ES2278902T3 - Sistema de control para un dispositivo de tratamiento de residuos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (100) para el tratamiento de residuos que comprende: un sistema de control (200) para controlar la alimentación de residuos a dicho dispositivo de tratamiento de residuos, una cámara de tratamiento de residuos (10) adaptada para alojar una columna de residuos (35); comprendiendo además dicho dispositivo un sistema de esclusas de equilibrio (30) para permitir selectivamente la alimentación de residuos desde un alimentador (20) externo a una cámara de carga (36) comprendida en dicho sistema de esclusas de equilibrio (30), y desde dicha cámara de carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10), comprendiendo dicho sistema de control (200): unos medios de control (500) conectados funcionalmente a dicho sistema de esclusas de equilibrio (30); por lo menos un primer detector (33'') conectado funcionalmente a dichos medios de control (500) y adaptado para detectar por lo menos una falta de residuos en un primer nivel (E) en dicha cámara de tratamiento (10) y para proporcionar una primeraseñal correspondiente a dichos medios de control (500) cuando no se detecten residuos en dicho primer nivel (E); en el que dichos medios de control (500) están adaptados por lo menos para controlar dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) y para alimentar los residuos desde dicha cámara de carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10) como respuesta a la recepción de dicha primera señal; caracterizado porque dicho primer nivel (E) es tal que un volumen de dicha cámara de tratamiento (10) entre dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) y dicho primer nivel (E) no es inferior al volumen de dicha cámara de carga (36).
Description
Sistema de control para un dispositivo de
tratamiento de residuos.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para la conversión o el tratamiento de residuos, que
comprende el tratamiento, el acondicionamiento o la recogida de
residuos. En particular, la presente invención se orienta hacia un
sistema y un procedimiento para controlar el suministro de residuos
a un dispositivo de tratamiento de residuos basado en una antorcha
de plasma.
El tratamiento de residuos, incluidos los
residuos municipales, médicos, tóxicos y radioactivos, mediante
instalaciones de tratamiento de residuos basadas en una antorcha de
plasma es bien conocido. Haciendo referencia a la Figura 1, una
primera instalación típica de tratamiento de residuos basada en
técnicas de plasma (1) comprende una cámara de tratamiento (10),
típicamente en forma de un pozo vertical, en el que, típicamente, se
introducen residuos sólidos (20), y a veces también mixtos (es
decir, en general sólidos y líquidos o semilíquidos) por el extremo
superior del mismo mediante unos medios de entrada de residuos que
comprende una disposición de esclusas de equilibrio (30). Una o una
pluralidad de antorchas de plasma (40) en el extremo inferior de la
cámara (10) calienta la columna (35) de residuos en la cámara (10),
y convierten los residuos en gases que son canalizados hacia afuera
por un escape (50), y un material líquido (38), típicamente metales
fundidos y/o escoria, que es recogido, periódicamente o
continuamente, en un depósito (60) dispuesto en el extremo inferior
de la cámara (10). Un fluido oxidante, como aire, oxígeno o vapor
(70), puede suministrarse en el extremo inferior de la cámara (10)
para convertir el carbón generado en el tratamiento de los residuos
orgánicos, en gases útiles como, por ejemplo, CO y H_{2}. Un
dispositivo similar para el tratamiento residuos sólidos se describe
en la patente US nº 5.143.000, cuyo contenido se incorporan a la
presente memoria como referencia.
Los residuos no pueden introducirse en la cámara
(10) hasta que la columna de residuos (35) haya descendido lo
bastante como para alojar los nuevos residuos. A continuación, es
necesario que transcurra el tiempo suficiente para que la columna
descienda: si se añaden residuos demasiado pronto, es posible que la
disposición de esclusas de equilibrio (30) se averíe o se estropee;
por otro lado, si se tarda demasiado, el ritmo y la eficiencia del
dispositivo disminuyen.
En el documento JP 10238744, se describe un
sistema de control para el funcionamiento de un medio de extracción
de cenizas, que comprende la detección de una capa ardiente a una
altura predeterminada del horno. Sin embargo, no presenta ninguna
exposición ni sugerencia respecto a cómo controlar automáticamente
la entrada de residuos en un dispositivo de tratamiento de
residuos.
El documento WO01/92784 describe un sistema
similar al de la presente invención. En el sistema descrito en
WO01/92784, el problema de controlar el volumen de residuos que
puede introducirse en la cámara sin bloquear el sistema de
alimentación de la cámara de carga se resuelve midiendo el nivel de
residuos en la cámara de carga y en la cámara de tratamiento.
La patente GB 641.898 describe un sistema
mecánico más bien complejo de control del peso del material que
puede añadirse a una cámara de tratamiento.
Como caso intermedio, una sonda desciende hasta
determinar el nivel de combustible en la cámara de reacción. La
sonda está conectada mediante un enlace mecánico a una plomada sobre
una escala, y desplaza la plomada en una cantidad determinada (que
está relacionada con la diferencia entre el nivel de combustible
máximo permisible y el nivel medido) que permite determinar el peso
de combustible que puede ser añadido a la cámara de tratamiento en
el siguiente ciclo de alimentación hasta alcanzar el nivel a su
valor máximo permisible.
Un objetivo de la presente invención consiste
por lo tanto en proporcionar un sistema para el control de la
entrada de residuos que supere las limitaciones técnicas de los
sistemas de la técnica anterior.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar dicho sistema incorporado como parte integrante de
un dispositivo para el tratamiento de residuos del tipo basado en
antorchas de plasma.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar dichos sistemas que sean relativamente simples y por
ello económicos, tanto de fabricar como de mantener.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar un procedimiento de funcionamiento de una
instalación de tratamiento de residuos basada en antorchas de plasma
que optimice la entrada de residuos en la misma.
La presente invención tiene como objetivo un
sistema de control para controlar la alimentación de residuos en un
dispositivo de tratamiento de residuos, comprendiendo el dispositivo
de tratamiento de residuos una cámara de tratamiento de residuos
adaptada para alojar una columna de residuos; comprendiendo dicho
dispositivo además un sistema de esclusas de equilibrio para
permitir la alimentación selectivamente de residuos desde un
alimentador externo hacia una cámara de carga comprendida en dicho
sistema de esclusas de equilibrio, y desde dicha cámara de carga a
dicha cámara de tratamiento de residuos. Dicho sistema de control
comprende:
medios de control conectados funcionalmente a
dicho sistema de esclusas de equilibrio;
por lo menos un primer detector conectado
funcionalmente a dichos medios de control y adaptado para detectar
por lo menos la falta de residuos en un primer nivel en dicha cámara
de tratamiento y para proporcionar una primera señal correspondiente
a dichos medios de control cuando no se detecten residuos en dicho
primer nivel;
en el que dichos medios de control están
adaptados por lo menos para controlar dicho sistema bloqueador de
entrada aire para alimentar residuos desde dicha cámara de carga a
dicha cámara de tratamiento como respuesta a la recepción de dicha
primera señal.
Dicho primer nivel es tal que un volumen de
residuos que pueda estar alojado en dicha cámara de tratamiento
entre dicho sistema de esclusas de equilibrio y dicho primer nivel
no es inferior a un volumen de residuos que pueda ser alojado en
dicha cámara de carga.
El sistema de control puede comprender, además,
por lo menos un segundo detector conectado funcionalmente a dicho
sistema de control, y estar adaptado para detectar por lo menos una
falta de residuos en un segundo nivel en dicha cámara de
tratamiento, y para proporcionar una segunda señal correspondiente a
dicho sistema de control cuando no se detectan residuos en dicho
segundo nivel, en el que dicho segundo nivel está desplazado en una
distancia predeterminada corriente arriba de dicho primer nivel.
Preferentemente, el primer nivel y dicho segundo nivel son tales que
un volumen de residuos que pueda estar alojado en dicha cámara de
tratamiento entre dicho segundo nivel y dicho primer nivel es
sustancialmente similar al volumen de residuos que pueda estar
alojado en dicha cámara de carga. Preferentemente, el sistema de
control está adaptado para fijar una velocidad de circulación de los
residuos a través de dicha cámara de tratamiento a partir de un
segundo tiempo registrado cuando dicha segunda señal es recibida por
dicho sistema de control y un primer tiempo registrado cuando dicha
primera señal es recibida por dicho sistema de control. Además, el
sistema de control está adaptado para controlar la velocidad de
alimentación de residuos a dicho alimentador externo desde fuentes
externas de residuos de modo que permite ajustar sustancialmente
dicha velocidad de circulación de residuos a través de dicha cámara
de tratamiento.
El sistema de esclusas de equilibrio comprende
preferentemente por lo menos una primera válvula y una segunda
válvula que definen dicha cámara de carga entre ellas, en el que
dicha primera válvula puede abrirse y cerrarse selectivamente para
permitir y evitar, respectivamente, la alimentación de residuos a
dicha cámara de carga, y en el que dicha segunda válvula puede
abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, la alimentación de residuos desde dicha cámara de
carga hacia dicha cámara de tratamiento. La disposición de esclusas
de equilibrio puede estar adaptado para permitir únicamente la
abertura de una de dichas primera y segunda válvulas durante el
funcionamiento de dicha cámara de tratamiento.
Preferentemente, el dispositivo de tratamiento
de residuos comprende por lo menos un sistema de escape para la
salida de gases por la parte longitudinal superior de la cámara. Aún
más preferentemente, el dispositivo de tratamiento de residuos
comprende por lo menos unos medios de antorcha de plasma para que
generen un chorro de gas caliente en uno de sus extremos y dirijan
dicho chorro hacia la parte de fondo de la cámara de
tratamiento.
La presente invención se refiere asimismo a un
dispositivo para el tratamiento de residuos que comprende:
una cámara de tratamiento de residuos adaptada
para alojar una columna de residuos, presentando dicha cámara un
extremo superior;
por lo menos un sistema de antorcha de plasma
que generen un chorro de gas caliente en uno de sus extremos de
salida y que dirijan dicho chorro hacia la parte de fondo
longitudinal de la cámara;
por lo menos unos medios de escape de productos
líquidos en una parte longitudinal inferior de dicha cámara;
un sistema de esclusas de equilibrio para
permitir, selectivamente, la alimentación de los residuos desde un
alimentador externo a una cámara de carga comprendida en dicho
sistema de esclusas de equilibrio, y desde dicha cámara de carga a
dicha cámara de tratamiento,
dicho dispositivo, que comprende además un
sistema de control para controlar la alimentación de residuos a un
dispositivo de tratamiento, comprendiendo el sistema de control:
unos medios de control conectados funcionalmente
a dicho sistema de esclusas de equilibrio;
por lo menos un primer detector conectado
funcionalmente a dichos medios de control y adaptado para detectar
por lo menos la falta de residuos en un primer nivel en dicha cámara
de tratamiento y para proporcionar una correspondiente primera señal
a dicho sistema de control cuando no se detecten residuos en dicho
primer nivel;
en el que dicho sistema de control está adaptado
por lo menos para controlar dicho sistema de esclusas de equilibrio
para dejar pasar residuos desde dicha cámara de carga a dicha cámara
de tratamiento como respuesta a la recepción de dicha primera
señal.
Típicamente, el primer nivel es tal que un
volumen de residuos que pueda estar alojado en dicha cámara de
tratamiento entre dicho sistema de esclusas de equilibrio y dicho
primer nivel no es inferior a un volumen de residuos que pueda ser
alojado en dicha cámara de carga.
Preferentemente, el dispositivo comprende además
por lo menos un segundo detector conectado funcionalmente a dicho
sistema de control, y está adaptado para detectar por lo menos una
falta de residuos en un segundo nivel en dicha cámara de
tratamiento, y para proporcionar una segunda señal correspondiente a
dicho sistema de control cuando no se detectan residuos en dicho
segundo nivel, en el que dicho segundo nivel está desplazado en una
distancia predeterminada corriente arriba de dicho primer nivel.
Preferentemente, el primer nivel y dicho segundo nivel son tales que
un volumen de residuos que pueda estar alojado en dicha cámara de
tratamiento entre dicho segundo nivel y dicho primer nivel es
sustancialmente similar al volumen de residuos que pueda estar
alojado en dicha cámara de carga. Preferentemente, los medios de
control asimismo están adaptados para determinar una velocidad de
flujo de residuos a través de dicha cámara de tratamiento a partir
de un segundo tiempo registrado cuando dicha segunda señal es
recibida por dicho sistema de control y un primer tiempo registrado
cuando dicha primera señal es recibida por dicho sistema de control.
Además, el sistema de control está adaptado para controlar la
velocidad de alimentación de los residuos a dicho alimentador
externo desde fuentes externas de residuos de modo que permite
ajustar sustancialmente dicha velocidad de flujo de residuos a
través de dicha cámara de tratamiento.
Preferentemente, el sistema de esclusas de
equilibrio comprende por lo menos una primera válvula y una segunda
válvula que definen dicha cámara de carga entre ellas, en el que
dicha primera válvula puede abrirse y cerrarse selectivamente para
permitir y evitar, respectivamente, el suministro de residuos a
dicha cámara de carga, y en el que dicha segunda válvula puede
abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, el suministro de residuos desde dicha cámara de
carga a dicha cámara de tratamiento. El sistema de esclusas de
equilibrio está adaptado preferentemente para permitir únicamente la
abertura de una de dichas primera y segunda válvulas durante el
funcionamiento de dicha cámara de tratamiento.
La presente invención se orienta asimismo hacia
un procedimiento para controlar la alimentación de residuos a un
dispositivo de tratamiento de residuos, comprendiendo dicho
dispositivo:
una cámara de tratamiento de residuos adaptada
para alojar una columna de residuos;
un sistema de esclusas de equilibrio para
permitir selectivamente la alimentación de los residuos desde un
alimentador externo a una cámara de carga comprendida en dicho
sistema de esclusas de equilibrio, y desde dicha cámara de carga a
dicha cámara de tratamiento;
procedimiento que comprende:
- (a)
- suministrar una cantidad de residuos determinada a dicha cámara de carga;
- (b)
- detectar la falta de residuos en un primer nivel de dicha cámara de tratamiento;
- (c)
- suministrar pasar dichos residuos de (a) a la cámara de tratamiento cuando se detecte falta de residuos en (b).
En el procedimiento, el primer nivel es
preferentemente tal que un volumen de residuos que pueda estar
alojado en dicha cámara de tratamiento entre dicho sistema de
esclusas de equilibrio y dicho primer nivel no es inferior a un
volumen de residuos que pueda ser alojado en dicha cámara de carga.
Preferentemente, el sistema de esclusas de equilibrio comprende por
lo menos una primera válvula y una segunda válvula que definen dicha
cámara de carga entre ellas, en el que dicha primera válvula puede
abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, el suministro de residuos a dicha cámara de carga,
y en el que dicha segunda válvula puede abrirse y cerrarse
selectivamente para permitir y evitar, respectivamente, el
suministro de residuos desde dicha cámara de carga hacia dicha
cámara de tratamiento, y en el que la etapa (a) comprende las etapas
siguientes:
- (a1)
- abrir dicha primera válvula;
- (a2)
- suministrar los residuos a dicha cámara de carga desde un alimentador externo;
- (a3)
- cerrar dicha primera válvula;
en el que dicha segunda válvula está cerrada
durante las etapas (a1) a (a3).
Preferentemente, la etapa (c) comprende las
etapas siguientes:
- (c1)
- abrir dicha segunda válvula;
- (c2)
- suministrar los residuos desde dicha cámara de carga a dicha cámara de tratamiento;
- (c3)
- cerrar dicha segunda válvula;
en el que dicha primera válvula está cerrada
durante las etapas (c1) a (c3).
El procedimiento puede comprender asimismo las
etapas:
- (d)
- detectar la falta de residuos en un segundo nivel en dicha cámara de tratamiento corriente arriba de dicho primer nivel;
- (e)
- registrar un primer tiempo correlacionado con la detección de falta de residuos en la etapa (b);
- (f)
- registrar un segundo tiempo correlacionado con la detección de falta de residuos en la etapa (d);
- (g)
- determinar una velocidad de flujo de los residuos a través de la cámara de tratamiento a partir de la diferencia entre dicho segundo tiempo y dicho primer tiempo.
Preferentemente, el primer y el segundo niveles
son tales que un volumen de residuos que pueda estar alojado en
dicha cámara de tratamiento entre dicho segundo nivel y dicho primer
nivel es sustancialmente similar al volumen de residuos que pueda
estar alojado en dicha cámara de carga.
La Figura 1 muestra esquemáticamente la
configuración general y los elementos principales de un dispositivo
de tratamiento de residuos sólidos/mixtos mediante plasma según la
técnica anterior.
La Figura 2 muestra esquemáticamente los
elementos principales de la forma de realización preferida de la
presente invención con respecto a un dispositivo de tratamiento de
residuos mediante plasma típico.
La Figura 3 muestra un diagrama de flujo
esquemático que ilustra un procedimiento de funcionamiento para el
sistema de la Figura 2.
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo
esquemático que ilustra un procedimiento de funcionamiento para el
sistema de la Figura 2.
La presente invención está definida por las
reivindicaciones, cuyos contenidos deben entenderse como
comprendidos en la exposición de la memoria; a continuación, se
describen a título de ejemplo haciendo referencia a las figuras
adjuntas.
La presente invención se refiere a un sistema
para el control de la alimentación de residuos a un dispositivo
convertidor de residuos. El término "dispositivo convertidor de
residuos" utilizado en la presente memoria comprende cualquier
dispositivo adaptado para el tratamiento, el acondicionamiento, la
conversión o la retirada de cualquier tipo de material residual,
incluidos residuos municipales, residuos domésticos, residuos
industriales, residuos médicos, residuos radiactivos y otros tipos
de residuos. La presente invención se orienta asimismo hacia
dispositivos convertidores de residuos que presenten dicho sistema,
y a los procedimientos de funcionamiento de dichos sistemas y
dispositivos.
Los términos posicionales relativos "corriente
arriba" y "corriente abajo" utilizados en la presente
memoria hacen referencia a puntos, en general alejados,
respectivamente en sentido hacia arriba o hacia abajo, según la
dirección de la corriente de residuos, a menos que se especifique lo
contrario.
Haciendo referencia a las figuras, la Figura 2
ilustra una forma de realización preferida de la presente invención.
El dispositivo de tratamiento de residuos mediante plasma, designado
con el número (100), comprende una cámara de tratamiento (10), que
aunque típicamente suele presentar la forma de columna vertical
cilíndrica o de cono truncado, puede presentar cualquier forma
deseada. Típicamente, un sistema de alimentación externo de residuos
sólidos o mixtos (20) introduce típicamente residuos sólidos por el
extremo superior de la cámara (10) mediante un sistema de entrada de
residuos que consiste en una disposición de esclusas de equilibrio
(30). Es posible asimismo introducir residuos mixtos en la cámara
(10), aunque en general los residuos líquidos y gaseosos suelen
salir del dispositivo esencialmente sin haber experimentado
tratamiento alguno. El sistema de alimentación de residuos
sólidos/mixtos (20) puede comprender algún sistema de transporte o
similar adecuados, y puede comprender asimismo una trituradora para
romper los residuos en pedazos más pequeños.
La cámara de tratamiento (10) presenta,
típicamente aunque no necesariamente, forma de columna cilíndrica
cuyo eje longitudinal es esencialmente vertical (18). La parte
interior de la cámara de tratamiento (10) en contacto con la columna
de residuos (35) está realizada, típicamente, en material
refractario adecuado, y en su extremo de fondo dispone de una zona
colectora de productos líquidos (41), típicamente en forma de
crisol, que dispone por lo menos de una boquilla de escape asociada
a uno o más depósitos colectores (60). La cámara de tratamiento (10)
comprende además en su extremo superior por lo menos una primera
salida de gases (50) para una primera recuperación de los gases
producidos a partir del tratamiento de los residuos. Una camisa
metálica recubre típicamente el exterior de la cámara (10).
La disposición de esclusas de equilibrio (30)
puede comprender una primera válvula corriente arriba (32) y una
segunda válvula corriente abajo (34), que definen dicha cámara de
carga (36) entre ellas. Aunque en la Figura 2 se ilustran la primera
válvula (32) y la segunda válvula (34) separadas por una distancia
vertical, las válvulas pueden disponerse en cualquier otra
disposición adecuada. Por ejemplo, las válvulas (32), (34) pueden
estar dispuestas horizontalmente sobre un conducto horizontal que
presente un tramo en codo o similar hacia el extremo superior de la
cámara (10). Preferentemente, las válvulas (32), (34) son válvulas
de compuerta, que actúan por medios eléctricos, neumáticos o
hidráulicos, para abrirse o cerrarse independientemente cuando sea
necesario. Una disposición de alimentación por etapas con cierre
(39) se encarga de introducir típicamente residuos sólidos y/o
mixtos desde el sistema de alimentación (20) al interior de la
cámara de carga (36) cuando la primera válvula (32) está abierta, y
la segunda válvula (34)
está cerrada. Opcionalmente, la disposición de esclusas de equilibrio (30) puede comprender válvulas adicionales.
está cerrada. Opcionalmente, la disposición de esclusas de equilibrio (30) puede comprender válvulas adicionales.
Opcionalmente, la disposición de alimentación
por etapas (39) puede comprender un sistema pulverizador
desinfectante (31) que pulverice el mismo con desinfectante, de
forma periódica o continua, cuando sea necesario, en particular,
cuando se estén tratando residuos médicos en el dispositivo
(100).
Una o una pluralidad de primeras antorchas de
plasma (40) en el extremo inferior de la cámara de tratamiento (10)
están conectadas funcionalmente a suministradores adecuados de
energía eléctrica y refrigeración por agua y gas (45), y las
antorchas de plasma (40) pueden ser de los tipos transferencia o no
transferencia. Las antorchas (40) están montadas en la cámara (10)
mediante unos manguitos sellados adecuados que no dificulten la
sustitución o el funcionamiento de las antorchas (40). Las antorchas
(40) generan gases calientes que salen hacia abajo en ángulo hacia
el extremo de fondo de la columna de residuos. Las antorchas (40) se
distribuyen por el extremo de fondo de la cámara (10) de tal modo
que mientras están encendidas, los penachos que salen las antorchas
(40) calientan la parte inferior de la columna de residuos del modo
más homogéneo posible, hasta una temperatura alta, típicamente de
1.600ºC o superior. Las antorchas (40) generan en sus extremos de
salida chorros de gases calientes, o penachos de plasma, cuya
temperatura media está comprendida entre los 2.000ºC y los 7.000ºC.
El calor que se desprende de las antorchas (40) asciende por la
columna de residuos, y en consecuencia, se establece un gradiente de
temperatura en la cámara de tratamiento (10). Los gases calientes
generados por las antorchas de plasma (40) mantienen el nivel de
temperatura en la cámara (10), que es suficiente para convertir de
forma continua los residuos en gases producidos, que son expulsados
por la salida (50), y en material líquido (38), que puede comprender
metales fundidos y/o escoria, que puede recogerse periódica o
continuamente en el extremo inferior de la cámara (10) mediante uno
o más depósitos (60).
Por el extremo inferior de la cámara (10) puede
inyectarse un fluido oxidante (70), como por ejemplo aire, oxígeno o
vapor de agua, para convertir el carbón producido en el tratamiento
de residuos orgánicos en gases útiles, por ejemplo, CO y
H_{2}.
El dispositivo (100) puede comprender además un
sistema de depuración (no representado) conectado funcionalmente a
la salida (50) para tratar los gases producidos y eliminar
partículas sólidas y/o gotitas de líquido (incluso alquitrán),
además de cualesquiera otros gases no deseados (como, por ejemplo,
HCl, H_{2}S, o HF) de la corriente de gases producidos que es
expulsada de la cámara (10) por la salida (50). Las partículas
sólidas pueden comprender componentes orgánicos e inorgánicos. La
corriente gaseosa que escapa por la salida (50) puede contener
alquitrán en fase gaseosa o líquida. Los depuradores capaces de
efectuar dichas tareas son bien conocidos en la técnica y no
requieren ser explicados con mayor detalle en la presente memoria.
Típicamente, el depurador está conectado funcionalmente corriente
abajo a un medio de tratamiento de gases adecuado (no representado),
como por ejemplo a una instalación de alimentación de una turbina de
gas o a una fábrica, para el aprovechamiento económico de los gases
producidos limpiados, que en esta etapa comprenden típicamente
H_{2}, CO, CH_{4}, CO_{2} y N_{2}. El depurador asimismo
puede comprender un depósito (no representado) para la recogida de
partículas sólidas, alquitrán y sustancias líquidas eliminadas de
los gases producidos por el depurador. Estas partículas sólidas y
líquidas (incluido el alquitrán) requieren un grado de tratamiento
todavía mayor.
Opcionalmente, el dispositivo (100) puede
comprender además un retardador de combustión (no representado)
conectado funcionalmente a la salida (50) para quemar los
componentes orgánicos que pudiera haber en los gases producidos y
conectado a unos sistemas de utilización de energía adecuados para
el retardador de combustión y asimismo a sistemas de eliminación de
gases (no representado). Dichos sistemas de utilización de energía
pueden comprender una caldera y un dispositivo de tipo turbina de
vapor acoplado a un generador eléctrico. Los sistemas de limpieza
por eliminación de gases pueden producir materiales residuales
sólidos, como por ejemplo cenizas con reactivos, y/o disoluciones
líquidas que comprenden materiales residuales que requieren un grado
de tratamiento todavía mayor.
Según la presente invención, y en particular
haciendo referencia a la Figura 2, se dispone de un sistema de
control de alimentación de residuos (200) para la alimentación de
los residuos en la cámara (10), que confiere un funcionamiento más
eficiente, suave y continuo al dispositivo de tratamiento de
residuos mediante plasma (100). Aunque dicho control puede ser
esencialmente automático, puede ser asimismo semiautomático o
manual.
Según la invención, la alimentación de residuos
a la cámara de carga (36) continúa típicamente hasta que el nivel de
residuos en la cámara de carga (36) alcanza un punto predeterminado
inferior a la plena capacidad, para minimizar la posibilidad de que
los residuos entorpezcan el cierre de la primera válvula (32). A
continuación, la primera válvula (32) se cierra. Cuando está
cerrada, cada una de las válvulas (32), (34) proporciona un cierre
hermético. A continuación, en el momento requerido, la segunda
válvula (34) se abre y permite el paso de los residuos alojados en
la cámara de carga (36) a la cámara de tratamiento (10), que
entrarán en su interior con relativamente poco o nada de aire.
En consecuencia, haciendo referencia a la Figura
2, en la forma de realización preferida de la presente invención, el
sistema de control (200) comprende un controlador adecuado (500)
conectado funcionalmente a dicho sistema de alimentación (20), a
dicha disposición de esclusas de equilibrio (30), y a un sistema de
detección de nivel de residuos (530).
El controlador (500) puede consistir en un
controlador humano y/o, preferentemente, en un sistema computerizado
adecuado conectado funcionalmente con éste y con otros componentes
del dispositivo (100).
El sistema de detección de nivel de residuos
(530) consiste típicamente en uno o más sensores o detectores (33')
dispuestos a una altura (E) de la cámara (10) para detectar cuándo
el nivel de residuos alcanza, o más bien sobrepasa, dicha altura.
Preferentemente, el sistema de detección de nivel de residuos (530)
comprende además uno o más sensores o detectores adecuados (33)
dispuestos a una altura (F), a una cierta distancia corriente arriba
con respecto a la altura (E) de la cámara (10), para detectar cuándo
el nivel de residuos alcanza, o más bien sobrepasa, dicha altura.
Ventajosamente, la altura (F) puede representar un límite máximo de
seguridad para la cantidad de residuos en la cámara (10), mientras
que la altura (E) puede representar un nivel de residuos en el
interior de la cámara (10) que resulte más eficiente para dejar
entrar más residuos en la cámara (10). En consecuencia, el volumen
en la cámara (10) entre la altura (E) y la altura (F) puede ser
aproximadamente igual al volumen de residuos que pueden alojarse en
la cámara de carga (36). Típicamente, siempre que el nivel de
residuos alcanza la altura (E), el detector (33') puede enviar una
señal adecuada al controlador (500), que avisa de que puede
introducirse una nueva cantidad de residuos en la cámara (10).
Adicionalmente, los detectores (33) y (33') en
los niveles (F) y (E) pueden proporcionar asimismo datos adecuados
para determinar el ritmo real de circulación de residuos a través de
la cámara (10), mediante el intervalo de tiempo entre el instante en
el que el nivel de residuos está a la altura (F) y el instante en el
que el nivel de residuos está a la altura (E), por ejemplo. Ello
proporciona información que puede ser ventajosa para determinar el
ritmo al que es necesario ir suministrando residuos al mismo
alimentador (20).
Según la presente invención, el controlador
(500) asimismo puede estar conectado funcionalmente a la disposición
de esclusas de equilibrio (30), en particular a las válvulas (32),
(34) para coordinar la carga de la cámara de carga (36) desde el
sistema de alimentación (20), y la descarga de residuos desde la
cámara de carga (36) a la cámara de tratamiento (10).
Según la presente invención, típicamente la
cámara de tratamiento (10) se llena de materiales residuales hasta
un primer nivel predeterminado a través de la disposición de
esclusas de equilibrio (30), típicamente hasta aproximadamente la
altura de la primera salida de gases (50), o por debajo de la misma.
El sistema de detección de nivel de residuos (530) detecta cuándo el
nivel de residuos ha decrecido lo suficiente desde el primer nivel
predeterminado (como resultado del tratamiento de los residuos en la
cámara (10)) y envía una señal adecuada que advierte de ello al
controlador (500), y así se abre paso a otra dosis de residuos a la
cámara de tratamiento (10) desde la cámara de carga (36). Entonces,
el controlador (500) cierra la segunda válvula (34) y abre la
primera válvula (32) para permitir la recarga de la cámara de carga
(36) desde el sistema de alimentación (20), y a continuación cierra
la primera válvula (32), preparada para el ciclo de alimentación
siguiente.
En consecuencia, haciendo referencia a la Figura
3, el sistema de control de residuos según la forma de realización
preferida puede funcionar del modo siguiente.
En la etapa (I), se suministran residuos al
sistema de alimentación (20) desde una fuente de residuos externa.
Cuando la cámara de carga (36) está vacía, tras haber descargado su
contenido hacia la cámara de tratamiento (10), la primera válvula
(32) se abre (etapa (II)), el alimentador de residuos vierte una
cantidad predeterminada de residuos a la cámara de carga (36),
correlacionada con el tamaño de la cámara de carga (36) (etapa
(II)), y a continuación la primera válvula (32) se cierra (etapa
IV). La cámara de carga (36) está entonces lista para suministrar
residuos a la cámara de tratamiento (10).
En la etapa (V), el nivel de residuos en (E) es
supervisado mediante detectores (33'). La supervisión puede ser
continua o periódica, a una velocidad de muestreo adecuada que sea
significativamente inferior a la velocidad con la que los residuos
son procesados en la cámara. Si existen residuos en el nivel (E),
los detectores (33') simplemente siguen supervisando. Tan pronto
como los detectores (33') detectan que el nivel de residuos ha
descendido por debajo de la altura (E), es decir, cuando los
detectores (33') detectan una falta de residuos en el nivel (E),
una señal es enviada al sistema de control (500) para que se abra la
segunda válvula (34) (etapa (VII)), desde la que los residuos en la
cámara de carga (36) son vertidos a la cámara de tratamiento (10)
(etapa (VIII)). A continuación, la segunda válvula (34) se cierra al
recibir la señal apropiada desde el controlador (500) (etapa (IX)),
y empieza un nuevo ciclo con la etapa (II).
La velocidad a la que los residuos se
suministran al alimentador (20) en la etapa (I) asimismo pueden ser
controlados útilmente como sigue. Haciendo referencia a la Figura 4,
en la etapa (A), se suministran residuos al alimentador (20) a una
velocidad de alimentación correlacionada con un intervalo de tiempo
\Deltat_{0}, en otras palabras, a una velocidad de alimentación
equivalente a:
(cantidad de
residuos que pueden ser alojados en la cámara de carga (36)) /
(tiempo
\Deltat_{0})
En la etapa (B), el nivel de residuos en (F) es
supervisado mediante detectores (33). La supervisión puede ser
continua o periódica, típicamente a un ritmo de muestreo adecuado
que sea significativamente inferior al ritmo al que los residuos son
convertidos en la cámara (10). Si existen residuos en el nivel (F),
los detectores (33) simplemente siguen supervisando. Tan pronto como
los detectores (33) detectan que el nivel de residuos ha descendido
por debajo de la altura (F), es decir, cuando los detectores (33)
detectan una falta de residuos en el nivel (F), el controlador (500)
registra un tiempo t_{F} (etapa (D)). Simultánea o
posteriormente, en la etapa (E), los detectores (33') supervisan el
nivel de residuos en (E). La supervisión puede ser continua o
periódica, típicamente a una velocidad de muestreo adecuada que sea
significativamente inferior a la velocidad a la que los residuos son
convertidos en la cámara de tratamiento (10). Si existen residuos en
el nivel (E), entonces los detectores (33') simplemente siguen
supervisando. Tan pronto como los detectores (33') detectan que el
nivel de residuos ha descendido por debajo de la altura (E), es
decir, cuando los detectores (33') detectan una falta de residuos en
el nivel (E), el controlador (500) registra un tiempo t_{E} (etapa
(G)). El controlador (500) calcula entonces en la etapa (H) el
intervalo de tiempo \Deltat_{1} = t_{E} - t_{F}. Si la
velocidad a la que los residuos están siendo tratados en la cámara
(10), es decir, \Deltat_{1}, es superior al ritmo al que se está
suministrando residuos al alimentador (20), es decir,
\Deltat_{0}, entonces podrá incrementarse la velocidad del
último (etapas (J), (K)). Por otra parte, si la velocidad a la que
los residuos están siendo tratados en la cámara (10), es decir,
\Deltat_{1}, es inferior a la velocidad a la que se está
suministrando residuos al alimentador (20), es decir,
\Deltat_{0}, entonces habrá que reducir la velocidad del último
(etapas (L), (M)).
Aunque el sistema de control de alimentación de
residuos según la presente invención se acopla mejor como parte
integrante de un convertidor de residuos mixtos de tipo antorchas de
plasma, resulta evidente que el sistema de la presente invención es
fácilmente readaptable en cualquier convertidor de entre un gran
número de convertidores del tipo de tecnología basada en antorchas
de plasma.
Claims (21)
1. Dispositivo (100) para el tratamiento de
residuos que comprende: un sistema de control (200) para controlar
la alimentación de residuos a dicho dispositivo de tratamiento de
residuos, una cámara de tratamiento de residuos (10) adaptada para
alojar una columna de residuos (35); comprendiendo además dicho
dispositivo un sistema de esclusas de equilibrio (30) para permitir
selectivamente la alimentación de residuos desde un alimentador (20)
externo a una cámara de carga (36) comprendida en dicho sistema de
esclusas de equilibrio (30), y desde dicha cámara de carga (36) a
dicha cámara de tratamiento (10), comprendiendo dicho sistema de
control (200):
unos medios de control (500) conectados
funcionalmente a dicho sistema de esclusas de equilibrio (30);
por lo menos un primer detector (33') conectado
funcionalmente a dichos medios de control (500) y adaptado para
detectar por lo menos una falta de residuos en un primer nivel (E)
en dicha cámara de tratamiento (10) y para proporcionar una primera
señal correspondiente a dichos medios de control (500) cuando no se
detecten residuos en dicho primer nivel (E);
en el que dichos medios de control (500) están
adaptados por lo menos para controlar dicho sistema de esclusas de
equilibrio (30) y para alimentar los residuos desde dicha cámara de
carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10) como respuesta a la
recepción de dicha primera señal;
caracterizado porque dicho primer nivel
(E) es tal que un volumen de dicha cámara de tratamiento (10) entre
dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) y dicho primer nivel
(E) no es inferior al volumen de dicha cámara de carga (36).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, que
comprende además:
por lo menos un segundo detector (33) conectado
funcionalmente a dichos medios de control (500) y adaptado para
detectar por lo menos una falta de residuos en un segundo nivel (F)
en dicha cámara de tratamiento (10), y para proporcionar una segunda
señal correspondiente a dichos medios de control (500) cuando no se
detectan residuos en dicho segundo nivel (F);
en el que dicho segundo nivel (F) está
desplazado en un desplazamiento predeterminado corriente arriba de
dicho primer nivel (E).
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en
el que dicho primer nivel (E) y dicho segundo nivel (F) son tales
que un volumen de residuos que pueda estar alojado en dicha cámara
de tratamiento (10) entre dicho segundo nivel (F) y dicho primer
nivel (E) es sustancialmente similar a un volumen de residuos que
pueda estar alojado en dicha cámara de carga (36).
4. Dispositivo según la reivindicación 3, en
el que dichos medios de control (500) están adaptados para
determinar una velocidad de flujo de los residuos a través de dicha
cámara de tratamiento (10) sobre la base de un segundo tiempo
registrado cuando dicha segunda señal es recibida por dichos medios
de control (500) y un primer tiempo registrado cuando dicha primera
señal es recibida por dichos medios de control (500).
5. Dispositivo según la reivindicación 4, en
el que dichos medios de control (500) están además adaptados para
controlar la velocidad de alimentación de residuos a dicho
alimentador externo (20) desde fuentes externas de residuos de
manera que permite ajustar sustancialmente dicha velocidad de flujo
de residuos a través de dicha cámara de tratamiento (10).
6. Dispositivo según la reivindicación 1, en
el que dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) comprende por lo
menos una primera válvula (32) y una segunda válvula (34) que
definen dicha cámara de carga (36) entre ellas, en el que dicha
primera válvula (32) puede abrirse y cerrarse selectivamente para
permitir y evitar, respectivamente, el suministro de residuos a
dicha cámara de carga (36), y en el que dicha segunda válvula (34)
puede abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, el suministro de residuos desde dicha cámara de
carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en
el que dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) está adaptado
para permitir únicamente la abertura de una de dichas primera (32) y
segunda (34) válvulas durante el funcionamiento de dicha cámara de
tratamiento (10).
8. Dispositivo según la reivindicación 1, en
el que dicho dispositivo de tratamiento de residuos (100) comprende
por lo menos unos medios de escape de gases (50) en una parte
longitudinal superior de la cámara.
9. Dispositivo según la reivindicación 1, en
el que dicho dispositivo de tratamiento de residuos (100) comprende
por lo menos unos medios de antorcha de plasma (40) para generar un
chorro de gas caliente en un extremo de salida del mismo con dicho
chorro dirigido hacia la parte inferior de la cámara de tratamiento
(10).
10. Dispositivo según la reivindicación 1 para
el tratamiento de residuos, que comprende además:
- (a)
- por lo menos unos medios de antorcha de plasma (40) para generar un chorro de gas caliente en un extremo de salida del mismo y para digerir dicho chorro hacia la parte longitudinal de fondo de la cámara de tratamiento de residuos (10), según su eje longitudinal; y
- por lo menos unos medios de escape de productos líquidos en una parte longitudinal de dicha cámara (10).
11. Dispositivo según la reivindicación 10, que
comprende además:
por lo menos un segundo detector (33) conectado
funcionalmente a dichos medios de control (500), y adaptado para
detectar por lo menos una falta de residuos en un segundo nivel (F)
en dicha cámara de tratamiento (10), y para proporcionar una segunda
señal correspondiente a dichos medios de control (500) cuando no se
detectan residuos en dicho segundo nivel (F);
en el que dicho segundo nivel (F) está en un
desplazamiento predeterminado corriente arriba de dicho primer nivel
(E).
12. Dispositivo según la reivindicación 11, en
el que dicho primer nivel (E) y dicho segundo nivel (F) son tales
que un volumen de residuos que pueda estar alojado en dicha cámara
de tratamiento (10) entre dicho segundo nivel (F) y dicho primer
nivel (E) es sustancialmente similar al volumen de residuos que
pueda estar alojado en dicha cámara de carga (36).
13. Dispositivo según la reivindicación 12, en
el que dichos medios de control (500) están adaptados para
determinar una velocidad de flujo de los residuos a través de dicha
cámara de tratamiento (10) sobre la base de un segundo tiempo
registrado cuando dicha segunda señal es recibida por dichos medios
de control (500) y un primer tiempo registrado cuando dicha primera
señal es recibida por dichos medios de control (500).
14. Dispositivo según la reivindicación 13, en
el que dichos medios de control (500) están además adaptados para
controlar la velocidad de alimentación de los residuos a dicho
alimentador externo (20) desde fuentes externas de residuos de
manera que permite ajustar sustancialmente dicha velocidad de flujo
de residuos a través de dicha cámara de tratamiento (10).
15. Dispositivo según la reivindicación 10, en
el que dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) comprende por lo
menos una primera válvula (32) y una segunda válvula (34) que
definen dicha cámara de carga (36) entre ellas, y en el que dicha
primera válvula (32) puede abrirse y cerrarse selectivamente para
permitir y evitar, respectivamente, el suministro de residuos a
dicha cámara de carga (36), y en el que dicha segunda válvula (34)
puede abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, el suministro de residuos desde dicha cámara de
carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10).
16. Dispositivo según la reivindicación 15, en
el que dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) está adaptado
para permitir únicamente la abertura de una de dichas primera (32) y
segunda (34) válvulas durante el funcionamiento de dicha cámara de
tratamiento (10).
17. Procedimiento para controlar la
alimentación de residuos a un dispositivo de tratamiento de
residuos, en el que dicho dispositivo comprende:
una cámara de tratamiento de residuos (10)
adaptada para alojar una columna de residuos;
un sistema de esclusas de equilibrio (30) para
permitir selectivamente la alimentación de los residuos desde un
alimentador externo (20) a una cámara de carga (36) comprendida en
dicho sistema de esclusas de equilibrio (30), y desde dicha cámara
de carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10); en el que dicho
procedimiento comprende:
- (a)
- suministrar una cantidad de residuos predeterminada a dicha cámara de carga (36);
- (b)
- detectar la falta de residuos en un primer nivel (E) en dicha cámara de tratamiento (10);
- (c)
- suministrar dichos residuos en (a) a dicha cámara de tratamiento (10) cuando se detecte falta de residuos en (b);
caracterizado porque dicho primer nivel
(E) es tal que un volumen de residuos que pueda estar alojado en
dicha cámara de tratamiento (10) entre dicho sistema de esclusas de
equilibrio (30) y dicho primer nivel (E) no es inferior a un volumen
de residuos que pueda ser alojado en dicha cámara de carga (36).
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
en el que dicho sistema de esclusas de equilibrio (30) comprende por
lo menos una primera válvula (32) y una segunda válvula (34) que
definen dicha cámara de carga (36) entre ellas, en el que dicha
primera válvula (32) puede abrirse y cerrarse selectivamente para
permitir y evitar, respectivamente, el suministro de residuos a
dicha cámara de carga (36), y en el que dicha segunda válvula (34)
puede abrirse y cerrarse selectivamente para permitir y evitar,
respectivamente, el suministro de residuos desde dicha cámara de
carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10), y en el que la etapa
(a) comprende las etapas siguientes:
- (a1)
- abrir dicha primera válvula (32);
- (a2)
- suministrar los residuos a dicha cámara de carga (36) desde un alimentador externo (20);
- (a3)
- cerrar dicha primera válvula (32);
en el que dicha segunda válvula (34) está
cerrada durante las etapas (a1) a (a3).
19. Procedimiento según la reivindicación 17,
en el que la etapa (c) comprende las etapas siguientes:
- (c1)
- abrir dicha segunda válvula (34);
- (c2)
- suministrar los residuos desde dicha cámara de carga (36) a dicha cámara de tratamiento (10);
- (c3)
- cerrar dicha segunda válvula (34);
en el que dicha primera válvula (32) está
cerrada durante las etapas (c1) a (c3).
20. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, que comprende además las etapas
siguientes:
- (d)
- detectar la falta de residuos en un segundo nivel (F) en dicha cámara de tratamiento (10) corriente arriba de dicho primer nivel (E);
- (e)
- registrar un primer tiempo correlacionado con la detección de la falta de residuos en la etapa (b);
- (f)
- registrar un segundo tiempo correlacionado con la detección de la falta de residuos en la etapa (d);
- (g)
- determinar una velocidad de flujo de los residuos a través de la cámara de tratamiento (10) sobre la base de la diferencia entre dicho segundo tiempo y dicho primer tiempo.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
en el que dicho primer nivel (E) y dicho segundo nivel (F) son tales
que un volumen de residuos que puede alojarse en dicha cámara de
tratamiento (10) entre dicho segundo nivel (F) y dicho primer nivel
(E) es sustancialmente el mismo que el volumen de residuos que puede
alojarse en dicha cámara de carga.
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