ES1293184U - Reactor pirolisis-plasma para valorización de ecobalas de residuos. - Google Patents

Abstract

Reactor para la generación de gas de síntesis para la producción de energía eléctrica, térmica e hidrógeno con fuente de material sólido orgánico de residuos de valorización de ecobalas de toda la gama de LER tóxicos y no tóxicos, caracterizado por ser de piroplasma o pirolisis plasmática realizada en un cilindro con dos cámaras o calderas, una de pirolisis 3, de oxidación parcial, que acaba en otra cámara de gasificación por plasma de microondas 13, donde la primera cámara está atravesada por un doble husillo helicoidal 2 que transporta el material de residuo que camina a las distintas pequeñas cámaras cuadradas, que sobresalen en la superficie por aberturas del cilindro, donde se van a realizar las reacciones de pirolisis a diferentes temperaturas con sus respectivas sondas de temperatura y con conductor de evacuación de gases no deseados 8, que pasan exteriormente a otra cámara fuera del reactor 12, donde hay una antorcha de plasma para su limpieza total; en el reactor hay además una sección de suministro de comburente, vapor de agua 6, 7, y una sección de controladores de gases y presión 5; y al final del husillo 2 tiene una forma especial que comprime, prepara el CHAR 14-15 hacia un haz de dos o más plasmatrones 9.

Description

DESCRIPCIÓN

Reactor Pirólisis-Plasma para valorización de Ecobalas de Residuos

Campo de la invención

La invención se refiere a la gasificación de cualquier tipo de residuo para la producción de gas e hidrógeno para la producción eléctrica. A través de un reactor compuesto de tres etapas: Pirolisis, gasificación plasma y limpieza de gases, en presencia de plasma excitado por Microondas.

Estado de técnica

Actualmente, en el campo de eliminar residuos y su aprovechamiento energético, se realizan a través de vertederos con enterramientos, incineración, pirolisis, gasificación. La tecnología de gasificación de residuos tiene amplia adaptabilidad a cualquier tipo de residuos y un potencial de desarrollo enorme.

La gasificación es un proceso mediante el cual una materia orgánica se transforma en un gas combustible.

A diferencia de la incineración, que trabaja en exceso de oxígeno, en la gasificación se emplea tan solo el 25-30% del oxígeno necesario para la combustión completa de la materia orgánica, lo cual conlleva una serie de ventajas medioambientales.

En la gasificación, la energía química contenida en la materia orgánica se convierte en energía química contenida en un gas. Este gas se puede utilizar como combustible para la obtención de energía en motores, turbinas de gas o calderas. Las cenizas pueden considerarse un residuo o bien valorizarlas, usándolas como material de construcción, fertilizante, en la fabricación de vidrio, etc. Si la materia orgánica es un residuo con bajo contenido en cenizas y éstas no son aprovechables se habrá conseguido, en cualquier caso, minimizar considerablemente el volumen de residuo al tiempo que se convierten en productos inertes y se aprovecha su contenido energético.

Así pues, la gasificación es una técnica eficaz para reducir el volumen de residuos sólidos y recuperar su energía, convirtiéndose en la vía más adecuada para la obtención de energía eléctrica y térmica en el marco del desarrollo sostenible.

Son susceptibles de ser gasificados aquellos materiales con un alto contenido en carbono (cualquier tipo de carbón, biomasa, residuos orgánicos y residuos carbonosos).

El gas resultante del proceso contiene monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), metano (CH4), pequeñas cantidades de otros hidrocarburos más pesados, agua (H2O), nitrógeno (N2) cuando se usa aire como agente gasificador y diversos contaminantes como pequeñas partículas carbonosas, cenizas, alquitranes y aceites.

Los gases CO, H2 y CH4 contenidos en el gas resultante confieren poder calorífico al gas, ya que pueden reaccionar con oxígeno en un motor de combustión, una caldera o una turbina de gas.

En la gasificación de la materia orgánica tienen lugar los siguientes procesos:

1. Secado (Proceso Endotérmico): evaporación de la humedad contenida en la materia.

2. Pirolisis (Proceso Endotérmico): descomposición térmica en ausencia de oxígeno.

Ocurre entre 300 - 600° C. Se desprenden los componentes más volátiles. Debido a que la cantidad de oxígeno en el interior del reactor es insuficiente, algunos de estos volátiles no se podrán destruir térmicamente, dando lugar a alquitranes no deseados (TAR).

3. Combustión parcial (Proceso Exotérmico): oxidación de parte del carbono (CHAR) que ha quedado tras la pirolisis. Transcurre entre 600 - 1100°C.

4. Gasificación (Proceso Endotérmico): Reacción del carbono final (CHAR) con el CO2, H2 y H2O con producción de gases combustibles fundamentalmente CO, H2 y CH4.

La combustión parcial aporta la energía necesaria para llevar a cabo el resto de procesos, los cuales, son endotérmicos. Es importante controlar la relación combustible/comburente para conseguir que el calor aportado por el proceso exotérmico sea igual al invertido en los procesos endotérmicos, manteniéndose así un equilibrio térmico que recibe el nombre de AUTOTÉRMICO.

La materia orgánica en presencia de oxígeno sufrirá combustión. Como el oxígeno introducido en el reactor es insuficiente, se favorece la presencia de CO por combustión incompleta. El exceso de materia orgánica reacciona con los gases presentes, principalmente con CO2 y H2O. La presencia de vapor de agua favorece la producción de H2. Por otro lado, la formación de metano está favorecida por las altas presiones.

La pirolisis es la descomposición térmica de la materia orgánica, como la presente en los residuos, en ausencia de oxígeno. Los compuestos basados en carbono contenidos en el residuo se descomponen dando gases, hidrocarburos condensables y un residuo carbonoso o CHAR (Carbón vegetal o Char en inglés. Se denomina char al residuo carbonoso que queda tras la pirolisis de la biomasa en cuestión, que está formado principalmente por carbono y cenizas, pero que también contiene hidrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de nitrógeno y azufre).

La temperatura a la que se realizan los procesos convencionales, de 500 a 600°C, los productos de la pirolisis son un residuo sólido y otra fracción gaseosa que arrastra, en función de la naturaleza del material y de las condiciones de proceso, diferentes especies y concentraciones de vapores condensables (como los aceites pirolíticos) e incondensables (como el metano o el amoniaco).

Al final del proceso los residuos se separan en fracciones que deberán ser tratadas o valorizadas. En esta etapa es donde aparecen diferencias importantes entre los diversos procesos industriales, ya que unos optan por enfriar los gases, lavarlos y condensar los aceites y alquitranes para su posterior uso como combustibles o materia prima, mientras otros se inclinan por la combustión inmediata de los gases. En cuanto al tratamiento/utilización del sólido también existen diferencias entre procesos.

El gran inconveniente del proceso es que parte del residuo original se transforma en CHAR de difícil reutilización. El CHAR debe de enfriarse a la salida del reactor de pirolisis, para evitar su inflamación espontánea al entrar en contacto con el aire.

Debido a que aproximadamente, un 50% en peso de los productos de pirolisis son sólidos y es en estos donde se concentra la mayor parte de los contaminantes se ha desarrollado, o amoldado, la incineración, vitrificación o una combinación de ambas para el tratamiento y valorización de este residuo carbonoso.

La pirolisis y gasificación no son sistemas alternativos.

Cuando el residuo a tratar es mayoritariamente orgánico la tecnología más adecuada es la gasificación. Esto hace que, para aplicaciones de valorización energética de biomasa, RSU, plásticos, neumáticos fuera de uso, la tecnología más adecuada es la gasificación.

El proceso de pirolisis se suele aplicar en proceso de la industria química para la obtención de productos químicos, por ejemplo, en la pirolisis del carbón el objetivo es la obtención de gas metano.

Ventajas de la gasificación respecto a la pirolisis en la Eliminación de Residuos

Se elimina prácticamente la totalidad del residuo entrante:

• Las cenizas resultantes, de mínimo volumen, son inertes

• Fáciles de reciclar o tratar. Posibilidad de recuperar los metales pesados

• Adicionalmente, ayuda a reducir la emisión de gases nocivos para el medioambiente: • Reduce la emisión de gases de efecto invernadero: en un 40% las emisiones de CO2 • y en un 100% las de CH4.

• Se evita la emisión de gases tóxicos

- SO2, SO3 y NO (promotores de lluvia ácida)

- furanos y dioxinas (agentes cancerígenos)

- No se producen malos olores.

En la generación de Electricidad

• Obtención de gas de síntesis, totalmente limpio y utilizable.

• Alta eficiencia energética.

• Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.

• Abre posibilidades de abastecimiento eléctrico en zonas remotas.

• Alta rentabilidad.

El proceso de gasificación de Residuos generalmente incluye gasificación de lecho fijo, gasificación de lecho fluidificado y gasificación de flujo arrastrado. La gasificación del lecho fijo tiene problemas tal y como baja temperatura de gasificación, alto contenido de alquitranes y gas de síntesis de baja calidad. La gasificación de lecho fluidificado tiene una temperatura de gasificación moderada y una alimentación y descarga moderada conveniente, para garantizar la fluidificación estable, la temperatura de la caldera se debe controlar para que sea moderada. Una temperatura de gasificación baja deriva en un alto contenido en alquitranes en el gas de síntesis, especialmente cuando lleva un porcentaje alto de madera. La brea es difícil de quitar y bloquea y corroe fácilmente las válvulas, las tuberías y los equipos auxiliares. Quitar la brea es muy costoso.

La gasificación de flujo arrastrado tiene una temperatura de reacción alta y uniforme, una gran eficacia de gasificación, y la brea queda completamente fraccionada. Sin embargo, la gasificación de flujo arrastrado tiene un requisito exigente en cuanto al tamaño de partícula de la materia prima. En general, el tamaño de partícula debería de ser menor a 0,80 y 15 mm. La humedad del residuo a eliminar también es un hándicap dentro del gasificador, teniendo la necesidad de quitarle a los residuos su humedad hasta un máximo de un 10%.

La pirolisis en ausencia de oxígeno alcanza aproximadamente - los 1000°C, con fases no determinadas dentro de la eliminación total de los residuos con Dioxinas, Furanos, etc. Se tiene una necesidad térmica de alcanzar temperaturas superiores a los 1500°C.

El plasma es la tecnología con la que se alcanzan temperaturas que superan los 10.000°C.

El plasma mediante microondas es una suma de descargas en dispositivos de guía de ondas, formadas por ondas electromagnéticas con una frecuencia superior a 300 MHz. Es necesario saber que, para fines industriales, médicos y científicos no es posible utilizar todas las frecuencias, sino 460, 915, 2.450, 5.800, 22.125 MHz. La frecuencia más habitual para teléfonos móviles es 915 MHz y para el secado de madera en hornos de microondas y el tratamiento superficial de metales, es de 2.450 MHz.

Para crear la descarga de microondas se debe utilizar un generador de plasma. El dispositivo que también se denomina plasmatrón, comprende un generador de microondas para generar energía de microondas, un sistema de guía de ondas para suministrar la energía de las microondas a un punto definido, un obturador de plasma, que es un dispositivo terminal para la transformación de la energía eléctrica en energía electromagnética y de calentamiento.

Todos los procedimientos para generar el plasma por microondas tienen los mismos componentes fundamentales, es decir, un generador de frecuencia, una lámpara llamada magnetrón y un dispositivo de guía de ondas.

Los componentes mencionados anteriormente permiten al generador, que está básicamente conectado a un dispositivo para suministrar un gas de trabajo, correspondiente a la generación de plasma para generar un campo electromagnético de una tensión superior a 30 kV/cm2, que crea una tensión de descarga e ionización acumulativa de gas para crear un plasma, mediante el cual se crea una zona en la que es descargado el plasma, es decir, PLASMOIDE.

El gas es, por ejemplo, aire, vapor, etc.

Debido a que el flujo de gas de trabajo está controlado, el plasmoide se transforma en una forma de flujo de plasma, que es dirigido sobre el borde del obturador de plasma para garantizar dos efectos: se pretende el sobrecalentamiento y la destrucción del obturador de plasma y se consigue una potente herramienta de trabajo, que tiene un efecto intensivo y de alta temperatura en sustancias orgánicas e inorgánicas.

El plasma microondas se caracteriza por su alto grado de transformación de la energía eléctrica en energía térmica, que no está por debajo del 97-98 %.

La descarga de plasma hacia el residuo en forma de un flujo de plasma continuo es forzada desde el obturador de plasma hacia la cámara del reactor mediante el flujo de un gas de trabajo, que está específicamente controlado por una fuente externa. Debido a que los rebotes electromagnéticos estrictos en el flujo de plasma son dirigidos hacia atrás hasta el punto en el que se forma la descarga, el plasmoide no toca las paredes ni los componentes del dispositivo de formación del plasma, por lo que se evita la erosión de los materiales constructivos. La longitud y el tamaño del flujo de plasma en el interior de la cámara del reactor se controlan mediante una cantidad suficiente de gas formador de plasma añadido, es decir, de trabajo.

Una diferencia principal entre el plasmatrón de microondas y las demás fuentes de alta temperatura es que los electrodos y las sustancias de combustión adicionales, por ejemplo, gas, petróleo, que contaminan los productos finales de la gasificación con partículas peligrosas, no están presentes. Esto significa que el procesamiento de un material por medio de plasma de microondas es hoy en día el procedimiento más limpio, tanto desde el punto de vista ecológico como de posibilidad de utilización de los productos finales del procesamiento para cualquier finalidad tecnológica.

El obturador de plasma mediante microondas utiliza gas de trabajo a la presión atmosférica, pero puede ser adaptado fácilmente para su transformación en un flujo de plasma gaseoso tanto a baja como a alta presión.

El plasmatrón de microondas es una fuente de plasma a baja temperatura, de temperaturas comprendidas entre 1.400 °C y 4.000 °C, y puede ser utilizado en diferentes procesos tecnológicos que requieren un efecto térmico intensivo sobre el material, por ejemplo, pirolisis, gasificación de material o de residuos, fusión y corte de metales, tratamiento de la superficie de un metal, ignición en calderas de plantas de calefacción, producción de vapor, etc.

El proceso de plasma garantiza una temperatura de procesamiento elevada y efectiva, que no es posible alcanzar mediante otro procedimiento de calentamiento. Debido al proceso de disociación e ionización, el flujo de gas a alta temperatura es altamente energético, lo que garantiza acelerar el proceso tecnológico de procesamiento de residuos entre un 20 y un 50 %, dependiendo del tipo de producto utilizado.

La singularidad del proceso de plasma es su alta selectividad para obtener un producto final con una producción mínima de productos secundarios. Por ejemplo, mediante la gasificación de cualquier sustancia orgánica en un plasma de aire o de vapor de agua, es posible obtener un gas de mayor contenido en sustancias inflamables (CO H2), que no presenta fenol o aditivos de hidrocarburos policíclicos.

Por lo tanto, la gasificación es un proceso de transformación de sustancias orgánicas que contienen carbono en un gas inflamable, por calentamiento a alta temperatura, es decir, en el que la temperatura está comprendida entre 900 °C y 2.000 °C, sin presencia de oxígeno. Las características y los principios de los procesos realizados durante la gasificación/pirólisis, es decir, durante la descomposición térmica, cuando un material es calentado por encima del límite de estabilidad térmica de los compuestos orgánicos presentes en el mismo, lo que lleva a su fusión a productos estables de bajo peso molecular y a residuos sólidos, que se denomina conversión termoquímica. El producto final de la conversión de sustancias orgánicas es monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2), es decir, ingredientes fundamentales de los componentes de ignición de un producto gaseoso, que se denomina gas de síntesis. El resto de componentes, del gas de síntesis que se producen durante el proceso de gasificación, se denomina lastre, y en lo que respecta a su mínimo impacto sobre el poder calorífico del gas, no se suele tener en cuenta.

La principal ventaja de la tecnología de gasificación por plasma mediante microondas en comparación con el procedimiento de combustión directa es el bajo impacto en el medio ambiente. Está causado por el hecho de que los componentes gaseosos se presentan en ambientes que están a una temperatura elevada y tienen un coeficiente de oxígeno residual de 0,2 a 0,3, lo que provoca la descomposición y decloración de los componentes más peligrosos, por ejemplo, dioxina, furano, policlorobifenilo, benzopireno y otros hidrocarburos aromáticos policíclicos. Al contrario que el procedimiento de combustión directa, otra ventaja del procedimiento es la creación de un volumen menor de gas que debe ser purificado, y un volumen de escoria muchas veces menor.

Mediante la experiencia, en la práctica, se ha confirmado que la efectividad de la transformación de sustancias orgánicas en gas combustible mediante fermentación artificial del metano y el compostaje es muchas veces menor que mediante el proceso de gasificación.

En la actualidad, existen modos de aprovechamiento de residuos urbanos por combustión directa y por descomposición térmica mediante la utilización de plasma de arco eléctrico.

De acuerdo el estado de la técnica se conoce un dispositivo para la utilización de residuos mediante plasma a baja temperatura. Es posible utilizarlo en cualquier sector industrial para la eliminación de residuos orgánicos líquidos peligrosos, por ejemplo, en la industria petroquímica. Un reactor plasma-dinámico para el procesamiento de residuos líquidos orgánicos tiene una tapa hermética con accesorios para la entrada de agua contaminada y una abertura para la salida de agua depurada, en la que están instalados el cátodo y el ánodo, que están conectados a una fuente de alimentación. Además, un electrodo de encendido está instalado en el cuerpo del reactor, cerrado con una tapa aislante y conectado a una fuente de suministro de impulsos. El inconveniente del dispositivo es la limitación de los materiales reciclables utilizables y la dificultad de sellado del reactor, debido a la erosión térmica de sus materiales de construcción.

Otra solución es un dispositivo para la eliminación de residuos sólidos urbanos, residuos de la industria del petróleo, residuos de la industria química, residuos médicos, residuos energéticos, plásticos, etc. El objetivo técnico del dispositivo presentado es la optimización de un proceso para el procesamiento de residuos por plasma mediante un flujo de plasma controlado y el campo térmico de una cámara para la descomposición de los residuos mediante plasma.

El dispositivo comprende una cámara para la descomposición de los residuos mediante plasma, electrodos para la formación de plasma dispuestos en la cámara, un sistema para conducir los productos de combustión gaseosos y la fusión y un sistema para enfriar los productos gaseosos de la combustión y la fusión. Los electrodos para formar el plasma están configurados con respecto a posibles movimientos, que permiten cambios de dirección y de fuerza del flujo de plasma. Los electrodos están dispuestos en el entorno de la cámara para la descomposición de los residuos mediante plasma a diferentes niveles, así como en el nivel para la recogida de la fusión. El inconveniente del dispositivo es que la optimización de los gradientes térmicos en la cámara de gasificación es procesada durante el ajuste mecánico del dispositivo para llevar la llama de plasma a la cámara para la descomposición térmica, lo cual es una complicación para el funcionamiento del dispositivo y no proporciona una configuración flexible del campo térmico en el interior de la cámara del reactor.

El objetivo de la invención es presentar un reactor con su dispositivo de proceso de pirolisis en recogida de humedad y la formación de vapor y otros gases de la pirolisis, gasificación del CHAR a través de un obturador de plasma con un sistema de ralentización del dispositivo de gasificación, que es capaz de eliminar los inconvenientes mencionados anteriormente.

Compendio de la invención

En vista de los problemas descritos, un objeto de la invención es proporcionar un reactor de flujo arrastrado y un método de gasificación que utiliza dicho reactor para sintetizar gas de síntesis de monóxido de carbono e hidrógeno a partir de combustible de biomasa de residuos en presencia de plasma excitado por microondas con características de economía, alta eficacia, y fiabilidad (Figura 2).

Los inconvenientes mencionados anteriormente se eliminan considerablemente mediante la utilización de un reactor (Figura 3) que permita eliminar la humedad del residuo 4, sea cual sea y que supere grandes temperaturas y que albergue el factor de producción de ese calor, distribuido por un sistema helicoidal 2 que posiciona el CHAR 14-15 en la cabeza de la antorcha de plasma microondas 9 produciendo gas 11y residuos inertes vitro-cerámicos 16 y limpieza del mismo gas con otra antorcha de plasma (Figura 6) para la producción de un buen gas de síntesis con altas proporciones de Hidrógeno y todo ello con un alto beneficio al medioambiente.

Para lograr el objeto anterior, se adoptan los siguientes sistemas técnicos.

Un reactor con dos calderas (Figura 3) o cámaras en su interior, una cámara a baja temperatura 3 que no sobrepasa los 1.000°C, con entrada de material sólidol, dos o más entradas de gas6-7-8-18 y una salida hacia la otra cámara 13, el reactor se configura para facilitar las reacciones químicas y/o la trituración del material de alimentación sólido mediante el uso de plasma de microondas. El alimentador de material sólido (residuo) se configura para proporcionar material sólido a la cámara del reactor.

Nuestro sistema que proporcionamos dentro de este compendio de invención forma el conjunto de entrada del material solido en la fase de pirolisis 3 y en el de gasificación, 13 uniendo dos reactores o calderas a distintas temperaturas en un proceso de gasificación de plasma por microondas. El paso de una caldera a otra dentro del reactor, con sus distintas temperaturas, tiene una forma especial que prepara el CHAR y lo deposita en un lugar y forma apropiado hacia el haz de plasma del microondas 14-15.

Un aspecto de la descripción se refiere a un sistema de transporte 2 que se usa en el reactor configurado especialmente para facilitar las reacciones químicas de materiales y su conversión en forma de CHAR mediante el uso de fuerzas térmicas.

Una o más implementaciones del sistema presentado en la presente descripción pueden facilitar un mayor rendimiento de material sólido en comparación con una o más soluciones convencionales.

La otra cámara, a continuación de la anterior, cámara de gasificación 13, con una entrada de material convertido en CHAR que lo deposita el sistema helicoidal de transporte 2. La configuración del final de la cámara de pirolisis y la entrada de la cámara de Gasificación está configurada especialmente para preparar recibir y arrastrar ese CHAR, de una forma especial 14-15 para dirigirse a la disposición de las antorchas de plasma o plasmatrón 9 Dos o más entradas de gas o vapor de agua 8-10 (una entrada por cada plasmatrón) y una salida. Dos o más antorchas 9. El reactor puede configurarse para facilitar las reacciones químicas según el tipo de materia del residuo.

El alimentador doble helicoidal 2 puede configurarse en tiempos de estancia gracias a un sistema motriz 23 para el recorrido que va a realizar en la primera cámara de pirolisis y a temperatura para producir el primer gas y vapor, proporcionando CHAR. El tiempo de transporte también radica en la posición de este material que sale al final del doble husillo donde se disponen de manera especial, calculada y equilibrada, de dos o más Plasmatrones, que pueden ser de diferentes potencias según el combustible (residuo) introducido.

Los generadores de plasma por microondas 9 están dispuestos de forma tangencial apropiada en el cuerpo de caldera, con el fin de prolongar el tiempo de retención de las partículas de fusión del combustible en el entorno de plasma.

Los generadores de plasma por microondas presentan una amplia separación de las puntas de electrodo, una fuerte actividad plasmática, y un amplio intervalo de volumen.

Una fuente de potencia para microondas de los generadores de plasma por microondas tiene una frecuencia básica de 2,45 GHz y una potencia de un único generador de plasma por microondas está dentro de los 300 kW.

La fuente de gas producido en esta cámara, gas sucio 8, pasa a un proceso de limpieza en otra cámara fuera del reactor 12, donde este gas es pasado a una antorcha de plasma para su limpieza total.

Se analizan los gases de síntesis por medio de un cromatógrafo 20 de gases colocado a la salida del reactor, es posible variar los parámetros del método (tiempos de estadía y menú del combustible).

El almacenamiento está configurado para recolectar el gas y definir si se procesa totalmente en turbina o de ese gas se separa en otros gases como el H2 para proporcionar más valor añadido.

Lo que no es gas se convierte, debido a las altas temperaturas, en un producto inerte vitrocerámico 16 que se puede utilizar para carreteras o soplado para la producción de lana de roca y generar más valor añadido.

Estas y otras características de la presente tecnología, así como los métodos de operación y funciones de los elementos de estructura relacionados y la combinación de partes y economías de fabricación, se harán más evidentes al considerar la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas con referencia a los dibujos adjuntos, en donde los mismos números de referencia designan partes correspondientes en las diversas figuras.

Debe entenderse expresamente, sin embargo, que los dibujos tienen el propósito de ilustrar y describir únicamente y no pretenden ser una definición de los límites de la invención.

Acrónimos utilizados en la descripción:

CHAR.- Se denomina char al residuo carbonoso que queda tras la pirolisis de la biomasa en cuestión, que está formado principalmente por carbono y cenizas, pero que también contiene hidrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de nitrógeno y azufre. Carbón Vegetal o Char en Inglés.

CODIGOS LER, RESIDUOS LER.- El Código LER es un código de seis cifras con los que se clasifican los residuos, según una Lista Europea de Residuos. La lista Europea de Residuos (LER) esta publicada en la Decisión 2014/955/UE.

ECOBALA.- Grupo de residuos que se comprimen y almacenan de manera eficiente, se genera una unidad de almacenamiento y transporte denominada “EcoBala”; cada Ecobala tiene un metro cubico aproximadamente, y pesa entre 800 y 1,5 toneladas (dependiendo del tipo de residuo).

GAS DE SÍNTESIS.- Syngas en Inglés. Es una mezcla gaseosa que contiene principalmente hidrógeno y monóxido de carbono, obtenido a partir de sustancias ricas en carbono.

PLASMATRON.- "PLASMA-TORCH" (Plasmatron),El soplete de plasma, conocido también como plasmatron , es un instrumento para la producción de plasma térmico, el cual aprovecha la tecnología de gasificación por plasma para la transmisión de la energía necesaria para la descomposición de la materia prima de entrada.

SCADA.- acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Control Supervisor y Adquisición de Datos) es un concepto que se emplea para realizar un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos industriales a distancia.

Facilita retroalimentación en tiempo real con los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso automáticamente.

SMTA.- La tecnología de montaje superficial, también conocida por la sigla SMT del inglés surface-mount technology, es el método de construcción de dispositivos electrónicos, con un diseño automático para plantas que funcionen de forma autónoma (SMTA).

SAI.- Sistema de Alimentación eléctrica ininterrumpida.

Características del entorno de gasificador de flujo de arrastre helicoidal

1. Recogida de residuo (Combustible), se almacena. Pasa a un sistema de triaje, donde se separan residuos no deseables en el reactor (Vidrios, metales). Cribar, trocear el combustible utilizando el sistema de pretratamiento para producir partículas de combustible de tamaño cualificado y transportarlo a la tolva de alimentación para su uso (Figura 1)

2. Se introduce el combustible con las dimensiones adecuadas, se necesita un proceso vario para alcanzar este requisito.

3. El reactor lleva en su estructura 17 un suministro térmi

donde pasa la materia combustible o residuo. En la primera cámara del reactor el suministro térmico 18 se puede realizar con un plasmatrón, gas natural, pellets de biomasa, nuestro propio gas generado, que calentara la primera cámara del reactor. En este inicio del reactor la Temperatura está entre 25°C y 250°C. Ocurre el proceso de deshidratación. Se obtiene vapor de agua dependiendo de la humedad del residuo 8 y los primeros gases, que podemos denominarlos gas pobre (contiene pocos hidrocarburos líquidos licuados o no los contiene), que se utilizarán en fases posteriores para introducirlo en el plasmatrón de microondas.

4. La Pirolisis presenta cuatro sub-etapas: Desoxigenación y desulfuración con temperaturas entre 250°C y 340°C. Se producen gases ácidos no deseables, como HCl y H2S. Los gases ácidos se extraen para que en fases posteriores provoquen indeseables desequilibrios. Estos gases se incorporan al vapor de agua para su entrada en las diferentes antorchas plasmatrón de microondas para producir altas temperaturas dentro del reactor. También se produce, en esta etapa de pirolosis la degradación "polimérica uno”, entre temperaturas de 340°C y 400°C. Se producen gases como el metano e hidrocarburos alifáticos ligeros. La Pirolisis propiamente dicha entre temperaturas entre 400°C y 500°C. Se producen compuestos volátiles y gases. Degradación "polimérica dos”, entre Temperaturas 500°C y 600°C. Se producen gases como C02, H2 y CO., que una vez más son recogidos y desviados al plasmatrón para la fase térmica de gasificación de 1500 a 4000°C 13. Pero antes de entrar en la segunda cámara 13 se producen reacciones de oxidación (exotérmicas), fundamentalmente de la materia orgánica sólida (CHAR) que ha llegado hasta esta etapa después de su degradación en las etapas térmicas anteriores.

5. Gasificación propiamente dicha 13. En esta cámara preparada para altas temperaturas la antorcha de plasma por microondas alcanzaría según la temperatura que podemos modelar que iría según la frecuencia a Temperaturas de 1.500°C a 4.000°C. Aquí se produce la atomización del CHAR de (solido-gas) entre el carbono que ha quedado sin trasformar (CHAR) y gases como el C02, H2 o el H20 (vapor) donde se genera H2, CO y CH4. Se introduce el vapor de agua 8 proveniente de la etapa anterior en la primera cámara que incrementa el poder calorífico del gas producido ya que aumenta la concentración de H2 que nos interesa como producto final.

6. El proceso comprende también el control de diversos parámetros:

6.1. Gasto o Caudal másico de suministro de materia orgánica y su dimensión;

6.2 Caudal másico de vapor de agua suministrado en la etapa de gasificación si fuera necesario, una vez recogida en la fase de secado pirolisis o añadido.

6.3 Temperaturas en cada zona térmica del reactor, en cada caldera y su control.

6.4 Análisis de los gases obtenidos 20,5 en el proceso de gasificación; en función del gas obtenido se variará el caudal o la proporción de los suministros de comburente y vapor de agua al reactor.

En función de estos valores podrá variarse la alimentación de materia combustible o residuo, incluso determinar un Menú de diferentes residuos.

6.5 Velocidad de rotación del husillo helicoidal especial 23.

6.6 Potencia de microondas 9 para mantener los parámetros de proceso dentro de un intervalo preestablecido.

6.7 Recolectar el gas de síntesis 7,8 para pasarlo a la cámara de limpieza, también por plasma de microondas, para su enfriamiento y compresión para almacenamiento.

6.8 Descargar escorias líquidas 16 de la salida de escoria del gasificador, manteniendo su tiempo que mantendrá la temperatura en la caldera del reactor.

Descripción del reactor y sus etapas

El reactor objeto de la presente invención (Figura 3) tiene dos cámaras o calderas. La primera cámara 3 tiene varias secciones interiores, la cual atraviesa un husillo doble helicoidal 2 con diseño especial con diferencia de las espiras helicoidales se encuentra en el centro del cilindro y por otra parte el propio cilindro que presenta modificaciones en su parte superior 4 construyendo varias pequeñas cámaras cuadradas que sobresalen por encima del cilindro, donde se van a realizar las distintas reacciones de pirolisis a diferentes temperaturas.

El transportador o doble husillo helicoidal 2, tiene distinta posición en su dimensión que coincide con los espacios abiertos (las pequeñas cámaras) de la parte superior del cilindro. Es aquí en estas cámaras donde se van a realizar las distintas fases de la pirolisis. Ese doble conjunto de palas tienen un perfil especial y ángulos para facilitar el transporte en toda la cámara de pirolisis del reactor de la materia sólida y su homogenización y mezcla, lo que mejora y se controlan los procesos termoquímicos.

Las espiras presentan una configuración determinada en el dimensionamiento y en la longitud del paso, para adecuar los tiempos de retención de la materia en cada zona.

El final del husillo tiene una forma especial que comprime, prepara el CHAR 14-15 hacia el haz de dos o más plasmatrones 9. El reactor en esta primera cámara presenta en la parte superior del cilindro otras pequeñas cámaras donde se colocan las diferentes sondas de temperatura para cada sección y se colocan conductos que permiten la evacuación al exterior de gases 8 no deseados desde la zona de desoxigenación y desulfuración de la etapa de pirolisis. Estos gases son dirigidos por el exterior del reactor a la cámara de tratamiento de gases con plasma de microondas.

En la primera sección de secado del residuo, se recoge también el vapor de agua generado y otros posibles gases que son extraídos 8 y transportados mediante un conducto por el exterior del reactor a la sección de gasificación para añadirlo al plasma de microondas, donde se adiciona, favoreciendo la producción de H2.

En el cilindro de la primera cámara 3 y de la segunda cámara 13 del reactor presenta un conjunto de pequeñas cámaras cuadradas que sobresalen en la superficie por oberturas del cilindro a modo de ventanas 4, unos tubos de extracción de gases se sitúan sobre el conjunto de ventanas para el guiado de los mismos 8 y en la parte inferior de la segunda cámara del reactor 13 se coloca una tolva 16 para la recogida de los residuos que serán vitro-cerámicos por las altas temperaturas.

En la superficie cilíndrica donde se produce la producción térmica en el exterior del cilindro que contiene el doble transportador helicoidal del reactor se coloca un conducto en forma de espira que lo recorre desde un extremo al otro, formando una helicoide continuo por la que circula el flujo de retorno de los gases producidos en el reactor para favorecer el intercambio de calor, contribuir a mantener el equilibrio térmico y conseguir una elevada eficiencia termoquímica de los diferentes procesos. Estos gases también son recogidos y se añaden a la cámara de limpieza de plasma de microondas.

Exteriormente al cuerpo cilíndrico del reactor se disponen de pequeñas cámaras que sobresale del cilindro 4, que actúa como canal de conducción de los gases 8, conjuntamente con la espiral situada en el exterior del cuerpo cilíndrico del reactor.

Debido a que las temperaturas a lo largo del cilindro del reactor son variables con altas y bajas se ha dispuesto un sistema que fijan la posición del reactor en la zona en que hay salidas comunes 15, con lo que las dilataciones se han dispuesto unos elementos de cierre, que garantizan la NO fuga de gases y que permiten la libertad de dilatación.

Todas estas medidas, permiten un funcionamiento correcto de todos los elementos, con lo que se garantiza una mayor duración del reactor.

En el área del reactor donde sobresale del cilindro esas pequeñas cámaras4, se dispone de unos ladrillos refractarios para permitir sobrepasar y conservar la temperatura, con lo cual ahorramos la producción térmica de la cámara, garantizando la durabilidad del reactor y la prolongación de su vida útil.

En la segunda cámara del reactor de la fase de gasificación 13, donde se requieren grandes temperaturas se dispondrán también ladrillos refractarios.

El cuerpo del reactor y la mayor parte de sus elementos estructurales están fabricados en acero refractario.

El sistema diseñado contempla la posibilidad de incorporar más agua 6 en caso de que la materia orgánica se encuentre en déficit así como también puede evacuar vapor de agua en caso de que se requiera para regular el proceso de gasificación y la producción de H2.

El reactor de gasificación lleva incorporado a su salida un cromatógrafo de gases industrial que proporciona información de la composición del gas a cortos intervalos de tiempo (entre unos segundos y varios minutos). A raíz de estos datos y en función de la concentración de monóxido de carbono e hidrógeno se modifica el caudal del comburente, la velocidad de giro del doble husillo helicoidal, El menú de la materia orgánica del residuo, la velocidad de la válvula de entrada de la materia orgánica y el caudal de vapor de agua que entra en el reactor consiguiendo así regular el proceso de gasificación en su totalidad. Con esto se consigue corregir en un alto porcentaje las fluctuaciones en la composición del gas y de su poder calorífico debido a la heterogeneidad de la materia orgánica procesada.

La salida de la cámara de gasificación y del reactor comprende un depurador12, para limpiar el gas sintético entrante de partículas de aditivos mecánicos, tales como cenizas y polvo, que está conectado a una unidad de limpieza catalítica de gases de combustión mediante plasma, para una limpieza suave del gas sintético, que está conectada a una columna, para un enfriamiento rápido del gas sintético, para evitar la recombinación de sustancias químicas peligrosas, por ejemplo, dioxinas, furanos, etc., que se descomponen durante la gasificación de las sustancias sólidas.

La salida de la cámara de gasificación del reactor comprende, un reactor diseñado fuera de esta invención 12 para la limpieza de gases y otro reactor-tolva con un alimentador de la sustancia fundida 16, para que permanezca más tiempo en la segunda caldera del reactor para mantener el calor en dicha cámara durante la recogida de los residuos inertes que se convierten al enfriarlos en residuos vitrocerámicos. Este reactor-tolva de residuos estará preparado para el soplado en líquido de estos residuos inertes para la fabricación de lana de roca.

El comportamiento del obturador de plasma puede diferir según el procedimiento de cómo se obtiene la tensión de un campo electromagnético suficiente para formar una descarga de plasma que fluya libremente, es decir, un plasmoide efectivo 9. La gasificación de la parte orgánica de las sustancias sólidas se realiza a la presión atmosférica y dentro de un intervalo de temperaturas comprendido entre 1.500 °C y 4.000°C (Según la potencia dada al plasmoide), por lo que las cadenas se descomponen en moléculas individuales o iones.

La segunda caldera del reactor 13, donde se produce la gasificación hay un pulverizador de vapor de agua 10 en una dirección perpendicular al eje de propagación del flujo de plasma mediante microondas. El agua de limpieza utilizada es alimentada mediante el pulverizador 10 que está instalado en el lado superior de la cámara de gasificación y está provisto de una tobera. Dicho procedimiento de alimentación de las sustancias líquidas de los residuos y del agua de limpieza garantizan el resultado completo del gas de síntesis, porque el vapor de agua creado cuando el líquido alcanza la zona del flujo de plasma mediante microondas, es distribuido uniformemente en la cámara de gasificación.

Rendimiento:

En lo que respecta al uso tecnológico, el flujo de plasma mediante microondas puede ser configurado mediante la configuración de su dirección, en forma de un haz muy estrecho similar a una llama, o ser configurado en forma de una descarga que fluye libremente, es decir, una niebla de plasma, dentro de la cámara de gasificación, el procesamiento de sustancias sólidas, por ejemplo, polímeros desechados o desgastados, es posible utilizando una energía de 100 kW, es decir, plasmatrones específicos a esta labor. Esto significa que el dispositivo, presenta la forma más limpia de procesamiento de un material, tanto desde el punto de vista ecológico como desde el punto de vista del posible uso adicional del gas de síntesis creado.

Mediante el plasmatrón, es posible crear hasta 2.500 m3 de gas de síntesis de 8.440 kW de energía utilizando solo una tonelada de masa seca separada. El procedimiento de gasificación por plasma mediante microondas garantiza obtener un gas de síntesis con una proporción de monóxido de hidrógeno superior a 1, lo que no es posible mediante ninguna tecnología conocida de acuerdo con el estado de la técnica. La presencia de gran cantidad de hidrógeno en el volumen de reacción ralentiza el comportamiento de los componentes gaseosos del azufre, el fósforo, el cloro y el nitrógeno. Garantiza obtener el calentamiento del gas de síntesis con un volumen calorífico de hasta 20.000 kJ/m3 con un mínimo porcentaje de lastre. La ventaja de utilizar dicho gas no solo para la producción de electricidad, sino también para el transporte, el almacenamiento y autoconsumo. Además, la proporción de la cantidad de residuo sólido, es decir, de escoria, después de la gasificación, con respecto al volumen del material de inicio, es de 1/400. El balance energético medio depende principalmente de la composición morfológica del material y del contenido de carbono, que es la base del material gasificado. Por ejemplo, el contenido de carbono en la madera es de aproximadamente el 40 %, en la turba es de aproximadamente el 55 %, en la pizarra es de aproximadamente el 60 %, en el lignito es de aproximadamente el 65 %, en la hulla es de aproximadamente el 80 %, en los polímeros, plásticos es de aproximadamente el 85 %, y en el hilo (o fibra) es de aproximadamente el 90 % y en la antracita es de aproximadamente el 95 %.

Es necesario tener en cuenta que los componentes principales del combustible, es decir, las sustancias sólidas gasificadas, que son portadoras de energía, son el carbono (C) y el hidrógeno (H2). En la combustión de 1 kg de carbono se liberan aproximadamente 34.000 kJ de energía y en la combustión de 1 kg de hidrógeno se liberan aproximadamente 125.000 kJ de energía. Otros componentes del combustible, por ejemplo, azufre (S), oxígeno (O2), nitrógeno (N2), dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), óxido de nitrógeno (NOx), partículas minerales, humedad (H2O), son un lastre no inflamable del combustible, que reduce significativamente el poder calorífico energético utilizable del combustible. Debido a que los componentes deben ser fundidos y su humedad evaporada, 5 el consumo de combustible para su calentamiento aumenta. Para transformar 1 kg de humedad en forma de vapor se necesitan aproximadamente entre 2.500 y 3.000 kJ.

Si una tecnología según el estado de la técnica es utilizada para la combustión directa de un material de carbono, por ejemplo, una caldera de vapor y un generador de vapor, mediante la combustión de una tonelada de madera solo se generan aproximadamente 40 kW de energía eléctrica y 60 kW de energía térmica, es decir, aproximadamente 100 kW de energía en total, o mediante la combustión de una tonelada de carbón se generan solo aproximadamente 120 kW de energía eléctrica y 180 kW de energía térmica, es decir, aproximadamente 300 kW de energía en total, debido a que todo el contenido de los productos quemados es un lastre no inflamable suministrado por el aire añadido permanentemente a la caldera, que, a su vez, es productor de otro lastre.

El dispositivo de gasificación, puede ser utilizado para la destrucción termoquímica, es decir, la gasificación, de hidrocarburos contenidos en diversas sustancias orgánicas, por ejemplo, carbón de baja calidad energética, sustancias oleosas desechadas, por ejemplo, aceite de motores y técnico, residuos hospitalarios y residuos peligrosos, que comprenden componentes de carbono, residuos sólidos urbanos y polímeros desechados como plásticos, fibras textiles.

Todos los residuos LER tóxicos y no tóxicos orgánicos para la producción de gas inflamable de síntesis, es decir, para generar energía limpia.

El cuerpo del reactor y la mayor parte de sus elementos estructurales están fabricados en acero refractario formado por un material termoconductor. Las cámaras pueden estar formados por un material eléctricamente conductor. De acuerdo con algunas implementaciones, la cámara puede estar formada total o parcialmente de acero, hierro, aleaciones de hierro, carburo de silicio, zirconia parcialmente estabilizada (PSZ), alúmina fundida, carburo de tungsteno, nitruro de boro, carburos, nitruros, cerámica, silicatos, geopolímeros, aleaciones metálicas, otras aleaciones y/u otros materiales. En algunas implementaciones, una superficie interna de la cámara puede revestirse con uno o más revestimientos en especial el husillo helicoidal. Se puede configurar un revestimiento con ladrillo reflactario para evitar el desgaste físico o químico de la superficie interna de la cámara. En algunas implementaciones, se puede configurar un revestimiento para promover una reacción química dentro del reactor. Un ejemplo de un recubrimiento que puede promover una reacción química puede incluir uno o más de hierro; níquel; rutenio; rodio; platino; paladio; cobalto; otros metales de transición y sus aleaciones, compuestos y/u óxidos (por ejemplo, la serie de los lantánidos y sus compuestos, aleaciones y/u óxidos) y/u otros materiales.

Los reactores están aislados térmicamente con fibra cerámica de alta temperatura para minimizar las pérdidas de calor por la superficie. Para el diseño de cada reactor se realiza un estudio termomecánico del que se extraen las cargas mecánicas admisibles y dilataciones máximas alcanzables.

Cámara de calentamiento del reactor17, donde se lleva cabo el precalentamiento de toda la planta en las puestas en marcha. Para ello, la citada cámara, ampliamente dimensionada, consta de la Cámara propiamente dicha. En chapa de acero revestida interiormente de material refractario. El Quemador 18 puede ser de gas natural y aire forzado. De un plasmatrón de microondas, un quemador de Pellets de biomasa. Un quemador de gas de nuestra planta y aire forzado. Rampas de aire y gases provistas de todos los componentes de regulación, control y seguridad.

En el arranque de la planta se enciende el quemador 16 de gas natural o gas producido en nuestra planta. Sus parámetros de trabajo están controlados por los dispositivos adecuados de control de gas/aire y regulado en función de la temperatura deseada en cada momento. Conseguido el perfil térmico establecido se inicia la alimentación de materia prima. Una sonda de temperatura de seguridad garantiza que la energía liberada por el gas quemado no produzca una elevación de temperatura peligrosa para los elementos y equipos posteriores. Un sistema de control y mando automático garantiza en todo momento la eficacia y seguridad del conjunto. El quemador tiene una potencia, en condiciones estequiométricas y con aire a temperatura ambiente dimensionada con arreglo a la capacidad de la planta. La cámara de combustión está provista de un revestimiento aislante y refractario interno de 460 mm. de espesor. Está realizada en acero al carbono. La configuración del reactor puede cambiar según tipo de material de residuos a trabajar con más o menos intensidad de calor en su atomización por parte del plasmatrón.

Control Scada:

El reactor y todo su conjunto lleva incorporado un equipo Scada, (supervisión, control y adquisición de datos), término que describe las funciones básicas para controlar las cámaras del reactor, plasmatrones, gases, etc recopilando y registrando datos de sus operaciones.

El SCADA es una combinación de software y hardware, como controladores lógicos programables (PLC) y unidades terminales remotas (RTU). La adquisición de datos comienza con los PLC y las RTU, que se comunican con equipos de planta tales como las máquinas y los sensores del Reactor, en sus dos calderas de pirolisis y gasificación, reactor de limpieza de gases, tiempos de estancia, etc. Los datos recopilados de los equipos se envían al siguiente nivel, por ejemplo, una sala de control, donde los operarios pueden supervisar los controles de PLC y RTU utilizando interfaces humano-máquina (HMI). Las HMI son un elemento importante de los sistemas SCADA, donde controlamos todo el proceso de inicio a fin, tanto local como remotamente, e interactuar directamente con componentes como motores, bombas y sensores desde el panel de una ubicación centralizada. Controlamos los equipos automáticamente basándose en los datos que se recopilan. El sistema SCADA también permite monitorizar y realizar informes de todo el proceso a partir de datos en tiempo real y archivar esos datos para su posterior procesamiento y evaluación.

La planta está diseñada para su funcionamiento en continuo de forma automática. Toda la planta se gobierna desde un ordenador central en el que está instalado un sistema tipo de control y mando.

Se distinguen dos funciones: Informativa: A través de varios monitores se visualizan los datos instantáneos de temperaturas (hay instaladas del orden de 30 sondas), presiones, caudales, velocidad de giro del transportador helicoidal, cantidad de materia prima alimentada, control del plasmatrón y sus gases de entrada, etc.

La otra función es la operativa: La planta dispone de un sistema automático SMTA (tecnología de montaje superficial, también conocida por la sigla SMT del inglés surfacemount technology, es elmétodo de construcción de dispositivos electrónicos, con un diseño automático para plantas que funcionen de forma autónoma), diseñado específicamente para que la planta funcione de forma autónoma. No obstante, la actuación para modificar los parámetros citados anteriormente, la puede realizar el operador, actuando sobre los elementos de paro-marcha o variación de régimen, siempre que esté autorizado para ello, ya que el sistema dispone de varios niveles de accesibilidad por razones de seguridad.

El sistema admite la instalación de programas para realizar de forma totalmente automática procesos tales como el arranque y puesta a régimen de la planta, o la parada programada de la misma, de forma segura.

Una serie de alarmas alertan de cualquier incidencia que se produzca, así como ciertos enclavamientos impiden determinadas acciones que pudieran poner en riesgo la operación o la seguridad de la planta.

Por otra parte, un cromatógrafo 20 de gases con 4 columnas de análisis toma muestra del gas producido en la planta y analiza sus componentes determinando los porcentajes de Oxígeno, Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Dióxido de Carbono, Metano, Nitrógeno n-propano y acetileno. Esta composición, medida en tiempo real, la compara con un patrón y realiza de forma automática las variaciones de proceso pertinentes en caso de que haya desviación entre ambas.

Todo el equipo eléctrico se encuentra instalado en armarios eléctricos cumpliendo con todas las normativas de seguridad. Uno de ellos está dotado de interruptores de marcha-paro de los distintos elementos de la planta de forma que se pueda llevar ésta a parada segura de forma manual en caso de fallo del ordenador, que a su vez contara con un equipo SAI (Sistema Alimentación ininterrumpida) de forma que breves cortes del suministro eléctrico no le afectan.

Breve explicación de los dibujos

Figura 1: Muestra el recorrido de la materia sólida orgánica LER tóxico y no Tóxico desde la entrada en Nave, su triaje y separación de vidrio y metales, preparación para la entrada en el reactor del residuo a su medida requerida y entrada en el reactor.

Figura 2: Muestra un diagrama esquemático de todo el proceso de gasificación piro-plasma de la materia orgánica para convertirse en gas de síntesis.

Figura 3: Muestra del Reactor.

Figura 4: Muestra cámara del reactor proceso pirolisis.

Figura 5: Muestra cámara del reactor proceso gasificación plasma.

Figura 6: Muestra cámara gasificación posición de plasma Microondas.

En los dibujos, se utilizan los siguientes números de referencia:

1. Tolva de entrada de residuo Ler, ya cribado, cualificado y preparado;

2. Doble husillo Helicoidal de forma especial para el transporte del residuo LER.;

3. Cámara de Pirolisis.

4. Pequeña cámara que sobresale del cilindro donde se recupera vapor y diversos gases.

recipiente de combustible para combustible de tamaño de partícula cualificado;

5. Controlador de gases, presión y materia orgánica.

6-7. Introducción de comburente, uno de ellos puede ser gases de la turbina, vapor de agua;

8. Salida de vapor de agua combinado con los primeros gases al positrón y a un tanque de almacenamiento en su caso;

9. Positron plasma microondas;

10. Entrada de Vapor de agua;

11. Salida de gas activo;

12. Camara de limpieza del gas producido;

13. Cámara de Gasificación por Plasma de Microondas.

14. Husillo especial para posicionar CHAR.

15. Puerta de diseño especial de Salida del Char de la camará de pirolisis a la cámara de Gasificación.

16. Tolva de residuo final vitrocerámico

17. Quemadores para dar calor a la fase de pirolisis.

18. Combustible para el quemador.

19. Salida del Gas para enfriamiento-almacenamiento-H2-Turbina.

20. Cromatógrafo.

21. Residuos del gas vuelven a caldera gasificación.

22. Separadores del cilindro para procesar distintas temperaturas en la cámara de pirolisis.

23. Motor que mueve el doble Husillo Helicoidal.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Reactor para la generación de gas de síntesis para la producción de energía eléctrica, térmica e hidrógeno con fuente de material sólido orgánico de residuos de valorización de ecobalas de toda la gama de LER tóxicos y no Tóxicos, caracterizado por ser de piroplasma o pirolisis plasmática realizada en un cilindro con dos cámaras o calderas, una de pirolisis 3, de oxidación parcial, que acaba en otra cámara de gasificación por plasma de microondas 13, donde la primera cámara está atravesada por un doble husillo helicoidal 2 que transporta el material de residuo que camina a las distintas pequeñas cámaras cuadradas, que sobresalen en la superficie por oberturas del cilindro, donde se van a realizar las reacciones de pirolisis a diferentes temperaturas con sus respectivas sondas de temperatura y con conductor de evacuación de gases no deseados 8, que pasan exteriormente a otra cámara fuera del reactor 12, donde hay una antorcha de plasma para su limpieza total; en el reactor hay además una sección de suministro de comburente, vapor de agua 6,7, y una sección de controladores de gases y presión 5; y al final del husillo 2 tiene una forma especial que comprime, prepara el CHAR 14-15 hacia un haz de dos o más plasmatrones 9.

2. Reactor para la obtención de gas a partir de residuos de valorización de Ecobalas de toda la gama LER tóxico y no Tóxicos según reivindicación 1 el husillo que recorre el cilindro 2 presenta un sistema motriz 23 que transmite al Husillo helicoidal la capacidad de transportar el material sólido orgánico. Un movimiento rotatorio de velocidad controlada del doble husillo según temperaturas y generación de CHAR donde un controlador 5 determinará esa velocidad. Estos husillos están dimensionados de tal manera que absorben las dilataciones a lo largo del reactor.

3. Reactor para la obtención de gas a partir de residuos de valorización de Ecobalas de toda la gama LER tóxico y no Tóxicos según reivindicación 1. Si en su caso fuera necesario más vapor en la cámara de gasificación de Plasma 13 tendríamos un conducto de administración de vapor 10.

4. Reactor para la obtención de gas a partir de residuos de valorización de Ecobalas de toda la gama LER tóxico y no Tóxicos según reivindicación 1 caracterizado porque del cilindro de la primera cámara 3 y de la segunda cámara 13 del reactor presenta un conjunto de pequeñas cámaras cuadradas que sobresalen en la superficie por oberturas del cilindro a modo de ventanas 4, unos tubos de extracción de gases se sitúa sobre el conjunto de ventanas para el guiado de los mismos 8 y en la parte inferior de la segunda cámara del reactor 13 se coloca una tolva para la recogida de las cenizas16 vitrocerámicas.

5 Reactor para la obtención de gas a partir de residuos de valorización de Ecobalas de toda la gama LER tóxico y no Tóxicos según reivindicación 1 caracterizado porque en la segunda cámara del reactor 13 y en la unión con la primera cámara 2, se dispone de unos ladrillos refractarios para permitir sobrepasar y mantener la temperatura entre 1.500°C-4.000°C.

6. Reactor para la obtención de gas a partir de residuos de valorización de Ecobalas de toda la gama LER tóxico y no Tóxicos según reivindicación 1 caracterizado porque a la salida de los gases de síntesis se instala un cromatógrafo de gases industrial 20.