ES2245693T3 - Aparato para el tratamiento de residuos. - Google Patents
Aparato para el tratamiento de residuos.Info
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Abstract
Aparato (100) para convertir residuos, que comprende: (a) una cámara de conversión de residuos (10) adaptada para alojar una columna de residuos (35); (b) al menos unos primeros medios de soplete de plasma (40) para generar chorros de gas caliente en uno de sus extremos de salida y para dirigir dicho chorro hacia una parte inferior longitudinal de la cámara (10); (c) al menos unos medios de salida de gas (50) en una parte longitudinal superior de la cámara (10); (d) unos medios de entrada de residuos (20) asociados con dicha parte superior de dicha cámara (10) para introducir residuos sólidos/mixtos en dicha cámara (10); y caracterizado porque comprende, además: (e) al menos una entrada de residuo líquido (230, 330) para proporcionar una comunicación de líquido entre dicha cámara (10) y un suministro de residuo líquido (240), estando al menos una entrada de líquido (230, 330) longitudinalmente dispuesta intermedia entre al menos unos primeros medios de soplete de plasma (40) y dichos mediosde entrada de residuos (20), en los que dicha entrada de líquido (230, 330) está asociada con al menos unos medios de soplete de plasma (40, 48) de tal modo que, durante el funcionamiento de dicho aparato (100), el residuo líquido que fluye desde la entrada (230, 330) hacia dicha cámara (10) sea dirigido a una zona de alta temperatura proporcionada por al menos unos medios de soplete de plasma (40, 48), que están asociados con al menos una entrada de líquido (230, 330).
Description
Aparato para el tratamiento de residuos.
La presente invención se refiere a un aparato
para el tratamiento de residuos En particular, la presente invención
tiene como objetivo un aparato adaptado para tratar residuos
líquidos en una instalación de tratamiento de residuos basada en
sopletes de plasma.
El tratamiento de residuos que comprende residuos
municipales, residuos médicos, residuos tóxicos y radioactivos por
medio de instalaciones de tratamiento de residuos basadas en
sopletes de plasma es bien conocido en la técnica anterior. Con
referencia a la Figura 1, una instalación de tratamiento con base
de plasma (1), típica de la técnica anterior, comprende una cámara
de tratamiento (10) que suele presentar la forma de una chimenea
vertical, en la que se introducen residuos sólidos o mixtos (p.e.,
sólido más líquido y/o semilíquido y/o gaseoso) (20) en su extremo
superior a través de una disposición de esclusa de aire (30). Uno o
una pluralidad de sopletes de plasma (40), en el extremo inferior
de la cámara (10), calienta la columna de residuos (35) en la cámara
(10), convirtiendo el residuo en gases que se canalizan a través de
la salida (50) y un material líquido (38) (normalmente metales
fundidos y/o escoria) que se recoge periódicamente en el extremo
inferior de la cámara (10) a través del depósito (60). Fluido
oxidante, tal como aire, oxígeno o vapor (70), puede proporcionarse
en el extremo inferior de la cámara (10) para convertir carbón,
producido en el tratamiento de residuos orgánicos, en gases útiles
tales como CO y H_{2}O, por ejemplo. Una disposición similar para
el tratamiento de residuos sólidos se describe en la patente US nº
5.143.000, cuyo contenido se incorpora a la presente memoria como
referencia.
Aunque adecuada para el tratamiento de residuos
sólidos, este tipo de instalación de tratamiento no suele serlo
para el tratamiento de residuos líquidos, en particular residuos
orgánicos líquidos y otros residuos líquidos que son volátiles en
el intervalo de temperatura de más baja a media, por ejemplo, entre
menos de aproximadamente 100ºC y 500ºC. Dicho residuo líquido,
cuando se alimenta a la cámara (10) a través de la disposición de
esclusa de aire superior (30) tiende a vaporizarse bastante antes de
alcanzar las partes inferiores a alta temperatura de la cámara
(10). De este modo, dicho residuo líquido se convierte en residuo
gaseoso que a continuación se canaliza, substancialmente sin cambiar
desde el punto de vista químico, a través de la salida de gases
(50), en lugar de tratarse y convertirse por los sopletes de plasma
(40). En consecuencia, dicho residuo líquido necesita todavía
tratarse corriente abajo en incineradores especializados u otras
instalaciones de tratamiento.
Además, incluso cuando se tratan residuos
sólidos, materias en partículas y también brea dichos materiales
tienden a ser arrastrados junto con los gases producidos en el
proceso de conversión a alta temperatura y se extraen desde la
cámara (10) a través de la salida de gases (50). Dicha materia en
partículas puede comprender otra materia orgánica que se extrae
desde la cámara (10) antes de que haya sido completamente
convertida por los gases calientes generados por los sopletes de
plasma. Aunque puede utilizarse un sistema depurador, en particular
un sistema de depuración por vía húmeda, para la limpieza de los
gases producidos, la materia en partículas y la brea necesitan, no
obstante, un nuevo tratamiento.
Varios dispositivos se han propuesto para el
tratamiento de los residuos de tipo líquido. Por ejemplo, en la
patente US nº 4.989.522, un residuo mixto se separa en residuo
sólido y residuo líquido, siendo este último alimentado a la cámara
de conversión a través de una entrada separada en la parte superior
de la cámara, que causa problemas similares de vaporización, según
se describió con anterioridad.
En la patente US nº 5.809.911 se enseña un
sistema complejo de tratamiento de residuos multizonal que comprende
un subsistema de alimentación para proporcionar residuos líquidos a
un primer reactor. El subsistema de alimentación está situado debajo
del soplete de plasma y de este modo, el residuo líquido se
arrastra con el chorro de plasma hacia el lecho de material de
escoria fundido, que se recoge en la parte inferior de la cámara.
El gran inconveniente de que adolece esta disposición es que el
residuo liquido enfría efectivamente la escoria, dando lugar a su
cristalización y solidificación parcial, lo que causa
complicaciones al extraer los productos de conversión sólidos desde
la cámara.
En la patente US nº 5.637.127 se da a conocer un
procedimiento para el tratamiento de residuos líquidos, o residuos
sólidos finamente divididos, que comprende las operaciones de
mezclar el residuo con elementos con formadores de vidrio finamente
divididos e inyectados directamente en el conducto o tobera de
fusión, donde se mezcla con el penacho de un soplete de plasma no
transferido antes de introducirse en la cámara adecuada. La mezcla
de residuos-formadores se convierte en un producto
de vidrio completamente vitrificado, que puede recogerse desde la
parte inferior de la cámara. Por lo tanto, este sistema tampoco
puede tratar el residuo sólido de forma directa y en cualquier caso,
el residuo líquido necesita un tratamiento previo con los elementos
formadores de vidrio. Además, el sistema tiene un diseño especial
para residuo inorgánico y no es adecuado para el tratamiento del
residuo líquido orgánico, en el cual el proceso de conversión genera
productos gaseosos y no productos vitrificados.
En la patente US nº 4.886.001, el residuo se
mezcla con disolvente de metanol/agua y la mezcla se inyecta en un
colector múltiple concéntrico con un soplete de plasma y se mezcla
con aire antes de encontrar el penacho del soplete de plasma. La
adición de agua al residuo aumenta el régimen de alimentación del
aparato, en comparación con los sistemas de la técnica anterior que
utilizan una mezcla de MEK(metiletilcetona)/metanol de alto
coste en lugar de una mezcla de agua/metanol. Por lo tanto, este
sistema no es adecuado para tratar también el residuo sólido de
forma directa y el tratamiento previo del residuo con agua/metanol
da lugar a una mayor complejidad y costes añadidos.
En la patente US nº 5.363.781 se da a conocer un
dispositivo para tratamiento de residuos líquidos y gaseosos en el
que un soplete de plasma comprende tubos integrales o elementos
similares para transportar el residuo directamente al penacho del
plasma a través de las toberas dispuestas en las extremidades de los
tubos. El dispositivo está concebido para operaciones de
eliminación de residuos a pequeña escala y no puede tratar también
residuos sólidos.
Además, ninguna de las patentes anteriores, cuyo
contenido se incorpora a la presente memoria como referencia,
enseñan ni sugieren cómo tratar materias en partículas o la brea
arrastrada por los gases producidos en una cámara de conversión de
residuos basada en soplete de plasma y su posterior
canalización.
Por lo tanto, un objetivo de la presente
invención consiste en un dispositivo y procedimiento para el
tratamiento de residuos líquidos que supere las limitaciones de los
dispositivos y procedimientos de la técnica anterior.
Otro objetivo de la presente invención es un
dispositivo que puede incorporarse en un aparato de tratamiento de
residuos sólidos.
Asimismo, otro objetivo de la presente invención
se refiere a un dispositivo para el tratamiento de residuos
líquidos directamente en un aparato de tratamiento de tipo soplete
de plasma.
Otro objetivo de la presente invención es un
dispositivo que pueda utilizarse también para el tratamiento de
materias en partículas y brea anteriormente objeto de extracción
desde el aparato de tratamiento basado en soplete de plasma.
Un nuevo objetivo de la presente invención es un
dispositivo que sea relativamente simple desde el punto de vista
mecánico y en consecuencia, económico de fabricar así como de
conservar.
Un objetivo adicional de la presente invención
consiste en un dispositivo que incorpora un sistema de alimentación
de líquidos para alimentar residuos líquidos directamente en dicho
aparato sin necesidad de tratamiento previo del residuo, en
particular el que consiste en la adición de disolventes u otros
materiales al residuo.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en un dispositivo para el tratamiento de residuo líquido
incorporado como una parte integrante de un convertidor de residuos
mixtos del tipo basado en soplete de plasma.
Asimismo, un objetivo de la presente invención
consiste en un dispositivo para el tratamiento de residuos líquidos
que sea fácilmente reconvertible con respecto a por lo menos
algunos convertidores de residuos sólidos y/o residuos mixtos
basados en plasma ya existentes en la técnica anterior.
La presente invención alcanza estos y otros
objetivos mediante un sistema de alimentación de residuos líquidos
que presenta una entrada a una cámara de tratamiento de residuos
basada en soplete de plasma, estando la entrada de líquido
dispuesta en situación intermedia respecto a la disposición primaria
del soplete de plasma en el extremo inferior de la cámara y la
parte superior de la columna de residuos dentro de la cámara, en
particular la salida de productos gaseosos. Además, la entrada de
líquido está dispuesta dentro de la cámara de tal modo que el
residuo líquido fluya desde la entrada a la cámara dirigiéndose a
una zona de alta temperatura de la columna de residuos y la entrada
de líquido suele estar asociada con unos medios de chorro de gas
caliente. Los medios de chorro de gas caliente, que proporciona la
zona de alta temperatura requerida, puede comprender uno o más
sopletes de plasma secundarios configurados para proporcionar
chorros de gas caliente en la zona de descarga de líquido de la
entrada. Como alternativa, el chorro de gas caliente se puede
proporcionar por los sopletes de plasma primarios, en cuyo caso, la
entrada de líquido está dispuesta dentro de una zona predeterminada
próxima y por encima de por lo menos los sopletes de plasma
primarios.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para convertir residuo líquido dentro de un aparato de conversión
de residuos, presentando el aparato de conversión de residuos una
cámara de conversión de residuos adaptada para alojar una columna
de residuos, al menos unos primeros medios de soplete de plasma para
generar un chorro de gas caliente en su extremo de salida y para
dirigir dicho chorro hacia una parte longitudinal inferior de la
cámara y al menos unos medios de salida de gas en una parte
longitudinal superior de la cámara, comprendiendo dicho
dispositivo:
por lo menos una entrada de residuo líquido para
proporcionar comunicación de líquido entre dicha cámara y una
alimentación de residuo líquido, estando por lo menos una entrada
de líquido dispuesta longitudinalmente en una posición intermedia
respecto a dicho extremo de salida de por lo menos unos primeros
medios de soplete de plasma y por lo menos unos medios de salida de
gas, en el que dicha entrada de líquido está asociada con por lo
menos unos medios de soplete de plasma de modo que, durante el
funcionamiento de dicho dispositivo, el residuo líquido que fluye
desde la entrada hacia dicha cámara sea dirigido a una zona de alta
temperatura proporcionada por al menos unos medios de soplete de
plasma que están asociados con por lo menos una entrada de
líquido.
En una primera forma de realización, por lo menos
unos medios de soplete de plasma, que están asociados con por lo
menos una entrada de líquido, es por lo menos uno de dichos
primeros medios de soplete de plasma. En esta forma de realización,
la entrada de líquido está situada dentro de un arco predeterminado
por encima de por lo menos unos primeros medios de soplete de
plasma en su estrecha proximidad. El arco suele ser de
aproximadamente \pm30º desde una línea de centros de por lo menos
unos medios de soplete de plasma.
En una segunda forma de realización, por lo menos
unos medios de soplete de plasma que están asociados con al menos
una entrada de líquido comprenden unos correspondientes segundos
medios de soplete de plasma. En esta forma de realización, al menos
una entrada de líquido y al menos dichos segundos medios de soplete
de plasma pueden disponerse en una cámara mezcladora en
comunicación con dicha cámara. Como alternativa, al menos una
entrada de líquido y dichos segundos medios de soplete de plasma
están dentro de dicha cámara, en donde preferentemente al menos una
entrada de líquido y unos medios de soplete de plasma están en un
mismo plano, conteniendo dicho plano al menos una entrada de
líquido y siendo dichos segundos medios de soplete de plasma, en una
forma de realización preferida, sustancialmente perpendicular a un
eje longitudinal de dicha cámara.
La presente invención se refiere también a un
aparato para convertir residuos que comprende:
una cámara de conversión de residuos adaptada
para admitir una columna de residuos;
al menos unos primeros medios de soplete de
plasma para generar un chorro de gas caliente en un extremo de
salida y para dirigir dicho chorro hacia una parte inferior
longitudinal de la cámara;
al menos unos medios de salida de gas en una
parte longitudinal superior de la cámara, comprendiendo dicho
dispositivo, además, un dispositivo para convertir residuos
líquidos constituido por:
al menos una entrada de residuo líquido para
proporcionar comunicación de líquido entre dicha cámara y una
alimentación de residuo líquido, estando al menos una entrada de
líquido longitudinalmente dispuesta intermedia entre al menos unos
primeros medios de soplete de plasma y al menos unos medios de
salida de gas, en el que dicha entrada de líquido está asociada con
al menos unos medios de soplete de plasma de modo que, durante el
funcionamiento de dicho dispositivo, el residuo líquido que fluye
desde la entrada hacia dicha cámara sea dirigido a una zona de alta
temperatura proporcionada por al menos unos medios de soplete de
plasma que estén asociados con al menos dicha entrada de
líquido.
En la primera forma de realización, al menos unos
medios de soplete de plasma, que están asociados con al menos una
entrada de líquido, es al menos uno de dichos primeros medios de
soplete de plasma y al menos una entrada de líquido está situada
dentro de un arco predeterminado por encima de dichos primeros
medios de soplete de plasma en su estrecha proximidad. En
condiciones normales, el arco forma un ángulo aproximado de
\pm30º respecto a una línea de centros de dichos medios de soplete
de plasma.
En una segunda forma de realización, al menos
unos medios de soplete de plasma, que están asociados con al menos
una entrada de líquido, comprende unos correspondientes segundos
medios de soplete de plasma. En esta forma de realización, al menos
una entrada de líquido y dichos segundos medios de soplete de
plasma pueden encontrarse dentro de una cámara mezcladora en
comunicación con dicha cámara. Como alternativa, al menos una
entrada de líquido y unos segundos medios de soplete de plasma se
encuentran dentro de dicha cámara y al menos una entrada de líquido
y al menos unos medios de soplete de plasma puede estar en un mismo
plano, en donde el plano que contiene dicha entrada de líquido y
dichos segundos medios de soplete de plasma es, en una forma de
realización preferida, sustancialmente perpendicular a un eje
longitudinal de dicha cámara.
Además, el aparato comprende, de forma opcional,
unos medios de entrada de residuos asociados con dicha parte
superior de la cámara. Los medios de entrada de residuos pueden
comprender unos medios de esclusa de aire que comprenden una cámara
de carga para aislar una cantidad predeterminada de dicho residuo,
de forma secuencial, desde una parte interior de la cámara y desde
una parte exterior de dicha cámara. De forma opcional, los medios
entrada de residuos comprenden, además, unos medios desinfectadores
adecuados para proporcionar, de forma selectiva, una cantidad de
desinfectante adecuada a por lo menos una parte exterior de dichos
medios de esclusa de aire.
Además, el aparato comprende, de forma opcional,
unos medios de recogida adecuados para recoger productos fundidos
durante el funcionamiento de dicho aparato. El aparato puede
comprender al menos un orificio de salida para proporcionar
productos fundidos desde dichos medios de recogida a una parte
exterior de dicho aparato.
Al menos unos medios de salida de gas pueden
estar funcionalmente unidos a unos medios depuradores para eliminar
al menos la materia en partículas, la materia líquida o gases
indeseables arrastrados con la corriente de gases producidos
dejando dicha cámara a través de al menos unos medios de salida de
gas. De forma opcional, los medios depuradores comprenden unos
medios de depósito para recoger al menos una materia en partículas
o una materia líquida extraída por dicho depurador. Los medios de
depósito pueden estar unidos, de forma operativa, a por lo menos
unos medios de entrada de residuo líquido para redirigir cualquiera
de dicha materia en partículas o materia líquida en dichos medios de
depósito hacia dicha cámara.
El aparato se puede adaptar para admitir residuo
líquido y/o residuo líquido en dicha cámara.
El residuo líquido puede comprender al menos un
residuo líquido volátil o residuo líquido orgánico.
La Figura 1 ilustra, de forma esquemática, la
disposición general y los principales elementos de un aparato
típico de tratamiento de plasma de residuos sólidos/mixtos según la
técnica anterior.
La Figura 2 ilustra, de forma esquemática, los
principales elementos de una primera forma de realización de la
presente invención en relación con un aparato típico de tratamiento
de plasma, de residuos sólidos/mixtos.
La Figura 3 ilustra una sección transversal de la
forma de realización de la Figura 2 tomada a lo largo de la línea
X-X.
La Figura 4 ilustra, de forma esquemática, los
principales elementos de una segunda forma de realización de la
presente invención en relación con un aparato típico de tratamiento
de plasma de residuos sólidos/mixtos.
La Figura 5 ilustra una sección transversal de la
forma de realización de la Figura 4 tomada a lo largo de la línea
Y-Y.
La Figura 6 ilustra una sección transversal de
una forma de realización alternativa a la ilustrada en la Figura
5.
La presente invención se define por las
reivindicaciones, cuyo contenido debe considerarse incluido en la
exposición de la presente memoria y se describirá a continuación, a
modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de tratamiento de residuos líquidos para un aparato de tratamiento
de residuos basado en soplete de plasma. Dicho dispositivo de
tratamiento de residuos líquidos, para convertir residuo líquido
dentro de un aparato de conversión de residuos basado en el soplete
de plasma, es para su utilización con un aparato de conversión de
residuos que presenta una cámara de conversión de residuos adaptada
para alojar una columna de residuos (que puede incluir residuos
sólidos), al menos unos primeros medios de soplete de plasma para
generar un chorro de gas caliente en su extremo de salida y para
dirigir dicho chorro hacia una parte longitudinal inferior de la
cámara y al menos unos medios de salida de gas en una parte
longitudinal superior de la cámara, en su forma más simple, el
dispositivo de tratamiento de residuos líquidos comprende:
al menos una entrada de residuo líquido para
establecer una comunicación de líquido entre dicha cámara y un
suministro de residuo líquido, estando al menos una entrada de
líquido longitudinalmente dispuesta intermedia en dicho extremo de
salida de al menos unos primeros medios de soplete de plasma y
dichos medios de salida de gas, en el que la entrada de líquido
está asociada con al menos unos medios de soplete de plasma, de modo
que, durante el funcionamiento de dicho dispositivo, el residuo
líquido que fluye desde la entrada hacia dicha cámara sea dirigido
a una zona de alta temperatura proporcionada por al menos unos
medios de soplete de plasma que estén asociados con al menos una
entrada de líquido.
Con referencia a las figuras, las Figuras 2 y 4
ilustran, respectivamente, una primera y una segunda forma de
realización de la presente invención. El aparato de tratamiento de
residuos de plasma, designado por la referencia numérica (100),
comprende una cámara de tratamiento (10) normalmente en la forma de
una chimenea vertical, en la que el sistema de alimentación de
residuos sólidos o mixtos (20) introduce residuos sólidos/mixtos en
su extremo superior a través de una disposición de esclusa de aire
(30). El sistema de alimentación de residuos sólidos/mixtos (20)
puede comprender cualquier medio transportador adecuado o elemento
similar y además, puede comprender un dispositivo depurador para
descomponer el residuo en fragmentos más pequeños. La disposición de
esclusa de aire (30) puede comprender una válvula superior (32) y
una válvula inferior (34) que definen entre ellas una cámara de
carga (36). Las válvulas (32), (34) son preferentemente válvulas de
compuerta accionadas, de forma eléctrica o hidráulica, para abrirse
y cerrarse de forma independiente según se requiera. Una
disposición de compuerta que puede cerrase (39) dirige normalmente
residuos sólidos y/o mixtos desde el sistema de alimentación (20)
hacia la cámara de carga (36) cuando la válvula superior (32) está
abierta y la válvula inferior (34) está en la posición cerrada. La
alimentación de residuos en la cámara de carga (36) suele continuar
hasta que el nivel de residuos en la cámara de carga (36) alcance un
punto predeterminado por debajo de la capacidad total, para reducir
así al mínimo la posibilidad de que cualquier residuo interfiera
con el cierre de la válvula superior (32). La válvula superior (32)
se cierra a continuación. En la posición cerrada, cada una de las
válvulas (32), (34) proporciona un obturador de aire. Cuando se
requiere, la válvula inferior (34) se abre a continuación
permitiendo que el residuo substancialmente libre de aire se
alimente en la cámara de tratamiento (10). La apertura ya cierre de
las válvulas (32), (34) y la alimentación de residuos desde el
alimentador (20) se puede controlar manualmente y/o por ordenador y
puede comprender sensores adecuados para detectar el nivel de
residuos en la cámara de carga (36) así como en la cámara de
tratamiento (10). De forma opcional, el dispositivo de compuerta
(39) puede comprender un sistema rociador de desinfectante (31)
para pulverizarlo, de forma periódica o continua, con
desinfectante, cuando se requiera, en particular cuando un residuo
médico sea tratado por el aparato (100).
La cámara de tratamiento (10) suele tener, pero
no necesariamente, la forma de una chimenea cilíndrica que presenta
un eje longitudinal substancialmente vertical (18). La cámara de
tratamiento (10) suele ser de material refractario adecuado y
presenta un extremo inferior que comprende una zona de recogida de
producto líquido (41), normalmente en la forma de un crisol,
presentando al menos una salida asociada con uno o más depósitos de
recogida (60). La cámara de tratamiento (10) comprende, además, en
su extremidad superior al menos una salida de gas primaria (50)
para recoger primariamente los gases producidos desde la
instalación de tratamiento de los residuos. La extremidad superior
de la cámara de tratamiento (10) comprende dicha disposición de
esclusa de aire (30) y la cámara de tratamiento (10) suele
rellenarse con material de residuos a través de la disposición de
esclusa de aire (30) hasta aproximadamente el nivel de la salida de
gas primaria (50). Un sensor de nivel detecta cuando el nivel de
residuos disminuye suficientemente (como resultado del tratamiento
en la cámara (10)) para permitir que se alimente otro lote de
residuos a la cámara de tratamiento (10) a través de la cámara de
carga (36).
Uno o una pluralidad de sopletes de plasma (40),
en el extremo inferior de la cámara de tratamiento (10), están
conectados, de forma operativa, a fuentes adecuadas de energía
eléctrica, gas y refrigerante de agua (45) y los sopletes de plasma
(40) pueden ser del tipo de transferencia o sin transferencia. Los
sopletes (40) están montados en la cámara (10) por medio de
manguitos adecuadamente sellados, lo que facilita la sustitución o
reparación de los sopletes (40). Los sopletes (40) generan gases
calientes que se dirigen hacia abajo formando un ángulo en el
extremo inferior de la columna de residuos. Los sopletes (40) están
distribuidos en el extremo inferior de la cámara (10) de modo que,
en funcionamiento, los penachos de los sopletes (40) calientan la
parte inferior de la columna de residuos, lo más homogéneamente
posible, a una alta temperatura, que suele ser del orden de
magnitud de aproximadamente 1600ºC o una temperatura superior. Los
sopletes (40) generan, en sus extremos de salida corriente abajo,
chorros de gas caliente, o penachos de plasma, que presentan una
temperatura media de aproximadamente 2000ºC a 7000ºC. El calor que
emana desde los sopletes (40) asciende a través de la columna de
residuos y de este modo, se establece un gradiente de temperatura
en la cámara de tratamiento (10). Los gases calientes generados por
los sopletes de plasma (40) soportan el nivel de temperatura en la
cámara (10) que es suficiente para convertir, de forma continua, los
residuos en gases de productos que se canalizan a través de la
salida (50) y en un material líquido (38) que puede comprender
metal fundido (38'') y/o escoria (38'), que puede recogerse, de
forma periódica o continua, en le extremo inferior de la cámara
(10) a través de uno o más depósitos (60).
Un fluido oxidante (70), tal como aire, oxígeno o
vapor, puede proporcionarse en el extremo inferior de la cámara
(10) para convertir el carbón, producido en el tratamiento de
residuos orgánicos, en gases útiles tales como CO y H_{2}, por
ejemplo.
Además, el aparato (100) puede comprender un
sistema depurador (80) conectado, de forma operativa, a la salida
(50), para eliminar materia en partículas y/o otras gotículas de
líquido (incluyendo brea) así como cualesquiera gases no deseados
(tales como HCl, H_{2}S, HF, por ejemplo) desde la corriente de
gases producidos que abandonan la cámara (10) a través de la salida
(50). La materia en partículas puede comprender componentes
orgánicos e inorgánicos. La brea puede estar contenida en la
corriente de gas que abandona la salida (50) en forma gaseosa o
líquida. Dispositivos depuradores capaces de realizar dichas tareas
son bien conocidos en esta técnica y no requieren ninguna
descripción adicional en la presente memoria descriptiva. El
dispositivo depurador (80) está conectado, de forma operativa,
corriente abajo a unos medios de tratamiento de gas adecuado (90),
tales como un grupo electrógeno de turbina de gas o una instalación
de fabricación, por ejemplo, para utilizar, de forma económica, los
gases producidos depurados, que comprende, en condiciones normales
en esta etapa, H_{2}, CO, CH_{4}, CO_{2} y N_{2}. El
dispositivo depurador (80) comprende, además, un depósito (85) para
recoger materia en partículas, brea y materia líquida extraídas
desde los productos gaseosos por el dispositivo depurador. Dicha
materia en partículas y materia líquida (incluyendo la brea)
requieren un nuevo tratamiento, según se describirá a
continuación.
Con referencia a las Figuras 2 y 3, en la primera
forma de realización de la presente invención, el dispositivo para
el tratamiento de residuos líquidos, generalmente designados con la
referencia numérica (200), comprende un sistema de alimentación de
líquido (220) que presenta al menos una entrada (230) a la cámara
de tratamiento (10) unida, de forma operativa, a un depósito de
residuo líquido (240) a través de unos medios de bombeo adecuados
(no ilustrados). El sistema de alimentación de líquidos (220) puede
comprender una pluralidad de depósitos (240), proporcionando, de
forma independiente, residuo líquido a la cámara (10) a través de
una o más entradas (230) asociadas con cada depósito (240). Se
puede requerir múltiples depósitos (240), por ejemplo, cuando se
trata una gama de residuos líquidos, comprendiendo algunos líquidos
que pueden ser explosivos cuando llegan a juntarse y por ello, se
alimentan por separado (y posiblemente en diferentes momentos) a la
cámara (10). La posición de la entrada (230) dentro de la cámara de
tratamiento (10) es un parámetro importante y la inyección de
residuo líquido en la cámara debe evitarse en lugares entre el
extremo de salida de los sopletes de plasma (40) y el material
líquido (38) en la parte inferior de la cámara y en el extremo
superior de la cámara (10) en el que las temperaturas no son
suficientes para tratar el residuo en los gases producidos, sino
que solamente sirven para vaporizar el residuo líquido. En cambio,
la entrada de residuo líquido (230) se sitúa de forma longitudinal
intermedia entre los sopletes de plasma (40) y el extremo superior
de la columna de residuos (35), preferentemente próxima a por lo
menos los extremos de salida de los sopletes de plasma (40). En
particular, la entrada de residuo líquido (230) está dispuesta
dentro de la cámara (10) de modo que el residuo líquido que fluye
desde la entrada (230) hacia la cámara (10) sea dirigido a una zona
de alta temperatura (260) de columna de residuos (35) y la entrada
de residuo líquido (230) suele estar asociada con unos medios de
soplete de plasma. La zona de alta temperatura (260) comprende una
temperatura suficientemente alta para convertir el residuo líquido,
en particular residuo líquido orgánico y volátil, directamente en
gases producidos antes de que pueda tener lugar cualquier
vaporización. En esta forma de realización, los medios de soplete de
plasma, que proporciona la zona de alta temperatura requerida para
el tratamiento del residuo líquido, pueden consistir en los
sopletes de plasma primarios (40), en cuyo caso la entrada de
líquido (230) está dispuesta dentro de una zona predeterminada
próxima y por encima de por lo menos uno de los sopletes de plasma
primarios (40). Preferentemente, y haciendo referencia a las Figuras
2 y 3, la entrada de residuo líquido (230) está dispuesta por
encima de un soplete de plasma (40), dentro de un arco
predeterminado (290) tomado en un plano perpendicular al eje (18).
El arco (290) proporciona una medida de la declinación mínima
admisible en el perfil de la temperatura desde el soplete de plasma
(40) a la altura del lugar de la entrada de residuo líquido (230),
de modo que proporcione una temperatura suficientemente alta para
el tratamiento del residuo líquido. Con referencia a la Figura 3, el
centro de la entrada de líquido (230) está situado en un primer
plano imaginario (201) que comprende un eje longitudinal (18) de la
cámara de tratamiento (10) y el centro del extremo de salida del
soplete de plasma (40) está situado en un segundo plano imaginario
(202), que comprende también el eje longitudinal (18). El ángulo
(203) entre estos dos planos imaginarios (201, 202) varía entre 0º,
cuando el centro de la entrada de líquido (230) está situado por
encima del centro de los medios de soplete de plasma (40) con
respecto al eje longitudinal (18) y un valor máximo que es igual a
una mitad del arco predeterminado (290). En condiciones normales, el
arco predeterminado (290) es 60º, es decir, el ángulo (203) es
\pm 30º. Por supuesto, si la entrada de líquido (230) está
situada demasiado alta por encima del soplete de plasma (40), o más
allá del arco (290), la temperatura de la zona en la que el residuo
líquido se alimenta en la cámara (10) puede no ser suficiente para
que se produzca la conversión completa del residuo líquido y en
cambio, se vaporiza en su totalidad o en parte y se extrae desde la
cámara (10) a través de la salida (50). Si existe una pluralidad de
entradas de residuo líquido (230), cada una de ellas debe dirigirse
hacia una zona de alta temperatura proporcionada por los mismos, o
como alternativa diferentes, sopletes de plasma primarios (40).
En esta forma de realización, la materia líquida
y en partículas recogidas en el depósito (85) desde el dispositivo
depurador (80) es recanalizada hacia la cámara (10) a través de una
entrada de residuo líquido compartida o alternativamente separada
(230) para ayudar a la alimentación de materia en partículas, se
puede proporcionar líquido adecuado al depósito (85) para actuar
como un portador.
Con referencia a la Figura 4, en la segunda forma
de realización de la presente invención el dispositivo para el
tratamiento del residuo líquido, generalmente designado por la
referencia numérica (300), comprende un sistema de alimentación de
líquido (320) que presenta al menos una entrada (330) a la cámara de
tratamiento unida, de forma operativa, a por lo menos un depósito
de residuo líquido (340) a través de medios de bombeo adecuados (no
ilustrados). Como en el caso de la primera forma de realización, el
sistema de alimentación de líquido (320) puede comprender una
pluralidad de depósitos (340), proporcionando cada uno, de forma
independiente, residuo líquido a la cámara (10) a través de una o
más entradas (330) asociados con cada depósito (340). Como antes, se
puede requerir múltiples depósitos, por ejemplo, cuando se realiza
el tratamiento de una gama de residuos líquidos, comprendiendo
algunos líquidos que pueden ser explosivos cuando llegan a juntarse
y por ello, se alimentan por separado (y posiblemente en diferentes
momentos) a la cámara (10). La posición de la entrada (330) dentro
de la cámara de tratamiento (10) es un parámetro importante y la
inyección de residuo líquido en la cámara debe evitarse en lugares
situados entre los extremos de salida de los sopletes de plasma (40)
y el material líquido (38) en la parte inferior de la cámara (10) y
en el extremo superior de la cámara (10) en el que las temperaturas
no son suficientes para el tratamiento del residuo líquido en gases
producidos, sino que solamente sirven para vaporizar el residuo
líquido. Por ello, la entrada de residuo líquido (330) está situada
longitudinalmente intermedia entre los sopletes de plasma (40) (en
particular, su extremo de salida) y el extremo superior de la
columna de residuos (35), en particular, las salidas de gas
(50)).
Como en el caso de la primera forma de
realización, la entrada de residuo líquido (330) está asociada con
unos medios de soplete de plasma para que el residuo líquido que
fluye desde la entrada (330) hacia la cámara (10) sea dirigido a una
zona de alta temperatura (360) de tal modo que se produzca una
conversión rápida del residuo líquido, en particular residuo
líquido orgánico y volátil, directamente en gases producidos antes
de que pueda tener lugar cualquier vaporización. En esta forma de
realización, los medios de soplete de plasma que proporciona la
zona de alta temperatura requerida (360) para el tratamiento del
residuo líquido pueden consistir en uno o más sopletes de plasma
secundarios (48) configurados para proporcionar penachos de plasma
(es decir, chorros de gas caliente) generados por los sopletes (40)
en la zona de descarga de líquido de la entrada (330). Como en el
caso de los sopletes de plasma primarios (40), los sopletes de
plasma secundarios (48) están conectados, de forma operativa, a
fuentes adecuadas de energía eléctrica, gas y refrigerante de agua
(49), separadas o comprendiendo las fuentes de energía eléctrica,
gas y refrigerante de agua (45) de los sopletes de plasma primarios
(40).
Tal como se ilustra en las Figuras 4 y 5, la zona
de alta temperatura (360) puede estar comprendida, al menos en
parte, dentro de una cámara mezcladora (370) que se extiende
lateralmente desde la cámara de tratamiento (10). Esta disposición
proporciona la mezcla del residuo líquido proporcionado a través de
la entrada (330) con el chorro de gas caliente o penacho de plasma
proporcionado por el soplete de plasma secundario (48), permitiendo
que el residuo líquido sea contenido y tratado antes de introducirse
en la columna de residuos principal (35) en al cámara de
tratamiento (10). Por lo tanto, dicha disposición es de especial
utilidad cuando el dispositivo (300) necesita situarse más próxima
a la parte superior de la cámara (10), donde la temperatura de la
columna de residuos (35) está substancialmente reducida y en la
cual, el contacto con esta parte de la columna de residuos (35)
podría reducir substancialmente la temperatura alrededor de la
entrada (330), de tal modo que al menos parte del residuo líquido
podría vaporizarse en lugar de convertirse por el soplete de plasma
(48).
Sin embargo, otras disposiciones son también
posibles. Por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 6, el soplete
de plasma secundario (48) y la entrada de líquido (330) pueden
situarse dentro de la cámara de tratamiento (10) de tal modo que el
chorro de gas caliente producido por el soplete de plasma (48) y el
residuo líquido proporcionado por la entrada (330) sean dirigidos y
concentrados hacia la misma zona (360) dentro de la cámara (10). En
este caso, el soplete de plasma secundario (48) y la entrada de
líquido (330) son preferentemente coplanares, siendo su plano común
perpendicular o formando cualquier ángulo adecuado con respecto al
eje longitudinal (18) y situado en cualquier lugar deseado dentro
de la cámara (10), en posición intermedia entre los sopletes de
plasma primarios (40) y el extremo superior de la columna de
residuos (35). Si la cámara (10) comprende una pluralidad de
sopletes de plasma secundarios (48) y una pluralidad de entrada de
líquido (330), cualquier combinación numérica deseada de estos dos
componentes pueden acoplarse juntos para proporcionar una o más
zonas de alta temperatura (360) servida por un o más sopletes de
plasma secundarios (48) y una o más entradas de líquido (330),
cuando sea necesario. Por supuesto, cualquiera de dichos
acoplamientos necesitaría tener la seguridad de que, tomando en
consideración su posición longitudinal, los sopletes de plasma (48)
proporcionan suficiente energía para mantener las correspondientes
zonas de alta temperatura (360) a una temperatura suficientemente
alta para asegurar una conversión completa del residuo líquido
proporcionado por las correspondientes entradas de líquido
(330).
Como en el caso de la primera forma de
realización, la materia líquida y en partículas recogida en el
depósito (85) desde el dispositivo depurador (80) es recanalizada
hacia la cámara (10) a través de una entrada de residuos líquidos
compartida o separada (330). Para ayudar a la alimentación de
materia en partículas, un líquido adecuado se puede proporcionar al
depósito (85) para actuar como un forzador.
Aunque el dispositivo para el tratamiento de
residuo líquido, según la presente invención, en particular su
primera y segunda formas de realización, están mejor incorporadas
como una parte integrante de un convertidor de residuos mixtos del
tipo de plasma, es evidente que el dispositivo de la presente
invención es fácilmente reconvertible en un gran número de
convertidores de residuos sólidos basados en plasma ya existentes
así como convertidores de residuos mixtos. Además, es también
evidente que el dispositivo de la presente invención se puede
incorporar también o en realidad, reconvertirse en un convertidor
con base de soplete de plasma que trata solamente el residuo
líquido.
Claims (20)
1. Aparato (100) para convertir residuos, que
comprende:
- (a)
- una cámara de conversión de residuos (10) adaptada para alojar una columna de residuos (35);
- (b)
- al menos unos primeros medios de soplete de plasma (40) para generar chorros de gas caliente en uno de sus extremos de salida y para dirigir dicho chorro hacia una parte inferior longitudinal de la cámara (10);
- (c)
- al menos unos medios de salida de gas (50) en una parte longitudinal superior de la cámara (10);
- (d)
- unos medios de entrada de residuos (20) asociados con dicha parte superior de dicha cámara (10) para introducir residuos sólidos/mixtos en dicha cámara (10);
y caracterizado porque comprende,
además:
- (e)
- al menos una entrada de residuo líquido (230, 330) para proporcionar una comunicación de líquido entre dicha cámara (10) y un suministro de residuo líquido (240), estando al menos una entrada de líquido (230, 330) longitudinalmente dispuesta intermedia entre al menos unos primeros medios de soplete de plasma (40) y dichos medios de entrada de residuos (20), en los que dicha entrada de líquido (230, 330) está asociada con al menos unos medios de soplete de plasma (40, 48) de tal modo que, durante el funcionamiento de dicho aparato (100), el residuo líquido que fluye desde la entrada (230, 330) hacia dicha cámara (10) sea dirigido a una zona de alta temperatura proporcionada por al menos unos medios de soplete de plasma (40, 48), que están asociados con al menos una entrada de líquido (230, 330).
2. Aparato (100) según la reivindicación 1, que
comprende además al menos unos segundos medios de soplete de plasma
(48).
3. Aparato (100) según la reivindicación 2, en el
que al menos una entrada de líquido (330) y dichos por lo menos
unos segundos medios de soplete de plasma (48) están dispuestos en
una cámara mezcladora (370) en comunicación con dicha cámara
(10).
4. Aparato (100) según la reivindicación 2, en el
que al menos una entrada de líquido (330) y dichos segundos medios
de soplete de plasma (48) están situados dentro de dicha cámara
(10).
5. Aparato (100) según la reivindicación 4, en el
que al menos una entrada de líquido (220, 330) y dichos por lo
menos unos medios de soplete de plasma (40, 48) son
coplanarios.
6. Aparato (100) según la reivindicación 5, en el
que una línea de centros de dichos segundos medios de soplete de
plasma (48) está comprendida en un plano substancialmente
perpendicular a un eje longitudinal (18) de dicha cámara (10).
7. Aparato (100) según la reivindicación 1, en el
que dichos por lo menos unos medios de soplete de plasma (40, 48),
que están asociados con al menos una entrada de líquido (230), es
al menos uno de dichos primeros medios de soplete de plasma
(40).
8. Aparato (100) según la reivindicación 7, en el
que el centro de dicha por lo menos una entrada de líquido (230)
está situado en un primer plano imaginario (201) que comprende un
eje longitudinal (18) de dicha cámara de tratamiento (10) y en el
que el centro del extremo de salida de dicho por lo menos un primer
soplete de plasma (40) está situado en un segundo plano imaginario
(202) que comprende dicho eje longitudinal (18), en el que dicho
primer plano imaginario (201) forma un ángulo predeterminado (203)
con respecto a dicho segundo plano imaginario (202), y en el que
dicha entrada de líquido (230) está situada por encima de los
primeros medios de soplete de plasma (40) con respecto a dicho eje
longitudinal
(18).
(18).
9. Aparato (100) según la reivindicación 8, en el
que dicho ángulo predeterminado (203) es menor que un ángulo de
aproximadamente \pm 30º.
10. Aparato (100) según la reivindicación 1, en
el que dichos medios de entrada de residuos (20) comprenden unos
medios de esclusa de aire (30) que comprenden una cámara de carga
(36) para aislar una cantidad predeterminada de dicho residuo de
forma secuencial desde una parte interior de dicha cámara (36) y
desde una parte exterior de dicha cámara (36).
11. Aparato (100) según la reivindicación 10, en
el que dichos medios de entrada de residuos (20) comprenden,
además, unos medios de desinfección (31) adecuados para
proporcionar, de forma selectiva, una cantidad de desinfectante
adecuado a por lo menos una parte exterior de dichos medios de
esclusa de aire (30).
12. Aparato (100) según la reivindicación 1, que
comprende, además, unos medios de recogida (41) adecuados para
recoger productos fundidos durante el funcionamiento de dicho
aparato.
13. Aparato (100) según la reivindicación 12, que
comprende, además, al menos un orificio de salida para proporcionar
productos fundidos (38) desde dichos medios de recogida (41) a una
parte exterior de dicho aparato.
14. Aparato (100) según la reivindicación 1, en
el que al menos unos medios de salida de gas (50) están unidos, de
forma operativa, a unos medios depuradores (80) para extraer al
menos materia en partículas, materia líquida o gases no deseados
arrastrados con la corriente de gases producidos que sale de dicha
cámara (10) a través de por lo menos unos medios de salida de gas
(50).
15. Aparato (100) según la reivindicación 14, en
el que dichos medios depuradores (80) comprenden unos medios de
depósito (85) para recoger al menos una de dichas materias en
partículas o materias líquidas extraídas por dicho dispositivo
depurador (80).
16. Aparato (100) según la reivindicación 15, en
el que dichos medios de depósito (85) están unidos, de forma
operativa, a por lo menos unos medios de entrada de residuo líquido
(230, 330) para redirigir cualquiera de dicha materia en partículas
o de dicha materia líquida en dichos medios de depósito (85) a
dicha cámara (10).
17. Aparato (100) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el que dicho residuo alojado en dicha
cámara (10) comprende residuos sólidos.
18. Aparato (100) según la reivindicación 17, en
el que dicho residuo que debe alojarse en dicha cámara (10)
comprende, además, residuo líquido.
19. Aparato (100) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el que dicho residuo alojado en dicha
cámara (10) comprende residuo líquido.
20. Aparato (100) según la reivindicación 1, en
el que dicho residuo líquido comprende por lo menos un residuo
líquido volátil o un residuo líquido orgánico.
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