ES2200014T3 - Procedimiento y planta para el tratamiento pirotilico de desechos que contienen material organico, en particular para el tratamiento de desechos solidos municipales. - Google Patents

Abstract

METODO Y PLANTA PARA EL TRATAMIENTO PIROLITICO DE DESECHOS QUE CONTIENEN MATERIAL ORGANICO, PARTICULARMENTE PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES. EL METODO COMPRENDE UNA FASE DE CARGA DE LOS RESIDUOS A TRATAR EN CARROS PARA TRANSPORTE (5); UNA FASE DE INTRODUCCION DE LOS CARROS DE TRANSPORTE (5) QUE CONTIENEN LOS RESIDUOS, EN UN TUNEL DE TRATAMIENTO (2) EN EL SE FORMA UNA CAMARA DE PIROLISIS (21); UNA FASE PARA EL CALENTAMIENTO INDIRECTO DE LOS RESIDUOS DENTRO DE LA CAMARA DE PIROLISIS (21) HASTA UNA TEMPERATURA ADAPTADA PARA PRODUCIR LA PIROLISIS DE LOS RESIDUOS, CON LA EXTRACCION DE LA CAMARA DE PIROLISIS DE LAS SUSTANCIAS DE LA FASE GASEOSA GENERADAS POR EL PROCESO DE PIROLISIS; Y UNA FASE PARA LA EXTRACCION DE LOS CARROS TRANSPORTADORES (5) DEL TUNEL (2) PARA DESCARGAR LOS RESIDUOS SOLIDOS QUE HAYAN PERMANECIDO EN LAS CINTAS TRANSPORTADORAS (5).

Description

Procedimiento y planta para el tratamiento pirotílico de desechos que contienen material orgánico, en particular para el tratamiento de desechos sólidos municipales.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a una planta para el tratamiento pirolítico de residuos que contienen material orgánico, en particular para el tratamiento de residuos sólidos urbanos.

Resulta conocido que la eliminación de residuos, en particular residuos sólidos urbanos, es un problema que ha alcanzado proporciones alarmantes en los últimos años.

Aunque existen medidas estatutorias dirigidas a promover el reciclado de muchos residuos y a minimizar el daño al medio ambiente causado por la eliminación, la situación fuerza muy a menudo a elecciones de emergencia que no siempre permiten cumplir completamente con estas medidas.

Los procedimientos usados en la actualidad para la eliminación de residuos sólidos urbanos consisten principalmente en la acumulación en vertederos y la incineración.

El procedimiento de la acumulación en vertederos, que es el más ampliamente usado en el momento presente debido a su menor coste, conlleva muchos problemas como resultado de la dificultad en la elección de la localización óptima, ya que el sitio elegido debe cumplir con requerimientos hidrogeológicos extremadamente estrictos, a que existe un peligro de contaminación del agua potable, y a que requiere operaciones complicadas y onerosas para la construcción y la reclamación.

El procedimiento de la incineración requiere la ejecución de plantas que son considerablemente más caras, particularmente en relación a los dispositivos para la purificación de los humos producidos por la combustión de los residuos. Aunque este procedimiento ofrece una buena seguridad contra la contaminación atmosférica causada por las emisiones de macrocontaminantes, tales como por ejemplo partículas, resulta menos seguro en relación a los llamados microcontaminantes que ya constituyen un alto riesgo a bajas concentraciones, tales como, por ejemplo, los metales pesados, los compuestos orgánicos clorados, los hidrocarburos policíclicos y las dioxinas.

En los últimos años se han ensayado procedimientos alternativos para solventar los problemas ligados a los procedimientos de la acumulación en vertederos e incineración.

Uno de estos procedimientos es la pirólisis de los residuos, que consiste en la producción, mediante calentamiento a temperaturas generalmente alrededor de 500- 600ºC, de la destilación destructiva del componente orgánico de los residuos por rotura de los enlaces químicos de las moléculas grandes de plásticos, gomas, materiales orgánicos vegetales, dando lugar a la formación de una corriente gaseosa que se puede usar como combustible y de un residuo sólido que contiene material con carbono que también puede usarse opcionalmente como combustible.

Las plantas para la pirólisis de los residuos sólidos urbanos que se han construido hasta el momento efectúan el calentamiento directo del material tratado, es decir, los residuos se calientan por introducción en un reactor de pirólisis de dichos residuos y de un gas caliente, producido mediante un procedimiento de combustión, que entra en contacto directo con los residuos, y los calienta hasta la temperatura requerida para alcanzar la pirólisis (EP 0610120A; WO 9216559A; DE 2147897A).

Debido a ello, el producto gaseoso que abandona el reactor de pirólisis está formado por una mezcla de gas producido por la pirólisis y de los gases de combustión, que ocasiona tratamientos adicionales extremadamente complicados para la eliminación de los contaminantes y la recuperación de los productos que se pueden usar para la producción de energía.

Durante el calentamiento pueden ocurrir otros fenómenos indeseados de combustión de los residuos, dando lugar a que sea también más complicado el control del desarrollo del procedimiento, ya que de manera fortuita aumenta la temperatura.

Las plantas convencionales de pirólisis de residuos son más complicadas y caras de obtener y más difíciles de manejar.

Debido a ello, el procedimiento para tratar residuos por pirólisis, además de permitir a nivel teórico una eliminación eficiente de los residuos con ventajas enormes respecto a los procedimientos de incineración y de acumulación en vertederos, han tenido hasta el momento una difusión muy limitada.

Un sistema que tiene las características establecidas en el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 20 resulta conocido a partir del documento
DE-A-2147897.

Un objetivo principal de la presente invención es resolver los problemas anteriormente mencionados proporcionando un procedimiento para el tratamiento de residuos por pirólisis que simplifica considerablemente, en relación a los procedimientos de pirólisis convencionales, las operaciones para la eliminación de los contaminantes y la recuperación de la energía de los productos procedentes de la pirólisis de los residuos.

Dentro del alcance de este propósito, un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento que se pueda controlar y hacer funcionar de manera muy simple en base a los parámetros preestablecidos según el tipo de residuos que se han de tratar, con una gran flexibilidad de funcionamiento.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento que permita recuperar el residuo de carbono producido por la pirólisis de los residuos para utilizarlo opcionalmente como un producto combustible, incluso fuera de la planta de tratamiento de la invención.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una planta que pueda llevar a cabo dicho procedimiento de tratamiento de manera prácticamente contínua.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una planta estructuralmente simple que requiera costes de inversión y mantenimiento relativamente bajos.

Todavía otro objetivo de la invención es proporcionar una planta que ofrezca una adecuada seguridad contra el peligro de contaminación ambiental.

Este propósito, estos objetivos y otros que resultan aparentes más adelante se consiguen mediante un procedimiento para el tratamiento pirolítico de los residuos que contienen material orgánico, en particular para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, y comprenden las etapas establecidas en la reivindicación 1.

Con el fin de llevar a cabo el procedimiento según la invención, es preferible usar una planta que tiene las características de la reivindicación 20.

Características y ventajas adicionales de la invención resultarán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferida, pero no exclusiva, del procedimiento según la invención y de la planta para su realización, ilustrada solamente como ejemplo no limitante en los dibujos que se acompañan, en los que :

La Figura 1 es un diagrama de la planta para efectuar el procedimiento según la invención;

La Figura 2 es una vista esquemática de los medios para mover las vagonetas de carga de los residuos a lo largo del túnel de tratamiento;

La Figura 3 es una vista en sección esquemática de la cámara de pirólisis, tomada a lo largo de un plano vertical;

La Figura 4 es un diagrama de flujo del procedimiento según la invención.

Con referencia a las figuras anteriores, la planta para efectuar el procedimiento según la invención, designada generalmente con la referencia numérica 1, comprende un túnel de tratamiento 2 situado preferiblemente en un plano horizontal y que tiene substancialmente una disposición en forma de U, con el fin de disponer de una entrada 3 y una salida 4 situadas en el mismo lado.

La planta comprende medios para el movimiento de las vagonetas a lo largo del túnel 2; los residuos a tratar se cargan en las citadas vagonetas.

Los medios para el movimiento de las vagonetas 5 en el interior del túnel 2 comprenden los railes 6, que corren axialmente a lo largo de dos brazos 2a y 2b del túnel 2, y una barra 7a y 7b para cada uno de los dos brazos del túnel 2, que se encuentran situadas de manera que se deslizan en un asiento 8 que corre a lo largo de la parte inferior del túnel entre los railes 6.

Cada una de las barras 7a y 7b se ponen en marcha con la ejecución de un movimiento, por ejemplo por medio de cilindros accionados por fluido 9a y 9b, y se ponen en marcha con control remoto, paralelas a la extensión longitudinal del correspondiente brazo del túnel 2 en el que se encuentran situadas. Además, cada una de las barras 7a y 7b está provista con grupos de localizadores 10a y 10b que se pueden extraer cuando se desea en dirección más arriba respecto a las barras 7a y 7b, por ejemplo por medio de los cilindros 11a, 11b, 12a, 12b que funcionan por fluido, para encajarse o desencajarse con las vagonetas 5 situadas sobre los railes 6.

En la práctica, el avance de las vagonetas 5 a lo largo del túnel 2 se lleva a cabo de manera intermitente mediante la acción combinada de los cilindros9a y 9b accionables por fluido, que origina el movimiento ejecutor de las barras 7a y 7b a lo largo del túnel, y de los cilindros 11a, 11b, 12a, 12b accionados por fluido, que encajan los localizadores 10a y 10b con las vagonetas, transmitiendo el movimiento de traslación de la barra a las vagonetas.

Se proporciona un dispositivo para la transferencia de las vagonetas desde los railes situados a lo largo del brazo 2a del túnel a los railes situados en el brazo 2b a través de la parte transversal 2c que une los dos brazos paralelos del túnel 2; dicho dispositivo está constituido, por ejemplo, por una plataforma móvil 13.

El movimiento de la plataforma móvil 13 desde un brazo del túnel al otro se puede conseguir, por ejemplo, por medio de un cilindro 14 accionable por fluido que actúa sobre la plataforma móvil 13, originando su movimiento de puesta en marcha a lo largo de una dirección situada en ángulo recto respecto a la dimensión principal de los dos brazos paralelos 2a y 2b del túnel 2.

Una cámara de precalentamiento 20, una cámara de pirólisis 21 y una cámara de enfriamiento 22 se encuentran en el túnel 2 empezando desde la entrada 3 y a lo largo de la dirección 100 en la que avanzan las vagonetas 5 a lo largo del túnel 2; la citada cámara de pirólisis se divide en una primera sección, localizada en el brazo 2a del túnel, y una segunda sección, localizada en el brazo 2b del túnel.

Una primera cámara neutra 24 está formada preferiblemente entre la entrada 3 y la cámara de precalentamiento 20 y está separada del medio ambiente exterior y de la cámara de precalentamiento 20 mediante dos primeras puertas 25 y 26 deslizantes verticalmente, que se abren y se cierran, por ejemplo, mediante los cilindros 27 y 28 accionados por fluido.

Se proporciona convenientemente una segunda cámara neutra 29 entre la cámara de precalentamiento 20 y la cámara de pirólisis 21 y está separada de la cámara de precalentamiento 20 y de la cámara de pirólisis 21 por unas segundas puertas 30 y 31 deslizantes verticalmente, la apertura de las cuales está gobernada mediante los cilindros 32 y 33 accionados por fluido, al igual que las puertas 25 y 26 deslizantes verticalmente.

Una tercera cámara neutra 34 se proporciona ventajosamente entre la cámara de pirólisis 21 y la cámara de enfriamiento 22 y está separada de la cámara de enfriamiento 22 y de la cámara de pirólisis mediante unas terceras puertas 35 y 36 deslizantes verticalmente y gobernadas por los cilindros 37 y 38 accionados por fluido.

De manera similar, una cuarta cámara neutra 39 se proporciona convenientemente entre la cámara de enfriamiento 22 y el medio ambiente exterior y se encuentra separada del medio exterior y de la cámara de enfriamiento 22 mediante unas cuartas puertas 40 y 41 deslizantes verticalmente y gobernadas por los cilindros 42 y 43 accionados por fluido.

Se proporcionan por lo menos dos juegos de localizadores 10a y 10b sobre las barras 7a y 7b a lo largo de cada uno de los brazos del túnel 2 y son accionables de manera independiente de modo que la inserción de una vagoneta en la entrada 3 del túnel, así como el paso de la vagoneta desde la segunda cámara neutra 29 hasta la cámara de pirólisis 21, tiene lugar mientras las puertas 25 y 31 están abiertas y las puertas 26 y 30 están cerradas, mientras que el paso de la vagoneta desde la primera cámara neutra 24 hasta la cámara de precalentamiento 20 y el paso de la vagoneta desde la cámara de precalentamiento 20 a la segunda cámara neutra 29 tiene lugar con las puertas 26 y 30 abiertas, después del cierre de las puertas 25 y 31. En el otro brazo del túnel se proporciona el mismo funcionamiento, de manera que la cámara de pirólisis 21 no se encuentra nunca conectada directamente al medio ambiente próximo. A través de este funcionamiento, combinado con la presencia de las cámaras neutras 24, 29, 34 y 39, la emisión de contaminantes al medio ambiente exterior queda reducida prácticamente a cero.

Con el objetivo de una mayor claridad, las puertas que separan las diversas cámaras situadas en el túnel 2, así como las barras 7a y 7b con los correspondientes localizadores 10a y 10b, se muestran en un plano rotado 90º con respecto al plano actual de disposición correspondiente al túnel de la figura 2. Además, las barras 7a y 7b, así como los localizadores 10a y 10b y los correspondientes elementos de actuación, se muestran lateralmente adyacentes a los dos brazos 2a y 2b del túnel mostrado en la vista del plano.

Se proporciona un dispositivo situado próximo a la entrada 3 y a la salida 4 del túnel para la transferencia de las vagonetas 5 desde el exterior hasta el interior. El citado dispositivo de transferencia está constituido, por ejemplo, por una plataforma móvil 45 gobernada por un cilindro 46 accionado por fluido.

Todo el sistema para el movimiento de las vagonetas y de las puertas se controla mediante un elemento de control y seguimiento, por ejemplo un PLC, que supervisa el movimiento de los citados elementos según una secuencia programada.

De acuerdo con la invención, se proporciona la planta, en el interior de la cámara de pirólisis, con medios para el calentamiento indirecto de los residuos introducidos en la cámara de pirólisis 21 y contenidos en las vagonetas 5. Los citados medios de calentamiento indirecto están constituidos por cuerpos radiantes 50, tales como, por ejemplo, baterías de cuerpos tubulares, a los que se suministra, a través de un canal 51, los humos procedentes de una cámara de combustión 52.

La salida de los cuerpos radiantes 50 se conecta a un intercambiador 53, en el que los gases, es decir, los humos que salen de los cuerpos radiantes, se usan adicionalmente como fluido calefactor para precalentar el aire de combustión, que se dirige hacia la cámara de combustión 52 a través del canal 54.

Los humos que llegan procedentes de la cámara de combustión 52 se circulan en el interior de los cuerpos radiantes 50 por medio de un dispositivo aspirador 55 cuyo canal de entrada está conectado a la salida del intercambiador 53; el citado dispositivo aspirador, a través del canal 56, conduce los gases o humos de salida hasta un canal de descarga 58 conectado a una chimenea ciclona 59 y a una válvula de ajuste 57. La citada válvula de ajuste 57 tiene un canal de salida 60 conectado al canal 51 que llega de la cámara de combustión 52. La válvula 57 se ajusta de manera que aumenta o disminuye la velocidad del flujo de los humos (los cuales, por vía de aproximación, tienen una temperatura de alrededor de 200-450ºC) que circulan a lo largo del canal 60, es decir, que se recirculan, unidos a los humos que proceden directamente de la cámara de combustión 52 (los cuales, por vía de aproximación tienen una temperatura de alrededor de 900-1300ºC) de manera que permite el ajuste de temperatura de los humos introducidos en los cuerpos radiantes 50 y permiten así el ajuste de la temperatura en el interior de la cámara de pirólisis 21.

La planta comprende medios para la extracción de las substancias en fase gaseosa producidas por pirólisis en el interior de la cámara 21 y medios para el tratamiento de las citadas substancias en fase gaseosa con el fin de eliminar los contaminantes que contienen.

Los medios de extracción comprenden un aspirador 61, cuyo canal de entrada está conectado a un canal de extracción 62 provisto de muchas derivaciones conectadas al interior de la cámara de pirólisis 21.

El canal de extracción 62 tiene además una derivación 62a conectada a la cámara de precalentemiento 20.

Los medios de tratamiento están formados, de manera ventajosa, por medios de tratamiento del calor, es decir, medios que permiten proporcionar un tratamiento a una temperatura que evita, incluso, la condensación parcial de los vapores contenidos en la corriente que sale de la cámara de pirólisis 21. Los citados medios de tratamiento del calor comprenden un reactor de tratamiento tubular 65 conectado al canal de extracción 62 y en el que se introduce una substancia para eliminar los contaminantes contenidos en la fase gaseosa producida por pirólisis a través del canal 66. Dicha substancia está formada preferiblemente por bicarbonato sódico suministrado por un alimentador 67a, por ejemplo una turbina o un alimentador de dosificación por rosca, después de haberse preparado en el tamaño apropiado en un molino de micronizado 67.

El reactor 65 se mantiene caliente, mediante un intercambiador de calor indirecto, con los gases de combustión que llegan de la cámara de combustión 52 y el tamaño es tal que asegura un tiempo de contacto entre el reactivo y las substancias en fase gaseosa producidas por la pirólisis, que es substancialmente mayor de 1,5 segundos y asegura una eliminación substancialmente completa de los contaminantes presentes en las substancias en fase gaseosa producidas por pirólisis.

El reactor 65 está conectado en la salida a un dispositivo de filtración caliente 68, donde se retiene el exceso de reactivo y las sales formadas en la reacción de neutralización de los contaminantes.

El dispositivo de filtración 68 se encuentra aislado térmicamente de manera apropiada para minimizar las pérdidas de calor.

Las substancias en fase gaseosa purificadas, que son ricas en substancias combustibles, se alimentan, a través de un conducto 72, a un quemador 73 localizado en la cámara de combustión 52.

La cámara de combustión 52 se dimensiona de manera que se aseguran tiempos de retención superiores a 2 segundos y temperaturas superiores a 950ºC, tal como está prescrito por las condiciones estatutarias para la protección del medio ambiente.

En el interior de la cámara de combustión 52 también se proporciona un quemador iniciador 74, al que se suministra, por ejemplo, gas metano.

Los humos que salen de la cámara de combustión 52 se dirigen a continuación, tal como se ha mencionado, a través del canal 51 hasta los cuerpos radiantes 50 situados en la cámara de pirólisis 21.

Con el objetivo de una descripción completa, debe saberse que en la proximidad de la salida 4 es posible proporcionar un dispositivo de descarga 93 para las vagonetas 5, para facilitar la descarga de los residuos en fase sólida producidos por el tratamiento de los residuos llevado a cabo en el interior del túnel 2.

Además, es posible proporcionar, a lo largo de la extensión del túnel, colectores y tubos para recoger opcionalmente agua y condensados; los citados colectores y tubos se designan con los números de referencia 94 y 95 y están conectados a los pozos 96 y 96a. También es posible proporcionar, de nuevo a lo largo de la extensión longitudinal del túnel 2, dispositivos para el rociado con agua que actúan como seguridad contra el fuego.

Se proporciona de manera conveniente un filtro 97 a lo largo del conducto 58, directamente más arriba de la corriente de la chimenea 59, como por ejemplo un filtro de bolsa de un tipo conocido que retiene metales pesados de bajo punto de ebullición tal como, por ejemplo, cadmio y mercurio, y cualquier partícula, con el fin de evitar su emisión a la atmósfera.

La eliminación de los metales pesados se puede facilitar mediante la introducción, más arriba del filtro 97, de agentes para la formación de núcleos y/o adsorbentes (bicarbonato sódico, purificadores de carbón activo).

Por razones de seguridad, el túnel también está provisto de puertas a prueba de explosión.

El funcionamiento de la planta en la ejecución del procedimiento según la invención es tal como se indica a continuación.

Las vagonetas 5 cargadas con los residuos a tratar, por ejemplo residuos sólidos urbanos (MSW), se insertan en el túnel 2 y se desplazan hacia adelante intermitentemente a lo largo de la extensión longitudinal del túnel 2.

Durante el avance en el interior del túnel, las vagonetas 5 pasan inicialmente por la primera cámara neutra 24 y, a continuación, de la manera proporcionada para minimizar la conexión del interior del túnel con el exterior, por la cámara de precalentamiento 20. La proximidad de la cámara de pirólisis 21 a la cámara de precalentamiento 20 asegura, en el interior de la citada cámara de precalentamiento 20, una temperatura que, dependiendo de la temperatura mantenida en la cámara de pirólisis 21, puede variar substancialmente entre 40ºC y 80ºC. A esta temperatura, los residuos empiezan a secarse, formando gas constituido por vapor y opcionalmente pequeñas cantidades de gas pirolignoso. El vapor y todo el gas pirolignoso se elimina de la cámara de precalentamiento 20 a través del conducto 62a.

El secado de los residuos y la formación de vapor y gas pirolignosos continúa en la segunda cámara neutra 29, la cual, debido a su todavía mayor proximidad a la cámara de pirólisis 21, tiene una temperatura substancialmente entre 60ºC y 100ºC; el vapor y el gas pirolignoso se extraen indirectamente de la segunda cámara neutra 29 cuando está conectada a la cámara de precalentamiento 20 o a la cámara de pirólisis 21.

En la cámara de pirólisis 21, como consecuencia del calentamiento indirecto producido por los cuerpos radiantes 50, existe una temperatura substancialmente entre 200ºC y 650ºC, dependiendo del tipo de residuos a procesar, y preferiblemente 500ºC en el caso de los residuos sólidos urbanos.

La pirólisis de los residuos, es decir, la rotura termoquímica de la materia orgánica contenida en los citados residuos, tiene lugar a esta temperatura. Los productos de esta reacción termoquímica, que transcurre prácticamente en ausencia de aire, están constituidos por residuos de fase sólida, que permanece en las vagonetas 5, y substancias en fase gaseosa, que se eliminan de la cámara de pirólisis 21 a través del conducto 62.

La fase gaseosa, a su vez, está formada por un componente condensable y por un componente no condensable.

El componente condensable contiene esencialmente agua, alquitrán, brea, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, ácidos orgánicos, y alcoholes, mientras que el componente no condensable está formado substancialmente por hidrógeno, hidrocarburos ligeros, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Las substancias en fase gaseosa también contienen contaminantes, tales como cloro y azufre, y posiblemente flúor en pequeñas cantidades.

Las substancias en fase gaseosa se envían a continuación al reactor 65, donde los contaminantes se eliminan por calentamiento, formando sales de NaCl, NaF y Na_{2}S que se retienen a continuación en el dispositivo de filtración 68 conjuntamente con el exceso de reactivo.

Las substancias en fase gaseosa así purificadas, las cuales gracias al tratamiento con calor todavía tienen una temperatura superior a 300ºC, es decir, por encima del punto de condensación de incluso las substancias de punto de ebullición alto de su componente condensable, se envían a continuación al quemador 73 en la cámara de combustión 52 y se usa como combustible para producir los humos que se suministran a los cuerpos radiantes 50 situados en la cámara de pirólisis 21, originando el autosoporte de la reacción de pirólisis.

Las vagonetas con los residuos de fase sólida producidos por pirólisis de los residuos, después de pasar a través de la tercera cámara neutra 34, llega a la cámara de enfriamiento 22. En la citada cámara de enfriamiento 22, las vagonetas que contienen la fase sólida, es decir, los productos sólidos residuales producidos por la pirólisis de los residuos, se enfrían a una temperatura substancialmente inferior a 150ºC, preferiblemente inferior a 100ºC. El enfriamiento se efectúa preferiblemente mediante rociado con agua atomizada por encima de las vagonetas o mediante el uso de un intercambiador de calor del tipo tubo-nido por el interior del cual circula agua, estando situado el citado intercambiador en la cámara de enfriamiento 22, o con ambos sistemas combinados. Obviamente, el equipamiento necesario estará de acuerdo con el tipo de enfriamiento seleccionado.

Por ejemplo, el agua de enfriamiento puede proporcionarla una bomba 92 conectada a un tanque de recolección de agua 90 conectado a su vez a los pozos 96 y 96a que recogen el agua de lluvia y cualquier otra agua de relleno.

De esta manera, la temperatura de los citados productos sólidos residuales, a la salida de la cámara de enfriamiento 22, es tal que excluye, con absoluta seguridad, la posibilidad de una ignición espontánea cuando se introducen en el medio exterior. Las vagonetas se dirigen a continuación a la cuarta cámara neutra 39 y después salen del túnel.

Los productos sólidos que permanecen en las vagonetas, constituidos por material de carbono mezclado con metales, vidrios y otros materiales inertes, se llevan a continuación a instalaciones para la separación de los componentes metálicos y de los materiales inertes del componente carbonado, el cual opcionalmente se puede dirigir a la cámara de combustión 52 o a otra cámara de combustión provista posiblemente de una rejilla con el fin de usar el carbono como combustible, o para otros usos, por ejemplo para el tratamiento de aguas residuales, como carbón activo.

En la práctica, el procedimiento puede ser autosostenido en términos de energía utilizando la energía calorífica suministrada por la combustión de las substancias en fase gaseosa producidas por la pirólisis, opcionalmente complementada con la combustión del carbón obtenido mediante la separación de los residuos de fase sólida de los metales y de los materiales inertes.

El tiempo de retención de cada una de las vagonetas en el interior del túnel 2 varía de acuerdo con las características de los residuos a tratar (tipo, composición, tamaño promedio y nivel de humedad). En la práctica, aunque el avance de las vagonetas en el interior del túnel 2 ocurre intermitentemente, el procedimiento es substancialmente en continuo.

Se ha observado en la práctica que el procedimiento, así como la planta para la realización del mismo, consigue completamente el objetivo deseado puesto que simplifica en gran manera, con respecto a los procedimientos de pirólisis convencionales, las operaciones para la eliminación de los contaminantes y para el uso de las substancias en fase gaseosa producidas por el procedimiento de pirólisis, que tienen el propósito de utilizar las citadas substancias para producir la energía calorífica.

Otra ventaja de la invención es la posibilidad de establecer la temperatura de entrada de los humos calientes en los cuerpos radiantes, lo que permite el control de la temperatura de la cámara de pirólisis.

Además, el movimiento de las vagonetas se puede automatizar completamente estableciendo los tiempos deseados, variando en consecuencia el tiempo de retención en el interior del túnel de tratamiento.

De esta manera, se pueden ajustar separadamente las dos variables principales del procedimiento (tiempo y temperatura), consiguiéndose una considerable flexibilidad en el uso. Ello permite el tratamiento de residuos que tienen diferentes características químicas y físicas, optimizando el resultado.

Otra ventaja de la planta para la ejecución del procedimiento según la invención es el uso, para el procedimiento de pirólisis, de un túnel que se puede montar con elementos que se pueden prefabricar en un taller y ensamblar con facilidad en el mismo lugar, reduciendo las dificultades de transporte y construcción; además, la configuración horizontal elimina los problemas ligados a la alimentación desde la parte superior, que pueden observarse en los reactores de pirólisis convencionales, simplificando así las acciones para el mantenimiento.

Otra ventaja de la planta para la realización del procedimiento según la invención es el hecho de poder aceptar un amplio margen de tamaños de los residuos, eliminando la necesidad de cualquier pretratamiento de los residuos, y que facilita, después del tratamiento de pirólisis, la recuperación de los componentes inorgánicos esterilizados (metales).

El procedimiento según la invención es básicamente diferente tanto de los procedimientos comunes de incineración de residuos como de los procedimientos de pirólisis convencionales.

Con respecto a los procedimientos de incineración, de hecho resulta ventajoso debido a la combustión muy fácilmente controlable de solamente la fracción de residuos volátil (que se destila a una temperatura de aproximadamente 500ºC); en la práctica, ello asegura la ausencia de componentes sin quemar y de cenizas voladoras en los productos de combustión y en las emisiones gaseosas de la planta.

Con respecto a las plantas de pirólisis convencionales, existen ventajas enormes en relación al tratamiento del humo. Con el procedimiento según la invención, de hecho no se requiere tratamiento, puesto que el tratamiento para la eliminación de los contaminantes se lleva a cabo sobre el combustible, es decir, sobre las substancias de fase gaseosa producidas por pirólisis, y es un tratamiento limitado a una corriente que tiene una masa muy pequeña y por tanto se puede efectuar de manera muy eficiente y a bajos costes. También se debe remarcar que este tratamiento, en el procedimiento según la invención, se lleva a cabo a temperaturas ligeramente superiores a las temperaturas de trabajo de la cámara de pirólisis: esto evita la condensación de los componentes de alto punto de ebullición y desplaza de manera favorable las condiciones de la fase gaseosa en relación al equilibrio de Boudouard y al equilibrio del vapor de agua.

Además, la temperatura bastante baja a la que se lleva a cabo la pirólisis en el procedimiento según la invención minimiza cualquier problema de corrosión del material y también tiende a producir productos de rotura térmica que tienen naturaleza substancialmente alifática. Los bajos contenidos de hidrocarburos aromáticos, policíclicos o heterocíclicos con grados variables de substitución constituyen un factor de seguro en relación a la presencia, en cualquier punto de la planta, de los temidos compuestos orgánicos clorados, la formación de los cuales resulta también improbable debido al bajo contenido en cloro en las substancias de fase gaseosa (no se detecta cloro en el análisis elemental de la citada fase gaseosa después del tratamiento para la eliminación de los contaminantes), así como por la ausencia de ceniza voladora, que está universalmente considerada como un catalizador necesario para la formación de PCDD (dibenzoparadioxinas policloradas) y PCDF (dibenzofuranos policlorados).

En relación a los aspectos energéticos, debe remarcarse, en primer lugar, que desde un punto de vista absolutamente general ningún procedimiento para la eliminación térmica de residuos puede ser una forma de procedimiento para la generación de energía.

Además, en los procedimientos convencionales resulta técnicamente necesario usar, incluso con baja eficiencia, la energía obtenida como subproducto no deseado del objetivo primario.

También desde este punto de vista, el procedimiento según la invención se encuentra, de nuevo, en condiciones más favorables, puesto que es un procedimiento substancialmente autotérmico que devuelve el contenido de energía en exceso de los residuos en forma no de energía térmica sino energía química, es decir, energía acumulada en el residuo de carbono de la pirólisis. Esta energía se puede almacenar y transportar, y resulta bastante flexible de uso.

El procedimiento y la planta para la realización del mismo así concebidos, son susceptibles de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales quedan dentro del alcance del concepto inventivo; todos los detalles pueden, además, ser reemplazados con otros técnicamente equivalentes.

En la práctica, los materiales empleados, así como las dimensiones, pueden ser cualesquiera según los requerimientos y el estado de la técnica.

Claims (40)

1. Procedimiento para el tratamiento pirolítico de residuos que contienen material orgánico, en particular para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, que comprende las etapas de: carga de los residuos a tratar en vagonetas de transporte (5); inserción de dichas vagonetas (5), que contienen los residuos, en un túnel de tratamiento (2) en el que se encuentra una cámara de pirólisis (21); calentamiento de los residuos en el interior de la citada cámara de pirólisis (21) mediante calentamiento indirecto de la cámara de pirólisis (21) a través de cuerpos de radiación de calor (50) en los que se hace circular humo caliente procedente de una cámara de combustión (52) hasta una temperatura que se ajusta de manera controlable, y adaptada a dar lugar a la pirólisis de los residuos, que está comprendida entre 200ºC y 650ºC, con extracción de la citada cámara de pirólisis (21) de las substancias de fase gaseosa generadas mediante el procedimiento de pirólisis; y extracción de las vagonetas (5) del citado túnel (2) para descargar los residuos sólidos que permanecen en las vagonetas (5).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa para el tratamiento de las citadas substancias de fase gaseosa extraídas de la cámara de pirólisis (21) para eliminar los contaminantes.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que antes de la citada etapa de calentamiento se lleva a cabo una etapa de precalentamiento indirecto, en el citado túnel (2), en una cámara de precalentamiento (20) situada más arriba de la citada cámara de pirólisis (21) a lo largo de la dirección de avance de las vagonetas (5) en el citado túnel (2).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que en la citada etapa de precalentamiento, los residuos se calientan hasta una temperatura substancialmente entre 40ºC y 80ºC.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado por el hecho de que las substancias gaseosas liberadas por los residuos en la citada etapa de precalentamiento se extraen de la citada cámara de precalentamiento (20).

6. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que en la citada etapa de calentamiento se modifica de manera controlable la temperatura de calentamiento para adquirir cualquier valor deseado en el margen entre 250ºC y 650ºC.

7. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que en la citada etapa de calentamiento se establece la temperatura para que tenga un valor substancialmente de 500ºC.

8. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, que comprende además, después de la citada etapa de calentamiento y antes de la citada etapa de extracción, una etapa de enfriamiento en la que los residuos de fase sólida producidos por pirólisis de los residuos se enfrían en una cámara de enfriamiento (22) situada en el citado túnel (2) más abajo de la citada cámara de pirólisis (21) a lo largo de la dirección de avance de las vagonetas (5) en el citado túnel (2).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que durante la citada etapa de enfriamiento los citados residuos en fase sólida se llevan a una temperatura inferior a 150ºC.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que durante la citada etapa de enfriamiento los residuos en fase sólida se llevan a una temperatura inferior a 100ºC.

11. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el calentamiento de los residuos, en la citada etapa de calentamiento, se efectúa mediante cuerpos radiantes (50) en los que se hace circular los gases de combustión calientes y que están situados en la citada cámara de pirólisis (21).

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2-11, caracterizado por el hecho de que la citada etapa de tratamiento comprende un tratamiento de calentamiento de las citadas substancias de fase gaseosa con bicarbonato sódico, seguido de filtración de las sales producidas y del exceso de reactivo.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2-12, caracterizado por el hecho de que el citado tratamiento con calentamiento para meliminar los contaminantes se efectúa a una temperatura superior a 300ºC.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2-13, que comprende la etapa de enviar las citadas substancias gaseosas, después de la etapa de tratamiento para la eliminación de los contaminantes, a por lo menos una cámara de combustión (52) para su uso como combustible.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que los humos que abandonan la citada cámara de combustión (52) alimentan el citado cuerpo radiante (50) situado en la citada cámara de pirólisis (21).

16. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, que comprende una etapa para alimentar con dichos humos los citados cuerpos radiantes (50), y después de salir de los citados cuerpos radiantes (50) van a un intercambiador de calor (53) para precalentar el aire de combustión que se suministra a la citada cámara de combustión (52).

17. Procedimiento según la reivindicación 16, que comprende la etapa de recircular de nuevo parcialmente los humos que salen de los citados cuerpos radiantes (50) hacia los citados cuerpos radiantes (50), de manera que se unen a los humos que llegan directamente de la citada cámara de combustión (52) para controlar de manera ajustable la temperatura de los humos introducidos en dichos cuerpos radiantes (50).

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3-17, que comprende la mezcla de las substancias gaseosas emitidas por los residuos en la citada cámara de precalentamiento (20) con las citadas substancias en fase gaseosa generadas por el procedimiento de pirólisis cuando salen de la citada cámara de pirólisis (21).

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 15-18, que comprende una etapa de filtrado de los humos que salen de los citados cuerpos radiantes (50) para eliminar de los mismos los metales y/o partículas de bajo punto de ebullición.

20. Planta para el tratamiento de residuos que contienen material orgánico, en particular para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, que comprende: un túnel de tratamiento (2); medios (25, 26, 40, 41) para separar el medio ambiente interior de dicho túnel (2) del medio ambiente exterior; por lo menos una cámara de pirólisis (21) situada en el citado túnel (2); medios de calentamiento (50) proporcionados para calentar los citados residuos a tratar a una temperatura controlable y ajustable que se adapta para originar la pirólisis de los residuos y que está comprendida entre 200 y 650ºC; medios (61) para la extracción de las substancias en fase gaseosa producidas por la pirólisis de los residuos; una cámara de combustión (52) para proporcionar humos calientes y medios (65) para el tratamiento de las citadas substancias en fase gaseosa extraídas de la citada cámara de pirólisis (21) para eliminar los contaminantes, caracterizada por el hecho de que comprende además los medios (6, 7a, 7b) para mover las vagonetas (5) para la carga de los residuos a tratar en la dirección del citado túnel (2); estando constituidos los citados medios de calentamiento por cuerpos radiantes de calor (50), para el calentamiento indirecto de los residuos introducidos en la citada cámara de pirólisis (21) en las citadas vagonetas (5), en el interior de los cuales se hace circular los citados humos calientes procedentes de la cámara de combustión (52).

21. Planta según la reivindicación 20, caracterizada por el hecho de que los citados medios de tratamiento comprenden medios (65) para el tratamiento con calor de las citadas substancias en fase gaseosa extraídas de la cámara de pirólisis (21) para la eliminación de los contaminantes.

22. Planta según la reivindicación 20, caracterizada por el hecho de que el citado túnel (2) está en un plano substancialmente horizontal y que tiene forma substancialmente de U, con una entrada (3) y una salida (4) situadas en un mismo lado del túnel (2).

23. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-22, caracterizada por el hecho de que en el citado túnel (2), más arriba de la citada cámara de pirólisis (21), en la dirección de avance de las citadas vagonetas (5) a lo largo de dicho túnel (2), se proporciona una cámara de precalentamiento (20) que está separada de la citada cámara de pirólisis (21) y del medio ambiente exterior con, por lo menos, una puerta (25, 26, 30, 31) de control remoto para permitir el paso de las vagonetas.

24. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-23, caracterizada por el hecho de que se proporciona en el citado túnel (2), más abajo de la citada cámara de pirólisis (21) en la dirección de avance de las vagonetas (5) a lo largo del citado túnel, una cámara (22) para el enfriamiento de los residuos de fase sólida producidos por el procedimiento de pirólisis de los residuos.

25. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-24, caracterizada por el hecho de que se proporciona una primera cámara neutra (24) entre la citada cámara de precalentamiento (20) y el medio ambiente exterior, en el lado opuesto a la citada cámara de pirólisis (21), y que está separada del medio ambiente exterior y de la citada cámara de precalentamiento por unas primeras puertas (25, 26) de control remoto para permitir el paso de las citadas vagonetas (5).

26. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-25, caracterizada por el hecho de que se forma una segunda cámara neutra (29) entre la citada cámara de precalentamiento (20) y la citada cámara de pirólisis (21), y que está delimitada por unas segundas puertas (30, 31) de control remoto para permitir el paso de las citadas vagonetas (5).

27. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-26, caracterizada por el hecho de que se forma una tercera cámara neutra (34) entre la citada cámara de pirólisis (21) y la citada cámara de enfriamiento (22), y que está delimitada por unas terceras puertas (35, 36) de control remoto para permitir el paso de las citadas vagonetas (5).

28. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-27, caracterizada por el hecho de que se proporciona una cuarta cámara neutra (39) entre la citada cámara de enfriamiento (22) y el medio ambiente exterior, en el lado opuesto a la citada cámara de pirólisis (21), y que está separada del medio ambiente exterior y de la citada cámara de enfriamiento (22) por unas cuartas puertas (40, 41) de control remoto para permitir el paso de las citadas vagonetas (5).

29. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-28, caracterizada por el hecho de que los citados cuerpos de radiación de calor indirecto comprenden baterías de cuerpos radiantes (50) que tienen una estructura tubular, situadas en la citada cámara de pirólisis (21), y conectadas a la salida de humos de por lo menos una cámara de combustión (52).

30. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-29, caracterizada por el hecho de que los citados medios para la extracción de las substancias en fase gaseosa generadas por el procedimiento de pirólisis comprende un aspirador (61) conectado a la citada cámara de pirólisis (21) a través de un conducto de extracción (62).

31. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-30, caracterizada por el hecho de que el citado conducto de extracción (62) está conectado a la entrada de los citados medios (65) para el tratamiento con calor de las substancias de fase gaseosa producidas por pirólisis, los citados medios comprenden un reactor (65) que se abastece con un reactivo y un dispositivo (68) para la filtración de las sales producidas y del exceso de reactivo.

32. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-31, caracterizada por el hecho de que comprende un molino (67) para la moltura del reactivo de fase sólida con el que se alimenta el citado reactor (65).

33. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-32, caracterizada por el hecho de que los citados medios para el tratamiento con calor (65) están conectados en salida a un conducto (72) para alimentar un quemador (73) de la citada cámara de combustión (52) para alimentar el citado quemador (73) con las citadas substancias de fase gaseosa, de las que se han eliminado los contaminantes.

34. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-33, caracterizada por el hecho de que la citada cámara de combustión (52) está provista de un quemador iniciador (74).

35. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-34, caracterizada por el hecho de que por lo menos la citada una cámara de combustión (52) está provista con un quemador alimentado con carbón.

36. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-35, caracterizada por el hecho de que comprende un intercambiador de calor (53) para el calentamiento del aire de combustión conducido hasta la citada cámara de combustión (52), estando conectado dicho intercambiador de calor (53) a la salida de los citados cuerpos radiantes (50) para utilizar los humos que salen de los citados cuerpos radiantes (50) como fluido de calentamiento.

37. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-36, caracterizada por el hecho de que comprende una válvula de recirculación (57) para la recirculación de los humos que salen de los citados cuerpos radiantes (50), estando conectada la entrada de dicha válvula (57) a un conducto de salida (56) de dicho intercambiador (53) para el calentamiento del aire de combustión, estando conectada la salida de dicha válvula (57) al conducto de salida de los humos (60) de la citada cámara de combustión (52) que alimenta los citados cuerpos radiantes (50), siendo la citada válvula de recirculación (57) ajustable para variar la temperatura de los humos con los que se alimentan los citados cuerpos radiantes (50).

38. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-37, caracterizada por el hecho de que el citado conducto (62) para la extracción de las substancias de fase gaseosa generadas por el procedimiento de pirólisis tiene un ramal (62a) conectado a la citada cámara de precalentamiento (20).

39. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-38, caracterizada por el hecho de que los citados medios para mover las citadas vagonetas (5) comprenden por lo menos un rail (6) que corre a lo largo del citado túnel (2) y medios (7a, 7b) para el avance intermitente de dichas vagonetas (5) a lo largo de dicho túnel (2) sobre el citado rail (6).

40. Planta según una o más de las reivindicaciones 20-39, caracterizada por el hecho de que el conducto de salida (56) que conduce hasta la citada válvula de recirculación (57) está conectado a un conducto de descarga (58) conectado a una chimenea (59), estando provisto con un filtro (97) a lo largo del citado conducto de descarga (58) para la retención de los metales y/o partículas de bajo punto de ebullición.