ES2232262B1 - Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalacion correspondiente. - Google Patents

Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalacion correspondiente.

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Abstract

Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalación correspondiente. La invención se sitúa en el campo del tratamiento de cenizas, principalmente de las cenizas provenientes de una incineradora destinadas a ser almacenadas en un depósito controlado. El tratamiento según la invención comprende una etapa de recepción de cenizas en un depósito (2), una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y una etapa de compactación de dichas cenizas, pudiendo utilizarse en la etapa de humectación aguas residuales o reutilizadas. Mediante dicho tratamiento se obtiene un producto final (23) compactado, conformado y empaquetado, de forma que se reduce significativamente el volumen de las cenizas en dicho depósito controlado, al tiempo que se mejora su manejabilidad, todo ello sin impacto ambiental significativo al no generarse ningún tipo de rechazo gaseoso, líquido o sólido y utilizarse aguas residuales.

Description

Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalación correspondiente.
Campo de la invención
La invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos y a una instalación correspondiente, del tipo que permite un adecuado acondicionamiento de estos residuos antes de ser transportados y/o almacenados en un depósito controlado.
Estado de la técnica
En las plantas incineradoras de residuos, el tratamiento de los residuos sólidos procedentes de la combustión es un problema de la mayor importancia.
Dichos residuos son sustancialmente de dos tipos: por una parte las escorias recolectadas en el horno de combustión de los residuos y por otra parte las cenizas volantes recolectadas en la caldera y en los sistemas de tratamiento de los gases de combustión, pudiendo ser estas últimas cenizas volantes propiamente dichas, productos de los sistemas de depuración de gases, exceso de reactivos utilizados en dichos sistemas o también carbón activo/coque.
Dichas cenizas constituyen un residuo especial, con características abrasivas, altamente higroscópicas y contenidos considerables de metales pesados, que debe ser tratado y/o almacenado en un depósito de seguridad.
Existen diversos tipos de tratamiento de las cenizas producidas en una incineradora, como por ejemplo la cementación, el lavado con líquido y posterior tratamiento de éste o la vitrificación. Sin embargo, normalmente, el destino final de estas cenizas es un depósito controlado.
Se conocen diversos tratamientos de estas cenizas como residuo especial antes de ser almacenadas en un depósito. Como alternativa a un vertido directo, las cenizas pueden introducirse en sacos reforzados de grandes dimensiones, denominados comúnmente big-bags, con sometimiento a vibraciones para evitar la formación de bolsas de aire; se mejora así la compacidad absoluta del saco aunque no la compacidad intrínseca del residuo. En ocasiones, se rocían las cenizas con una pequeña cantidad de agua con el fin de evitar la dispersión del polvo, sin que resulte de ello un aumento significativo de su compacidad. En otro tratamiento usual se mezclan la cenizas con grandes cantidades de agua con el fin de obtener una mezcla fluida que se introduce en un molde junto con cemento para conformar bloques de gran tamaño. Este tratamiento proporciona una adecuada inertización del residuo, pero conlleva un aumento de su volumen específico y por lo tanto del volumen ocupado en el depósito.
La vida útil de un depósito controlado depende de su capacidad volumétrica y del volumen de residuos que recibe anualmente, por lo cual el elevado volumen específico de este tipo de residuos resulta problemático.
Ninguna de las técnicas de tratamiento conocidas y descritas más arriba consiguen, ni persiguen, una reducción significativa del volumen de estos residuos. Es más, en el caso del tratamiento por cementación dicho volumen se ve aumentado.
Sumario de la invención
La invención tiene por objeto superar este inconveniente. Esta finalidad se consigue mediante un procedimiento de tratamiento de cenizas del tipo indicado al principio caracterizado porque comprende:
-
una etapa de recepción de cenizas en un depósito,
-
una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y
-
una etapa de compactación de dichas cenizas.
De forma general, por cenizas de incineradora se entiende aquellas cenizas que están constituidas por partículas con un diámetro inferior a aproximadamente 1 mm. Estas cenizas pueden provenir, por una parte, de las cenizas volantes recolectadas en la caldera y en los sistemas de tratamiento de los gases de combustión y, por otra parte, de la fracción pulverulenta de las escorias recolectadas en el horno de combustión, habiéndose obtenido esta fracción pulverulenta por ejemplo mediante un procedimiento mecánico aplicado a dichas escorias.
Mediante el procedimiento según la invención se consigue reducir el volumen de las cenizas y optimizar el espacio ocupado por las mismas en el depósito, al tiempo que también se mejora su manejabilidad. Por otra parte, el tratamiento según la invención se realiza sin impacto ambiental, puesto que no se genera ningún tipo de rechazo gaseoso, líquido o sólido, y se evita la dispersión de las cenizas.
Preferentemente, en dicha etapa de humectación y amasado la proporción cenizas/aguas está entre 6:1 y 2:1 en peso, y más preferentemente entre 4'5:1 y 3'5:1. En efecto, a pesar de que las cenizas producidas en una incineradora son de diferentes procedencias y características, se ha podido comprobar mediante pruebas, en laboratorio que en término medio la compactación de éstas mediante el procedimiento según la invención resulta óptimo si en dicha etapa de humectación y amasado se aporta una cantidad de agua que se sitúa en peso en 1 parte de agua por cada 4 partes de cenizas. La mezcla de cenizas y agua en dichas proporciones tiene propiedades aglomerantes y como consecuencia, al humectar las cenizas, su volumen se reduce y se produce un fraguado y endurecimiento de las mismas.
De forma ventajosa, en dicha etapa de humectación y amasado se emplea agua reutilizada, ya que en el procedimiento de humectación de cenizas según la invención el agua puede ser de cualquier calidad, incluso puede ser agua residual de procesos industriales siempre que lo admitan los componentes mecánicos de dicho procedimiento, como bombas, boquillas y válvulas. La posibilidad de reutilizar agua residual presenta una ventaja considerable en un procedimiento de tratamiento de cenizas como el de la presente invención, puesto que en una instalación correspondiente se generan cantidades importantes de aguas residuales provenientes especialmente de las necesarias operaciones de limpieza de los equipos.
De forma ventajosa, entre dicha etapa de recepción y dicha etapa de humectación y amasado se prevé una etapa de descarga a una tolva de dosificación. Dicha tolva juega un papel de tampón o pulmón, permitiendo regular de forma precisa la cantidad de cenizas aportada a la etapa de humectación y amasado. Esta regulación es un elemento importante del procedimiento, ya que de ella depende que se pueda controlar con precisión suficiente la proporción cenizas/aguas, parámetro que como se ha indicado es determinante para una adecuada compactación del producto final.
Preferentemente, dicha etapa de descarga se hace a través de una válvula alveolar. La colocación de dicha válvula antes de la etapa de descarga a una tolva de dosificación permite controlar de forma más eficaz el caudal de cenizas descargado y en particular tiene la finalidad de evitar que el caudal se embale si las cenizas adquieren un estado fluidizado. En efecto, bajo determinadas circunstancias que dependen de múltiples factores relativos a la instalación y al punto de funcionamiento de ésta, puede ocurrir que las cenizas, al descargarse del depósito de recepción, adquieran un estado fluidizado y su caudal se embale de forma incontrolada. Para prevenir este problema existen diversas soluciones, pero la colocación de una válvula alveolar resulta particularmente eficaz.
De forma ventajosa, puede prescindirse de la mencionada etapa intermedia de descarga a una tolva de dosificación, de forma que dicha etapa de humectación y amasado recibe directamente dichas cenizas de dicho depósito a través de una válvula alveolar. Esta configuración resulta particularmente ventajosa, al suponer una simplificación notable del procedimiento. La válvula alveolar tiene entonces una finalidad doble: por una parte, asegurar la regulación precisa de la cantidad de cenizas aportada a la etapa de humectación y amasado, y por otra parte garantizar que no se produzca una avalancha en caso de pasar las cenizas a un estado fluidizado.
Preferentemente, dicha etapa de compactación se realiza en unos medios de contención y conformación amovibles. De esta forma, el producto compactado sale de la etapa de compactación en un bloque que presenta una forma adecuada para su transporte y almacenamiento en un depósito controlado.
Más preferentemente, dicha etapa de compactación se realiza en un saco, del tipo reforzado de grandes dimensiones, o big-bag, de forma que a la salida de la etapa de compactación, el producto compactado, además de conformado, queda directamente empaquetado dentro de dicho saco, con lo cual se facilita su manejo y posterior transporte.
De forma ventajosa, dicha etapa de compactación se realiza sobre una mesa vibrante con el fin de evitar la formación de cavidades de aire y facilitar así dicha operación de compactación. De esta forma, se consigue un aumento de la compacidad del producto final con lo cual, además, se facilita la manipulación y transporte de éste al deformarse menos y ser más estable.
Preferentemente, dicha etapa de humectación y amasado es continua y dicha etapa de compactación es discontinua, y entre dicha etapa de humectación y dicha etapa de compactación tiene lugar una etapa de transporte que recibe dichas cenizas de una forma continua procedentes de dicha etapa de humectación y amasado y las transporta de una forma discontinua hacia dicha etapa de compactación. Esta etapa de transporte y transformación de un proceso continuo en uno discontinuo facilita el control de la etapa de compactación posterior, que recibe así el producto en cantidades volumétricas predeterminadas y regulables en todo momento según las necesidades del proceso.
La invención también se refiere a una instalación de tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos que corresponde al procedimiento según la invención y sus variantes descritos en lo que precede, y comparte sus mismas características ventajosas.
Así, dicha instalación comprende un depósito de almacenamiento de dichas cenizas, un mezclador de dichas cenizas con agua y una cámara de prensado.
Adicionalmente, de forma ventajosa, dicha instalación comprende una tolva dosificadora dispuesta entre dicho depósito de almacenamiento y dicho mezclador. Preferentemente, dicho depósito de almacenamiento y dicha tolva dosificadora están conectadas entre sí a través de una válvula alveolar.
Alternativamente, dicho depósito de almacenamiento y dicho mezclador están conectados entre sí a través de una válvula alveolar.
Preferentemente, entre dicho mezclador y dicha cámara de prensado hay un transportador de banda.
Finalmente, de forma ventajosa, dicha instalación comprende un depósito de almacenamiento de agua reutilizada conectado a dicho mezclador de manera que es apto para suministrar agua reutilizada a dicho mezclador durante dicha etapa de humectación y amasado.
Breve descripción de los dibujos
Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relatan unos modos preferentes de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran:
- Fig. 1, un diagrama de proceso correspondiente a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un primer modo de realización de la invención.
- Fig. 2, un diagrama de proceso correspondiente a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un segundo modo de realización de la invención.
- Fig. 3, un diagrama de proceso correspondiente a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un tercer modo de realización de la invención.
Descripción detallada de unas formas de realización de la invención
El primer modo de realización de la invención está esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 1. Pueden distinguirse, para mayor claridad en la descripción, las siguientes etapas en serie:
A/ Recepción y almacenamiento de las cenizas de entrada
Esta etapa se realiza por medio de un silo 2 en el cual se descargan las cenizas a granel provenientes de una planta incineradora por medio de un camión cuba (no representado). Las cenizas de entrada se vehiculan por medio de un sistema neumático a través de un sistema de alimentación en cenizas 1 que consta de una manguera de conexión y una tubería de introducción de las cenizas por el techo de dicho silo 2. El mencionado silo 2 está dotado en su parte superior de un filtro de mangas 3 que permite la expulsión de aire sin emisión de cenizas a la atmósfera, un tornillo sin fin 4 de extracción de las cenizas y un agitador de fondo 5 cuya finalidad es evitar la formación de bóvedas o cavidades de aire. Las cenizas son extraídas del silo 2 de forma continua por medio del tornillo sin fin 4 y caen por gravedad en un conducto cerrado hacia la siguiente etapa.
B/ Regulación fina del caudal volumétrico de cenizas
El tornillo sin fin 4 incorporado en el silo 2 tiene como función principal la extracción de la cenizas a partir del fondo de dicho silo 2 y no permite más que una regulación grosera del caudal extraído. Ahora bien, el tratamiento de humectación y compactación según la invención requiere obtener una determinada proporción en peso de la mezcla agua/cenizas y por lo tanto resulta imprescindible un control preciso de la cantidad de cenizas aportada. Esta es la función de dicha etapa de regulación fina del caudal volumétrico de cenizas, que está constituida por un detector de paso 6 y una tolva de dosificación o tolva-pulmón 8 dotada de un dosificador volumétrico 9, que en el caso representado es un doble tornillo sin fin, y de un filtro 10 que permite mantener el equilibrio de presiones en la tolva-pulmón 8 sin dejar escapar cenizas a la atmósfera. Alternativamente, la tolva-pulmón 8 puede llevar un tubo respiradero con sello hidráulico (no representado) para evitar que se rompa el filtro 10 en caso de sobrepresión con el consiguiente escape de cenizas a la atmósfera; dicho sello hidráulico puede coexistir con dicho filtro 10 o también puede reemplazarlo. El detector de paso 6 activa una alarma sonora en caso de no detectar paso de cenizas al tiempo que manda la puesta en marcha automática de un rascador de fondo (no representado) del silo 2. La regulación fina del caudal de cenizas está asegurada por medio del dosificador volumétrico 9 instalado en el fondo de la tolva-pulmón 8.
C/ Humectación de la ceniza y amasado de la mezcla agua/cenizas
Esta etapa está realizada por medio de una mezcladora-humectadora 13 que recibe por un lado un caudal continuo de cenizas regulado en la etapa anterior y por otro lado un caudal continuo de agua 11, también controlado, que puede ser agua proveniente de un sistema de alimentación en aguas residuales o de un sistema de alimentación en agua corriente, o bien una mezcla de ambas. La proporción en peso agua/cenizas de entrada en la mezcladora-humectadora 12 se controla continuamente de forma que se sitúe en un valor de 1:4. Debe entenderse que dicha proporción no es un parámetro fijo, si no un valor medio; la proporción agua/cenizas se ajusta a un valor que en la práctica es próximo a este valor medio y es tal que se obtenga un producto compactado final con unas propiedades deseadas sensiblemente constantes. La humectación de las cenizas se realiza por medio de unas boquillas aspersoras (no representadas) distribuidas en el interior de la mezcladora-humectadora 12, que consta de un eje con palas (no representados) para amasar en continuo la mezcla de agua/cenizas y descargarla por gravedad de forma continua hacia la etapa siguiente.
D/ Dosificación de suministro discontinuo
La finalidad de esta etapa es cortar el flujo continuo de mezcla amasada para dosificarlo en unidades discontinuas, de manera que la etapa siguiente de compactación y empaquetado resulte sencilla y fiable. Esta etapa de dosificación de suministro discontinuo está realizada mediante un transportador de banda 13, un cajón alimentador 14 y un empujador 15. La mezcla amasada proveniente de la mezcladora-humectadora 12 de la etapa anterior se descarga de forma continua sobre el extremo de entrada de dicho transportador de banda 13 y se descarga por su extremo opuesto de salida hacia un cajón alimentador 14 dotado de un empujador 15 que expulsa la carga hacia la etapa siguiente cuando ésta ha alcanzado un nivel determinado. Dicho transportador 13 funciona de forma intermitente, regulado por medio de unos detectores de nivel (no representados), de forma que actúa como un acumulador de ruptura entre la etapa anterior de flujo continuo y la etapa posterior de flujo discontinuo.
E/ Compactación y empaquetado
Esta etapa final está realizada por medio de un conjunto formado por una mesa vibrante 16, un cajón-guía 17, un molde 18, un pisón compactador 19, un expulsador 20 y un camino de rodillos 21. Las unidades de mezcla amasada provenientes de la etapa anterior caen por gravedad en dicho cajón-guía, sobre dicha mesa vibrante 16, sobre la cual se ha colocado previamente un gran saco reforzado 22, o big-bag, y se ha descendido el molde 18, cuyo diámetro es ligeramente superior al de dicho saco 22. Dicho molde 18 se coloca exteriormente a dicho saco 22 de forma que lo soporte lateralmente y se evite así que la presión efectuada durante el prensado pueda romperlo. La mezcla amasada así contenida se prensa por medio del pisón compactador 19 hasta alcanzar. una presión determinada, después de lo cual el pisón compactador 19 retrocede y se inicia un nuevo ciclo de llenado, operación que se repite hasta que se alcanza la altura deseada de llenado de dicho saco 22. A continuación, se levanta el molde 18 y se expulsa el producto así compactado y empaquetado, o producto final 23, por medio del expulsador 20 hacia el camino de rodillos 21 que lo vehicula hacia una cadena de transporte constituida de forma clásica por una carretilla transportadora de palets 24 y un camión 25. La alta compacidad del producto final 23 se obtiene gracias a la fuerza de presión ejercida por el pisón compactador 19 combinada con las vibraciones continuas de la mesa 16 cuya función es deshacer las cavidades de aire formadas en la mezcla amasada.
Las Figs. 2 y 3 muestran otros dos modos de realización preferidos de la invención. Todos los elementos mostrados en dichas figuras encuentran su equivalente en la Fig.1, por lo cual llevan las mismas referencias numéricas.
El segundo modo de realización de la invención esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 2 consiste en una variante del primero en la cual se ha introducido una válvula alveolar 7 en dicha etapa B/ de regulación fina del caudal volumétrico de cenizas, justo antes de dicha tolva-pulmón 8. Esta válvula alveolar 7 tiene la finalidad específica de acotar el caudal de cenizas para evitar una avalancha y un consiguiente vaciamiento incontrolado de dicho silo 2 si las cenizas adoptan un estado fluidizado, ya que en este caso el tornillo sin fin 4 del silo 2 no es capaz de regular ni de retener el flujo de cenizas.
El tercer modo de realización de la invención esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 3 consiste en una variante del anterior en la cual se han eliminado la tolva-pulmón 8 y el dosificador volumétrico 9. En este tercer modo de realización, la válvula alveolar 7 es tal que permite regular finamente el caudal de cenizas. Así, dicha válvula 7 tiene en este caso la doble función de evitar una avalancha de cenizas en caso de pasar éstas a un estado fluidizado y de regular finamente su caudal, con lo cual la tolva-pulmón 8 y el dosificador volumétrico 9 resultan innecesarios.
Una variante posible de los modos de realización descritos consiste en prescindir de los sacos 22, quedando el producto final 23 conformado simplemente por el molde 18 y conservando dicha forma gracias a su elevada compacidad. Esta variante resulta interesante en los casos en los que se prefiere almacenar únicamente las cenizas compactadas en el depósito controlado, sin que contengan otros materiales como el constitutivo de dichos sacos 23.
Es de resaltar que la utilización de agua residual en las instalaciones correspondientes a los modos de realización descritos es importante y permite por un lado evitar todo vertido líquido y por otro lado economizar agua corriente. El agua puede tener por ejemplo los siguientes orígenes:
-
balsa de recogida de lixiviados del propio depósito controlado de almacenamiento de las cenizas compactadas 23,
-
agua procedente del depósito de agua de limpieza (agua limpia),
aguas pluviales de la planta y las procedentes de la limpieza.
A título de ejemplo no limitativo, se dan a continuación algunas características correspondientes al funcionamiento de una instalación correspondiente a uno cualquiera de los modos de realización descritos:
-
Producto de entrada 1: cenizas de composición cualitativa CaCl_{2}/CaSO_{4}/CaCO_{3}/Ca (OH)_{2}/CaCO_{3}/NaOH y carbón activo.
-
Proporción agua/cenizas en la mezcladora-humectadora 12: relación 1:4 en peso.
-
Densidad aparente a la salida de la mezcladora-humectadora 12 (sin compactar) :entre 0,5 y 0,8 Tn/m^{3}.
-
Densidad aparente del producto final 23: entre 1,2 y 1,8 Tn/m^{3}.
-
Dimensiones del producto final 23: 0,960 x 0,990 x 1,10 m.
-
Fuerza aplicada por el pisón compactador 19: entre 20 y 60 Tn.

Claims (17)

1. Procedimiento de tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos caracterizado porque comprende:
-
una etapa de recepción de cenizas en un depósito (2),
-
una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y
-
una etapa de compactación de dichas cenizas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa de humectación y amasado la proporción cenizas/aguas está entre 6:1 y 2:1 en peso.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha proporción cenizas/agua está entre 4'5:1 y 3'5:1 en peso.
4. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en dicha etapa de humectación y amasado se emplea agua reutilizada.
5. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre dicha etapa de recepción y dicha etapa de humectación y amasado hay una etapa de descarga a una tolva de dosificación (8).
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha etapa de descarga se hace a través de una válvula alveolar (7).
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha etapa de humectación y amasado recibe dichas cenizas de dicho depósito (2) a través de una válvula alveolar (7).
8. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha etapa de compactación se realiza en unos medios de contención y conformación amovibles (18).
9. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha etapa de compactación se realiza en un saco (22) de embalaje y transporte del producto compactado.
10. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha etapa de compactación se realiza sobre una mesa vibrante (16).
11. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha etapa de humectación y amasado es continua y dicha etapa de compactación es discontinua, y porque entre dicha etapa de humectación y dicha etapa de compactación tiene lugar una etapa de transporte que recibe dichas cenizas de una forma continua procedentes de dicha etapa de humectación y amasado y las transporta de una forma discontinua hacia dicha etapa de compactación.
12. Instalación de tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos caracterizado porque comprende un depósito de almacenamiento (2) de dichas cenizas, un mezclador (12) de dichas cenizas con agua y una cámara de prensado (16, 17, 18, 19, 20).
13. Instalación según la reivindicación 12, caracterizada porque comprende adicionalmente una tolva dosificadora (8) dispuesta entre dicho depósito de almacenamiento (2) y dicho mezclador (12).
14. Instalación según la reivindicación 13, caracterizada porque dicho depósito de almacenamiento (2) y dicha tolva dosificadora (8) están conectados entre sí a través de una válvula alveolar (7).
15. Instalación según la reivindicación 12, caracterizada porque dicho depósito de almacenamiento (2) y dicho mezclador (12) están conectados entre sí a través de una válvula alveolar (7).
16. Instalación según por lo menos una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque entre dicho mezclador (12) y dicha cámara de prensado (16, 17, 18, 19, 20) hay un transportador de banda (13).
17. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque comprende un depósito de almacenamiento de agua reutilizada conectado a dicho mezclador (12) de manera que es apto para suministrar agua reutilizada a dicho mezclador (12) durante dicha etapa de humectación y amasado.
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