ES2291292T3 - Sistema automatico de neutralizacion industrial de gases contaminantes para estaciones de tratamiento biologico de residuos. - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Abstract
El sistema industrial automático de neutralización de gases contaminantes de instalaciones de tratamiento de residuos es formado por uno o más colectores convexos (3) con aplicación hermética a las paredes de los tanques de las unidades de tratamiento de residuos con una capa de humos eléctrica en su techo (6), con válvulas de sólo una dirección desde afuera hacia el interior del colector que se encuentran en la base de su perímetro exterior, con un ventilador en el perímetro exterior del colector, con tuberías (7) que empiezan desde la salida del colector y conducen al procesador térmico especialmente modificado (8) a donde se conducen los gases malolientes y con el suministro de un combustible (de costumbre gas propano líquido) (83) desde un tanque se queman (10). El procesador térmico consta de los elementos siguientes: laberinto, mezclador con turbina, rompellamas, encendedor. Los productos de combustión salen por la chimenea (11).
Description
Sistema automático de neutralización industrial
de gases contaminantes para estaciones de tratamiento biológico de
residuos.
Desde las unidades de tratamiento de residuos
urbanos e industriales se emiten gases contaminantes que sueltan
olores desagradables y se difunden a las áreas alrededor. Es urgente
la necesidad de asegurar la calidad del aire, para que sea posible
el acuerdo social para aceptar el planteamiento y la operación de
unidades de tratamiento de residuos. La solución siguiente es
comprobada para este problema serio.
La patente con número US 4311593 constituye un
método para la reducción del oxígeno exigido en el agua sucia con
composición orgánica de los vertidos provenientes del proceso de
fermentación y destilación, conocido ampliamente como mosto. Según
la patente US 4311593 el agua sucia se coloca en un digestor que de
costumbre es un recipiente cilíndrico ancho cerrado herméticamente
para proteger el proceso anaeróbico de la penetración del aire,
como también para asegurar que no escape el metano producido a la
atmósfera. El metano producido por las burbujas en la superficie
del agua sucia se acumula en el techo del digestor y se canaliza a
un recipiente, desde que se conduce a un quemador - caldera para la
producción de vapor o calor para la destilación de la melaza
fermentada.
La invención se refiere a un sistema automático
de neutralización de gases contaminantes emitidos por unidades de
tratamiento de residuos y actividades industriales parecidas y es
formado por ventiladores cuya cantidad depende del sistema que se
aplicará (con reciclaje o no), un colector de gases convexo - de
costumbre una cúpula, tubaciones, compresores, sensores, un
procesador térmico con modificaciones especiales, una chimenea, y
el suministro de gas propano líquido u otro combustible. La
alegación 1 describe la disposición de la invención.
El sistema descrito por la invención es muy
económico, pues mantiene el equilibrio ecológico y simultáneamente
protege el ambiente de la emisión de gases contaminantes y tóxicos
en las unidades de tratamiento de residuos, mientras los gases
anteriormente mencionados se usan como materia generadora de calor
para la producción de energía térmica mediante un procesador
térmico con modificaciones especiales.
El diagrama 1 muestra un esquema de la
disposición del sistema que describe la invención.
El diagrama 2 muestra un esquema en corte a lo
largo del procesador térmico en el diagrama 1.
El diagrama 3 es una representación esquemática
del mezclador con turbinas que se usa en el procesador térmico.
El colector de gases convexo (3) se aplica
exactamente a las paredes del tanque o de los tanques de tratamiento
de residuos de tal manera que no haya ningún escape de los gases al
medio ambiente y está hecho de una materia ligera pero
resistente.
La biomasa consume aproximadamente 1 kg de
oxígeno por m^{3} de residuos y por consecuencia se requiere una
cantidad suficiente de aire para que se mantenga en vida la biomasa
para que se realice su biodegradación. Esta cantidad de aire se
canaliza en parte por medio de un compresor (2) (un aerador, en
práctica) que con un sistema de tubaciones finas en el fondo del
tanque de los residuos difunde aire y por consecuencia oxígeno con
la creación de burbujas, y en parte por medio de la cantidad que
pasa por la superficie de los residuos. Hay también sistemas de
mezcladores rotatorios (en forma de una rueda con aletas) que
atrapan el aire superficial dentro de los residuos.
En el techo de la cúpula hay un ventilador que
absorbe los gases malolientes y los envía por medio de tubaciones
al procesador térmico (8) (con orden de un sensor de presión), como
también dos válvulas de seguridad con dispositivos antirretorno (4)
que se encuentran en la cúpula. La mezcla de aire y gases
malolientes que el ventilador absorbe provienen de los vapores de
los residuos, las burbujas de aire del compresor (aerador) junto al
aire fresco que entra desde los agujeros en la base del perímetro
exterior de la cúpula (válvulas de dirección singular, desde afuera
hacia adentro). Si el costo de fabricación de las válvulas de
dirección singular es alto, entonces usamos dos o más ventiladores
(5) en la base del perímetro exterior del colector, aboliendo las
válvulas y también el ventilador del techo. Podemos, si deseamos,
realizar un reciclaje parcial de la mezcla de aire + gases
malolientes realizando un conducto de desvío de la salida de gases
desde la cúpula con el compresor y con los ventiladores del
perímetro exterior de la cúpula introduciendo siempre aire fresco a
períodos regulares que se calcularán cada vez según la capacidad de
la instalación biológica. Con el reciclaje se reduce la cantidad
del aire usado, con todo lo que eso implica. Sin embargo, hay un
límite que impone la biomasa para su oxigenado correcto. Todas las
soluciones estructurales alternativas anteriores se vuelven
aceptables mediante un equilibrio entre la economía, la realización
estructural y el costo del combustible.
Este sistema automático industrial de
neutralización de gases contaminantes soltados por unidades de
neutralización de residuos es innovador.
El sistema industrial automático de
procesamiento de gases por unidades de neutralización de residuos,
según la invención presente, tiene las características
siguientes:
- 1.
- Un colector con superficie convexa hecha de materia ligera pero resistente, que se aplica por completo a las paredes del tanque o de los tanques de las unidades de tratamiento de residuos 3.
- 2.
- Una capa de humos eléctrica que se activa automáticamente 6.
- 3.
- Uno o más ventiladores en la base del perímetro exterior del colector 5.
- 4.
- Válvulas de dirección común, desde afuera hacia el interior de la cúpula.
- 5.
- Un compresor 2.
- 6.
- Tubaciones 7, que dirigen los gases absorbidos desde la salida de la capa de humos al procesador térmico con modificación particular y disponen de válvulas sin reflujo, sensores etc., como también de un conducto 9 desde la salida de la cúpula hasta la entrada al compresor cuando se realiza reciclaje.
- 7.
- Un procesador térmico con modificación particular 8.
Canalizando gas propano líquido 83 a la llama
del 87 lograremos también la combustión de los gases malolientes,
después de haber pasado anteriormente por un alternador térmico
("laberinto") y haber sido precalentados de tal manera para
que se reduzca la cantidad del gas propano líquido o gas natural o
petróleo para la combustión.
Los gases malolientes pasan por una corriente
contraria y se precalientan, y además mantienen a una temperatura
baja la superficie exterior del procesador térmico.
Para que aumente la vorticidad 85 y para que
logremos combustión mejorada con la mejor mezcla de los gases.
Un cono no aerodinámico que crea un flujo
vortical de llama 87 a su alrededor y asume el papel del rompellamas
de tal manera para que se extienda la llama a un diámetro
mayor.
Se puede usar también un catalizador para lograr
condiciones de temperatura más apropiadas, pero esto afectaría el
aspecto económico de la unidad de la obra. Como solución, se juzga
su colocación según el criterio de cuan económica es.
En el mismo procesador térmico se puede también
colocar otro alternador térmico desde que se puede producir agua
caliente o vapor de agua en cantidades proporcionales a la capacidad
de la unidad de tratamiento de residuos para que sirva a las
necesidades limitadas de calor y a la vez cree vorticidad mayor para
la combustión completa.
Un sistema de prender el combustible que se
conecta automáticamente a los sensores que dan la orden de canalizar
y quemar el gas propano líquido.
Entre el procesador térmico y la chimenea se
puede colocar un obstáculo antillamas que reduce la pérdida de
calor por los gases salientes y este es el motivo por que se
construye como una boquilla en la parte trasera del procesador
térmico.
Los productos de combustión salen por la
chimenea.
El combustible suele ser gas propano
líquido.
Con un analizador de concentración de gases
portátil podemos medir estas cantidades y ajustar de manera
correspondiente la cantidad del gas propano líquido para que la
combustión sea casi perfecta. Las cantidades de los gases salientes
son en partes por mil millones.
- 8.
- Calentadores, estabilizadores necesarios de la humedad relativa al interior de la superficie convexa para que no se creen problemas para el funcionamiento de la capa de humos o el ventilador.
La estructura entera dispone de sensores y es
automatizada.
Esta estructura es muy económica y necesaria
para la protección del ambiente y para mantener el equilibrio del
sistema ecológico, con el beneficio paralelo de la producción de
energía térmica.
Ejemplo
De costumbre, la composición de los gases
contaminantes en estas unidades es la siguiente:
Las ecuaciones químicas de la combustión de los
gases malolientes principales producidos por los residuos son las
siguientes:
La cúpula (una superficie convexa cubrirá toda
la superficie de los tanques herméticamente) será fabricada de
chapa de 6 mm para que no haya pérdidas después de soldarse las
chapas debido a la distorsión.
La biomasa requiere aproximadamente 1 kg de
oxígeno por m^{3} de residuos y se requieren
aproximadamente
6700 m^{3} de aire al día y por consecuencia aproximadamente 280 m^{3}/hora. En base a estos datos planificamos las dimensiones de los elementos estructurales (el ventilador a la base de la cúpula, uno más uno de reserva) con distribución en partes iguales del aire a la base de la cúpula mediante un conducto perimétrico que suministrará oxígeno a la biomasa para que se realice el proceso de la descomposición al interior de la cúpula.
6700 m^{3} de aire al día y por consecuencia aproximadamente 280 m^{3}/hora. En base a estos datos planificamos las dimensiones de los elementos estructurales (el ventilador a la base de la cúpula, uno más uno de reserva) con distribución en partes iguales del aire a la base de la cúpula mediante un conducto perimétrico que suministrará oxígeno a la biomasa para que se realice el proceso de la descomposición al interior de la cúpula.
Para definir las dimensiones de la capa de humos
(el ventilador) en el techo de la cúpula (una superficie convexa),
a los 280 m^{3}/hora debemos añadir los m^{3}/hora del compresor
que se necesitan para que se suministre oxígeno a la biomasa con un
sistema de tuberías finas en el piso del tanque que distribuye aire
y por consecuencia oxígeno con la creación de burbujas.
Después de esto definimos las dimensiones de la
tubería. Colocamos válvulas antirretorno.
La definición de las dimensiones del procesador
térmico se realiza con el criterio de la velocidad de salida de la
mezcla (gases malolientes + gas propano líquido) desde el mezclador
con turbina de tal manera que no se apague la llama. Colocamos
también un catalizador apropiado para que tengamos combustión a una
temperatura más baja.
Todas estas operaciones, mediante los sensores,
se delegan a una unidad de control con lógica programable y el
sistema se vuelve automatizado.
Con un analizador portátil inspeccionamos los
gases a la salida y arreglamos el suministro del gas propano
líquido para la combustión completa.
De los cálculos resulta que el valor de la
cantidad de gas propano líquido usado es 3,75 euros/día y llega a
los 2,49 euros/día con el uso de reciclaje.
Claims (10)
1. El sistema industrial automático de
neutralización de gases contaminantes de instalaciones de
tratamiento de residuos es formado por uno o más colectores
convexos (3) con aplicación hermética a las paredes de los tanques
de las unidades de tratamiento de residuos con una capa de humos
eléctrica en su techo (6), con válvulas de sólo una dirección desde
afuera hacia el interior del colector que se encuentran en la base
de su perímetro exterior, con un ventilador en el perímetro
exterior del colector, con tuberías (7) que empiezan desde la
salida del colector y conducen al procesador térmico especialmente
modificado (8) a donde se conducen los gases malolientes y con el
suministro de un combustible (de costumbre gas propano líquido) (83)
desde un tanque se queman (10). El procesador térmico consta de los
elementos siguientes: laberinto, mezclador con turbina,
rompellamas, encendedor. Los productos de combustión salen por la
chimenea (11).
2. El sistema anterior, según la reivindicación
1, se caracteriza por el hecho que el procesador térmico (8)
puede funcionar con gas propano líquido o gas natural o
petróleo.
3. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1 y 2, se caracteriza por el hecho que se
puede usar también un catalizador (88) para el funcionamiento del
procesador térmico (8).
4. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2 y 3, se caracteriza por el hecho que
dispone de un laberinto usado como alternador térmico (81) para
calentar los gases malolientes antes de que se conduzcan a la
combustión.
5. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, se caracteriza por el hecho que
dispone de válvulas de una dirección y un ventilador de extracción
de gases (6) en la cima de cada colector.
6. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, se caracteriza por el hecho
que dispone de un ventilador (5) en la base de cada colector.
7. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6, se caracteriza por el
hecho que dispone de un alternador térmico (12) para la producción
de agua caliente o vapor de agua.
8. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7, se caracteriza por el
hecho que dispone también de un compresor (2) para el suministro de
aire al tanque de residuos.
9. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8, se caracteriza por
el hecho que dispone también de un dispositivo (9,2) formado por
tuberías que conducen los gases desde el ventilador de extracción
(6) al compresor (2) en el caso de reciclaje en las unidades de
tratamiento de residuos.
10. El sistema anterior, según las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9, se caracteriza
por el hecho que dispone de un ventilador de extracción de gases
(6) que dirige una parte de ellos al reciclaje y una parte de ellos
al procesador térmico.
Applications Claiming Priority (4)
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