ES2198167T3 - 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, llevado a cabo en un sólo reactor (1) que contiene un baño de vidrio fundido (V) coronado por una fase gaseosa (G), que incluye 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 (V9, que se caracteriza en que, además del oxígeno o del gas que encierre oxígeno suministrado en concepto de comburente en dicha fase gaseosa (G), se inyecta oxígeno u otro gas que contenga oxígeno en dicho baño de vidrio fundido (V), en cantidad suficiente para minimizar o incluso evitar la formación de metal dentro de dicho baño de vidrio (V); preferentemente, para asegurar también una moderada agitación de dicho baño de vidrio (V); los medios (8) que intervienen en dicha inyección se enfrían y se sitúan verticalmente, atravesando el fondo de dicho reactor (1) y presentando una boquilla (82) a 90º de su eje vertical, de manera que en la parada de dicha inyección, no se forme, en su extremo saliente, un tapón de vidrio.
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, en especial de los radioactivos.
Dicha invención se enmarca en el ámbito del
tratamiento de residuos combustibles peligrosos, cuyas cenizas
conviene inmovilizar de manera estable. Durante mucho tiempo, para
la neutralización de este tipo de residuos, se ha procedido en dos
etapas, cubriéndose 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 al término de dicha primera etapa, aplicándose dicha segunda etapa en un dispositivo adecuado que encierra un baño de vidrio mantenido en estado fundido.
Sin embargo, desde hace varios años, se han
descrito distintos procedimientos de tratamiento de residuos, según
los cuales se han instrumentado dichas dos etapas de incineración de
dichos residuos y de inmovilización de las cenizas resultantes en un
mismo y único dispositivo. Se habla, en este contexto, de
vitrificación directa.
En el KAIF 98, el ``Korean Atomic Industrial
Forum'' celebrado en Seúl, Corea del Sur, del 14 al 17 de abril de
1998, se presentaron unos resultados obtenidos en dicho contexto por
las Solicitantes. Dichos resultados han demostrado la viabilidad de
un procedimiento de vitrificación directa, según el cual los
residuos se queman principalmente en la superficie de un baño de
vidrio fundido, en atmósfera oxidante, quedando atrapadas e
inmovilizadas las cenizas generadas en dicho baño de vidrio fundido;
dicho procedimiento se lleva a cabo en un crisol frío, calentándose
dicho baño de vidrio fundido por inducción.
Las Solicitantes, continuando sus trabajos sobre
la vitrificación directa, han diseñado y desarrollado la presente
invención, que se analiza como un perfeccionamiento de dicha
vitrificación directa, tal y como se conoce al día de hoy. El
perfeccionamiento, que constituye el principal objeto de la presente
invención, se analiza tanto en términos de procedimiento como de
dispositivo y está relacionado con la calidad del baño de vidrio.
Dicho perfeccionamiento que se puede calificar, para mayor claridad
de la presente exposición, de perfeccionamiento principal, se aplica
preferentemente con otros perfeccionamientos que se pueden
calificar, en el mismo sentido, de perfeccionamientos secundarios.
Dichos perfeccionamientos, principal y secundarios se describen a
continuación, en términos generales y a continuación de manera más
detallada, en referencia a las figuras que se adjuntan.
En la solicitud DE-C14446576, se
describe la vitrificación de residuos no combustibles. Se introduce
gas oxidante en el baño de vitrificación. Los medios de introducción
no penetran en dicho baño.
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, aplicado en
un único reactor que encierra un baño de vidrio fundido cuya parte
superior está en fase gaseosa; dicho procedimiento de tratamiento
está compuesto por: la incineración, en presencia de oxígeno, de
dichos residuos en la superficie de dicho baño de vidrio fundido
(cayendo dichos residuos a dicha superficie, descomponiéndose en
ella, y quemándose los productos gaseosos que resultan de esta
descomposición en dicha fase gaseosa oxigenada), y la vitrificación
de dichos residuos incinerados en dicho baño de vidrio fundido. En
cuanto a esto, el procedimiento de la invención es un procedimiento
de invención directa.
De manera característica, dicho procedimiento
incluye además la inyección de oxígeno en dicho baño de vidrio
fundido, en cantidad suficiente para minimizar o incluso evitar la
formación de metal dentro de dicho baño de vidrio; preferentemente,
también para asegurar una agitación moderada de dicho baño de
vidrio. Los medios que intervienen en dicha inyección se enfrían y
se colocan verticalmente, atravesando el fondo de dicho reactor y
tienen una boquilla a 90º de su eje vertical, de manera que al parar
dicha inyección, no se forma, en el extremo saliente, un tapón de
vidrio.
Dicho oxígeno, introducido, de manera original,
en el baño de vidrio fundido, se introduce en el reactor de
tratamiento, encima de éste, clásicamente suministrado como
comburente en la fase gaseosa de la parte superior de dicho baño,
destinada a asegurar la incineración de los residuos.
De manera característica, en el marco del
procedimiento de la invención, además de dicho comburente en la fase
gaseosa, se produce la intervención de oxígeno dentro del baño de
vidrio; dicho oxígeno permite ajustar el potencial de
oxido-reducción de dicho baño de vidrio (que permite
limitar el carácter reductor del vidrio).
Al controlar de este modo el potencial de
oxido-reducción del baño de vidrio, se puede evitar,
dentro de dicho baño de vidrio, la reducción de óxidos y por lo
tanto la formación de metales. La presencia de estos metales, dentro
de dicho baño, perjudica en gran medida la homogeneidad de dicho
baño, y por lo tanto también a la calidad de la vitrificación
llevada a cabo. Además, esta presencia puede crear verdaderas
dificultades en caso de aplicación de un calentamiento por
inducción.
El oxígeno inyectado en el baño de vidrio para
minimizar, o incluso evitar la formación de metal será
preferentemente utilizado en cantidad suficiente para garantizar
también una cierta agitación de dicho baño de vidrio. El
especialista podrá optimizar la cantidad de oxígeno necesaria para
estos fines. En cualquier caso, está será suficiente para la
obtención del efecto deseado en cuanto al valor del potencial de
oxido-reducción, o incluso de los efectos esperados
en cuando al valor de dicho potencial y en cuanto al efecto de
agitación buscado pero no debe ser excesiva en la medida en que el
baño de cristal, aunque agitado y movido, debe seguir siendo un
baño de vidrio y no convertirse en espuma.
Hemos hablado de oxígeno, que interviene como
comburente en la fase gaseosa y como gas oxidante en el baño de
vidrio, todo ello en la medida en que dicho oxígeno interviene
generalmente como gas ``puro''. Sin embargo no se puede excluir
totalmente del marco de la invención la intervención de un gas que
contenga oxígeno y especialmente la intervención de aire enriquecido
o no en oxígeno, tanto como comburente como gas oxidante.
En lo que se refiere al oxígeno, suministrado
como comburente en la fase gaseosa, intervendrá preferentemente, en
una optimización de la incineración en curso, en cantidad superior a
la cantidad estequiométrica, teóricamente requerida. Intervendrá
preferentemente en una cantidad entre 1,25 y 1,5 vez dicha cantidad
estequiométrica. Dicha cantidad está, en cualquier caso, controlada
y no afecta a la depresión, mantenida en el reactor, de manera
clásica, por razones evidentes de seguridad. Dicha depresión se
mantiene mediante una aspiración de los gases de combustión,
aspiración realizada en condiciones tales que el arrastre de los
residuos y sobretodo de las cenizas quede reducido al mínimo.
Una vez expuesto el principio del
perfeccionamiento principal, (es decir el de inyección de oxígeno en
el baño de vidrio), proporcionado según la invención al
procedimiento de vitrificación directa, su aplicación puede
declinarse según distintas variantes, en contextos algo
diferentes.
En particular, se puede aplicar el procedimiento
de la invención con un baño de vidrio prácticamente preconstituido
(presente en el reactor, antes de la introducción de los residuos) o
con un baño de vidrio que se va formando progresivamente a partir de
una carga inicial mínima. En el marco de esta segunda variante,
preferida, el reactor contiene al empezar un baño de vidrio inicial
de escaso volumen (un fondo) y después se va alimentando, por un
lado con residuos y, por otro, con elementos constitutivos de un
baño de vidrio. Además, dichos residuos y dichos elementos
constitutivos se introducirán preferentemente mezclados... pudiendo
de hecho asimilarse los residuos a precursores de elementos
constitutivos de dicho baño de vidrio. El reactor se alimenta así de
forma continua con residuos y con elementos constitutivos del baño
de vidrio, incluso aditivos de dichos elementos. Cuando se alcanza
cierto nivel, se paran los dos tipos de alimentación y se puede
vaciar el baño de vidrio así constituido.
En el procedimiento de la invención, el oxígeno,
inyectado en el baño de vidrio, se introduce en el reactor por
debajo de la superficie de dicho baño de vidrio. De este modo, los
medios de inyección de dicho oxígeno no atraviesan la fase gaseosa
de dicho reactor y sólo están sujetos a un tipo de corrosión:
aquella inherente al baño de vidrio.
Este tipo de observación se aplica a cualquier
dispositivo destinado a penetrar en dicho baño de vidrio para
introducir un elemento cualquiera (acabamos de mencionar la
inyección de oxígeno) o para medir un parámetro cualquiera (como la
temperatura, el potencial de oxido-reducción...). De
este modo, cualquier dispositivo destinado a penetrar en dicho baño
de vidrio se introducirá preferentemente en el reactor por debajo de
la superficie de dicho baño de vidrio, de manera a evitar cualquier
contacto con la fase gaseosa.
Llegamos ahora a la descripción general, en
términos de procedimiento, de los perfeccionamientos secundarios de
la presente invención.
El procedimiento de la invención, que incluye la
inyección de oxígeno en el baño de vidrio, se llevará a cabo
preferentemente con enfriamiento de las paredes del reactor y/o,
preferentemente, de los medios introducidos en dicho reactor, tanto
a la altura de dicha fase gaseosa como del baño de vidrio, de los
medios introducidos para la alimentación, en particular, de dicho
reactor con los residuos a incinerar y vitrificar, de alimentación
de éste en oxígeno, tanto a la altura de su fase gaseosa
(interviniendo dicho oxígeno como comburente) como del baño de
vidrio (interviniendo entonces dicho oxígeno como oxidante para
ajustar el potencial de oxido-reducción de dicho
baño de vidrio y preferentemente como medio de agitación).
Esta lista de medios, a enfriar preferentemente,
no es limitativa. Se le pueden añadir, a título ilustrativo, medios
para medir la temperatura de la fase gaseosa, medios para medir la
temperatura del baño de vidrio, medios para medir el potencial de
oxido-reducción de dicho baño de vidrio, medios de
medición del nivel de dicho baño de vidrio.
Este enfriamiento está destinado ante todo a
proteger dichas paredes y dichos medios de la corrosión. También es
adecuado para preservar los dispositivos de estanqueidad instalados
a la altura de los pasamuros de dichas paredes.
En la estructura del dispositivo de alimentación
del reactor con los residuos, se pondrá preferentemente en ejecución
un doble enfriamiento:
- -
- un primer enfriamiento de este dispositivo del lado de la fase gaseosa (lado cara externa);
- -
- un segundo enfriamiento de este mismo dispositivo, generalmente independiente del primero, del lado de llegada de dichos residuos (lado cara interna).
El primero de dichos enfriamientos está ante todo
destinado a proteger dicho dispositivo de la corrosión desarrollada
por la fase gaseosa con su contacto; el segundo de dichos
enfriamientos está ante todo destinado a minimizar las calorías
transferidas a los residuos recién llegados, con la finalidad de
minimizar la vaporización de los residuos líquidos, evitar el
pegado de los residuos sólidos, pegado susceptible de producir el
taponado de dicho dispositivo de alimentación.
Para conseguir el enfriamiento en las paredes del
reactor y en los distintos medios introducidos en dicho reactor, se
emplean clásicamente unos fluidos caloportadores, generalmente
líquidos caloportadores. De hecho, se adjunta a dichas paredes y a
dichos medios, unos circuitos de circulación de tales fluidos.
Según una variante de aplicación especialmente preferida de dicha
refrigeración, se ha previsto, por lo menos en las paredes en
contacto con la fase gaseosa y/o por lo menos en los medios
introducidos en el reactor en contacto con dicha fase gaseosa, una
circulación de por lo menos un fluido caloportador, manteniéndose
dicho fluido a una temperatura superior al punto de rocío de dicha
fase gaseosa. En el marco de esta variante ventajosa, se pretende
evitar toda condensación de dicha fase gaseosa en dichas paredes y
en las superficies externas de dichos medios. Este fenómeno de
condensación es evidentemente nefasto, en referencia a los
problemas de corrosión. Por otro lado puede generar arcos
eléctricos, y por lo tanto plantear serios problemas, en el momento
de la realización de un calentamiento del baño de vidrio por
inducción. En el marco esta variante ventajosa, se puede utilizar
principalmente agua recalentada como fluido caloportador
``caliente''.
La doble refrigeración, arriba mencionada,
aplicada preferentemente dentro del dispositivo de alimentación en
residuos del reactor se desarrolla, según una variante
especialmente escogida, con tal fluido ``caliente'' (que presenta
una temperatura superior al punto de rocío de la fase gaseosa
atravesada), por lo menos en lo que se refiere a la refrigeración de
dicho dispositivo, del lado de la fase gaseosa (la primera de las
refrigeraciones arriba mencionadas). En lo que se refiere a la
segunda de dichas refrigeraciones, del lado de llegada de los
residuos, la intervención de este fluido de refrigeración
``caliente'' sólo puede evidentemente considerarse con residuos
susceptibles de soportar la temperatura de tal fluido
``caliente''... En general, la segunda de dichas refrigeraciones se
lleva a cabo con un fluido ``frío'', como el agua a temperatura
ambiente.
En el marco del procedimiento de la invención,
para el calentamiento y mantenimiento del baño de vidrio fundido a
la temperatura adecuada, se pueden emplear distintas técnicas. Así,
dicho baño de vidrio se puede calentar por inducción, por llama, por
antorcha de plasma o por medio de electrodos sumergidos. No se
excluye la utilización de varias de dichas técnicas, en combinación.
Se prefiere el calentamiento por inducción; se preferirá muy
especialmente el calentamiento por inducción, aplicado en crisol
frío.
El procedimiento de la invención, tal y como se
describe más arriba y más abajo, en referencia a las figuras que se
adjuntan, resulta muy especialmente adecuado para el tratamiento -
la vitrificación directa - de residuos radiactivos.
Dicho procedimiento de la invención se desarrolla
generalmente con una alimentación en continuo de residuos,
introduciéndose dichos residuos por encima de la superficie del baño
de vidrio, eventualmente mezclados con elementos constitutivos de
dicho baño de vidrio. Al término de la incineración de una carga y
de la digestión de las cenizas generadas en el baño de vidrio, dicho
baño de vidrio cargado se vacía. En general se tiene por lo tanto
una alimentación en continuo (una constitución de la carga en
continuo) y un vaciado en discontinuo.
También se puede señalar, en lo que se refiere a
la aplicación del procedimiento de la invención, lo siguiente.
La alimentación del reactor en residuos y en
oxígeno será evidentemente preferentemente 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 se basa en el control, combinado, de numerosos
parámetros, algunos de los cuales ya han sido mencionados, y
especialmente por el control:
- -
- del tamaño de dichos residuos,
- -
- de la cantidad de oxígeno suministrada,
- -
- del nivel de introducción de los residuos con respecto a la superficie del baño de vidrio (se prevé preferentemente el ajuste del nivel de introducción de dichos residuos mediante un ajuste 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 introducen preferentemente dichos residuos, rodeados de oxígeno. Para ello, se hace intervenir preferentemente, en la estructura del dispositivo de alimentación de dichos residuos, por lo menos un circuito de aporte de oxígeno.
Trataremos ahora, en términos generales, del
segundo objeto de la presente invención, a saber, un dispositivo de
procesamiento, por incineración y vitrificación, de residuos
orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos; dispositivo adecuado
para la aplicación del procedimiento arriba descrito. Dicho
dispositivo incluye, de manera clásica, un reactor, por un lado
asociado a unos medios de calentamiento, aptos para mantener en el
fondo de dicho reactor un baño de vidrio fundido y, por otro,
equipado con los medios siguientes:
- -
- unos medios de vaciado de dicho baño de vidrio fundido,
- -
- un dispositivo de alimentación de residuos destinados a incineración y vitrificación, desembocando dicho dispositivo por encima de la superficie de dicho baño de vidrio fundido y con una profundidad de introducción en dicho reactor preferentemente regulable;
- -
- unos medios de alimentación en oxígeno, que sitúan dicho oxígeno por encima de la superficie de dicho baño de vidrio fundido (para la realización de la incineración);
- -
- por lo menos una salida de los gases de combustión, acondicionada, en la parte alta de dicho reactor, bien por encima de la superficie de dicho baño de vidrio fundido (se pretende minimizar el arrastre de las cenizas).
Dicho dispositivo, de manera característica, está
equipado además de medios para inyectar el oxígeno en dicho baño de
vidrio fundido.
Dichos medios se introducen en la parte baja del
reactor, por debajo de la superficie del baño de vidrio de manera
que no toquen la fase gaseosa, que sólo padezcan un tipo de
corrosión (la desarrollada por el baño de vidrio).
Dichos medios están también situados de manera
que al parar su alimentación en oxígeno, no se forma, en su extremo
saliente, un tapón de vidrio. De este modo, dichos medios para
inyectar oxígeno en dicho baño de vidrio están dispuestos
verticalmente, a través del fondo (de la solera inferior) del
reactor, con una boquilla, situado a 90º de su eje vertical. Dichos
medios incluyen también en su estructura por lo menos un circuito de
circulación de un fluido caloportador.
Los elementos fundamentales del dispositivo de la
invención, necesarios para la aplicación del procedimiento de
incineración y de vitrificación referidos, son los arriba
mencionados. Se pueden añadir a dichos 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.
Hemos visto, en general, que todos los medios
introducidos en dicho reactor (en la fase gaseosa y el baño de
vidrio) se refrigeran preferentemente. De este modo, según una
variante ventajosa de realización del dispositivo de la invención,
todos los dichos medios introducidos en el reactor, especialmente el
dispositivo de alimentación en residuos de dicho reactor, los medios
de alimentación en oxígeno de la fase gaseosa, los medios de
inyección de oxígeno en dicho baño de vidrio, incluyen en su
estructura, por lo menos un circuito de circulación de un fluido
caloportador. Dicho dispositivo de alimentación en residuos de
dicho reactor incluye, por su parte preferentemente en su masa, por
lo menos dos circuitos generalmente independientes de este tipo,
uno de ellos por lo menos para garantizar en enfriamiento de su masa
y de su superficie externa (con vistas a minimizar los problemas de
corrosión) y por lo menos otro para garantizar el enfriamiento de
su masa interna (con vistas a transferir el mínimo de calorías a
los residuos que lleguen). Dicho dispositivo de alimentación tendrá
generalmente una estructura tubular, delimitada por una superficie
externa y una superficie interna.
En referencia a dicho dispositivo de
alimentación, se puede también añadir lo siguiente. Incluye también
preferentemente en su estructura unos medios para conducir y
suministrar en su extremo saliente (por encima del baño de vidrio)
oxígeno. El suministro de dicho oxígeno puede llevarse a cabo
particularmente por medio de un bocel, situado alrededor del extremo
saliente de dicho dispositivo, estando dicho bocel agujereado con
orificios adecuados juiciosamente distribuidos. De este modo se
puede optimizar el contacto residuos/oxígeno (comburente).
Las entradas y salidas de los fluidos
caloportadores, puestos preferentemente en circulación en la
estructura del dispositivo de alimentación en residuos del reactor
así como la entrada del oxígeno, puesto también preferentemente en
circulación en dicha estructura, se conectan a unas unidades de
distribución y de evacuación adecuadas. La distribución de dichos
fluidos y de dicho oxígeno en su(s) circuito(s) de
circulación respectivo(s), dentro de dicho dispositivo de
alimentación, se llevará a cabo preferentemente por medio de un
conjunto de cámaras y canales de distribución, juiciosamente
situados.
Preferentemente, el reactor también se enfriará.
Sus paredes serán preferentemente del tipo de doble cámara, para
permitir la circulación de un fluido caloportador.
Los medios de calentamiento asociados a dicho
reactor pueden ser de distintos tipos y convenir especialmente para
la aplicación de un calentamiento por inducción, con llama, con
antorcha de plasma o por medio de electrodos sumergidos. Según una
variante de realización especialmente señalada, el reactor utilizado
es un crisol frío y dichos medios de calentamiento son medios de
calentamiento por inducción.
Nos proponemos describir ahora la invención en
sus aspectos de procedimiento y dispositivo en relación a las
figuras que se adjuntan.
La figura 1 es una vista esquemática de
funcionamiento de un dispositivo de la invención.
La figura 2 es una vista en sección, más
detallada, de un dispositivo del mismo tipo.
La figura 3 es una vista en sección, detallada,
de los medios de inyección de oxígeno en el baño de vidrio.
La figura 4 es una vista en sección, detallada,
del dispositivo de alimentación en residuos.
En dichas figuras 1 a 4, se han utilizado las
mismas referencias para referirse a los mismos elementos, de manera
esquemática o detallada.
El dispositivo de la invención conveniente para
procesar - por incineración y vitrificación, por vitrificación
directa - unos residuos D, incluye un reactor 1 asociado a unos
medios de calentamiento 2. Dichos medios 2 de calentamiento
representados en las figuras 1 y 2 son adecuados para un
calentamiento por inducción. Dentro de dicho reactor 1, se encuentra
el baño de vidrio fundido V, coronado por la fase gaseosa G (figura
1).
Se resume el procedimiento de la invención en
relación a la figura 1.
Los residuos D se introducen en el reactor 1 a
través del dispositivo de alimentación 5 de dichos residuos D. Se
descomponen en la superficie S del baño de vidrio fundido V. Los
gases resultantes de esta descomposición se queman en contacto con
el oxígeno, suministrado principalmente por los medios 6. En dicha
figura 1 se ha representado un único medio 6 para el suministro de
dicho oxígeno en la fase gaseosa. Preferentemente, intervendrán por
lo menos dos, colocados de manera simétrica, con respecto a dicho
dispositivo de alimentación 5 de dichos residuos D. Se quiere
optimizar de este modo el contacto residuos D/ oxígeno, con la
finalidad 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, existe generalmente un montón
de residuos en proceso de descomposición.
En la parte alta de dicho reactor 1, se ha
practicado una salida 7 para los gases de combustión. Por debajo del
fondo de dicho reactor 1, hay unos medios 4 para llevar a cabo el
vaciado del baño de vidrio V. Dichos medios 4 pueden,
alternativamente, obturar y abrir un orificio de vaciado practicado
en el fondo de dicho reactor 1.
De manera característica, el fondo de dicho
reactor 1 es atravesado por medios de inyección 8 de oxígeno en el
baño de vidrio V. Dichos medios de inyección 8 están situados
verticalmente y tienen un saliente 82 a 90º de su eje vertical. En
dicha figura 1 se ilustra una variante preferente de aplicación del
procedimiento de la invención.
En dicha figura 1, se muestra finalmente que las
paredes 3 y 3' de dicho reactor 1 son del tipo de doble cámara. Como
el reactor está diseñado en dos partes, se ha señalado, 3, su pared
en la parte inferior y 3', su pared en la parte superior. Dentro de
estas dos paredes 3 y 3', se ha previsto la circulación de un
fluido caloportador. En la pared 3, dicho fluido llega a 10 y sale
en 11, en la pared 3', llega en 12 y sale en 13.
En la figura 2, encontramos, de manera más
detallada, cada uno de los elementos referenciados en la figura 1
(con 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 de los medios
8 de inyección de oxígeno en el baño de vidrio, nos remitimos a los
comentarios desarrollados más abajo en relación con la figura 3.
Para una descripción más detallada de dispositivo
de alimentación 5 de residuos D, nos remitimos a los comentarios
desarrollados más abajo en relación con la figura 4.
En dicha figura 2, se han representado dos medios
6, previstos para la alimentación en oxígeno (en comburente) de la
fase gaseosa. De hecho, se trata de unos tubos. Dentro de la
estructura de estos tubos6, se ha previsto un circuito de
circulación 61 de un fluido caloportador. Los tubos así enfriados
resisten mejor a la corrosión. Recordamos aquí que serán
preferentemente enfriadas mediante la circulación de un fluido
caloportador ``caliente'' (mantenido a una temperatura superior al
punto de rocío de la fase gaseosa atravesada), para evitar cualquier
condensación en su superficie externa.
En la figura 3, se ha representado un medio 8 de
inyección de oxígeno en el baño de vidrio. Dicho medio 8 consta de
un circuito de traída 81 de dicho oxígeno. Se ha esquematizado la
circulación de dicho oxígeno en dicho circuito 81 mediante las
flechas blancas. El oxígeno se entrega en 82, en la boquilla situada
a 90º del eje de dicho medio 8.
Dicho medio 8 incluye en su estructura un
circuito de circulación 83 + 83' de un fluido caloportador. Su parte
que penetra en el baño de vidrio puede enfriarse de este modo. Dicho
fluido caloportador llega a 83 y vuelve a salir, cargado de calorías
en 83'. Se esquematiza su circulación mediante las flechas
negras.
En la figura 4, se ha representado una variante
especialmente preferente de realización del dispositivo de
alimentación 5 del reactor 1 de 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:
- -
- por lo menos un circuito de circulación 51 para un fluido caloportador destinado a enfriar dicha masa y principalmente dicha superficie externa 50. La circulación de dicho fluido caloportador se esquematiza mediante las flechas negras:
- -
- por lo menos un circuito de circulación 52 para un fluido caloportador destinado a enfriar dicha superficie interna 50'. La circulación de dicho fluido caloportador se esquematiza mediante flechas blancas; así como
- -
- por lo menos un circuito 53+54 para vehicular y llevar oxígeno hasta el extremo 55 de dicho dispositivo 5. Dicho oxígeno se suministra así, alrededor de dicho extremo 55, por medio de un bocel 54. Dicho bocel 54 tiene unos orificios de dimensiones adecuadas, juiciosamente distribuidas para suministrar dicho oxígeno de manera óptima. Se optimiza también de este modo el contacto residuos D/ oxígeno. Dicho oxígeno, suministrado a través del dispositivo de alimentación 5 de residuos D, es utilizado además del oxígeno suministrado por los medios 6 (ver figuras 1 y 2).
Recordamos por último aquí que en 51 circulará
preferentemente un fluido ``caliente''.
Claims (12)
1. Procedimiento de tratamiento de residuos (D)
orgánicos, sólidos divididos y/o líquidos, llevado a cabo en un sólo
reactor (1) que contiene un baño de vidrio fundido (V) coronado por
una fase gaseosa (G), que incluye 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 (V9, que se
caracteriza en que, además del oxígeno o del gas que
encierre oxígeno suministrado en concepto de comburente en dicha
fase gaseosa (G), se inyecta oxígeno u otro gas que contenga
oxígeno en dicho baño de vidrio fundido (V), en cantidad suficiente
para minimizar o incluso evitar la formación de metal dentro de
dicho baño de vidrio (V); preferentemente, para asegurar también
una moderada agitación de dicho baño de vidrio (V); los medios (8)
que intervienen en dicha inyección se enfrían y se sitúan
verticalmente, atravesando el fondo de dicho reactor (1) y
presentando una boquilla (82) a 90º de su eje vertical, de manera
que en la parada de dicha inyección, no se forme, en su extremo
saliente, un tapón de vidrio.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado en que se lleva a cabo con enfriamiento de las
paredes (3,3') de dicho reactor (1) y/o de los medios (5, 6),
distintos de los medios (8) de inyección de oxígeno o de un gas que
encierre oxígeno en dicho baño de vidrio (V), introducidos en dicho
reactor (1) a la altura de dicha fase gaseosa (G) y de dicho baño
de vidrio (V), especialmente para la alimentación de dicho reactor
(1) en dichos residuos (D) y en comburente.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado en que se aplica con doble enfriamiento del
dispositivo de alimentación (5) en dichos residuos (D) de dicho
reactor (1):
- -
- un primer enfriamiento de su masa y de su superficie externa (50), destinado a protegerle de la corrosión,
- -
- un segundo enfriamiento de su superficie interna (50'), destinado a minimizar las calorías transferidas a dichos residuos (D) que lleguen.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, que se caracteriza en que dichas
paredes (3,3') de dicho reactor (1) en contacto con dicha fase
gaseosa (G) y/o dichos medios (5, 6) introducidos en dicho reactor
(1) al entrar en contacto con dicha fase gaseosa (G) se enfrían por
circulación de por lo menos un fluido caloportador mantenido a una
temperatura superior al punto de rocío de dicha fase gaseosa
(G).
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que dicho baño de
vidrio (V) se calienta, por inducción, con llama, con antorcha de
plasma o por medio de electrodos sumergidos.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que se desarrolla en
un crisol frío calentado por inducción.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado en que se lleva a cabo
para el tratamiento de residuos radioactivos.
8. Dispositivo de tratamiento, por incineración y
vitrificación, de residuos (D) orgánicos, sólidos, divididos y/o
líquidos, que incluyen un reactor (1) asociado a unos medios de
calentamiento (2) aptos para mantener en el fondo de dicho reactor
(1) un baño de vidrio fundido (V), y equipado:
- -
- medios de vaciado (4) de dicho baño de vidrio fundido (V).
- -
- de un dispositivo de alimentación (5), de dichos residuos (D) para incinerar y vitrificar, desembocando dicho dispositivo (5) por encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido (V).
- -
- de medios de alimentación (6) de oxígeno o de un gas que contenga oxígeno, que suministran dicho oxígeno o dicho gas por encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido (V),
- -
- de por lo menos una salida (7) de los gases de combustión, acondicionada, en la parte alta de dicho reactor (1), muy por encima de la superficie (S) de dicho baño de vidrio fundido (V),
que se caracteriza en que dicho reactor
(1) está además equipado con medios (8) para inyectar oxígeno o un
gas que contenga oxígeno en dicho baño de vidrio fundido (V); dichos
medios (8) para inyectar dicho oxígeno o dicho gas en dicho baño de
vidrio fundido
(V):
- -
- están situados verticalmente, atravesando el fondo de dicho reactor (1) y tienen una boquilla (82) a 90º de su eje vertical, de manera que al parar su alimentación, no se constituya, en su extremo saliente, un tapón de vidrio; e
- -
- incluyen en su estructura por lo menos un circuito de circulación (83+83') de un fluido caloportador.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado en que los medios introducidos en dicho reactor
(1), distintos de dichos medios (8) para inyectar dicho oxígeno o
dicho gas en dicho baño de vidrio fundido (V), incluido dicho
dispositivo de alimentación (5) en dichos residuos (D) y dichos
medios de alimentación (6) de oxígeno o de un gas que contenga
oxígeno, incluyen, en su estructura, por lo menos un circuito de
circulación (51, 52, 61) de un fluido caloportador.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado en que dicho dispositivo de alimentación (5)
en dichos residuos (D) tiene una estructura tubular, delimitada por
una superficie externa (50) y una superficie interna (50'); dicha
estructura incluirá en su masa por lo menos dos circuitos de
circulación 51 y 52) para fluidos caloportadores, estando destinado
por lo menos uno (51) de dichos circuitos (51 y 52) a garantizar el
enfriamiento de dicha masa y de dicha superficie externa (50) de
dicho dispositivo de alimentación (5), estando destinado por lo
menos otro (52) de dichos circuitos (51 y 52) a garantizar el
enfriamiento de dicha superficie interna (50') de dicho dispositivo
de alimentación (5).
11. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado en que las paredes (3,
3') de dicho reactor (1) son del tipo de doble cámara, para
permitir la circulación de un fluido caloportador.
12. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado en que dicho reactor
(1) es un crisol frío y en que dichos medios de calentamiento (2)
son medios de calentamiento por inducción.
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