de indução.
7. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento compreendem meios de aquecimento externos (3) compreendendo uma luva com uma bobina de indução disposta em tomo do receptáculo (1).
8. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento externos (3) se estendem da entrada de resíduos (2) ao gargalo de escape de resíduos (17).
9. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento externos (3) se estendem da entrada de resíduos (2) até a saída do coletor de cinzas (8).
10. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o receptáculo (1) é cilíndrico.
11. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando compreende uma parede divisória (9a), o corpo (4) é um cone excêntrico.
12. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a

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3/3 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a saída de gás de síntese (6) é disposta na seção superior do receptáculo (1).
13. Unidade de tratamento de resíduos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando compreende um tubo de evacuação (9b), ela compreende duas entradas de resíduos (2) dispostas diametralmente opostas uma à outra na seção superior do receptáculo (1).