BRPI0809591A2

BRPI0809591A2 - Forno

Info

Publication number: BRPI0809591A2
Application number: BRPI0809591-4A
Authority: BR
Inventors: Fanli Meng
Original assignee: Fanli Meng
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2014-09-30
Also published as: US20100224109A1; CA2687250A1; IN2009DN07231A; KR101522304B1; EA200901390A1; MX2009011014A; JP2010523934A; EA016681B1; WO2008122896A2; JP5330372B2; EP2147254B1; KR20100016379A; CA2687250C; UA100239C2; US8578869B2; CN101715532B; WO2008122896A3; CN101715532A; EP2147254A2

Description

FORNO

ÁREA TÉCNICA

Esta invenção se relaciona a um equipamento e um método para processamento de resíduos revestidos organicamente e materiais orgânicos, incluindo biomassa. resíduos sólidos urbanos, resíduos industriais e Iodos. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Um forno rotativo basculante de uma extremidade aberta é utilizado na indústria de metais, para fundir metais contaminados (ver, por exemplo, as Patentes dos EUA Nos. 6.572.675 - Yerushalmi e 6.676.888 - Mansell) tais como alumínio, a 10 partir de sucata que contenha impurezas, incluindo material orgânico. Mais especificamente, estes fornos são utilizados para o processamento de escória de alumínio. Tipicamente, estes fornos operam a alta temperatura, por exemplo, na faixa de 1400 0F a 2000 °F. Geralmente, após o processamento, os resíduos metálicos estão em estado de fusão (condição de fluido). Estes fornos utilizam 15 queimadores ar-combustível ou queimadores oxi-combustível, para aquecer e fundir os resíduos metálicos no forno. Tipicamente, estes fornos utilizam queimadores que operam com uma relação oxigênio / combustível no intervalo de 1,8 a 1,21, conforme estabelecido na Patente dos EUA No. 6.572.675 - Yerushalmi. Este intervalo assegura que ocorra a oxidação praticamente total do combustível injetado 20 na atmosfera interna do forno. Esta elevada relação oxigênio / combustível garante alta eficiência de combustível (BTUs de combustível utilizadas, por libra de alumínio fundido) nestes fornos rotativos basculantes.

Adicionalmente, em todos estes tipos de fornos, os gases de exaustão são coletados em um sistema de coletor aberto, conforme apresentado nas Patentes dos EUA Nos. 6.572.675 - Yerushalmi e 6.676.888 - Mansell. O sistema de coletor aberto é projetado para engolfar (capturar) e recolher os gases de exaustão provenientes do forno rotativo. O sistema de coletor aberto recolhe, juntamente com os gases quentes de exaustão, uma ampla gama de impurezas (compostos orgânicos não queimados, particulados, e outras impurezas). Estas impurezas 5 estão contidas nos gases quentes e são transportadas com ele. A campana do sistema de coletor aberto também contém, adicionalmente aos gases quentes de exaustão, uma quantidade considerável de ar ambiente (do exterior do forno), levando a uma completa mistura do ar com os gases de exaustão poluídos.

O Pedido de Patente dos EUA No. 2005/0077658 - Zdolshek discute um 10 sistema de coletor aberto, que recebe os gases poluídos juntamente com o ar incorporado, e os passa através de um sistema de tratamento de fumos, onde os particulados são amplamente removidos por um ciclone, e os hidrocarbonetos são incinerados em um incinerador standalone (independente), separado. Os gases provenientes do incinerador são descarregados para uma câmara de filtros de 15 mangas (baghouse). Este arranjo é projetado de forma a tratar os gases antes da sua exaustão.

Um exemplo do uso dos gases de exaustão para recuperar algum calor dos mesmos é divulgado na Patente dos EUA N ° 4.697.792 - Fink. Nesta patente, os gases quentes percorrem o interior de um recuperador, o qual usa estes gases para 20 pré-aquecer o ar de combustão que, depois, é soprado para o queimador, através de um soprador. Assim sendo, constitui um sistema de circuito aberto, com os gases de exaustão utilizados apenas para pré-aquecimento do ar de combustão.

Tipicamente, ao final do ciclo de fusão, estes fornos são inclinados à frente, descarregando o metal fundido, primeiramente em recipientes de invólucro metálico (metal skull). Em seguida, o resíduo (que poderia ser uma combinação de ferro e outras impurezas residuais, incluindo sais utilizados no processo, e óxidos de alumínio) é escumado do interior do forno, por meio de dispositivos escumadores protuberantes.

O forno rotativo basculante (um forno com um único ponto de entrada operacional) mencionado nas Patentes dos EUA Nos. 4.697.792 - Fink1 6.572.675 Yerushalmi e 6.676.888 - Mansell apresenta as seguintes vantagens, em relação a um forno rotativo fixo convencional (dois pontos de entrada operacional opostos):

Rápido vazamento do metal fundido (controlado por gravidade);

Rápido vazamento dos resíduos do metal fundido (sais, óxidos de alumínio, etc.) resultando em pós-processamento dos resíduos metálicos (sucata);

Maior superfície de transferência de calor, com uma parede de forno que permite maior transferência de calor entre as paredes refratárias internas (do forno) e os resíduos metálicos, acelerando desta forma o processo de fusão, com uso reduzido de combustível;

Maior tempo de permanência dos gases - duas passagens para os gases

quentes de combustão, ao longo do trajeto longitudinal do forno rotativo (dois percursos), garantindo maior transferência de calor, o que também se traduz em maior capacidade de fusão.

Um exemplo do uso de gases quentes sub-estequiométricos, para gaseificar 20 resíduos de um forno rotativo, é enunciado na Patente dos EUA No. 5.553.554 Urich, que descreve a utilização de um forno de operação contínua, com dois pontos de entrada opostos (e não um forno rotativo basculante com um ponto único de entrada), para gaseificar os resíduos. Na referida patente, os resíduos orgânicos são alimentados através de um funil, com alimentação a êmbolo para o forno 25 rotativo, de uma forma contínua. Adicionalmente, neste sistema, um queimador está instalado no forno rotativo, com indução de ar para prover aquecimento por chama direta, dentro do forno. O controle de processo do sistema não possui um mecanismo para prever quando os compostos orgânicos foram completamente gaseificados. Assim, o sistema opera com um tempo fixo de processamento dos 5 resíduos, independente da quantidade de compostos orgânicos nos resíduos. Isto, naturalmente, conduz a uma queima excessiva do material residual (desperdício de energia), ou a uma queima insuficiente do material residual (os compostos orgânicos não são totalmente queimados, e os resíduos continuam abafando a saída do forno, com o material de cinzas, o que cria problemas tanto ambientais, quanto perda de 10 energia potencial, sob a forma de hidrocarbonetos não queimados).

RESUMO DA INVENÇÃO

A presente invenção objetiva prover um método e um equipamento para processamento de materiais orgânicos e de metais organicamente revestidos.

Assim sendo, a presente invenção provê um equipamento para processamento de materiais tais como resíduos revestidos organicamente e materiais orgânicos, incluindo biomassa, resíduos sólidos urbanos, resíduos industriais e Iodos, abrangendo: um forno rotativo e inclinável, possuindo um segmento do corpo, um ponto único de entrada de materiais, e um segmento cônico situado entre o referido ponto de entrada e o referido segmento do corpo do forno; meios para girar o forno sobre o seu eixo longitudinal; meios para inclinar (bascular) forno; meios de oxidação para, no mínimo, oxidar parcialmente os compostos orgânicos voláteis dos gases liberados pelo processamento do referido material; e meios de passagem para conduzir os referidos gases, do referido forno para os referidos meios de oxidação; em que os referidos meios de passagem sejam vedados em relação ao referido forno e ao referido queimador, de forma a impedir a entrada de ar externo.

A presente invenção também provê um método para processamento de materiais tais como resíduos revestidos organicamente e materiais orgânicos, incluindo biomassa, resíduos sólidos urbanos, resíduos industriais e Iodos, abrangendo:

prover um forno rotativo e inclinável, possuindo um segmento do corpo, um ponto único de entrada de materiais, e um segmento cônico situado entre o referido ponto de entrada e o referido segmento do corpo do forno; girar o forno (1) sobre o seu eixo longitudinal; introduzir o material no forno; aquecer o material a uma 10 temperatura capaz de queimar o material orgânico, para produzir gases, incluindo compostos orgânicos voláteis; manter o nível de oxigênio no forno, abaixo do nível equivalente estequiométrico, durante o processo; passar os gases através dos meios de passagem, para os meios de oxidação, para incinerar os compostos orgânicos voláteis, constituindo-se os referidos meios de passagem em um circuito 15 selado, para excluir o ar externo dos referidos gases descarregados do forno para o oxidador térmico; e manter as respectivas temperaturas, no interior do forno e dos meios de oxidação, dentro dos níveis selecionados para operação eficiente.

O método de desrevestimento de materiais orgânicos ou materiais residuais, tais como biomassa, resíduos sólidos urbanos, Iodos etc., de resíduos metálicos, utiliza um processo geralmente conhecido como gaseificação.

Um método preferido utiliza um forno rotativo basculante, com um ponto único de entrada operacional, forno este que apresenta um formato de garrafa, é revestido internamente com material refratário capaz de suportar cargas elevadas e altas temperaturas, e pode ser girado sobre o seu eixo longitudinal centraí. O forno possui uma entrada operacional única e inclui um queimador para aquecer o material sob tratamento, e uma porta hermética com predisposição para canalização de gases, para retirada dos gases de exaustão.

Também se provê um oxidador térmico que incinera os qases de compostos orgânicos voláteis (COV) liberados dos resíduos metálicos (sucata) ou resíduos em geral, contidos nos fornos rotativos.

O oxidador térmico pode incluir um queimador multi-combustíveis, que poderá utilizar combustível virgem (como gás natural ou óleo) e/ou gases de compostos orgânicos voláteis. Um sistema de condicionamento atmosférico é proporcionado, para controlar a temperatura no interior do forno, assim como um segundo sistema de condicionamento atmosférico, para controlar a temperatura de saída para a câmara de filtros de mangas (baghouse). Um sistema de controle de processo é proporcionado, para manter o nível de oxigênio de combustão do sistema do forno abaixo do nível estequiométrico (< 2% - 12%), durante o processo de gaseificação. Adicionalmente, o sistema de controle mantém a correta temperatura de gaseificação no interior do forno rotativo basculante (1000 0F a 1380 °F) e no interior do oxidador térmico (cerca de 2400 0F). Além disto, o sistema de controle assegura que as pressões do sistema sejam mantidas estáveis, ao longo de todo o ciclo. O sistema de controle utiliza uma combinação de sensores de oxigênio e de monóxido de carbono, sensores térmicos, analisador de gases, e sensor de pressão, para receber sinais do interior do sistema.

O forno rotativo é preferivelmente projetado para operar a uma temperatura que esteja abaixo da temperatura de fusão dos resíduos metálicos. O aquecimento do forno é obtido através de um queimador ou um injetor de alta velocidade, que injeta os gases quentes, pobres em oxigênio, em uma assim chamada queima subestequiométrica. Uma vez que a queima é pobre em oxigênio (sub-estequiométrica), obtém-se somente a oxidação parcial dos compostos orgânicos dos resíduos metálicos (sucata), na atmosfera interna do forno rotativo. Esta oxidação parcial também provê parte do calor requerido para gaseificar os compostos orgânicos dos resíduos metálicos (sucata). Os gases de exaustão incluem os compostos 5 orgânicos voláteis (COV) e deixam a atmosfera do forno rotativo, através de uma tubulação. Estes gases são então incinerados no oxidador térmico, até à oxidação substancialmente completa, antes de sua liberação na atmosfera.

O oxidador térmico vertical incinera completamente os fumos e proporciona o tempo de permanência de 2 segundos, requerido para a oxidação completa dos 10 compostos orgânicos voláteis liberados dos resíduos metálicos, no interior do forno rotativo. Para obter este resultado, o oxidador térmico opera a altas temperaturas, atingindo [2400 °F], com níveis de oxigênio na faixa de 2% a 12%, e através da mistura dos compostos orgânicos voláteis com o oxigênio. Um queimador multicombustíveis é utilizado para aquecer a atmosfera do oxidador térmico. Este 15 queimador multi-combustíveis é projetado para queimar tanto combustíveis virgens (gás natural, óleo diesel), quanto gases de compostos orgânicos voláteis recebidos do forno rotativo.

Posteriormente, os gases são liberados para a atmosfera, possivelmente após tratamentos de jusante, para remover particulados e gases nocivos.

Em uma incorporação, os gases quentes fluem do oxidador, através de um

sistema de condicionamento atmosférico, onde tanto a temperatura do gás quanto o nível de oxigênio são ajustados de acordo com o tipo de resíduos metálicos (sucata) carregados e de acordo com os requisitos para funcionamento do forno rotativo. Tipicamente, para fins de desrevestimento, a temperatura do gás é mantida abaixo de 1000 0F1 e o nível de oxigênio é mantido no intervalo de 2% a 12%, dependendo do material e da fase de desrevestimento. Para gaseificação de resíduos (incluindo biomassa, resíduos sólidos urbanos, resíduos industriais e Iodos), a temperatura do gás pode ser tão elevada quanto 1380 0F1 e o nível de oxigênio é mantido abaixo de 4%.

Estes gases, então, retornam ao forno rotativo, com temperatura

condicionada (inferior à temperatura de fusão do metal) e nível de oxigênio (subestequiométrico), sendo introduzidos na atmosfera interna do forno rotativo, através de um injetor de alta velocidade. Estes gases transitam sob velocidades elevadas, no interior do forno rotativo, incidindo sobre os resíduos metálicos. Parte da 10 operação do forno rotativo reside na rotação contínua, enquanto o bico ou lança injeta os gases sub-estequiométricos provenientes do oxidador. A rotação do forno auxilia na mistura dos resíduos metálicos e também na exposição dos mesmos ao fluxo de calor dos gases injetados, renovando assim esses resíduos metálicos. A velocidade de rotação do forno e o grau de queima do queimador, ou a velocidade 15 de injeção de gases, são dependentes do material a ser processado. Estes parâmetros são definidos pela lógica do sistema de controle e dependem dos requisitos de produção e do tipo de material a ser processado. A atmosfera do forno rotativo, durante o processo de desrevestimento dos resíduos metálicos, é predominantemente mantida nas seguintes condições: temperatura < 1000 °F e nível 20 de oxigênio < 2% a 12%. Estas duas condições asseguram que os resíduos metálicos de alumínio não sejam oxidados.

Diversos sensores estão instalados no interior do forno rotativo, de modo a enviar um fluxo contínuo de dados, durante a operação do forno. Estes sensores incluem termopares que medem a temperatura da atmosfera, bem como sensores de pressão, sensores de oxigênio, e sensores de CO. Os dados são continuamente registrados e os sinais são enviados ao sistema de controle de processo. O sistema de controle de processo utiliza estes dados para ajustar os diversos parâmetros, incluindo temperatura da lança de injeção (gás de retorno), nível de oxigênio, velocidade de injeção, e velocidade de rotação do forno. Para controlar o tempo de 5 acabamento do desrevestimento, tanto os gases que entram no forno rotativo, quanto os gases que saem do forno rotativo, são detalhadamente monitorados por um analisador de gases, em um circuito fechado. O analisador de gases registra o nível de oxigênio e o nível de CO.

Durante a operação de desrevestimento, o nível de oxigênio dos gases que 10 saem do forno rotativo é menor do que os níveis de entrada no forno rotativo, ocorrendo exatamente o oposto para os níveis de CO. Para a conclusão do processo de desrevestimento, os compostos orgânicos no interior do forno são predominantemente gaseificados e os níveis de CO e de oxigênio se aproximam, tornando-se finalmente iguais. Este nivelamento dos dois sinais dos analisadores de 15 gases das tubulações indica o esgotamento de todos os compostos orgânicos dos gases e o término dos processos de desrevestimento / gaseificação.

O uso de um forno rotativo basculante de desrevestimento, com recirculação de gases do oxidador, proporciona uma operação de entrega térmica muito eficiente. Além disto, um dos requisitos para a operação do forno de desrevestimento reside 20 na vedação rigorosa, onde os gases deixam o forno para a oxidador, e na prevenção de qualquer aprisionamento de ar no forno rotativo basculante de desrevestimento. Este requisito assegura que durante a operação não ocorra refrigeração extra do forno, e também impede a ignição rápida acidental dos gases de compostos orgânicos voláteis, no interior do forno rotativo ou da tubulação do forno, e mesmo a 25 possibilidade de explosão. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A seguir, a presente invenção é adicionalmente descrita a título de exemplo, com referência aos desenhos anexados, nos quais:

A Figura 1 é uma vista lateral, em seção parcial, de uma forma preferencial de equipamento em conformidade com a presente invenção, mostrando um forno rotativo basculante, um oxidador térmico, e uma câmara de filtros de mangas (baghouse);

A Figura 2a é uma vista seccional do forno rotativo basculante, mostrando as suas partes internas;

A Figura 2b é uma secção transversal do forno da Figura 2a;

A Figura 3 é uma vista frontal de uma porta do forno, mostrando os detalhes da porta;

A Figura 4 é uma vista diagramática da porta do forno, mostrando a tubulação dos gases e as conexões de injeção de combustível;

A Figura 5 mostra o mecanismo de alimentação dos resíduos metálicos ou

resíduos em geral, para o forno rotativo;

A Figura 6 mostra o mecanismo de descarga de resíduos metálicos, para forno rotativo;

A Figura 7 é um gráfico mostrando a percentagem de oxigênio dos gases, na lança e na tubulação de saída dos gases, para um ciclo operacional completo;

A Figura 8 é uma vista similar à da Figura 1, mostrando uma segunda concretização do equipamento em conformidade com a presente invenção; e

A Figura 9 é uma vista similar à da Figura 4, para a concretização da Figura 8. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO As Figuras 1 a 6 mostram uma forma preferencial de equipamento (100), para desrevestir compostos orgânicos em resíduos metálicos e/ou gaseificar material orgânico para gerar gás sintético (syngas). O equipamento possui um forno rotativo basculante de entrada única (1), que alimenta gases através de meios de passagem sob a forma de uma tubulação de exaustão (2), para meios de oxidação sob a forma 5 de um oxidador térmico (31) e, então, para um separador (9), ventilador ou soprador (26) e meios de exaustão (chaminé) (10).

O separador (9) é comumente conhecido como uma câmara de filtros de mangas (baghouse), sendo usado para separar pó e particulados do fluxo de gases. Os gases quentes do oxidador térmico (31) são retroalimentados ao tambor do forno (15), através de meios de passagem sob a forma de uma tubulação de retorno (3).

O forno abrange um tambor (15), revestido internamente com material refratário, uma porta (11) e um mecanismo de acionamento (25), utilizado para girar o forno sobre o seu eixo longitudinal (104). O tambor do forno apresenta um segmento cônico (13), próximo à porta do forno (11), para permitir melhor circulação 15 do fluxo de gases em torno dos resíduos metálicos e/ou orgânicos (14) contidos no forno, e melhor controle sobre os resíduos metálicos (14), durante a sua descarga.

Para melhorar as suas características operacionais, o forno (1) é montado para ser inclinado para frente e para trás, sobre um eixo de pivotamento (102) geralmente horizontal. Um sistema hidráulico (32) é utilizado para bascular o forno 20 rotativo (1) sobre o eixo (102), para frente durante a descarga, e levemente para trás durante o carregamento e processamento do material (14) (conforme mostrado na Figura 1).

A porta do forno (11) é revestida internamente com material refratário e equipada com um elaborado mecanismo de vedação de porta (12), que permite a rotação do tambor (15) do forno, em relação à porta (11), assegurando o fechamento hermético e a completa separação entre a atmosfera interna (16) do forno rotativo, e a atmosfera externa (30). A porta do forno (11) possui duas aberturas ou furos (28), (29). Uma abertura (28) é hermeticamente conectada à tubulação de exaustão (2) e a segunda abertura (29) é hermeticamente conectada ao duto de retorno (3). Ambas 5 as aberturas são projetadas de forma a manter uma vedação robusta, que impede que o ar atmosférico penetre na atmosfera (16) do forno rotativo, durante a operação.

Durante a operação, o tambor (15) do forno rotativo é levemente inclinado para trás, conforme mostrado na Figura 1, e a porta do forno (11) é hermeticamente 10 fechada. O forno é girado pelo mecanismo de acionamento (25). Os gases quentes sub-estequiométricos são introduzidos no forno, a partir do duto (3), através do bico injetor de alta velocidade (18), que se projeta no interior do forno através da abertura (29). O bico injetor é vedado na junção com a abertura (29). Similarmente, a tubulação de exaustão (2) é acoplada ao interior do forno, através da abertura (28), 15 por meio de uma conexão de entrada (17). As tubulações de exaustão e de retorno (2) e (3) possuem seus respectivos flanges rotativos herméticos (22) e (23) (Figura 4) que permitem à porta (11) ser aberta sem forçar a sua vedação em relação às tubulações (2) e (3) para a porta (11).

A tubulação (2) transporta os gases de exaustão do forno para um oxidador térmico (31), onde são queimados no fluxo de calor de um queimador (6), antes de serem transferidos à câmara de filtros de mangas (baghouse) (9).

O oxidador térmico (31) é uma estrutura cilíndrica vertical, feita de aço e revestida internamente com um material refratário (5) capaz de suportar altas temperaturas, tipicamente ao redor de 2400 °F. Os gases quentes do forno (1) contêm compostos orgânicos voláteis (COVs) e o volume do oxidador térmico é projetado de forma a assegurar que os gases carregados de COVs sejam retidos no oxidador, durante um tempo de permanência mínimo de 2 segundos. O oxidador térmico é aquecido por um queimador multi-combustíveis (6), capaz de queimar tanto combustíveis virgens (tais como gás natural ou diesel), quanto os COVs 5 provenientes do forno (1). A tubulação (2), para os gases de COV, é conectada diretamente ao queimador (6) e fornece COVs diretamente ao queimador, como um combustível alternativo ou adicional.

Os gases no oxidador térmico (31) têm dois caminhos de saída. Um caminho de saída é através da tubulação de retorno (3), para fornecer aquecimento ou aquecimento adicional ao forno rotativo (1). O segundo caminho de saída é através de meios de passagem adicionais, sob a forma de uma tubulação de saída (7) para a câmara de filtros de mangas (baghouse) (9).

Uma unidade de condicionamento de gases (4) é conectada à tubulação de retorno (3), sendo usada para condicionar os gases, antes de sua chegada ao forno. 15 A unidade de condicionamento (4) ajusta a temperatura dos gases, através de resfriamento indireto, e remove os particulados e os ácidos dos gases. Uma segunda unidade de condicionamento de gases é também provida na tubulação de saída (7), ajustando a temperatura dos gases através de resfriamento indireto, bem como removendo os particulados e os ácidos dos gases, em uma primeira fase de 20 gás. Os gases de saída transitam, a partir da unidade de condicionamento de gases

(8), através da câmara de filtros de mangas (baghouse) (9) e, em seguida, através de um ventilador de tiragem forçada (26), que auxilia o movimento dos gases ao longo da tubulação (7) e através da câmara de filtros de mangas (9). Os gases de exaustão, em seguida, são liberados para a atmosfera, através de uma chaminé.

Os gases de retorno, passando ao longo da tubulação (3), em direção ao forno rotativo (1), são amostrados antes de entrar no forno rotativo, por meios de amostragem (20), enquanto os gases de saída do forno são amostrados por um segundo meio de amostragem (21), na tubulação de saída (2). Os dois meios de amostragem são sistemas que geram sinais representativos de vários parâmetros dos gases, tais como temperatura, teor de oxigênio e teor de monóxido de carbono. Estes sinais são aplicados a um analisador de gases (19). O analisador de gases (19) analisa os sinais e envia os resultados a um sistema de controle de processo (106). Diversos sensores (108) estão instalados no interior do forno rotativo e enviam um fluxo contínuo de dados para o sistema de controle de processo (106), enquanto o forno está em operação. Estes sensores, convenientemente, são termopares que medem parâmetros tais como temperatura atmosférica, pressão, teor de oxigênio e teor de CO no forno, gerando sinais representativos desses parâmetros. Estes dados são registrados de forma contínua, e os sinais são enviados ao sistema de controle de processo (106), que também recebe dados representando a velocidade de rotação do forno e a velocidade dos gases injetados pelo bico injetor (18). O sistema de controle de processo também pode ser programado para o tipo de material a ser processado e ajusta os diferentes parâmetros operacionais, incluindo temperatura dos gases de retorno, nível de oxigênio, velocidade dos gases de retorno e velocidade de rotação do forno, em função dos valores programados e/ou dos sinais recebidos. Para controlar o tempo de acabamento do desrevestimento, tanto os gases de retorno que entram no forno rotativo, quanto os gases de saída do forno rotativo, são monitorados em um circuito fechado, pelo analisador de gases (19) que registra o nível de oxigênio e o nível de CO. Adicionalmente, o sistema de controle (106) pode também controlar o queimador (6), para controlar a temperatura no oxidador (31). O sistema de controle de processo controla o ciclo de processamento e o término do ciclo de desrevestimento, com base nos sinais recebidos.

O forno rotativo basculante de desrevestimento utiliza uma máquina de carregamento padrão (24), para carregar os resíduos metálicos e/ou compostos 5 orgânicos no forno. Durante esta operação, a rotação do forno (1) é interrompida, a porta (11) é aberta e o forno é inclinado para trás, para permitir que os resíduos metálicos sejam carregados e empurrados para a extremidade oposta do forno e para a parede traseira (27) do forno. O mesmo procedimento é realizado durante a operação de descarga, com a diferença de que o forno é inclinado para frente, para 10 descarregar os resíduos metálicos desrevestidos, no recipiente de carregamento, ou em um sistema de coleta separado.

Com referência agora às Figuras 8 e 9, estas mostram uma modificação do equipamento das Figuras 1 a 7, com partes similares recebendo números de referência similares.

Como pode ser visto nas Figuras 8 e 9, a principal diferença entre esta

concretização e a das Figuras 1 a 7, consiste em que a tubulação de retorno (3) é omitida.

Sob todos os demais aspectos, o equipamento das Figuras 8 e 9 opera de forma similar ao das Figuras 1 a 7.

O equipamento acima descrito não utiliza um queimador no forno rotativo

basculante, não funde os resíduos metálicos, e somente opera abaixo da temperatura de fusão dos resíduos metálicos (tipicamente inferior a 1400 °F). A concretização da Figura 1 utiliza gases reciclados, com teor de oxigênio abaixo do nível estequiométrico (mais especificamente, inferior a 12% de oxigênio, em massa), para queimar parcialmente os compostos orgânicos, no forno rotativo basculante. Os compostos orgânicos gaseificados deixam o forno através de um circuito completamente fechado, sem admissão de entrada de ar no fluxo de gases canalizados. Estes gases, carregados de compostos orgânicos (gases sintéticos), ou são completamente incinerados em um oxidador térmico separado, onde um queimador estequiométrico utiliza ou gás natural ou combustível líquido para causar a ignição do gás sintético, ou são parcialmente oxidados através de um queimador, sendo as porções remanescentes de gás sintético coletadas e armazenadas para uso posterior. O sistema identifica quando os compostos orgânicos estão completamente gaseificados e os resíduos metálicos estão completamente limpos.

Será apreciado que qualquer característica, de qualquer concretização, possa ser utilizada em qualquer outra concretização.

Claims

1. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, caracterizado por incluir biomassa, resíduos industriais, resíduos sólidos urbanos e lodos, abrangendo: um forno rotativo e inclinável (1), possuindo um segmento do corpo (15), um ponto único de entrada de materiais (11) e um segmento cônico (13) entre o referido ponto de entrada e o referido segmento do corpo do forno; meios (25) para girar o forno (1) sobre o seu eixo longitudinal; meios (32, 102) para inclinar forno; meios de oxidação (6, 31) para, no mínimo, oxidar parcialmente os compostos orgânicos voláteis (VOC - volatile organic compounds) dos gases liberados pelo processamento do referido material; e meios de passagem (2) para conduzir os referidos gases, do referido forno (1) para os referidos meios de oxidação (6, 31); em que os referidos meios de passagem (2) sejam vedados em relação ao referido forno e ao referido queimador, de forma a impedir a entrada de ar externo.

2. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelos meios de oxidação (6, 31) incluírem um queimador múltiplo.

3. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme reivindicado nas reivindicações 1 ou 2, caracterizado por abranger adicionalmente meios para analisar os gases (19, 21) nos referidos meios de passagem (2), para monitorar os níveis de oxigênio e monóxido de carbono nos gases e prover um sinal representativo de cada nível.

4. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme reivindicado nas reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por abranger adicionalmente meios de controle (106) para controlar a temperatura do forno e dos meios de oxidação (6, 31).

5. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme reivindicado na reivindicação 4, caracterizado por: o forno (1) possuir uma pluralidade de sensores, para monitorar os parâmetros selecionados do forno e gerar sinais representativos dos mesmos; os meios de controle (106) serem operáveis para controlar pelo menos a operação do forno ou dos meios de oxidação (6, 31), em função dos mesmos.

6. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito na reivindicação 5, caracterizado pelos referidos sensores incluírem sensores térmicos, analisadores de gases e sensores de pressão.

7. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelos meios de controle sejam operáveis para controlar a temperatura do forno rotativo em um nível inferior à temperatura de fusão dos resíduos de metal, a uma temperatura suficiente para gaseificar os compostos orgânicos existentes nos resíduos em geral ou nos resíduos de metal.

8. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito na reivindicação 7, caracterizado pelos meios de controle (106) serem operáveis para controlar a temperatura do forno rotativo, em um nível inferior a 1400° F.

9. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelos meios de controle (106) serem operáveis para controlar o nível de oxigênio no forno, entre 2% e 12% em massa.

10. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelos meios de controle (106) serem operáveis para controlar o nível de oxigênio nos meios de oxidação, entre 2% e 12% em massa.

11. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 4 a 10, caracterizado pelos meios de controle (106) serem operáveis para controlar a temperatura nos meios de oxidação, em um nível inferior a 2400° F.

12. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por abranger adicionalmente meios de passagem (7) para conduzir os gases dos referidos meios de oxidação (6, 31) para um separador (9), para separar os particulados dos gases.

13. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito na reivindicação 12, caracterizado por abranger adicionalmente meios de condicionamento (8), para controlar a temperatura dos gases descarregados dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido separador (9).

14. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito em quaisquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado por abranger adicionalmente meios de passagem (3) para conduzir os gases quentes dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido forno (1), de forma a auxiliar no aquecimento do material, no referido forno.

15. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito na reivindicação 14, caracterizado por abranger adicionalmente meios para analisar os gases (19, 20) nos referidos meios de passagem (3), para monitorar os níveis de oxigênio e monóxido de carbono nos gases de retorno e prover um sinal representativo de cada nível.

16. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS, TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, conforme descrito na reivindicação 14 ou 15, caracterizado por abranger adicionalmente meios de condicionamento (4), para controlar a temperatura dos gases de retorno descarregados dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido forno (1).

17. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, caracterizado por incluir biomassa, resíduos industriais, resíduos sólidos urbanos e Iodos, abrangendo: prover um forno rotativo e inclinável (1), possuindo um segmento do corpo (15), um ponto único de entrada de materiais (11), e um segmento cônico (13) entre o referido ponto de entrada e o referido segmento do corpo do forno; girar o forno (1) sobre o seu eixo longitudinal; introduzir o material no forno; aquecer o material a uma temperatura capaz de queimar o material orgânico, para produzir gases, incluindo compostos orgânicos voláteis (VOC - volatile organic compounds); manter o nível de oxigênio no forno abaixo do nível equivalente estequiométrico, durante o processo; passar os gases através dos meios de passagem (2), para os meios de oxidação (31), para incinerar os compostos orgânicos voláteis (VOC), constituindo-se os referidos meios de passagem em um circuito selado, para excluir o ar externo dos referidos gases descarregados do forno para o oxidador térmico; e manter as respectivas temperaturas, no interior do forno e dos meios de oxidação (31), dentro dos níveis selecionados para operação eficiente.

18. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelos meios de oxidação serem um oxidador térmico.

19. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo oxidador térmico incluir um queimador múltiplo.

20. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS das reivindicações 17 ou 18, caracterizado por abranger adicionalmente monitorar os níveis de oxigênio e monóxido de carbono do gás, nos referidos meios de passagem (2), e controlar a operação do forno (1), em função dos mesmos.

21. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com as reivindicações 17, 18 ou 19, caracterizado por abranger adicionalmente monitorar os níveis de oxigênio e monóxido de carbono do gás, nos referidos meios de passagem (2), e controlar a operação dos meios de oxidação (31), em função dos mesmos.

22. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 21, caracterizado por abranger adicionalmente monitorar os parâmetros selecionados do forno e controlar pelo menos a operação do forno (1) ou dos meios de oxidação (6, 31), em função dos mesmos.

23. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com'a reivindicação 22, caracterizado pelos referidos parâmetros incluírem sensores incluindo temperatura, teor e pressão de gás oxigênio e monóxido de carbono.

24. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 23, caracterizado pela temperatura do forno rotativo ser controlada em um nível inferior à temperatura de fusão dos resíduos de metal, a uma temperatura suficiente para gaseificar os compostos rgânicos existentes nos resíduos em geral ou nos resíduos de metal.

25. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 24, caracterizado pela temperatura do forno rotativo ser controlada em um nível inferior a 1400° F.

26. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 25, caracterizado pelo nível de oxigênio no forno ser controlado entre 2% e 12% em massa.

27. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 26, caracterizado pelo nível de oxigênio nos meios de oxidação ser controlado entre 2% e 12% em massa.

28. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 27, caracterizado pela temperatura nos meios de oxidação ser igual ou inferior a 2400° F.

29. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 28, caracterizado por abranger adicionalmente conduzir os gases dos referidos meios de oxidação (6, 31) para um separador (9), para separar os particulados dos gases.

30. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por abranger adicionalmente controlar a temperatura dos gases descarregados dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido separador (9).

31. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 30, caracterizado por abranger adicionalmente conduzir os gases quentes dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido forno (1), de forma a auxiliar no aquecimento do material, no referido forno.

32. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado por abranger adicionalmente monitorar os níveis de oxigênio e monóxido de carbono nos gases retornados ao referido forno (1), e controlar pelo menos a operação do referido forno ou dos referidos meios de oxidação (6, 31), em função dos mesmos.

33. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com as reivindicações 31 ou 32, caracterizado por abranger adicionalmente controlar a temperatura dos gases de retorno descarregados dos referidos meios de oxidação (6, 31) para o referido forno (1).

34. MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATERIAIS TAIS COMO RESÍDUOS REVESTIDOS ORGANICAMENTE E MATERIAIS ORGÂNICOS, de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 33, caracterizado pelos gases gerados no forno serem descarregados do mesmo, em um circuito selado e fechado, sem que seja admitida a entrada de oxigênio no fluxo, antes dos meios de oxidação.