ES2265973T3 - Proceso y dispositivo de secado, de separacion, de clasificacion y de descomposicion de residuos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para secar, separar, clasificar y descomponer productos residuales, caracterizado por el hecho de que los productos residuales sólidos son introducidos en un proceso de degasificación y/o de gasificación de residuos junto a los gases de escape en una cámara en forma de chimenea y son depositados total o parcialmente en la parte inferior en forma de embudo de esta cámara en forma de chimenea, y que al mismo tiempo y/o a continuación son introducidos el aire y el gas de escape junto a los productos residuales sólidos del proceso de degasificación y/o del proceso de gasificación separadamente desde abajo en la cámara bajo presión, donde el aire es introducido esencialmente de forma axial y el gas de escape junto a los productos residuales sólidos esencialmente de forma tangencial en la cámara, de modo que se obtiene una vorticidad rotacionalmente simétrica, a modo de fuente, de los materiales sólidos y gaseosos en la cámara, y a continuación o durante el proceso continuo los productos sólidos, secados, separados, clasificados y esencialmente descompuestos y el gas son evacuados hacia abajo con las partículas de material sólido que se hallan en éste hacía arriba a través de una abertura de descarga del gas de la cámara.
Description
Proceso y dispositivo de secado, de separación,
de clasificación y de descomposición de residuos.
La invención se refiere a los ámbitos de la
ingeniería mecánica, de la economía de los desechos y de la
industria del papel y se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para secar, separar, clasificar y descomponer productos
residuales de un proceso de gasificación y/o desgasificación de
desechos en particular de productos residuales ya parcialmente
descompuestos, que se obtienen después de un proceso de
desgasificación o de gasificación (pirólisis).
En la elaboración de los residuos de papel en el
proceso de reciclaje permanecen residuos después de la suspensión
del lavado realizado mecánicamente. Estos residuos pueden contener
en diferente cantidad, concentración y tipo, residuos de cartón, de
papel agrumado, piezas de plástico, residuos de madera, partes
metálicas y muchos otros. La totalidad de estos residuos es llamada
residuos de cribado. Estos residuos de cribado son puestos después
de la salida del proceso de lavado y si fuera necesario tras un
almacenamiento previo, en el que puede tener lugar un secado
gravimétrico, en general en una descarga para residuos especiales.
Estos residuos de cribado contienen en este punto como media un 50%
de agua, que puede estar en la madera y en el papel como agua de
superficie y también como agua absorbida.
Se conocen y se han descrito diversos
procedimientos y dispositivos que comprenden la preparación y/o
combustión y/o gasificación de residuos, desechos y también
residuos de cribado.
Según la EP 0 609 802 A1 se conoce un
procedimiento y un dispositivo para la desgasificación y/o
gasificación continua de un combustible sólido o sustancia de
desecho.
El dispositivo consiste en un reactor en forma
de chimenea, en el que la carga, el medio de gasificación gaseosa y
el combustible gaseoso producido son conducidos corriente abajo en
la corriente continua. El medio de gasificación es precalentado por
el combustible gaseoso en el intercambiador de calor
contracorriente helicoidal situado en la parte del revestimiento.
Este medio de gasificación precalentado es ulteriormente calentado
en canales helicoidales u ondulados en el cuerpo cerámico del horno
del reactor y en un cuerpo central cónico o en forma paraboloide
que se introduce en la parte inferior de la carga y que sirve de
cierre del horno. El óxido es formado por una pieza opuesta girable
verticalmente desplazable, que representa un cono lleno o un cuerpo
toroidal cónico hueco, que respecto a la parte del horno inferior
deja abierto un pasaje anular regulable para la salida del
combustible gaseoso producido y para la descarga de los productos
de reacción sólidos o fluidos en forma de ceniza, polvo, residuos
de destilación.
Además se observa por la DE 28 16 282 una
incineradora de basura y un procedimiento para la incineración de
basura. La incineradora de basura comprende un lecho fluidificado,
que contiene las partículas de transmisión de calor, y en el que es
introducida la basura. A través de la chapa del fondo el aire es
introducido como gas oxidante a través de una abertura central y a
través de aberturas dispuestas en dirección perimetral. La basura es
quemada en el lecho
fluidificado.
fluidificado.
En este procedimiento y dispositivo es
desventajoso el hecho de que no se produce la desgasificación y/o
gasificación completa de los combustibles o residuos sólidos.
El objetivo de la invención consiste en el hecho
de indicar un procedimiento y un dispositivo, que después de la
desgasificación y/o gasificación de residuos transforme y utilice
ulteriormente a ser posible completamente los productos residuales
restantes. La tarea se resuelve a través de la invención indicada
en las relativas reivindicaciones. Los perfeccionamientos son
objeto de las subreivindicaciones.
A través del dispositivo conforme a la invención
y el proceso conforme a la invención es posible transformar
ulteriormente y posiblemente completamente los productos residuales
y en particular las sustancias restantes que no han sido
descompuestas completamente por los procesos de desgasificación o
de gasificación, de manera que pueda ocurrir una emisión al
ambiente y/o ser descargadas en un vertedero esencialmente sin
medidas especiales y posiblemente de modo no tóxico.
El dispositivo conforme a la invención actúa del
siguiente modo. Los productos residuales sólidos por ejemplo de un
proceso de pirólisis, en el que las sustancias residuales ya están
parcial o casi completamente transformadas, son introducidas junto
con el gas de escape en una cámara a modo de chimenea. Éstos se
depositan principalmente en la parte inferior en forma de embudo de
la cámara. La parte en forma de embudo puede ser efectuada en este
caso ventajosamente en forma de tronco de cono o en forma de
chimenea y dispuesta linealmente de forma centrada y/o descentrada.
Después del depósito de los primeros productos residuales sólidos y
luego durante la ulterior alimentación de la cámara con los
productos residuales sólidos se insufla aire, ventajosamente
precalentado, desde abajo a través de la parte de pared doble de la
abertura de descarga, que está dispuesta en el centro en la parte en
forma de embudo de la cámara. Esto ocurre ventajosamente con una
presión de 6-8 kPa.
Para ello la parte en forma de embudo de la
cámara es efectuada ventajosamente en forma de tronco cónico y en
la parte superior completa o parcialmente con doble pared, a través
de lo cual puede realizarse una ranura definida entre las dos
paredes.
Al mismo tiempo la mezcla de gas y material
sólido e introducidos, ventajosamente del procedimiento de
pirólisis, es introducida tangencialmente en la cámara a través de
la chimenea de guía efectuada con doble pared así como
paralelamente a la parte en forma de embudo de la cámara. Las
aberturas llevan la mezcla de gas y material sólido forzosamente a
la zona del material sólido almacenado y en ésta hacia el interior,
donde se encuentra con el aire introducido. El gas de pirólisis es
introducido del mismo modo con una presión de 6-8
kPa.
Las aberturas, a través de las cuales el aire y
la mezcla de gas y sustancias sólidas alcanzan la cámara, están
formadas ventajosamente con dos partes incorporadas de forma
troncocónica situadas una dentro de la otra en la parte de forma
troncocónica de la cámara. A través de estas partes incorporadas se
forma, entre la pared de la cámara y la primera parte incorporada y
entre las dos partes incorporadas de forma troncocónica una ranura
anular respectiva. Estas ranuras anulares son ventajosamente del
mismo modo nuevamente modificables, pues las partes incorporadas son
acomodadas opuestas y desplazables contra la pared de la cámara. A
través de la variación de la dimensión de la ranura anular puede
regularse la velocidad del flujo de aire introducido y de la
cantidad de mezcla de gas y sustancias sólidas.
Al pasar por el lecho de sustancias sólidas, el
gas de pirólisis es liberado de los componentes sólidos, como coque
y ceniza. El aire introducido puede reaccionar al pasar por el
lecho de sustancias sólidas con las sustancias sólidas. En este
caso, el carbón presente y los hidrocarburos son transformados en
CO, CO_{2}, H_{2}O y H_{2}. El calor de reacción que se emite
en este caso provoca el aumento de la temperatura en el lecho de
sustancias sólidas y de la mezcla de gas a unos 1200°C. Esta
temperatura es suficiente para que los hidrocarburos gaseosos
superiores se pirolicen en la mezcla de gas.
Para iniciar todo el proceso y para fijar la
temperatura de reacción se instala un quemador en la parte
superior, ventajosamente cilíndrica, de la cámara.
El gas que sale por la zona superior de la
cámara está liberado en amplia medida de carbón e hidrocarburos
superiores y presenta nitrógeno y un porcentaje elevado de CO y
H_{2}. Las partículas de material sólido que se hallan todavía en
el gas pueden ser separadas en un ciclón conectado corriente
abajo.
A través de la abertura de salida puede
eliminarse el material sólido libre de carbón e hidrocarburos
ulteriormente transformado. Asimismo los residuos no transformados,
como residuos de carbón y de ceniza, son recogidos en la tolva
colectora posicionada centralmente y son eliminados a través del
sucesivo pozo de descarga de ceniza.
Debido a que la mezcla de gas de pirólisis y
aire es soplada hacia arriba, se forma en la cámara un remolino
axialmente simétrico, que tiene en dirección axial la forma de una
fuente, a través de lo cual el material sólido almacenado poco
estable es absorbido y es llevado de la pared de la cámara a la zona
axial de la cámara. Allí los materiales sólidos total o
parcialmente transformados caen hacia abajo según su densidad en
diferentes puntos del fondo de la cámara y de esta forma pueden ser
ventajosamente retirados y clasificados. Las sustancias sólidas que
no pueden ser levantadas por el aire en la entrada, son igualmente
extraídas a través de la abertura de salida. El flujo que se forma
es estable y aún se puede estabilizar más a través de la instalación
de una canalización de guía para la homogeneización de la
circulación de las sustancias sólidas en el caso de que varíe el
nivel de llenado. Las variaciones del caudal de aire tampoco pueden
modificar el flujo en las zonas amplias.
A continuación se describe la invención con
mayor detalle en base a un ejemplo de realización.
La cámara en forma de chimenea es formada por un
contenedor cilíndrico con un diámetro de 2000 mm y una longitud de
revestimiento de 4000 mm de alto con un fondo a vez y en la zona
inferior de forma troncocónica con una inclinación de 45°. En la
zona superior del revestimiento se encuentra un tubo de salida del
gas cortado tangencialmente con un diámetro de 500 mm. La cámara
está localizada sobre una estructura en la zona de paso entre la
parte cilíndrica y de forma troncocónica del contenedor. El
revestimiento compuesto de acero al carbono del contenedor está
protegido con respecto a los gases de reacción con un revestimiento
de ladrillos de 200 mm de espesor. El fondo de forma troncocónica
tiene dispuesto axialmente un reborde de adaptación de 1000 mm de
diámetro para la alimentación de aire. La parte del fondo de forma
troncocónica tiene además una ranura anular lateral superior a 180°,
a través de la cual se introduce tangencialmente el gas de escape y
los materiales sólidos juntos a una velocidad de flujo de 20 m/s y
se distribuyen uniformemente a lo largo del perímetro de la cámara.
Hacia el centro están dispuestas la una dentro de la otra en forma
de embudo dos paletas de guía de forma troncocónica. La más grande
está situada a mayor profundidad y tiene 700 mm de diámetro
mientras que la otra tiene 500 mm de diámetro. El aire que entra
desde abajo hacia arriba penetra axialmente el lecho de material
sólido y se encuentra con el gas de escape. La mezcla de gas atrae
las partículas sólidas sacándolas hacia arriba subiendo a lo largo
de la pared del contenedor y reaccionando en este caso con la
mezcla de gas. En la tercera parte superior del contenedor el flujo
cae hacia el interior y se calma, de manera que las partes de
carbón que todavía no han sido térmicamente descompuestas y los
contenidos de ceniza caen nuevamente hacia abajo. Allí encuentran
una tolva colectora posicionada en el centro, que atraviesa hasta la
zona inferior y son eliminadas por un transportador helicoidal. La
mezcla de gas caliente provoca una reacción con las partículas de
carbón calientes a 700°C, a través de lo cual se libera la energía
que calienta la mezcla de gas y la pared del reactor a 1200°C. A
causa de la amplia sección transversal del contenedor y de la
normalización del flujo asociada resulta un tiempo de reacción
suficiente para la descomposición del carbono en CO y CO_{2}. En
este caso la humedad resiudal del gas de proceso con el carbón es
transformada en CO y H_{2}. Las dos partes incorporadas descritas
de forma troncocónica, entre las cuales salen el aire y el gas de
escape, están dispuestas de modo regulable sobre fijaciones, de
manera que se puedan optimizar las velocidades de flujo. Las dos
partes incorporadas son de cerámica.
Para garantizar el inicio de una reacción
química, en particular en el proceso de encendido y más tarde de la
fuente del encendido de seguridad, se dispone axialmente un
quemador de encendido en forma de quemador al plasma con una
capacidad de 4 kW en la parte inferior cilíndrica del contenedor,
que trabaja independientemente de la presión y puede ser conectado
y desconectado en cada condición operativa.
Claims (20)
1. Procedimiento para secar, separar,
clasificar y descomponer productos residuales, caracterizado
por el hecho de que los productos residuales sólidos son
introducidos en un proceso de degasificación y/o de gasificación de
residuos junto a los gases de escape en una cámara en forma de
chimenea y son depositados total o parcialmente en la parte
inferior en forma de embudo de esta cámara en forma de chimenea, y
que al mismo tiempo y/o a continuación son introducidos el aire y
el gas de escape junto a los productos residuales sólidos del
proceso de degasificación y/o del proceso de gasificación
separadamente desde abajo en la cámara bajo presión, donde el aire
es introducido esencialmente de forma axial y el gas de escape
junto a los productos residuales sólidos esencialmente de forma
tangencial en la cámara, de modo que se obtiene una vorticidad
rotacionalmente simétrica, a modo de fuente, de los materiales
sólidos y gaseosos en la cámara, y a continuación o durante el
proceso continuo los productos sólidos, secados, separados,
clasificados y esencialmente descompuestos y el gas son evacuados
hacia abajo con las partículas de material sólido que se hallan en
éste hacía arriba a través de una abertura de descarga del gas de
la cámara.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los productos residuales
introducidos están constituidos por coque, ceniza, hidrocarburos,
CO_{2}, CO, H_{2}, H_{2}O.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el aire es introducido en
el fondo de forma troncocónica de la cámara axialmente a través de
la parte redonda de pared doble del pozo de descarga.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el aire es introducido
precalentado y/o está en la cámara con una presión de
6-8 kPa.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los gases de escape son
introducidos de modo tangencia) a través de las aberturas en la
parte de forma troncocónica de la cámara, donde se encuentran con
el aire introducido en la zona de las sustancias sólidas.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los gases de escape son
introducidos en la cámara con una presión de 6-8
kPa.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la velocidad del gas de
escape y del aire es regulada.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que en el área del fondo de
forma troncocónica de la cámara, una o dos partes incorporadas de
forma troncocónica situadas una dentro de la otra forman una o dos
ranuras anulares opuestas y regulables con respecto al fondo de la
cámara, donde son introducidos de manera radial o de modo
tangencia) el aire axialmente a través de una ranura anular y el gas
de escape a través de la otra ranura anular.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las velocidades del gas de
escape y/o del aire son reguladas a través de la variación de la
dimensión de la ranura anular.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que un quemador de soporte,
que está dispuesto en la parte cilíndrica, inicia la reacción en el
estado de encendido y en la condición operativa asegura el
mantenimiento continuo de la reacción.
11. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento según una de las reivindicaciones
1-10, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo está constituido de una cámara de reacción en forma de
chimenea, cuyo fondo está conformado en forma de embudo y en este
fondo están presentes unas aberturas separadas para la entrada del
aire y del gas de escape con los productos residuales sólidos de un
proceso de degasificación y/o de gasificación, donde estas
aberturas están situadas de manera que el aire entre esencialmente
de modo axial desde abajo y el gas de escape y el material sólido
entren esencialmente juntos de modo tangencial en la zona del
reactor, donde una abertura en el fondo en forma de embudo de la
cámara del reactor sirve para la evacuación de los productos
secados, separados, clasificados y esencialmente descompuestos y en
la cual está presente además en la parte superior una abertura de
escape del gas.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la parte inferior en forma
de embudo de la cámara está conformada de forma troncocónica.
13. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la parte de forma
troncocónica de la cámara y el pozo de descarga están efectuados
total o parcialmente con doble pared.
14. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que las aberturas para el aire
y el gas de escape con los productos residuales sólidos están
situadas en la parte de forma troncocónica, de modo que las
corrientes gaseosas se encuentren al menos parcialmente en el
interior del material sólido depositado.
15. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la dimensión de las
aberturas es modificable.
16. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que las aberturas están
formadas a través de una o dos partes incorporadas de forma
troncocónica dispuestas una dentro de la otra en la parte de forma
troncocónica de la cámara formando una o dos ranuras anulares,
donde fluyen en la cámara a través de una ranura anular el aire y a
través de la otra ranura anular el gas de escape.
17. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que las dos partes
incorporadas de forma troncocónica están situadas opuestas y
móviles con respecto a la pared de la cámara.
18. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la abertura para el gas de
escape con los productos residuales sólidos es una ranura anular
cortada lateralmente superior a 180°.
19. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que el pozo de descarga
presenta más aberturas, donde pueden ser extraídos separados los
productos finalizados clasificados.
20. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que en la parte cilíndrica de
la cámara está dispuesto un quemador de soporte.
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