ES2197716T3 - Procedimiento y dispositivo de incineracion y de vitrificacion de desechos, particularmente radioactivos. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de incineracion y de vitrificacion de desechos, particularmente radioactivos.Info
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de residuos (D) orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos, empleados en un único reactor (1) que contiene un baño de vidrio fundido (V) rematado de una fase gaseosa (G), que comprende la incineración, en presencia de oxígeno, de dichos residuos (D), en la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido (V) y la vitrificación de dichos residuos (D) incinerados en dicho baño de vidrio fundido (V), caracterizado porque la introducción de dichos residuos (D) en dicho reactor (1) se emplea con doble refrigeración; las superficies externa (50) en el lado de fase de gas (G) transversal, e interna (50¿) en el lado de llegada de los residuos (D), del dispositivo de alimentación (5) de dicho reactor (1) en dichos residuos (D) que son los dos refrigerados, ventajosamente de manera independiente; siendo dicha superficie externa (50) refrigerada de esta manera, principalmente con referencia al problema de corrosión, ventajosamente por circulación de al menos un fluido termoportador mantenido a una temperatura superior al punto de rocío de dicha fase gaseosa (G) y siendo dicha superficie interna (50¿) refrigerada de esta manera, principalmente con el objetivo de reducir al mínimo las calorías susceptibles de transferirse a dichos residuos (D).
Description
Procedimiento y dispositivo de incineración y de
vitrificación de desechos, particularmente radioactivos.
La presente invención tiene por objeto un
procedimiento y un dispositivo de incineración y de vitrificación
de residuos, principalmente radioactivos.
Dicha invención se incluye en el marco del
tratamiento de residuos combustibles peligrosos, de los que
conviene inmovilizar de forma estable las cenizas. Se ha procedido
durante largo tiempo, para la neutralización de este tipo de
residuos, en dos etapas, empleándose cada una de dichas etapas en
un dispositivo independiente:
- una primera etapa de incineración de dichos
residuos orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos, en un
dispositivo de incineración;
- una segunda etapa de inmovilización de las
cenizas recuperadas en la salida de dicha primera etapa,
empleándose dicha segunda etapa en un dispositivo adecuado que
contiene un baño de vidrio mantenido en el estado fundido.
Sin embargo después de algunos años, se han
descrito procedimientos de tratamiento de residuos, según los
cuales dichas dos etapas de incineración de dichos residuos y de
inmovilización de las cenizas resultantes se han empleado en un
único y mismo dispositivo. Se habla en este contexto de
vitrificación directa.
Se han presentado principalmente resultados
obtenidos en dicho contexto por las Firmas Solicitantes en KAIF'98,
el ``Korean Atomic Industrial Forum'' que es tenido del 14 a 17 de
Abril de 1998 en Seul, en Corea del Sur. Dichos resultados han
demostrado la capacidad de realización de un procedimiento de
vitrificación directa, según el cual los residuos son
principalmente quemados en la superficie del baño de vidrio
fundido, en atmósfera oxidante, siendo atrapadas e inmovilizadas
las cenizas generadas en dicho baño de vidrio fundido; empleándose
dicho procedimiento en un crisol frío, siendo calentado dicho baño
de vidrio fundido por inducción.
Las Firmas Solicitantes, prosiguiendo sus
trabajos sobre la vitrificación directa, han concebido y
desarrollado la presente invención, que se analiza como un
perfeccionamiento a dicha vitrificación directa, tal como se conoce
actualmente. El perfeccionamiento, que constituye el principal
objeto de la presente invención, se analiza tanto en términos de
procedimiento como de dispositivo e intervienen al nivel de la
introducción de los residuos. Dicho perfeccionamiento que se puede
cualificar, para claridad de la presente exposición, de
perfeccionamiento principal, es empleado ventajosamente con otros
perfeccionamientos que se pueden cualificar, en el mismo espíritu,
de perfeccionamientos secundarios. Dichos perfeccionamientos,
principal y secundarios están descritos a continuación, en términos
generales luego, de forma más detallada, con referencia a las
figuras adjuntas.
Según su primer objeto, la presente invención se
refiere por lo tanto a un procedimiento de tratamiento de residuos
orgánicos (por lo tanto combustibles), sólidos divididos (para
facilitar su introducción y su combustión) y/o líquidos, empleados
en un único reactor que contiene un baño de vidrio fundido rematado
de una fase gaseosa; comprendiendo dicho procedimiento de
tratamiento: la incineración, en presencia de oxígeno, de dichos
residuos en la superficie de dicho baño de vidrio fundido (cayendo
dichos residuos en dicha superficie, se descomponen y los productos
gaseosos que resultan de esta descomposición son quemados en dicha
fase gaseosa oxigenada), y la vitrificación de dichos residuos
incinerados en dicho baño de vidrio fundido. En eso, el
procedimiento de la invención es un procedimiento de vitrificación
directa.
De forma característica, según la invención, la
introducción de dichos residuos en dicho reactor (en la fase
gaseosa de dicho reactor) se emplea con doble refrigeración. Se
puede hablar de una refrigeración del dispositivo de alimentación
de dicho reactor en dichos residuos por sí y de una refrigeración
indirecta, a través de dicho dispositivo, de los residuos en curso
de introducción. De hecho, dicho dispositivo de alimentación de
dicho reactor en dichos residuos se refrigera, por una parte, en el
lado de fase de gas transversal, y por otra parte, ventajosamente
de forma independiente, en el lado de llegada de dichos
residuos.
La primera de dichas refrigeraciones está delante
destinada a proteger dicho dispositivo de alimentación de la
corrosión, desarrollada por la fase gaseosa a su contacto; la
segunda de dichas refrigeraciones está delante destinada a reducir
al mínimo las calorías transferidas a los residuos que llegan, esto
en el caso de reducir al mínimo la vaporización de los residuos
líquidos, de evitar el encolado de los residuos sólidos, encolado
susceptible de producir el taponamiento de dicho dispositivo de
alimentación.
Para el empleo de estas refrigeraciones, en la
estructura de dicho dispositivo de alimentación, se prevé la
circulación de fluidos termoportadores, generalmente de líquidos
termoportadores. Según una variante de empleo particularmente
preferida de dicha doble refrigeración, está previsto para al menos
el empleo de la primera de las refrigeraciones, la circulación de
al menos un fluido termoportador, manteniéndose dicho fluido a una
temperatura superior al punto de rocío de la fase gaseosa
atravesada. Se pretende así evitar toda condensación de dicha fase
gaseosa sobre las paredes de dicho dispositivo de alimentación.
Este fenómeno de condensación es evidentemente nefasto, con
referencia a los problemas de corrosión. Es por otro lado
susceptible, de generar arcos eléctricos, por lo tanto plantear
serios problemas, durante el empleo de un calentamiento del baño de
vidrio por inducción. En el marco de esta variante ventajosa, se
puede utilizar principalmente a título de fluido termoportador
``caliente'', agua recalentada.
El interés de la intervención de un fluido
``caliente'' de este tipo es evidente, para el empleo de la primera
de dichas refrigeraciones (lado de fase de gas transversal). Para
el empleo de la segunda de dichas refrigeraciones (lado de llegada
de los residuos ), la intervención de un fluido de este tipo
``caliente'' no puede considerarse evidentemente como con residuos
susceptibles de soportar la temperatura de un fluido
``caliente''... Generalmente, la segunda de dichas refrigeraciones
es empleada con un fluido ``frío'', tal como agua a la temperatura
ambiente.
El principio del perfeccionamiento principal,
aportado según la invención en el procedimiento de vitrificación
directa, que es planteado (es decir el de la doble refrigeración
empleada en la introducción de los residuos), su empleo puede
declinarse según diferentes variantes, en contextos un poco
diferentes.
Se puede emplear principalmente el procedimiento
de la invención con un baño de vidrio casi preconstituido (presente
en el reactor, antes de la introducción de los residuos) o con un
baño que se constituye poco a poco a partir de una carga inicial
mínima. En el marco de esta segunda variante, preferida, el reactor
contiene al comienzo un baño de vidrio inicial de débil volumen (un
fondo) y se alimenta a continuación, por una parte de residuos, por
otra parte de elementos constitutivos de un baño de vidrio. Dichos
residuos y dichos elementos constitutivos son por otro lado
ventajosamente introducidos en mezcla... pudiendo los residuos de
hecho ser asimilados en precursores de elementos constitutivos de
dicho baño de vidrio. El reactor es alimentado así en continuo con
residuos y con elementos constitutivos del baño de vidrio, incluso
de los aditivos a dichos elementos. Cuando es alcanzado un cierto
nivel, se paran los dos tipos de alimentación y se puede vaciar el
baño de vidrio así constituido.
Los residuos, introducidos de forma
característica ``refrigerados'', son incinerados en la superficie
del baño de vidrio fundido, en presencia de oxígeno. Dicho oxígeno
es liberado en la fase gaseosa para asegurar su función de
comburente.
Dicho oxígeno interviene ventajosamente, para una
optimización de la incineración de causa, en una cantidad superior
a la cantidad estequiométrica, teóricamente requerida. Intervienen
ventajosamente en una cantidad correspondiente a 1,25 a 1,5 veces
dicha cantidad estequiométrica. Dicha cantidad es, como es
evidente, controlada y no afecta la depresión, mantenida en el
reactor, de forma clásica, por razones evidentes de seguridad.
Dicha depresión es mantenida por una aspiración de gas de
combustión, se reduce al mínimo la aspiración empleada en
condiciones tales como el arrastre de los residuos y sobre todo
cenizas.
La distribución de dicho oxígeno en el sentido de
la fase gaseosa que inclina el baño de vidrio fundido es
ventajosamente optimizada. Se pretende principalmente perfeccionar
la mezcla residuos/oxígeno, la introducción de dichos residuos.
Así, dichos residuos son introducidos ventajosamente, rodeados por
una corriente de oxígeno. Para la obtención de un resultado de este
tipo, se hace intervenir ventajosamente en la estructura del
dispositivo de alimentación en dichos residuos, al menos un
circuito de entrada de oxígeno. Un circuito de este tipo interviene
generalmente en sus medios de alimentación de oxígeno que libera
dicho oxígeno en la fase gaseosa del reactor, medios independientes
del dispositivo de alimentación en los residuos.
Además de dicho oxígeno, liberado a título de
comburente en la fase gaseosa, interviene ventajosamente en el
marco del empleo del procedimiento de la invención, oxígeno en el
baño de vidrio fundido. En efecto, dicho procedimiento comprende
ventajosamente la inyección de oxígeno en dicho baño de vidrio
fundido, en una cantidad suficiente para reducir al mínimo incluso
evitar la formación de metal en el seno de dicho baño de vidrio;
ventajosamente, en una cantidad suficiente para reducir al mínimo
incluso evitar la formación de metal en el seno de dicho baño de
vidrio y para asegurar una agitación moderada de dicho baño de
vidrio.
Dicho oxígeno inyectado en el baño de vidrio,
permite ajustar el potencial de oxido-reducción de
dicho baño de vidrio, permite limitar el carácter reductor del
vidrio.
Dominando así el potencial de
oxido-reducción del baño de vidrio, se puede evitar
en el seno de dicho baño de vidrio, la reducción de óxidos y por lo
tanto la formación de metales. La presencia de estos metales, en el
seno de dicho baño perjudica fuertemente en la homogeneización de
dicho baño, y por lo tanto en la calidad de la vitrificación
empleada. De aumento, esta presencia es susceptible de levantar
reales dificultades durante el empleo de un calentamiento por
inducción...
El oxígeno inyectado en el baño de vidrio para
reducir al mínimo, incluso evitar la formación de metal está
ventajosamente en una cantidad suficiente para asegurar igualmente
una cierta agitación de dicho baño de vidrio. El técnico en la
materia es el de optimizar la cantidad de oxígeno necesario para
estos fines. Como es evidente, esto debe ser suficiente para la
obtención del efecto descontado en cuanto al valor del potencial de
oxido-reducción, incluso de los efectos descontados
en cuanto al valor de dicho potencial y en cuanto al efecto de
agitación buscado pero no debe ser excesivo en la medida donde el
baño de vidrio, en verdad agitado, batido, debe quedar un baño de
vidrio y no transformarse en una espuma...
Se ha hablado de oxígeno, que interviene a título
de comburente en la fase gaseosa y ventajosamente a título de gas
oxidante en el baño de vidrio, esto en la medida donde dicho
oxígeno interviene generalmente, a título de gas ``puro''. No
debería sin embargo ser totalmente excluida del marco de la
invención la intervención de un gas, que contiene oxígeno y
principalmente la intervención de aire enriquecido o no en oxígeno,
tanto a título de comburente como a título de gas oxidante.
El oxígeno, inyectado en el baño de vidrio, a
título de gas oxidante, es ventajosamente introducido en el reactor
por debajo de la superficie de dicho baño de vidrio. Así, los
medios de inyección de dicho oxígeno no atraviesan la fase gaseosa
de dicho reactor, no tienen que sufrir ningún tipo de corrosión:
aquella inherente a dicho baño de vidrio.
Este tipo de advertencia se aplica a cualquier
dispositivo destinado a penetrar en dicho baño de vidrio para
liberar un elemento cualquiera (se viene a invocar la inyección de
oxígeno) o para medir un parámetro cualquiera (tal como la
temperatura, el potencial de oxido-reducción...).
Así, cualquier dispositivo destinado a penetrar en dicho baño de
vidrio es ventajosamente introducido en el reactor por debajo de la
superficie de dicho baño de vidrio, para evitar todo contacto con
la fase gaseosa.
El procedimiento de la invención, empleado con
una doble refrigeración del dispositivo de alimentación del
reactor en los residuos a incinerar y vitrificar, es, de manera
general, ventajosamente empleado con refrigeración de las paredes
del reactor y/o de cualquier medio, introducido en dicho reactor,
tanto al nivel de la fase gaseosa como del baño de vidrio. La
refrigeración específica de dicho dispositivo de alimentación en
residuos que han sido nombrados ya, se pretende aquí la
refrigeración de todos los demás medios susceptibles de
introducirse en el reactor y principalmente aquellos que convienen
para su alimentación de oxígeno, tanto a nivel de su fase gaseosa
(dicho oxígeno que interviene entonces a título de comburente) como
ventajosamente a nivel de dicho baño de vidrio (dicho oxígeno que
interviene entonces a título de oxidante para ajustar el potencial
de oxido-reducción de dicho baño de vidrio y
ventajosamente a título de medio de agitación).
Esta lista de los medios a refrigerar
ventajosamente, no es limitativa. Se puede añadir a título
ilustrativo, medios para medir la temperatura de la fase gaseosa,
medios para medir la temperatura del baño de vidrio, medios para
asegurar el potencial de oxido-reducción de dicho
baño de vidrio, medios de medida del nivel de dicho baño de
vidrio...
Una refrigeración de este tipo está destinada
ante todo a proteger dichas paredes y dichos medios de la
corrosión. Es oportuno igualmente preservar los dispositivos de
estanqueidad instalados al nivel de las traviesas de dichas
paredes.
Para el empleo de una refrigeración de este tipo
al nivel de las paredes del reactor y de los diferentes medios
introducidos en dicho reactor, se recurre generalmente a fluidos
termoportadores, generalmente a líquidos termoportadores. De hecho,
se adjuntan a dichas paredes y a dichos medios, circuitos de
circulación de tales fluidos. Según una variante de empleo
particularmente preferida de dicha refrigeración, se prevé al menos
en las paredes al contacto de la fase gaseosa y/o al menos en los
medios introducidos en el reactor al contacto de dicha fase
gaseosa, una circulación de al menos un fluido termoportador,
estando mantenido dicho fluido a una temperatura superior al punto
de rocío de dicha fase gaseosa. Se ha visto anteriormente, en
referencia a la doble refrigeración del dispositivo de alimentación
en los residuos, la ventaja de hacer intervenir un fluido
termoportador ``caliente'', tal como agua recalentada. Se evita la
condensación en la superficie de dichas paredes y/o de dichos
medios...
En el marco del procedimiento de la invención,
para el calentamiento y mantenimiento del baño de vidrio fundido a
la temperatura adecuada, puede recurrirse a diversas técnicas.
Dicho baño de vidrio puede así calentarse, por inducción, con la
llama, con la antorcha de plasma o por medio de electrodos de
inmersión. No se ha excluido utilizar varias de dichas técnicas, en
combinación. El calentamiento por inducción es preferido; el
calentamiento por inducción, empleado en crisol frío es
particularmente preferido.
El procedimiento de la invención, tal como se
describe anteriormente así como a continuación, con referencia a
las figuras adjuntas, conviene particularmente para el tratamiento
- la vitrificación directa- de residuos radioactivos.
Dicho procedimiento de la invención es empleado
generalmente con una alimentación en continuo de los residuos;
siendo introducidos dichos residuos por encima de la superficie del
baño de vidrio, eventualmente en mezcla con elementos constitutivos
de dicho baño de vidrio. En la salida de la incineración de una
carga y de la digestión de las cenizas generadas en el baño de
vidrio, dicho baño de vidrio cargado es vaciado. Se tiene por lo
tanto generalmente una alimentación en continuo (una constitución
de la carga en continuo) y un vaciado en discontinuo.
Se puede indicar todavía, en lo que se refiere al
empleo del procedimiento de la invención, lo que sigue.
La alimentación del reactor en los residuos y en
el oxígeno es evidentemente ventajosamente optimizada para
asegurar una combustión máxima de dichos residuos y un arrastre
mínimo de dichos residuos, quemados o no, por los gases de
combustión. Esta optimización reposa sobre el dominio, conjugado,
de numerosos parámetros, habiendo sido algunos ya nombrados, y
principalmente por el dominio:
- del tamaño de dichos residuos,
- de la cantidad de oxígeno liberado,
- del nivel de introducción de los residuos con
relación a la superficie del baño de vidrio (se prevé
ventajosamente regular el nivel de introducción de dichos residuos
por una regulación de la profundidad de introducción del
dispositivo de alimentación en dichos residuos del reactor),
- de la calidad de la mezcla residuos/oxígeno, en
la introducción de dichos residuos. Se ha visto ya que se
introducen ventajosamente dichos residuos, rodeados por oxígeno. Se
hizo intervenir ventajosamente para este fin, en la estructura del
dispositivo de alimentación en dichos residuos, al menos un
circuito de entrada de oxígeno.
Se propone abordar ahora, en términos generales,
el segundo objeto de la presente invención, a saber un dispositivo
de tratamiento, por incineración y vitrificación, de residuos
orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos; dispositivo que conviene
al empleo del procedimiento descrito anteriormente. Dicho
dispositivo comprende, de forma clásica, un reactor, por una parte
asociada a medios de calentamiento, aptos para mantener en el fondo
de dicho reactor un baño de vidrio fundido y por otra parte
equipado de los medios siguientes:
- de medios de vaciado de dicho baño de vidrio
fundido,
- de un dispositivo de alimentación y los
residuos a incinerar y vitrificar, desembocando dicho dispositivo
por encima de la superficie de dicho baño de vidrio fundido y
siendo ventajosamente regulable su profundidad de introducción en
dicho reactor;
- medios de alimentación en oxígeno; que libera
dicho oxígeno por encima de la superficie de dicho baño de vidrio
fundido (para el empleo de la incineración);
- de al menos una salida de gas de combustión,
facilitada, en la parte alta de dicho reactor, bien por encima de
la superficie de dicho baño de vidrio fundido (se pretende reducir
al mínimo el arrastre de las cenizas).
De manera característica, dicho dispositivo
comprende un dispositivo de alimentación en los residuos a
incinerar y vitrificar específico. Este último presenta una
estructura tubular, delimitada por una superficie externa y una
superficie interna; incluyendo dicha estructura en su masa, al
menos dos circuitos de circulación, ventajosamente independientes,
para fluidos termoportadores;
- al menos uno para asegurar la refrigeración de
su masa y de su superficie externa (con vista a reducir al mínimo
los problemas de corrosión), y
- al menos otro para asegurar la refrigeración de
su superficie interna (con vista a transferir el mínimo de
calorías a los residuos que llegan).
Dicha estructura puede incluir varios circuitos
independientes para asegurar cada uno de dichos dos tipos de
refrigeraciones.
Puede incluir igualmente ventajosamente medios
para dirigir y liberar en su extremo de salida (por encima del
baño de vidrio) oxígeno. La liberación de dicho oxígeno puede
asegurarse principalmente a partir de una abertura dispuesta
alrededor del extremo de salida de dicho dispositivo, siendo
penetrada dicha abertura de orificios adecuados repartidos de
manera juiciosa. El contacto residuos/oxígeno (comburente) puede
así optimizarse.
Las entradas y salidas de los fluidos
termoportadores, puestos en circulación en la estructura del
dispositivo de alimentación en residuos del reactor así como la
entrada del oxígeno, puesto ventajosamente en circulación en dicha
estructura, son registrados en unidades de distribución y de
evacuación adecuadas. La repartición de dichos fluidos y de dicho
oxígeno, en sus circuito(s) de circulación
respectivo(s), en el interior de dicho dispositivo de
alimentación, se efectúa ventajosamente por medio de un conjunto de
cámaras y canales de repartición, dispuestos de manera
juiciosa.
Los elementos esenciales del dispositivo de la
invención, necesarios para el empleo del procedimiento de
incineración y de vitrificación pretendido, son aquellos
mencionados anteriormente. Pueden añadirse a estos elementos otros
elementos, tales como medios para medir la temperatura de la fase
gaseosa, medios para medir la temperatura del baño de vidrio
fundido, medios para medir el nivel de dicho baño de vidrio, medios
para medir el potencial de oxido-reducción de dicho
baño de vidrio fundido...
Se adjunta ventajosamente a dichos elementos,
esenciales o no, medios para inyectar oxígeno en dicho baño de
vidrio fundido.
Dichos medios son introducidos ventajosamente en
la parte baja del reactor, por debajo de la superficie del baño de
vidrio de salida que no contactan la fase gaseosa, que no sufren
ningún tipo de corrosión (aquella desarrollada por el baño de
vidrio).
Dichos medios están dispuestos ventajosamente
igualmente de manera que en la detención de su alimentación de
oxígeno, no se constituye en su extremo de salida, un tapón de
vidrio. Así, dichos medios para inyectar oxígeno en dicho baño de
vidrio están dispuestos ventajosamente de manera vertical, a través
del fondo (de la solera inferior) del reactor, con una abertura,
dispuesta a 90º de su eje vertical.
Se ha visto que, de manera general, todos los
medios introducidos en dicho reactor, aquellos introducidos en la
fase gaseosa y aquellos introducidos en el baño de vidrio, encima
del dispositivo de alimentación de dicho reactor en los residuos,
son ventajosamente refrigerados. Así, según una variante ventajosa
de realización del dispositivo de la invención, están presentes
dichos medios introducidos en el reactor, principalmente los medios
de alimentación en oxígeno de la fase gaseosa, los medios de
inyección de oxígeno en el baño de vidrio, incluyen en su
estructura, al menos un circuito de circulación de un fluido
termoportador.
De manera ventajosa, el reactor es igualmente
refrigerado. Sus paredes, son ventajosamente del tipo de doble
envoltura, para permitir la circulación de un fluido
termoportador.
Los medios de calentamiento asociados a dicho
reactor pueden ser diferentes tipos y principalmente convenir para
el empleo de un calentamiento por inducción, con la llama, con la
antorcha de plasma o por medio de electrodos de inmersión. Según una
variante de realización particularmente preferida, el reactor
utilizado es un crisol frío y dichos medios de calentamiento son
medios de calentamiento por inducción.
Se propone ahora describir la invención bajo sus
aspectos procedidos y dispositivo en referencia a las figuras
adjuntas.
La figura 1 es una vista esquemática de
funcionamiento de un dispositivo de la invención.
La figura 2 es una vista en corte, más detallada,
de un dispositivo del mismo tipo. Sobre dicha figura 2, se
encuentran los medios para emplear, al nivel de la introducción de
los residuos, la doble refrigeración de la invención.
La figura 3 es una vista en corte, detallada, del
dispositivo de alimentación en residuos.
La figura 4 es una vista en corte, detallada, de
los medios de inyección de oxígeno en el baño de vidrio.
Sobre dichas figuras 1 a 4, se han utilizado las
mismas referencias para designar los mismos elementos, de manera
esquemática o detallada.
El dispositivo de la invención que conviene para
tratar - por incineración y vitrificación, por vitrificación
directa - de los residuos D, comprende un reactor 1 asociado a
medios de calentamiento 2. Dichos medios 2 de calentamiento
representados sobre las figuras 1 y 2 convienen para un
calentamiento por inducción. En el seno de dicho reactor 1, se
encuentra el baño de vidrio fundido V, rematado de la fase gaseosa
G (figura 1).
En referencia a dicha figura 1, se resume el
procedimiento de la invención.
Los residuos D son introducidos en el reactor 1 a
través del dispositivo de alimentación 5 en dichos residuos D.
Están descompuestos en la superficie S del baño de vidrio fundido
V. Los gases resultantes de esta descomposición se queman al
contacto del oxígeno, liberado principalmente por los medios 6. Se
ha representado sobre dicha figura 1 un único medio 6 para la
liberación en la fase gaseosa de dicho oxígeno. Ventajosamente
intervienen al menos dos, dispuestos de forma asimétrica, con
relación a dicho dispositivo de alimentación 5 en dichos residuos
D. Se pretende así optimizar el contacto de residuos D/oxígeno, con
el objetivo de optimizar la combustión de dichos residuos D.
Las cenizas generadas caen en el baño de vidrio
V. En la superficie S de dicho baño V, se encuentra generalmente un
montón de residuos en el transcurso de descomposición.
En la parte alta de dicho reactor 1, se ha
facilitado una salida 7 para los gases de combustión. Por debajo
del fondo de dicho reactor 1, se encuentran medios 4 para asegurar
el vaciado del baño de vidrio V. Dichos medios 4 son susceptibles,
alternativamente, de obturar y de abrir un orificio de vaciado
facilitado en el fondo de dicho reactor 1.
De manera característica, el dispositivo de
alimentación 5 en los residuos D está equipado de medios aptos para
asegurar una doble refrigeración de su estructura. Dichos medios no
figuran sobre esta figura 1, esquemática. Figuran sobre las figuras
2 y 3.
Se ha mostrado por último, sobre dicha figura 1,
que las paredes 3 y 3' de dicho reactor 1 son del tipo de doble
envoltura. El reactor 1 que es concebido en dos partes, se ha
referenciado 3, su pared en la parte inferior y 3', su pared en la
parte superior. En el seno de estas dos paredes 3 y 3', está
prevista la circulación de un fluido termoportador. Para la pared
3, dicho fluido llega en 10 y vuelve a salir en 11, para la pared
3', llega en 12 y vuelve a salir en 13.
Sobre la figura 2, se encuentra de nuevo, de
manera más detallada, cada uno de los elementos referenciados de la
figura 1 (con la excepción de la llegada 12 del fluido de
refrigeración, puesto en circulación en la pared superior 3' del
reactor 1).
Para una descripción más detallada del
dispositivo de alimentación 5 y en los residuos D, se remite a los
comentarios desarrollados más lejos con referencia a la figura
3.
Para una descripción más detallada de los medios
8 de inyección de oxígeno en el baño de vidrio, se remite a los
comentarios desarrollados más lejos con referencia a la figura
4.
Se ve en efecto, sobre dicha figura 2, que el
fondo del reactor 1 es atravesado por medios de inyección 8 de
oxígeno en el baño de vidrio V. Dichos medios de inyección 8 están
dispuestos verticalmente y presentan una abertura 82 (ver figura
4), a 90º de su eje vertical. Se ilustra sobre la figura 2 una
variante ventajosa de realización de un dispositivo de la
invención.
Sobre dicha figura 2, se han representado dos
medios 6, previstos para la alimentación en oxígeno (en comburente)
de la fase gaseosa. Se trata de hecho de conductos 6, está
previsto un circuito de circulación 61 de un fluido termoportador.
Los conductos así refrigerados resisten mejor a la corrosión. Se
nombra aquí que son ventajosamente refrigerados por circulación de
un fluido termoportador ``caliente'' (mantenido a una temperatura
superior al punto de rocío de la fase gaseosa atravesada), para
evitar toda condensación sobre su superficie externa.
Sobre la figura 3, se ha representado por lo
tanto una variante particularmente ventajosa de realización del
dispositivo de alimentación 5 del reactor 1 en los residuos D.
Dicho dispositivo 5 presenta una estructura tubular, delimitada por
una superficie externa 50 y una superficie interna 50'.
En su masa, se encuentra:
- al menos un circuito de circulación 51 para un
fluido termoportador destinado a refrigerar dicha masa y
principalmente dicha superficie externa 50. La circulación de dicho
fluido termoportador es esquematizada por las flechas negras;
- al menos un circuito de circulación 52 para un
fluido termoportador destinado a refrigerar dicha superficie
interna 50'. La circulación de dicho fluido termoportador es
esquematizada por las flechas blancas; así como
- al menos un circuito 53+54 para dirigir y
liberar en el extremo 55 de dicho dispositivo 5 oxígeno. Dicho
oxígeno es así liberado, alrededor de dicho extremo 55, a través de
una abertura 54. Dicha abertura 54 presenta orificios de
dimensiones adecuadas, repartidos de forma juiciosa para liberar
dicho oxígeno de manera optimizada. Se optimiza así incluso el
contacto residuos D/oxígeno. Dicho oxígeno, liberado a través del
dispositivo de alimentación 5 en residuos D, está encima del
oxígeno liberado por los medios 6 (ver figuras 1 y 2).
Se recuerda aquí que circula ventajosamente en 51
un fluido ``caliente''. Los circuitos de circulación 51 y 52 son
totalmente independientes uno del otro.
Sobre la figura 4, se ha representado por último
un medio 8 de inyección de oxígeno en el baño de vidrio. Un medio
de este tipo interviene ventajosamente en asociación con un
dispositivo de alimentación en residuos, tal como se ha descrito
anteriormente. Dicho medio 8 comprende un circuito de entrada 81 de
dicho oxígeno. La circulación de dicho oxígeno en dicho circuito 81
se ha esquematizado por las flechas blancas. El oxígeno es liberado
en 82, abertura facilitada a 90º del eje de dicho medio 8.
Dicho medio 8 incluye en su estructura un
circuito de circulación 83+83' de un fluido termoportador. Su parte
que penetra en el baño de vidrio puede así refrigerarse. Dicho
fluido termoportador llega en 83 y reparte, cargado de calorías en
83'. Su circulación está esquematizada por las flechas negras.
Claims (17)
1. Procedimiento de tratamiento de residuos (D)
orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos, empleados en un único
reactor (1) que contiene un baño de vidrio fundido (V) rematado de
una fase gaseosa (G), que comprende la incineración, en presencia
de oxígeno, de dichos residuos (D), en la superficie (S) de dicho
baño de vidrio fundido (V) y la vitrificación de dichos residuos
(D) incinerados en dicho baño de vidrio fundido (V),
caracterizado porque la introducción de dichos residuos (D)
en dicho reactor (1) se emplea con doble refrigeración; las
superficies externa (50) en el lado de fase de gas (G) transversal,
e interna (50') en el lado de llegada de los residuos (D), del
dispositivo de alimentación (5) de dicho reactor (1) en dichos
residuos (D) que son los dos refrigerados, ventajosamente de manera
independiente; siendo dicha superficie externa (50) refrigerada de
esta manera, principalmente con referencia al problema de
corrosión, ventajosamente por circulación de al menos un fluido
termoportador mantenido a una temperatura superior al punto de
rocío de dicha fase gaseosa (G) y siendo dicha superficie interna
(50') refrigerada de esta manera, principalmente con el objetivo de
reducir al mínimo las calorías susceptibles de transferirse a
dichos residuos (D).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos residuos (D) son introducidos
rodeados por una corriente de oxígeno o de un gas que contiene
oxígeno.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque, encima del
oxígeno o del gas que contiene oxígeno liberado a título de
comburente en dicha fase gaseosa (G), del oxígeno o del gas que
contiene oxígeno es inyectado en dicho baño de vidrio fundido (V),
en una cantidad suficiente para reducir al mínimo incluso evitar la
formación de metal en el seno de dicho baño de vidrio (V);
ventajosamente, en una cantidad suficiente para asegurar también
una agitación moderada de dicho baño de vidrio (V).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho oxígeno o gas que contiene oxígeno
inyectado en dicho baño de vidrio (V) es introducido en dicho
reactor (1) por debajo de la superficie (S) de dicho baño de vidrio
(V).
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se emplea
también con refrigeración de las paredes (3, 3') de dicho reactor
(1) y/o de los medios, otros como dicho dispositivo de alimentación
(5) de dicho reactor (1) en dichos residuos (D), introducidos en
dicho reactor (1) al nivel de dicha fase gaseosa (G) y de dicho
baño de vidrio (V), para principalmente la alimentación de dicho
reactor (1) en oxígeno o en un gas que contiene oxígeno.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dichas paredes (3, 3') de dicho reactor
(1) al contacto de dicha fase gaseosa (G) y/o de dichos medios
introducidos en dicho reactor (1) al nivel de dicha fase gaseosa
(G) son refrigerados por circulación de al menos un fluido
termoportador mantenido a una temperatura superior al punto de
rocío de dicha fase gaseosa (G).
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho baño de
vidrio (V) es calentado, por inducción, con llama, con antorcha de
plasma o con los medios de electrodos de inmersión.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se emplea un
crisol frío calentado por inducción.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se emplea para
el tratamiento de residuos radioactivos.
10. Dispositivo de tratamiento, por incineración
y vitrificación, de residuos orgánicos (D), sólidos divididos y/o
líquidos, que comprenden un reactor (1) asociado a medios de
calentamiento (2), aptos para mantener en el fondo de dicho reactor
(1) un baño de vidrio fundido (V), y equipado:
- de medios de vaciado (4) de dicho baño de
vidrio fundido (V),
- de un dispositivo de alimentación (5) en dichos
residuos (D) para incinerar y vitrificar, saliendo dicho
dispositivo (5) por encima de la superficie (S) de dicho baño de
vidrio fundido (V),
- de medios de alimentación (6) en oxígeno o en
un gas que contiene oxígeno, liberando dicho oxígeno o dicho gas
por encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido
(V),
- de al menos una salida (7) de los gases de
combustión, facilitada en la parte alta de dicho reactor (1), por
encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido
(V),
caracterizado porque dicho dispositivo de
alimentación (5) en dichos residuos (D) presenta una estructura
tubular, delimitada por una superficie externa (50) y una
superficie interna (50'); incluyendo dicha estructura en su masa al
menos dos circuitos de circulación, ventajosamente independientes,
(51, 52) para fluidos termoportadores, estando destinado al menos
uno (51) de dichos circuitos (51, 52) para asegurar la
refrigeración de dicha masa y de dicha superficie externa (50) de
dicho dispositivo de alimentación (5), estando destinado al menos
otro (52) de dichos circuitos (51, 52) para asegurar la
refrigeración de dicha superficie interna (50') de dicho
dispositivo de alimentación
(5).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque dicho dispositivo de alimentación (5) en
dichos residuos (D) comprende igualmente en su estructura medios
(53, 54) para dirigir y liberar en su extremo (55) que sale por
encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio (V) del oxígeno
o un gas que contiene oxígeno; comprendiendo dichos medios (53, 54)
ventajosamente una abertura (54) de liberación de dicho oxígeno o
de dicho gas, dispuesto alrededor de dicho extremo (55).
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
10 u 11, caracterizado porque dicho reactor (1) está además
equipado de medios (8) para inyectar oxígeno o un gas que contiene
oxígeno en dicho baño de vidrio (V).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque dichos medios (8) para inyectar oxígeno
o un gas que contiene oxígeno en dicho baño de vidrio (V) son
introducidos en la parte baja de dicho reactor (1), por debajo de
la superficie (S) de dicho baño de vidrio (V).
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
12 ó 13, caracterizado porque dichos medios (8) para
inyectar oxígeno en dicho baño de vidrio (V), dispuestos
verticalmente, atraviesan el fondo de dicho reactor (1) y presentan
una abertura (82) de 90º de su eje vertical.
15. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque los medios (6,
8), distintos de dicho dispositivo de alimentación (5) de dicho
reactor (1) en dichos residuos (D), introducidos en dicho reactor
(1) al nivel de dicha fase gaseosa (G) y de dicho baño de vidrio
(V), para principalmente la alimentación de dicho reactor (1) en
oxígeno o en un gas que contiene oxígeno, incluyen, en su
estructura, al menos un circuito de circulación (61; 83+83') de un
fluido termoportador.
16. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque las paredes
(3, 3') de dicho reactor (1) son del tipo de doble envoltura para
permitir la circulación de un fluido termoportador.
17. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 16, caracterizado porque dicho reactor
(1) es un crisol frío y porque dichos medios de calentamiento (2)
son medios de calentamiento por inducción.
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