ES2334085A1 - Proceso y sistema para desecar y tratar con calor materiales. - Google Patents
Proceso y sistema para desecar y tratar con calor materiales. Download PDFInfo
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Abstract
La presente invención describe sistemas y métodos para la conversión de estiércol en nuevo fertilizante y / o en productos constituyentes del suelo útiles como entrada para operaciones de explotación orgánica. Los sistemas del equipo comprenden una unidad generadora de turbina de gas (fuente de calor preferida), un recipiente de secado y una unidad de procesado, tal que la conexión entre la turbina de gas y el recipiente de secado dirige sustancialmente todo el escape de la turbina de gas al recipiente de secado obstaculizando sustancialmente la introducción de aire en el recipiente de secado. El recipiente de secado recibe el estiércol por contacto con los gases de escape de la turbina para convertir el estiércol en un material seco, el cual pasa a la unidad de procesado en la cual se conforma en gránulos, pellets u otras formas deseadas para el producto fertilizante seco final. El método comprende secado, calentamiento y conversión del estiércol para formar un fertilizante autoligado nuevo y productos del tipo constituyentes del suelo para explotación orgánica y otros usos.
Description
Proceso y sistema para desecar y tratar con
calor materiales.
Este invento se refiere a procesos, sistemas y
equipo para convertir materiales de desecho, intermedios o en
crudo, ya sean de naturaleza orgánica o inorgánica, en productos
útiles como alimentos para animales o seres humanos, productos
combustibles, materiales reciclables para posterior o nuevo
tratamiento, productos fertilizantes o para la construcción de
suelos, materiales para su eliminación en volúmenes reducidos, y
productos finales útiles para el mercado.
Las instalaciones de procesado industrial para
la fabricación, procesado y envasado de de alimentos, papel,
medicamentos y otros. están siendo cada vez mayores y estando más
concentradas. Por consiguiente, las corrientes de desechos
producidas por esas instalaciones están siendo cada vez mayores,
más concentradas localmente, y más difíciles y costosas de
eliminar, debido a las regulaciones gubernamentales, así como a la
disminución de los números y tamaños de lugares que precisen de
relleno del terreno que estén disponibles para la eliminación de
desechos. Más personas que nunca antes están consumiendo alimentos
procesados y preparados comercialmente, tanto en el hogar como
fuera de casa. Esto es cierto no solamente en los Estados Unidos de
América, sino también en otros países. Este fenómeno crea una
enorme cantidad de desechos, es decir, de residuos de alimentos, de
alimentos pasados, de recortes, de desperdicios y partes de
animales desechadas durante la preparación de los alimentos, que se
concentran en grandes instalaciones de tratamiento y que deben ser
eliminadas como aguas residuales municipales, rellenos de terreno.
o en incineradores. El desecho se produce en cantidades cada vez
mayores en instalaciones que producen productos alimenticios
previamente preparados, tales como alimentos congelados, mezclas de
ensaladas listas para comer previamente preparadas, comidas para
calentar y servir, y similares, para el hogar, para instituciones,
líneas aéreas, hoteles, y otros usos. Estos desechos son
frecuentemente de eliminación difícil y costosa, principalmente
debido que corrientemente tienen un alto contenido de agua y son de
escaso valor económico como combustible. La técnica está repleta de
diversos procesos y sistemas complejos que enfrentan los problemas
de la eliminación de tales desechos y/o de su conversión en
productos útiles, reciclables o desechables. Sin embargo, la mayor
parte de los procesos y sistemas anteriores no son prácticos ni
deseables, debido a consideraciones económicas, debido al tipo
limitado de desechos que pueden ser tratados o procesados en un
sistema particular, debido a los problemas ambientales causados por
la operación de los procesos o los sistemas, o bien debido a otras
desventajas. Además, la erupción de enfermedades como la
encefalopatía espongiforme transmisible (TSE), en particular de la
encefalopatía espongiforme bovina (ESE) y la "scrapie"
(encefalomielitis desmielizante producida por priones), ha hecho
que sea esencial la desactivación de los agentes patógenos, ya sea
procesado el material de desecho para reciclado o para su
eliminación. Los desechos de animales, tales como los mondongos,
las entrañas y los esqueletos, están sujetos a llevar agentes
infecciosos, incluidos hongos, bacterias, virus y priones asociados
con la BSE, la TSE, etc. Los procesos de la técnica anterior
disponibles, o bien no son efectivos en un grado satisfactorio
desde un punto de vista técnico, o bien no son económicamente
deseables. Existe por lo tanto la necesidad de métodos para el
procesado y/o la eliminación de desechos del procesado de
alimentos, de mataderos, y similares, sin las desventajas técnicas
o económicas de la técnica anterior.
Como ejemplos de las publicaciones de la técnica
anterior en las que se han abordado los anteriores problemas
mediante la digestión, la incineración, la reducción de volumen y/o
la descomposición, se incluyen las Patentes de EE.UU. Nº
5-685.153 concedida a Dickinson y otros; Nº
6.197.081 concedida a Schmidt; Nº 6.506.311 concedida a DeGarmo y
otros; Nº 6.534.105 concedida a Kartchner; Nº 6.638.757 concedida a
Teran y otros, Nº 6.716.360 concedida a Titmas; y las Solicitudes
de Patente de EE.UU. Nº 2002/0122850 de Kartchner, Nº 2003/0098227
de Okamoto y otros, y Nº 2004/0055716 de Landalv y otros, cuyas
exposiciones quedan aquí incorporadas en su totalidad por sus
referencias.
Otro problema que plantean las operaciones de
tratamiento y eliminación de desechos es el de la contaminación del
aire, incluyendo las emisiones de gases de efecto invernadero,
incluidos el metano y el CO_{2}, y la emisión de gases de olores
malsanos, tales como los de las operaciones en mataderos y en las
plantas de función de grasas o clarificación de aceites. Al haberse
expandido las áreas destinadas a viviendas presidenciales, muchas
de ellas han penetrado en terrenos adyacentes a diversas
operaciones de procesado de alimentos y otras industriales, y hay
una escalada de quejas de los residentes relativas a los olores
malsanos. La técnica anterior ha ofrecido poco en cuanto a abordar
de un modo satisfactorio y económico los problemas de control y
prevención de los olores malsanos procedentes de las instalaciones
de fabricación industrial y de las instalaciones de eliminación de
desechos.
Existe también un problema general de la
eliminación del agua de las corrientes de procesos diluidas con un
alto contenido de agua, ya sea en una corriente de desechos, en una
corriente de producto final o en una corriente de un proceso
intermedio. La eliminación del agua de las corrientes de procesos
que tienen un alto contenido de agua es costosa, y requiere un gran
consumo de energía y de tiempo.
Es evidente, de lo expuesto en lo que antecede,
que hay una necesidad sustancial no satisfecha de tecnologías
aceptables desde los puntos de vista ambiental y económico, para la
eliminación de varios materiales de desecho, para el control de
los gases malsanos y de efecto de invernadero, para la conversión
de desechos en productos útiles o reciclables, y para la
eliminación eficiente y económica del agua de las corrientes de los
procesos de alto contenido de agua. El presente invento se refiere
a métodos, aparatos, sistemas y productos para satisfacer algunas
de estas necesidades, o todas ellas.
El presente invento proporciona métodos,
sistemas y aparatos económicos y simplificados para convertir
materiales de desecho orgánicos e inorgánicos en productos que sean
útiles como alimentos para animales, combustibles, materiales
reciclables para procesado, y otros usos. El presente invento
proporciona además métodos, sistemas y aparatos económicos y
simplificados para controlar y contener los gases malsanos,
odoríferos y de efecto de invernadero procedentes de varias
operaciones de tratamientos industriales y de desechos.
En un aspecto, este invento proporciona un
método para procesar una materia prima de material de desecho que
comprende hacer funcionar un generador de turbina de gas para
producir electricidad y gases de escape; poniendo en contacto los
gases de escape con la materia prima de material de desecho que
tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 30% en
peso en un vaso desecador durante un tiempo de contacto suficiente
para producir, sin oxidación significativa de la materia prima de
material de desecho, un material desecado que tiene un contenido de
humedad de menos de aproximadamente el 20% en peso; y proporciona
opcionalmente el procesado y la conformación del material desecado
en una forma de producto granular, en nódulos o en gotas
solidificadas, adecuada para su manipulación y transporte
habituales.
En otro aspecto, este invento proporciona un
método para procesar una materia prima de material de desecho que
comprende operar un generador de turbina de gas para producir
electricidad y gases de escape a una temperatura de más de 538ºC;
poner en contacto los gases de escape que están a una temperatura
de más de 538ºC con materia prima de material de desecho que tiene
un contenido de humedad de al menos aproximadamente el 30% en peso
en un vaso desecador durante un tiempo de contacto suficiente para
producir un material desecado con un contenido de humedad de menos
de aproximadamente el 20% en peso, y proporciona opcionalmente la
granulación, nodulización o solidificación de gotas del material
desecado, convertido a una forma de producto adecuada para su
manipulación y transporte habituales. Opcionalmente, el contacto de
los gases de escape con la materia prima de material de desecho se
lleva a cabo sin oxidación significativa de la materia prima de
material de desecho.
En otro aspecto, este invento proporciona un
aparato para desecar y/o convertir materia prima de material de
desecho que comprende una turbina de gas en combinación con un vaso
desecador adaptado para recibir materia prima de material de
desecho y para recibir los gases de escape desde la turbina de gas
a través de una conexión; en que la conexión entre la turbina de
gas y el vaso desecador está adaptado para excluir sustancialmente
la introducción de aire en el vaso desecador y proporciona
opcionalmente el vaso desecador adaptado para tal desecado y/o
conversión de la materia prima de material de desecho por contacto
directo de los gases de escape con la materia prima de material de
desecho.
En otro aspecto, este invento proporciona un
sistema portátil para el procesado de materia prima de material de
desecho, que comprende al menos una unidad desecadora portátil
adaptada para desecar o tratar por calor una materia prima de
material de desecho para producir un material desecado o alterado,
y el menos una unidad de procesado portátil adaptada para convertir
el material desecado o alterado procedente de la unidad desecadora
en un producto que tiene una forma adecuada para su manipulación y
transporte habituales, y proporciona además, opcionalmente, tal
sistema portátil en el que la unidad desecadora comprende una
turbina de gas y un vaso desecador. Además, el invento proporciona,
opcionalmente, tal sistema portátil en el que la turbina de gas y
el vaso desecador están conectados mediante una disposición
adaptada para pasar los gases de escape de la turbina de gas al
vaso desecador y para excluir la introducción de aire en el vaso
desecador.
En otro aspecto, este invento proporciona el
anterior sistema portátil que comprende una primera unidad montada
sobre patín que comprende el generador de turbina de gas adaptado
para producir electricidad, y una segunda unidad montada sobre
patín que comprende el vaso desecador adaptado para conexión a la
turbina de gas para recibir los gases de escape de la turbina de
gas y para excluir sustancialmente la introducción de aire en el
vaso desecador. Opcionalmente, se proporciona una tercera unidad
montada sobre patín que comprende la unidad de procesado.
Preferiblemente, el sistema portátil de este invento comprende
unidades montadas sobre carriles, montadas sobre camión, o montadas
sobre un semirremolque. En otro aspecto, este invento proporciona
el sistema portátil que comprende la turbina de gas y el vaso
desecador, más una unidad de procesado opcional, configurada y
dimensionada para su instalación montada sobre un solo patín o
montada sobre camión. Otro aspecto opcional comprende uno o más
recintos para las unidades portátiles, principalmente para realizar
la atenuación del ruido, así como la protección contra los agentes
atmosféricos.
En otro aspecto, este invento proporciona un
producto que comprende una materia prima de material de desecho
tratada a temperaturas suficientes y sin oxidación significativa
durante un período de tiempo suficiente para destruir o convertir a
formas aceptables sustancialmente todos los componentes no
deseables presentes en la materia prima de material de desecho, los
cuales comprenden organismos, microorganismos, pesticidas,
antibióticos, hormonas, priones o virus no deseados.
Preferiblemente, el producto contiene niveles menores que los
detectables de cada uno de tales componentes no deseados que no han
sido por tanto destruidos o convertidos, y opcionalmente
proporciona además tal material tratado por calor en forma de un
producto adecuado para su manipulación y transporte habituales.
Este invento proporciona además un producto que comprende materia
prima de material de desecho tratada por calor, la cual contiene
componentes de NO_{x}, SO_{x} absorbidos o formando complejos
en la misma, como resultado del contacto de la materia prima de
material de desecho con los gases de escape de la turbina de gas en
un espacio confinado, en ausencia de oxidación significativa de la
materia prima de material de desecho.
En otro aspecto, este invento proporciona un
material o producto desecado o alterado que comprende una materia
prima de material de desecho tratada por calor a temperatura
suficiente sin oxidación significativa y durante un período de
tiempo suficiente para proporcionar un producto autoaglutinante
adecuado para su manipulación y transporte habituales.
En otro aspecto, este invento proporciona un
sistema y un método para el procesado de gases de efecto
invernadero y de gases malsanos u odoríferos procedentes de materia
prima de material de desecho y/o de tales gases emitidos por la
instalación que producen una materia prima de material de desecho,
que comprende una turbina de gas que tiene una admisión de aire
para la combustión y una instalación que tiene ventilación del aire
que escapa de la instalación, en que la admisión de aire para la
combustión está adaptada para recibir al menos una parte, y de
preferencia la totalidad, del aire de ventilación que escapa de la
instalación. La turbina de gas puede comprender, opcionalmente un
generador de turbina de gas, y puede incluir, opcionalmente un vaso
desecador adaptado para recibir los gases de escape de la turbina y
para recibir y tratar por calor la materia prima de material de
desecho. En un aspecto alternativo, este invento proporciona dichos
sistemas para el procesado de gases de fabricación y de olores o
gases malsanos u odoríferos a través de la admisión del aire para
la combustión de un motor alternativo, el cual puede incluir
opcionalmente un generador eléctrico, y puede incluir opcionalmente
un vaso desecador adaptado para recibir el escape del motor.
En otro aspecto, este invento proporciona un
aparato para tratar materia prima de material de desecho que
comprende una turbina de gas que tiene una admisión de aire para la
combustión adaptada para recibir el aire de ventilación de una
instalación que produce la materia prima de material de desecho, un
vaso desecador que tiene una conexión adaptada para recibir los
gases de escape procedentes de la turbina de gas y que tiene una
entrada para recibir la materia prima de material de desecho.
Opcionalmente, la admisión del aire para la combustión puede estar
adaptada para conexión al sistema de ventilación de la instalación,
con lo que la admisión de aire para la combustión recibe
sustancialmente todo el aire para ventilación que escapa de la
instalación. Además, en este aspecto, la conexión entre el vaso
desecador y el escape de la turbina de gas puede estar adaptada
para excluir sustancialmente la introducción de aire en el vaso
desecador.
Los anteriores y otros aspectos se harán
evidentes para quien sea experto en la técnica, a la vista de la
exposición que aquí se hace.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un
proceso para tratar materia prima de material de desecho usando el
proceso y el equipo de acuerdo con el presente invento.
La Fig. 2 es una vista en planta de las unidades
de proceso de acuerdo con este invento, en forma de unidades
portátiles montadas sobre patín, transportables por camión.
La Fig. 3 es una vista en planta de las unidades
del proceso de acuerdo con este invento, en forma de unidades
portátiles montadas sobre patín, transportables por camión, en otra
configuración.
La Fig. 4A es una vista en planta y la Fig. 4B
es una vista en alzado de una ilustración de una configuración del
sistema de este invento montada sobre un camión semirremolque.
La Fig. 5 es un esquema de los procesos para
evitar la emisión a la atmósfera de gases de efecto invernadero, de
olores nocivos y otros, usando los sistemas del presente
invento.
Este invento proporciona una solución económica,
eficiente y simplificada para el problema, que se va agudizando
cada vez más. de la contaminación ambiental originada por el
material de desecho y los gases procedentes de las operaciones
industriales. Los métodos y sistemas de la técnica anterior
proporcionados hasta la fecha, o bien no han sido suficientemente
efectivos en cuanto a la conversión de tal materia prima de
material de desecho y de los gases en una forma segura,
ambientalmente aceptable, o bien no son adaptables para ser viables
económicamente para operaci8ones comerciales, tanto pequeñas como
grandes. Existen otros problemas en relación con muchos de los
sistemas de la técnica anterior, incluyendo su forma antieconómica
de operar, el fallo en cuanto a descontaminar, y el fallo en cuanto
a prevenir la contaminación del aire (o bien causando de hecho
problemas ambientales adicionales en la operación del proceso).
Como ejemplos de los sistemas anteriores y sus
deficiencias se incluyen los siguientes. Los procesos de digestión,
ya sean aerobios o anaerobios, son lentos, ineficientes y producen
unos fangos que deben ser eliminados, típicamente en forma de
relleno del terreno. Los sistemas de digestión o de compostaje
diseñados para producir biogas, típicamente metano, como
combustible, no proporcionan una producción económicamente
beneficiosa de combustible y son de operación costosa, debido a que
el combustible producido no se produce a un régimen suficiente, no
tiene un valor térmico suficiente para una operación económica, se
trata de un combustible "sucio" por cuanto produce emisiones
ambientalmente inaceptables cuando se quema, y/o es difícil de
quemar eficientemente debido a su contenido variable. El contenido
de contaminantes y el valor como combustible variable e
inconsistente pueden dañar realmente a algunos sistemas y motores,
tales como los de turbina de gas, debido a la corrosión o a
condiciones de combustión incontrolables, no previsibles. Los
sistemas de digestión y compostaje diseñados para producir unos
fangos o compostaje utilizables, tienen el inconveniente de que
tales productos de fangos o compostaje obtenidos no están
usualmente libres de contaminantes biológicos o químicos que no son
deseables o cuyo uso o eliminación están prohibidos, tal como en
tierra de cultivo. Por consiguiente, las operaciones de producción
de biogas producen unos fangos empobrecidos que son de costosa
eliminación de un modo ambientalmente aceptable, que es
frecuentemente una operación de relleno del terreno que haya sido
calificado para aceptar tales fangos.
Los sistemas de tratamiento en los que se
emplean tratamientos por calor y químico son ineficientes y
frecuentemente inefectivos para producir un producto final seguro.
Estos incluyen ajuste del pH y aditivos químicos, usualmente con
calentamiento para facilitar la muerte de los organismos presentes.
En algunos sistemas de tratamiento por calor se emplea presión
(para cocido a más alta temperatura), calentamiento por microondas,
tratamientos de irradiación y otros suplementarios, que únicamente
sirven para aumentar el coste de la operación, con una disminución
de los beneficios en cuanto a la calidad del producto o en cuanto a
la limpieza ambiental. En muchos casos, la complejidad adicional de
los tratamientos y combinaciones de pasos del proceso da por
resultado un impacto ambiental más negativo de los recursos
empleados y subproductos producidos, que el que se consigue del
impacto ambiental beneficioso del tratamiento total. Muchos
sistemas producen subproductos alternativos o adicionales que están
contaminados o que originan contaminación ambiental colateral en su
operación. Los sistemas en los que interviene la incineración, la
incineración parcial, la gasificación o la pirolisis son igualmente
ineficientes, y no lo suficientemente efectivos, ya que la
incineración produce efluentes adicionales que deben ser contenidos
para evitar la contaminación alternativa o adicional del aire.
También, aunque los sistemas de incineración y de pirolisis
producen un producto que puede ser suficientemente esterilizado, el
producto puede contener otros subproductos no deseables de la
incineración y la pirolisis, tales como carcinógenos, que hagan que
el producto sea inadecuado para la alimentación de animales,
reciclado, u otros usos deseados, requiriendo por lo tanto una
eliminación no deseable en forma de relleno de tierras. Y los
sistemas de incineración o de incineración parcial comportan el
riesgo adicional de incendios potencialmente incontrolables o
súbitos, que como mínimo dañen el equipo de procesado, y que en el
peor de los casos supongan riesgos de
seguridad.
seguridad.
Los sistemas de la técnica anterior no han
abordado satisfactoriamente el problema de los gases malsanos y de
los gases de efecto invernadero que se producen en las operaciones
de fabricación industrial y en las operaciones de tratamiento de
materiales de desecho. Las fuentes de tales gases son los propios
procesos de fabricación, el material de desecho producido, y la
bioconversión o descomposición del material de desecho. Estos gases
son típicamente ventilados o liberados a la atmósfera, pero pueden
ser objetables para los residentes de la vecindad, debido a los
olores malsanos, y son ambientalmente objetables debido a la
contaminación atmosférica causada por los gases de efecto
invernadero contenidos en los mismos.
El presente invento proporciona una nueva
tecnología en formad procesos, aparatos y sistemas para la
conversión de materia prima de material de desecho en materiales y
productos útiles, ambientalmente aceptables. Además, el presente
invento proporciona tecnología que reduce o elimina los impactos
ambientales no deseables de los gases malsanos y de efecto de
invernadero producidos en las operaciones de fabricación y en la
biconversión de materiales de desecho procedentes de las
operaciones de fabricación. Una ventaja principal del presente
invento radica en el aspecto de que, en la mayoría de los
procesados de materia prima de material de desecho de acuerdo con
este invento, todos los sólidos de desecho pueden ser contenidos
opcionalmente dentro de los procesos y sistemas e incorporados como
parte del producto final producido por los procesos y sistemas de
este invento. Por consiguiente, el presente invento puede eliminar
por completo la necesidad de eliminar cualesquiera fangos u otros
sólidos restantes en forma de un relleno de tierras, convirtiendo
y/o incorporando para ello toda la materia prima de material de
desecho sólida en el producto final producido por este invento. El
agua retirada de la materia prima es preferiblemente recuperada y
reciclada a la fuente de material de desecho u otra instalación,
para su reutilización. Este es un beneficio ambiental significativo
y un factor de conservación del agua que proporciona económicamente
este invento, en contraste con las balsas y pilas para desechos
existentes, que pierden el agua que se evapora pasando a la
atmósfera juntamente con los gases de efecto invernadero que se
desprenden de las balsas y pilas para desechos durante el
compostaje.
La denominación de "materia prima de material
de desecho" se usa aquí en el sentido de que significa e incluye
la materia de desecho que comprende material orgánica y que
comprende material inorgánica. o mezclas de las mismas. Incluidos
en la categoría de materiales de desecho orgánicas están incluidos:
los productos madereros o de celulosa y de desechos químicos de
las operaciones agrícolas, tales como el bagazo, las cáscaras de
arroz, la paja, la alfalfa, los residuos de podas de huertos y de
viñas, las pulpas de cítricos, las mazorcas, las pulpas de
remolacha, los desechos e criaderos, los desechos de estables, los
desechos de jardinería, los desechos de los cultivos de setas,,
etc., y las operaciones forestales y de aserraderos, tales como las
de maderas desechadas, serrín, cortezas, hojas, etc., de la
operaciones para la pasta papelera y para el papel, incluido el
licor negro de molino para pasta kraft procedente de la pasta kraft
al sulfato, y las operaciones de molinos para desteñir, y las
operaciones de guarderías infantiles, tales como las de plantas
muertas o enfermas y las de demolición y la construcción de
edificios; los plásticos o residuos de desguaces de automóviles
mezclados; los residuos del procesado de alimentos de una
fabricación de productos alimenticios procesados o previamente
procesados tales como los alimentos congelados, las mezclas de
ensaladas previamente preparadas listas para comer, las comidas de
calentar y servir, los alimentos enlatados, y los negocios de
servicios de alimentos, tales como restaurantes, proveedores de
comidas institucionales, proveedores de comidas de líneas aéreas,
etc.; los residuos de carnes, huesos, mondongos, piel, despojos de
aves, plumas, harina de plumas, pelo, harina de pelo, harina de
mariscos, sangre, harina de sangre, harina de huesos, etc. de los
mataderos y de las operaciones de envasado de carnes y pescados;
esqueletos de ganado, de aves y de mascotas procedentes de granjas,
establos, mataderos, y clínicas veterinarias, incluyendo los de
ganado vacuno, de ovejas, de cabras, de cerdos, de caballos, de
pollos, de gansos, de patos, y virtualmente de cualquier otro
animal procedente de cualquier parte de los esqueletos o del
cuerpo, órganos o tejidos que deban ser eliminados; partes del
cuerpo, órganos y tejidos procedentes de instalaciones médicas;
desechos de las operaciones de fermentación y destilación, tales
como los desechos de la salsa de soja, heces del vino y del sake,
residuos del tofu, hollejos y semillas de uva, mosto y residuos de
mosto agrios, etc.; operaciones de fabricación de queso,
operaciones de reciclado de desechos, tales como de papel, de
plástico, de neumáticos, de estireno esponjado, de cartón, etc., y
otras operaciones de servicios, procesado y fabricación en las que
intervengan materiales orgánicos. En la categoría de materias
inorgánicas están las corrientes de productos, las corrientes de
desechos, y los materiales procedentes de operaciones de minería,
de operaciones de laminación de hierro y de acero, y de las
operaciones de fundición, de las operaciones de perforación de
pozos y de la producción de borato de zinc, de óxido de zinc, de
óxido de magnesio, de dióxido de silicio, de dióxido de titanio, de
trihidrato de alúmina, de fibras de cerámica, de óxido de hierro,
de yeso, de tableros de yeso, de sílice, de cal, de carbonato
cálcico, y similares. Otra materia prima útil en este invento es el
suelo contaminado para su procesado de remedio, por ejemplo, suelo
contaminado con combustible de hidrocarburos, pesticidas, nitratos,
PCBs (Tarjetas de Circuito Impreso) y similares. Como se hará
evidente para quienes sean expertos en la técnica, las mezclas de
materiales de desecho orgánicos e inorgánicos serán útiles en este
invento. La materia prima de material de desecho preferida para uso
en este invento es la que tiene un alto contenido de agua, lo cual
hace que esa materia prima sea antieconómica o indeseable para ser
tratada o procesada por los métodos de la técnica anterior. Los
componentes grandes de una materia prima de material de desecho,
tales como los restos de podas, los materiales de demolición de
edificios, los huesos de frutos, los neumáticos, los huesos, los
esqueletos, etc., son preferiblemente triturados o pulverizados en
tamaños de partículas adecuados para el procesado en los sistemas y
equipo seleccionados para poner en práctica este invento. El
dimensionado puede hacerse usando cualquier equipo adecuado, tal
como de molinos, tajadoras o trituradoras. El dimensionado deberá
hacerse en un ambiente cerrado, para evitar las emisiones patógenas
de aerosoles al ambiente exterior. Típicamente, el material de
desecho tendrá un alto contenido de agua, como se ve en lo que
sigue. La denominación de "materia prima de material de
desecho" se usa aquí para incluir también productos intermedios
y materias primas para su posterior procesado para conversión en
otros productos que no sean productos de desecho. Por ejemplo, este
invento puede proporcionar procesos y sistemas eficientes para la
retirada de agua de corrientes del proceso y/o para proporcionar
calentamiento para convertir o hacer reaccionar térmicamente una
corriente de producto en un producto convertido o reaccionado (en
operaciones por lotes o continuas). Como otros ejemplos de los
diversos usos de este invento se incluyen el desecado y tratamiento
de desechos de mataderos, para producir alimento para animales en
pasta o sólido (por ejemplo, granulado), que tenga un contenido
significativo de proteínas y/o de calcio; el procesado de desechos
de troncos y de fabricación del papel, o corrientes intermedias
para producir celulosa reciclable, de materiales o productos de
papel o de madera útiles para la fabricación de tableros de
partículas, de cartón, etc., o bien para obtener un producto sólido
de celulosa o de madera útil como combustible; el procesado y
desecado de piel de patata y de otros desechos de las instalaciones
para el procesado de patatas, para producir un suplemento de
alimento para animales o un producto fertilizante/para construir
suelos; eliminar el agua de, y/o convertir, (cocinar, pasteurizar,
esterilizar, etc.) corrientes de proceso en las instalaciones para
la producción de alimentos para seres humanos, tales como las de
producción de comidas de avena, copos de maíz, jarabe de maíz,
comida de maíz, puré de patatas, azúcar, leche, queso, alimentos
para picar, y otros productos alimenticios tales como comidas para
mascotas; y eliminar el agua de, y/o convertir o hacer reaccionar
las corrientes de proceso en instalaciones para la fabricación de
medicamentos, productos químicos y otros. Como resulta evidente,
los sistemas y procesos de este invento pueden ser usados para
procesar una materia prima por deshidratación, sin conversión ni
reacción, por conversión reacción sin deshidratación, o bien por
cualquier combinación o proporción de ambas. El sistema y el
aparato de este invento pueden ser también adaptados para su
instalación en instalaciones individuales particulares para
interceptar la corriente de desechos que provenga de las mismas e
impedir que tales corrientes de desechos entren y saturen las
instalaciones para el tratamiento de aguas residuales municipales.
Por ejemplo, las grandes instalaciones de procesado de alimentos
para producir comidas preparadas para instituciones, líneas aéreas,
etc., normalmente vuelcan sus materiales de alimentos de desecho en
una alcantarilla municipal o para el relleno de tierras. Los
sistemas y unidades de procesado de desechos de acuerdo con este
invento pueden dimensionarse e instalarse en tal instalación para
procesar materiales de desecho de alimentos para producir un
producto útil, tal como un alimento para animales, o un producto
fertilizante/para construir suelos que tenga valor económico, y
para reducir la carga sobre las instalaciones municipales de
tratamiento de aguas residuales. Con muchas instalaciones
municipales de tratamiento de aguas residuales que alcanzan toda su
capacidad y con las ciudades haciendo frente a gastos de capital
importantes para construir nuevas instalaciones o ampliar las
existentes, este invento proporciona una alternativa económicamente
atrayente, al procesar corrientes de desechos en el lugar en grandes
instalaciones de fabricación, para producir un producto útil y
aliviar la carga sobre el sistema municipal de gestión de aguas
residuales, Los sistemas de este invento pueden ser también
adaptados para tratar sanitariamente, en el lugar, las aguas
residuales crudas, los desechos orgánicos peligrosos, etc., de
edificios de oficinas, hospitales, hoteles, etc., para producir, en
el lugar, un fertilizante, un producto reciclable o de eliminación
segura, aliviando así más la carga sobre el sistema municipal de
gestión de aguas residuales. Este aspecto de este invento está
diseñado para procesar material de desecho animal y aguas
residuales municipales, se ha descrito en la Solicitud de Patente
de EE.UU. pendiente de tramitación, asignada en común, Nº de serie
10/894.645, presentada con fecha 19 de julio de 2004, cuya
exposición queda aquí incorporada en su totalidad por su
referencia.
El presente invento proporciona una alternativa
simplificada, económicamente eficiente de la técnica anterior, la
cual proporciona, en sus aspectos preferidos, un producto
utilizable al 100% que proporciona una conversión al 100% de
materia prima de material de desecho sólida en productos útiles, y
que elimina el problema pendiente de solución por la técnica
anterior de la eliminación de sólidos sobrantes de diversos
tratamientos de materia prima de material de desecho. El presente
invento es principalmente útil, dependiendo de la materia prima de
material de desecho a ser procesada, para el procesado de
materiales de desecho en productos alimenticios, productos para
alimentos para animales, productos combustibles, productos
fertilizantes o para la construcción de suelos/suplemento de
suelos, productos adecuados para un eficiente reciclado,
refabricación, reutilización o transporte, y productos seguros
adecuados para su uso y/o eliminación aceptables ambientalmente. De
acuerdo con el presente invento, se pueden hacer máximos los
valores de los nutrientes para animales o plantas en el producto de
procedente de una materia prima de material de desecho si se
evitan, o al menos se reducen al mínimo el compostaje, la digestión,
la incineración y la oxidación de la materia prima de material de
desecho. En este invento, el tratamiento a alta temperatura de la
materia prima de material de desecho, preferiblemente por contacto
directo con gases calientes, por ejemplo, a una temperatura de más
de 538ºC, destruye o convierte en formas inofensivas
sustancialmente todos los componentes no deseables presentes en la
materia prima de material de desecho, incluyendo organismos,
microorganismos (que incluyen organismos modificados genéticamente,
bacterias, microorganismos patógenos, y otros) semillas, pesticidas,
antibióticos, hormonas, priones y virus, en particular cuando tal
tratamiento térmico tiene lugar durante un período de tiempo
suficiente y sin oxidación, incineración o pirolisis significativa
de la materia prima de material de desecho. El tratamiento a
temperaturas lo suficientemente altas durante un período de tiempo
suficiente, en ausencia de oxidación y/o pirolisis significativas
"cocina" o convierte o transforma de otro modo la materia
prima de material de desecho en un producto autoaglomerante, con lo
que puede ser conformado en pastillas, gránulos, gotas solidificadas
u otras formas usuales, generalmente sin necesidad de adicionar
aglutinantes no otros aditivos aglomerantes, que tienen una dureza
y una resistencia física suficientes para ser usados en equipo y
operaciones de manipulación y transporte habituales del producto.
Además, los procesos y los sistemas del presente invento pueden ser
adaptados para producir productos líquidos o en pasta que
comprenden materias primas de material de desecho (incluyendo
corrientes de proceso intermedio o productos intermedios) que hayan
sido deshidratadas hasta el nivel de contenido de humedad deseado
y/o que hayan sido convertidos, hechos reaccionar o alterados
físicamente y/o químicamente como se desee. Este invento permite
también la recuperación y el reciclado del agua separada de la
materia prima de material de desecho, cuya agua puede ser usada
para agua del proceso, agua para el ganado, para riego, o para
otros usos industriales y para recuperar y reciclar todos los
sólidos (finos u otros) producidos en el proceso, de modo que no
haya productos sólidos significativos producidos o resultantes de
este invento que no sean los productos deseados adecuados para uso
comercial. La selección y adaptación de los procesos, aparatos y
sistemas de este invento para tratar o procesar una materia prima
particular para producir un producto sólido, líquido o en pasta
deseado particular para uso final, para reciclado o para su
eliminación, serán evidentes para quienes sean expertos en la
técnica, a la vista de la exposición que aquí se hace.
De acuerdo con este invento, un medio muy eficaz
de proporcionar los gases calientes para contacto con la materia
prima de material de desecho es el escape de una turbina de gas, y
preferiblemente de un generador eléctrico de turbina de gas. De
acuerdo con el sistema de este invento, la turbina de gas se
alimenta de combustible desde las fuentes de combustible usuales
disponibles localmente, ya que los combustibles usuales
proporcionan la operación más eficiente, fiable y controlable de la
turbina de gas. La electricidad producida por el generador de
turbina de gas es preferiblemente vendida en la red de energía
eléctrica local como una fuente de beneficio de la operación de
este invento, pero la electricidad puede ser usada internamente en
la operación del sistema de este invento, o bien en otras
operaciones próximas como una fuente suplementaria de energía
eléctrica, o bien en una combinación de usos para energía eléctrica
y recuperación de calor de los procesos empleados en este invento.
Es preferible, y lo más eficiente en el funcionamiento de este
invento, simplemente vender la energía eléctrica producida a la red
de energía eléctrica local. Esto permite variar la operación de los
procesos y el equipo de este invento de la manera más eficiente y
efectiva para el tratamiento de la materia prima de material de
desecho para producir los productos de la calidad y en la cantidad
deseadas sin preocuparse ni quedar limitados por lo que se refiere
a cualquier mínimo particular o nivel necesario de salidas de
electricidad, ni por la necesidad de un nivel invariable de salida
de la electricidad.
Una característica importante del proceso y el
aparato de este invento es la de que la turbina de gas y el vaso
desecador de la materia prima de material de desecho que recibe los
gases de escape procedentes de la turbina de gas están conectados
juntos de tal modo que la inducción del aire exterior al interior
del vaso desecador es esencialmente excluida, y el vaso desecador
recibe preferiblemente los gases de escape directamente de la
turbina de gas. Se prefiere que el 100% de los gases de escape de
la turbina de gas sean hechos pasar al interior del vaso desecador
y, para la más eficiente operación, preferiblemente sin pasar a
través de ningún intercambiador de calor, silenciados u otro equipo
intermedio, con objeto de que el vaso desecador reciba el máximo
calentamiento del escape de la turbina de gas. Pero se admite que
los gases de escape en exceso, no necesarios para la operación del
vaso desecador, puedan ser desviados para proporcionar el calor
requerido a otras fases de los sistemas de este invento, o bien
para otras operaciones próximas. También se prefiere que los gases
de escape resulten de relaciones de combustión usuales y eficientes
en la turbina de gas, de modo que los gases de escape contengan
una cantidad mínima o limitada de oxígeno libre, esencialmente nada
de combustible no quemado, ninguna llama expuesta, y que se consiga
la temperatura óptima de los gases de escape (EGT), para un máximo
de calor producido por unidad de combustible consumida. Si se
desea, la combustión puede tener lugar según la relación
estequiométrica para una operación de EGT pico a máxima temperatura
y máxima entrada de calor para el proceso y el sistema de este
invento. La ausencia de oxígeno en exceso en los gases de escape,
excluyendo la inducción de aire del exterior dentro del vaso
desecador, la ausencia de llama expuesta y la operación a las
temperaturas aquí establecidas, evita una oxidación significativa
de la materia prima de material de desecho en el vaso desecador,
conserva el máximo valor de nutrientes de la materia prima de
material de desecho para que sea contenido en el producto final y,
cuando la salida del vaso desecador sea un material seco, oxidable,
evita el peligro de daños por incendio en el equipo, y proporciona
una operación segura con respecto a fuegos súbitos en el vaso
desecador. La ausencia de combustible en exceso en los gases de
escape evita que los gases de escape sean fuente de hidrocarburos
que deban ser barridos del efluente de vapor de la operación de
este invento antes de ser liberados a la atmósfera. En otras
operaciones preferidas de este invento, puede desearse, o ser
esencial, que sea introducido aire u oxígeno en cantidades o
relaciones controladas, para proporcionar una oxidación o
conversión química deseada de la materia prima de material de
desecho en el vaso desecador.
En la operación de los procesos y aparatos de
este invento, se prefiere que cuando la materia prima de material
de desecho sea un material orgánico, lo sea tan fresco como sea
posible, y es aceptable un alto contenido de humedad. En otras
palabras, tal materia prima de material de desecho no deberá haber
experimentado nada, o tan poco como resulte práctico, de
compostaje, descomposición, empobrecimiento, digestión, u otra
bioconversión, antes de ser procesada de acuerdo con este invento.
Esto proporciona el más alto valor de nutrientes y de contenido de
materia orgánica en el producto final, y se desea cuando el
producto producido sea un producto alimenticio, un producto para
alimentación de animales, un producto fertilizante o para la
construcción de suelos, u otros producto en el que el valor de los
nutrientes o del contenido de materia orgánica sea importante, como
se indica en lo que sigue; esto también proporciona la máxima
captación de carbono en los productos fertilizantes (y para el
suelo) y otros, e impide que el carbono sea liberado a la atmósfera
como metano, CO_{2}, y otros gases de efecto invernadero.
Varios aspectos preferidos de este invento se
logran eficientemente mediante un diseño preferido de los sistemas
del presente invento, que es la modularización de las unidades del
proceso en forma de montadas sobre patín u otras adecuadas para el
transporte por camión. Esto permite que todo el sistema de este
invento sea apropiadamente dimensionado y colocado en el lugar en
varias operaciones e instalaciones de fabricación, y hace posible
el procesado de la materia prima de material de desecho de tales
operaciones en instalaciones inmediatamente después de que sea
producida. Este sistema preferido para tales operaciones
proporciona un rendimiento adicional económico y ambiental, debido
a que elimina el coste y el impacto ambiental del transporte de
cualquier materia prima de material de desecho a un lugar distante
para su procesado o eliminación. Eliminándose la necesidad de
transportar la materia prima de material de desecho de un lugar a
otro, se proporciona también el beneficio de la bioseguridad entre
instalaciones, es decir, que se eliminan el transporte y la
difusión de enfermedades de plantas y animales perjudiciales o no
deseables. Este diseño permite también el procesado de la materia
prima de material de desecho donde convenga o se encuentren
trabajadores, adonde las unidades montadas sobre camión son
fácilmente movidas desde un lugar de producción o acumulación de
materia prima de material de desecho a otro, con objeto de hacer
máxima la utilización de la inversión de capital en los sistemas de
equipo empleados para la puesta en práctica de este invento. Tal
portabilidad hace también posible la plena utilización del equipo
de este invento, el cual puede ser escalado a un tamaño apropiado
para una operación eficiente y económica, de modo que pueda ser
usado como una base a tiempo parcial en cada uno de varios lugares
de operación o fabricación diferentes, en un área particular cuando
no se necesite una instalación permanente en cualquier lugar
único, o ello no sea económicamente justificable. El sistema de
este invento puede ser también escalado a un tamaño apropiado para
una operación individual o a un lugar de fabricación para operar a
tiempo total, para procesar continuamente la materia prima de
material de desecho que se produzca continuamente en ese lugar, de
modo que se reduzca al mínimo la acumulación de materia prima de
material de desecho o el exceso de materia prima de material de
desecho cualquiera que sea el tiempo que esté en operación la
instalación de fabricación. El diseño modular permite también un
retorno máximo de la inversión de capital cuando estén disponibles
grandes cantidades de materia prima y se coloquen múltiples
unidades modulares normales del presente invento para satisfacer el
volumen de materia prima a ser procesada (en vez de diseñar y
construir una gran unidad). La instalación de múltiples unidades
proporciona redundancia de la operación para el mantenimiento de
unidades y flexibilidad de movimiento de algunas unidades a otro
lugar en caso de que el volumen de materia prima en ese lugar
disminuya.
Para uso en este invento, se prefiere que la
materia prima de material de desecho tenga un alto contenido de
humedad, tal como de al menos un 30% en peso de agua,
preferiblemente de al menos el 50% y lo más preferiblemente de al
menos el 70%. El alto contenido de agua facilita la manipulación
mecanizada de la materia prima y la preparación de la misma para su
uso por fusión y mezcla, para uniformidad de la materia prima.
Típicamente, la materia prima de material de desecho es movida
mediante transportadores de tornillo sin fin, cargadoras frontales,
retroexcavadoras, correas transportadoras y similares, en
particular en operaciones en mataderos, granjas, forestales, de
jardinería y similares. Sin embargo, en esas y en otras
operaciones, la materia prima de material de desecho puede ser
preparada en forma de una pasta que puede ser bombeada, donde el
contenido de agua de la materia prima de material de desecho puede
ser de hasta el 90%, del 95% o incluso del 98%. Además, la materia
prima de material de desecho puede ser una solución con todos los
sólidos disueltos en la misma, en la que los sólidos precipitan al
evaporarse el agua de la materia prima en los procesos y sistemas
de este invento. El presente invento puede procesar eficiente y
económicamente tales materias primas de material de desecho de alto
contenido de agua, para no solamente recuperar el contenido de
sólidos en forma de un producto final, sino para recuperar también
el agua del proceso, la cual puede ser reciclada para uso
industrial o en procesos, para agua para beber el ganado, para
riego de campos o jardines, etc. Este invento puede manipular
materia prima de material de desecho de alto contenido de agua de
un modo eficiente y económico, debido al hecho de que el vapor de
agua en exceso producido en el vaso desecador puede ser usado aguas
abajo, aguas arriba, o en otras operaciones próximas, tales como de
precalentamiento de materia prima de material de desecho,
calentamiento en el proceso, etc. En vez de mantener la materia
prima de material de desecho de alto contenido de agua en balsas
abiertas, como se hace usualmente en muchas operaciones
industriales y de fabricación, este invento permite mantener el
material de desecho en recintos o depósitos para un procesado
esencialmente inmediato, con lo cual se eliminan la contaminación
del aire, el olor y los problemas ambientales asociados con las
balsas abiertas. Este invento puede ser adaptado como aquí se ha
descrito, para contener y procesar no solamente el agua y los
sólidos, sino también los gases producidos en la operación de
fabricación. En algunos casos, puede ser deseable, por razones de
economía de la operación, separar mecánicamente parte del agua de
los materiales de desecho de alto contenido de agua, por ejemplo
mediante centrifugadoras, filtros o prensas, antes de procesar el
material de desecho del sistema de este invento. Tal agua separada
puede ser reciclada para uso como se ha descrito en lo que
antecede. Como resulta evidente, las materias primas pueden ser
mezcladas para facilitar la obtención del deseado contenido de agua
combinada (materia prima húmeda y seca) para procesar y
proporcionar producto con las propiedades deseadas.
Se reconoce que una materia prima de material de
desecho contendrá típicamente otro material tal como paja, cuerda,
alambre, grava, piedras, yute o bolsas de plástico, etc. Tales
materiales son procesables como parte de la materia prima de
material de desecho en el presente invento, sin efecto perjudicial
alguno, con tal de que los niveles de tales otros materiales no
sean desusadamente altos. Sin embargo, se prefiere normalmente
separar tales materiales, en particular las piedras, el alambre y
similares, que pudieran dañar al vaso desecador o al equipo de
procesado de aguas abajo. Por lo demás, puede ser deseable preparar
la materia prima de material de desecho por troceo, molienda u otra
preparación para triturar los elementos tales como las cuerdas,
bolsas y similares, en pequeños trozos, de modo que puedan ser
procesados en el producto final sin interferencia alguna
significativa con la operación normal de los procesos y aparatos de
este invento ni con el uso final del producto. Es de hacer notar
que tales materiales que o bien sean inertes, o bien sean
biodegradables, pueden ser contenidos en productos fertilizantes de
alimentos para animales sin efecto alguno perjudicial, lo cual
puede ser deseable en particular cuando no sea eficiente
económicamente separar tales materiales de la materia prima de
material de desecho o durante el procesado de acuerdo con este
invento. La preparación de la materia prima de material de desecho
por molienda, picado, troceado, aplastamiento, etc., no solamente
mejorará la uniformidad de la materia prima para el procesado, sino
que facilitará también la adición a la materia prima de otros
materiales, tales como paja, astillas de madera, desechos de
astilleros, etc., como se ha indicado en lo que antecede. Además,
la preparación de la materia prima de material de desecho puede
incluir un paso de lavado, el cual puede ser útil para material de
desecho muy seco, para eliminar el exceso de contenido de sal u
otros componentes que puedan no ser deseados en un producto
final.
La denominación de "turbina de gas" se usa
aquí en el sentido de significar e incluir cualquier motor de
turbina que tenga una etapa de turbina de compresor, una zona de
combustión y una etapa de turbina de escape, que sea capaz de
producir temperaturas de los gases de escape de al menos 260ºC,
preferiblemente de al menos aproximadamente 371ºC, más
preferiblemente de al menos aproximadamente 482ºC, y lo más
preferiblemente mayor que aproximadamente 538ºC. Las turbinas de
gas son la fuente de calor preferida para uso en este invento,
debido a su eficiente operación y alta producción de calor. El
generador de turbina de gas se prefiere además para uso en este
invento, debido a la producción de energía por el generador, cuya
energía puede ser utilizada o vendida para mejorar el rendimiento
económico de la operación del sistema de este invento. El generador
será típicamente un generador eléctrico, debido a la conveniencia
de usar y/o vender la electricidad producida. Sin embargo, el
generador puede ser de cualquier otro tipo de generador de energía
deseado, tal como una bomba hidráulica o un paquete de energía que
pueda accionar motores hidráulicos en bombas, transportadores de
tornillo sin fin, transportadores y otros tipos de equipo en el
sistema de este invento. o equipo en otras operaciones próximas.
Los requisitos de calor y la economía del sistema determinarán si
se usa una turbina de gas o un generador de turbina de gas. Si se
desea tener gases de escape de más alta temperatura y una más alta
salida de calor de una turbina de gas de un menor tamaño dado,
puede desearse usar una turbina de gas en vez de un generador de
turbina de gas de un tamaño similar. Comparado con la turbina de
gas, el generador de turbina de gas expande y enfría además los
gases de escape al absorber energía para accionar el generador,
cuando en una turbina de gas esa energía está contenida en gases de
más alta temperatura disponibles para uso en el vaso desecador de
este invento. Esa puede ser una opción cuando sea económicamente
más importante en la práctica de este invento tener unidades de
alta temperatura pequeñas (transportables por camión) que tener la
corriente de renta o de beneficio económico de la electricidad u
otra producción de energía mediante la turbina de gas.
La turbina de gas o el generador de turbina de
gas útiles en este invento pueden ser alimentados de combustible
desde cualquier fuente disponible con cualquier combustible
adecuado para la turbina de gas particular y para el equipo para el
proceso diseñado de acuerdo con este invento. Los combustibles
preferidos y usuales son el gas natural dulce, el gasóleo, el
queroseno, y el combustible para reactor, debido a que las turbinas
de gas están diseñadas para funcionar más con máximo rendimiento
con combustible de buena calidad de esos tipos, y debido a que
están corrientemente disponibles, en particular para operaciones
agrícolas a distancia, donde las unidades de este invento están
situadas más eficientemente. Sin embargo, se pueden usar otros
combustibles para alimentar de combustible la turbina de gas, en
los que se incluyen el metano, el propano, el butano el hidrógeno y
los combustibles de biogas y biolíquido (tales como el metano, los
aceites, el gasóleo y el etanol). Puesto que el sistema de este
invento no produce un biocombustible, el combustible para la
turbina de gas usado en este invento debe estar disponible,
preferiblemente mediante una conducción por tubería, en el lugar
local en donde se utilice este invento. Si no se dispone de
combustible localmente, se puede llevar en camión al lugar un
combustible tal como el gasóleo, en la medida en que se
necesite.
Como ejemplos de turbinas de gas disponibles
comercialmente y de generadores de turbina de gas útiles en el
presente invento se incluyen los siguientes (las potencias
nominales (MW) son aproximadas):
- -
- Motores de Turbina de Gas Rolls Royce Allison 501-KB5, -KB5S o -KB7 que tienen una potencia nominal en condiciones normales de 3,9 MW o de 5,0 MW
- -
- Turbinas de Gas Europeas del avión "Tornado" que tienen una potencia nominal de 7,0 MW
- -
- Solar Mars 90 que tiene una potencia nominal de 9,4 MW y Solar Mars 100 que tiene una potencia nominal de 10,7 MW
- -
- Solar Taurus 60 que tiene una potencia nominal de 5,5 MW y Solar Taurus 70 que tiene una potencia nominal de 7,5 MW
Para una capacidad de salida de producto nominal
de 2,5 toneladas métricas/hora (2.500 kg/hora) se puede usar un
tamaño de generador de turbina de gas de aproximadamente 4 MW,
dependiendo aislamiento térmico y de los rendimientos de la
recuperación de calor diseñados en el sistema general. Para
sistemas sencillos pequeños de semirremolque o de camión, se pueden
escalar las unidades a un tamaño menor. Para sistemas más pequeños
de salida de producto, tales como de una salida de producto de 0,3
toneladas métricas/hora, se pueden usar pequeñas turbinas de gas,
tales como la Solar Saturn de 0,8 MW, la Solar Spartan de 0,2 MW o
la Capstone de 0,5 MW o de 0,3 MW, dependiendo de los rendimientos
del sistema y de los márgenes de la aportación de calor requerida.
Se reconocerá que los sistemas de acuerdo con este invento pueden
ser también diseñados para utilizar el calor de los gases de escape
de los motores alternativos, tales como los de los generadores de
motores de gasolina o de gasóleo.
El vaso desecador empleado en este invento puede
ser de cualquier tipo o configuración que sea adecuada para desecar
la material de desecho disponible, y puede ser adaptado para
recibir los gases de escape de la turbina de gas y recibir la
materia prima de material de desecho sin permitir que entre una
cantidad significativa de aire del exterior en la cámara de
desecado en el vaso desecador, donde los gases de escape hacen
contacto con la materia prima de material de desecho. El objetivo
del diseño de la conexión del escape de la turbina de gas al vaso
desecador para los fines de este invento es excluir que entre
cualquier cantidad significativa de aire del exterior en el vaso
desecador, para ayudar a prevenir la oxidación significativa de la
materia prima de material de desecho. Como se ha señalado
anteriormente, esto se prefiere para reservar la materia orgánica,
los valores de carbono y/o de nutrientes presentes en esos tipos de
materias primas de material de desecho, para evitar fuegos y para
proporcionar una operación segura. Tal como se usa en este invento,
se prefiere y se espera que la turbina sea operada con una relación
usual de combustible a aire para la combustión, con objeto de
obtener la temperatura de los gases de escape (EGT) más eficiente
para el vaso desecador, y para producir los gases que entren en el
vaso desecador que contengan un mínimo de oxígeno libre. Se
reconocerá por quienes sean expertos en la técnica, a la vista de
la exposición que se hace de este invento, que se pueden usar otras
fuentes alternativas de gases calientes distintas a una turbina de
gas y conectadas al vaso desecador, tales como el escape de
quemadores de aceite o de gas usuales y de motores alternativos, con
tal de que éstos sean operados en condiciones de relación de
combustión usual, para reducir al mínimo el oxígeno libre, o en una
relación estequiométrica de nada de oxígeno libre en el escape, y
que estén conectados al vaso desecador de forma que se excluya que
entre una cantidad significativa de aire del exterior en el vaso
desecador, con objeto de excluir una oxidación significativa de la
materia prima. Por supuesto, tal fuente alternativa y adicional de
gases calientes puede ser conectada, opcionalmente, al vaso
desecador de acuerdo con este invento, y ser usada para suplementar
la salida de gases de escape de la turbina de gas, con objeto de
proporcionar una capacidad adicional de entrada de calor para el
vaso desecador, si es necesario para las condiciones del arranque,
de la parada o de un aumento brusco de la carga, o bien para
reserva en caso de que la turbina de gas quede fuera de la
línea.
Se reconocerá que en algunas operaciones de este
invento, no todo el aire del exterior puede ser excluido, y que no
se puede excluir por completo la oxidación de la materia prima de
material de desecho, principalmente debido al aire presente y
arrastrado en la materia prima de material de desecho, el aire
disuelto en la humedad presente en la materia prima de material de
desecho, y el exceso de oxígeno que pueda haber presente en los
gases de escape de la turbina durante períodos en los que no se
consigue esa relación estequiométrica de combustible y aire.
Además, en algunos casos el oxígeno puede ser producido o liberado
de los materiales orgánicos u otros presentes en la materia prima
de material de desecho cuando tiene lugar el tratamiento por calor
y la conversión y descompone o convierte tales materiales. Por lo
tanto, las expresiones que aquí se usan que se refieren a
"excluir la introducción de aire", "sin oxidación
significativa" y similares, se usan en el anterior contexto
operativo, y con el reconocimiento y el significado previsto de que
el aire o el oxígeno que entren en el sistema como parte de la
materia prima de material de desecho o de los gases de escape, o
que sean producidos en el proceso de conversión por calor, no está
destinado a ser excluido, y que la oxidación que puede producirse
como resultado de que ese aire entre en el sistema con la materia
prima de material de desecho, no está destinada a ser evitada. Sin
embargo, tal nivel de oxidación no se considera significativo
dentro del alcance, el contexto y la práctica de este invento, ni
del significado de esas expresiones tal como aquí se usan.
Análogamente, la expresión "sin una pirolisis significativa"
se usa aquí para significar que no se piroliza más de una parte
insignificante de la materia prima de material de desecho, por
ejemplo como en la Patente de EE.UU. Nº 6.039.774. Los productos de
la pirolisis son indeseables en los procesos y productos del
presente invento, y los procesos y el equipo de este invento se
operan para conseguir el desecado deseado de la materia prima de
material de desecho y la conversión y destrucción deseadas de
varios componentes de la materia prima de material de desecho,
tales como los pesticidas, priones, organismos, semillas, etc.,
pero son operados para evitar una oxidación significativa y
preferiblemente para evitar una pirolisis significativa, o al menos
para reducir al mínimo la oxidación y reducir al mínimo la
pirolisis. Siguiendo la exposición que aquí se hace, será evidente
para quienes sean expertos en la técnica, para algunas aplicaciones
de este invento, controlar el contenido de humedad de los sólidos y
de la fase de vapor en el vaso desecador y otras variables, con
objeto de procesar una materia prima de material de desecho
particular para conseguir estos resultados deseados y para hacer
máximo el valor de los nutrientes en los productos finales. En
otras aplicaciones de este invento se pueden adaptar la
temperatura, los tiempos de contacto y otros parámetros de la
operación para conseguir un grado o nivel deseado de oxidación o
pirolisis, si las propiedades del producto final a ser fabricado
usando los sistemas de este invento requieren oxidación o pirolisis
de la materia prima.
La materia prima de material de desecho seca o
de bajo contenido de humedad es probable que tenga más aire
arrastrado en los intersticios entre las partículas que la materia
prima de material de desecho húmeda o de alto contenido de humedad,
y la eliminación de tal aire arrastrado de una materia prima de
material de desecho seca antes de la introducción en el vaso
desecador puede no ser económicamente práctica normalmente. Sin
embargo, es frecuentemente preferible, consistente con otros
aspectos operativos de este invento, usar materia prima de material
de desecho de alto contenido de humedad y bajo contenido de aire, y
puede ser preferible añadir agua a una materia prima de material de
desecho seca para desplazar el aire de la misma antes del procesado
en los sistemas de este invento. Se prefiere reducir al mínimo la
introducción de aire y de oxígeno en el vaso desecador para evitar
una oxidación significativa de los componentes nutrientes del
material de desecho, así como de otros componentes de la materia
prima, tales como de paja, polvo, etc., que pudieran plantear un
riesgo de fuego o de seguridad si hubiera presente un exceso de
aire o de oxígeno en el vaso desecador.
La exclusión del aire del exterior se prefiere
también por rendimiento económico igualmente, debido a que el
exceso de calentamiento o el aire exterior junto con el
calentamiento de la materia prima de material de desecho reduce el
rendimiento del proceso. En algunos casos, en los que la materia
prima de material de desecho es de muy bajo contenido de humedad, o
demasiado seca, para la operación preferida de este invento, se
puede añadir agua a la materia prima, al escape de la turbina, a la
admisión de la turbina o al vaso desecador, para aumentar el nivel
de humedad en el vaso desecador hasta un nivel para operación
eficiente y para producir un material sólido procedente del vaso
desecador, con un contenido de humedad deseado y propiedades de
autoaglutinación deseadas. La adición de agua a una materia prima
de material de desecho seca, seguida del mezclado, el amasado o el
prensado, tal como en el mezclado en montón y en el prensado con un
rodillo, puede servir también para desplazar el aire de la materia
prima antes de que sea introducida en el vaso desecador. En el caso
de materias primas de material de desecho muy secas, el agua puede
ser considerada como una ayuda para el proceso, añadida antes de su
entrada en el vaso desecador.
Se reconocerá que la operación del vaso
desecador es normalmente la de secar o reducir el contenido de
humedad de la materia prima de material de desecho, pero es también
la de conseguir el tratamiento a alta temperatura de la materia
prima de material de desecho para convertir o destruir los
componentes no deseados y para conseguir una alteración química o
térmica en la materia prima, para proporcionar el producto final
con las propiedades deseadas. Como se ha indicado, un aspecto de
este invento es el de la conversión térmica de los varios
componentes de la materia prima de material de desecho sin una
oxidación significativa desde el aire exterior. Puesto que los
componentes específicos de las materias primas de material de
desecho son numerosos y variados, no se comprende claramente qué
reacciones químicas específicas pueden tener lugar en las diversas
conversiones térmicas, y los solicitantes no desean quedar
limitados por teorías específicas o especulaciones en relación con
las mismas. Sin embargo, se han hecho ciertas observaciones, y la
comprensión de las siguientes observaciones capacitará mejor a
quienes sean expertos en la técnica para la puesta en práctica de
este invento, de un modo efectivo y eficiente.
Lo primero es la conversión térmica y la
destrucción de los componentes no deseables, tales como los
organismos, los productos químicos, etc., tal como se vio en otro
lugar en esta exposición. En segundo lugar está la conversión
térmica, por vía química o física, de varios componentes de la
materia prima de material de desecho. Por ejemplo, el producto
producido puede ser un producto sólido esencialmente
autoaglutinante que puede obtener en forma de pastillas, de
gránulos o de gotas solidificadas, de alta resistencia física, sin
la adición de aglutinantes ni de materiales similares. Aunque los
aglutinantes usuales para formar productos sólidos en pastillas,
granulados o en gotas solidificadas pueden ser usados en la
práctica de este invento, se prefiere operar a temperaturas de
tratamiento por calor y tiempos de residencia para producir un
material que sea autoaglutinante y que pueda ser obtenido en
pastillas/gránulos/gotas solidificadas, sin aglutinantes añadidos.
Se cree que, en cierta medida, cuando la materia orgánica contenida
en la materia prima se altera químicamente y/o se convierte
térmicamente, en forma similar a como si fuese "cocinada", la
misma transforma las ligaduras, la celulosa, el almidón, los
carbohidratos, etc., en materiales que pueden actuar como
aglutinantes en el producto final. Esto proporciona un perfil de
aglutinación para hacer posible la formación de un producto final
que tenga propiedades de partículas fuertes y de flujo libre de
antiendurecimiento y no desmenuzable, que lo hagan útil para equipo
de manipulación, transporte y aplicación de productos secos
usuales. Las materias primas de material de desecho cuyo margen de
materia orgánica presente varíe desde ser de una proporción muy
alta a una proporción muy baja, pueden ser convertidas en
materiales autoaglutinantes que formen productos en pastillas,
gránulos, o gotas solidificadas de buena resistencia, sin añadir
aglutinantes adicionales. Por supuesto, se pueden añadir
aglutinantes adicionales para aumentar las propiedades de
resistencia de cualquiera de los productos sólidos finales de este
invento, si se desea. En tercer lugar está el reconocimiento de que
en algunas operaciones de procesado de una materia prima de
material de desecho de bajo contenido de humedad, puede no tener
realmente lugar ningún desecado significativo, es decir, que el
contenido de humedad de la materia prima que entra en el vaso
desecador puede ser esencialmente el mismo que el del material que
sale del vaso desecador, de modo que el vaso desecador está
actuando esencialmente como una estufa. En este caso, el procesado
importante que tiene lugar es el del tratamiento por calor o
conversión y/o alteración química ("cocinado") de al menos una
parte de la materia orgánica o de otros componentes presentes en la
materia prima.
Los tipos de vasos desecadores que pueden usarse
en este invento son, por ejemplo, el de tambor rotativo, con o sin
rascadores internos, placas de agitación y/ paletas, secadoras de
tambor de "puerco espín" estacionarias, con o sin rascadores
y/o placas agitadoras y/o paletas, estufas de cochura, y otros
evidentes para quienes sean expertos en la técnica. Como ejemplos
de vasos desecadores disponibles comercialmente, útiles o que
pueden ser adaptados para su uso en este invento, se incluyen los
sistemas Scott AST Dryer^{TM}, de la firma Symon Dryer Ltd., las
secadoras de tambor, los sistemas de secador Wysmont Turbio Dryer,
y las secadoras de la firma Duske Engineering Co., Inc. Otros
ejemplos de vasos desecadores útiles en este invento, o que pueden
ser adaptados para su uso en el mismo, se han descrito en las
Patentes de EE.UU. Nº 5.746.006, concedida a Duske y otros, y Nº
5.570.517 y Nº 6.367.163 concedidas a Luker, cuyas exposiciones
quedan aquí incorporadas en su totalidad por sus referencias.
Como se ha indicado en lo que antecede, el
"vaso desecador" no siempre funciona necesariamente como
secadora principalmente separando la humedad de la materia prima de
material de desecho en el sistema de este invento. El vaso
desecador funciona también como el vaso o estufa de tratamiento por
calor/conversión/alteración en el cual se calienta la materia
prima de material de desecho durante espacios de tiempo suficientes
para producir los materiales y productos finales deseados, tal como
aquí se ha descrito. Además, el vaso desecador no tiene
necesariamente que proporcionar contacto directo de los gases de
escape de la turbina u otra fuente de calor y la materia prima de
material de desecho, sino que puede proporcionar un calentamiento
indirecto de la materia prima de material de desecho para conseguir
el desecado y/o el tratamiento por calor/conversión/alteración
deseados, de acuerdo con este invento. El vaso desecador puede ser
revestido de material apropiado para prevenir o reducir la
corrosión, la erosión o el excesivo desgaste. Se reconocerá que los
sistemas de este invento pueden ser adaptados para realizar varias
funciones en varias configuraciones en una instalación u operación
particular. Por ejemplo, pueden ser operados dos vasos desecadores
en serie, donde se deseca una materia prima de alto contenido de
agua en el primer vaso desecador y luego se trata por calor la
salida desde el primer vaso desecador en el segundo vaso desecador,
para conseguir la conversión o alteración química o física deseada.
En tal disposición, los gases de escape pueden ser suministrados
desde un solo escape de turbina de gas dividido entre los dos vasos
desecadores, o bien pueden ser suministrados por dos turbinas de
gas separadas. De este ejemplo puede verse que los procesos,
aparatos y sistemas de este invento pueden ser adaptados para
operar varios componentes de equipo en serie o en paralelo, para
efectuar varias funciones de procesado deseadas siguiendo los
principios de este invento para conseguir la operación efectiva y
económica de las mismas.
Otro aspecto del vaso desecador adaptado para
uso en este invento es que el vaso desecador funciona también,
preferiblemente, como el silenciador para la turbina de gas u otro
motor que proporcione los gases de escape calientes. Es bien sabido
que las turbinas de gas (esencialmente las de los motores de
aviones de reacción) producen un impacto de ruido de alto nivel en
el ambiente cercano. De las turbinas de gas estacionarias usadas
para la producción de energía eléctrica, o para otros fines, se
requiere usualmente en las normas locales, estatales y federales
que tengan silenciadores instalados para atenuar el ruido del
escape de la turbina de gas hasta niveles aceptables. Tales
silenciadores tienen las desventajas económicas de su coste y de
crear una contrapresión en el escape de la turbina de gas que
reduce el rendimiento de la operación de la turbina de gas. Una
ventaja que proporciona este invento, debido a la conexión entre el
escape de la turbina de gas y el vaso desecador que está
preferiblemente cerrado al aire exterior, es que el vaso desecador
funciona efectivamente como un silenciador para la turbina de gas.
Este es, al menos en parte, un resultado de la construcción de la
configuración interna del vaso desecador, que actúa en combinación
con la presencia de la materia prima de material de desecho de alto
contenido de agua, cuya combinación es efectiva para absorber y
atenuar el ruido del escape de la turbina de gas. Esto es debido,
también, a que el extremo de aguas abajo del secador está también
cerrado a la atmósfera, dado que el vapor de agua y los gases que
se desprenden del vaso desecador son recogidos para condensación,
limpieza, reciclado y recuperación de calor en el procesado de
aguas abajo en un sistema cerrado, antes de ser ventilados a la
atmósfera. Será evidente para quienes sean expertos en la técnica
que la capacidad para ventilar en varios puntos en el proceso y en
el sistema del equipo puede ser deseable para acomodar el arranque,
la parada, el cambio o la variabilidad de la materia prima, pero
que normalmente será operado como un sistema cerrado que tiene
solamente salida de producto final y ventilación de gas limpio. El
escape de la turbina puede ser opcionalmente, en parte o
temporalmente, desviado totalmente a otras unidades de aguas abajo,
derivando al vaso desecador, cuando sea necesario para obtener
calor suplementario en otras unidades del proceso, o bien para el
arranque, la parada o el cambio.
Otra ventaja que proporciona este invento es la
de que el vapor y los gases que se desprenden pueden ser extraídos
desde el extremo de descarga del vaso desecador mediante un
ventilador apropiado, un soplador de ventilación, etc., para
proporcionar una presión reducida en la entrada de aguas arriba del
vaso desecador, reduciéndose con ello la contrapresión en el escape
de la turbina. Esto aumenta el rendimiento de la operación de la
turbina de gas, y se hace posible debido a que la conexión entre el
escape de la turbina de gas y el vaso desecador no está abierta al
aire exterior. Se comprenderá que el diseño del sistema comercial
puede incluir una ventilación, o incluso un silenciador usual
conectado mediante una té u otra configuración a la conexión entre
el escape de la turbina de gas y el vaso desecador, para uso
durante el arranque, la parada o la operación de cambio, pero que
no se emplearía en la configuración operativa normal para el
proceso y el aparato de este invento, como se ha descrito en lo que
antecede. Para conseguir un mejor rendimiento de la operación de
este invento, se prefiere que la conexión entre el escape de la
turbina de gas y la entrada al vaso desecador no tenga
obstrucciones, con objeto de entregar los gases de escape al vaso
desecador con un mínimo de pérdida de calor y de energía entre la
turbina de gas y el vaso desecador. También se reconocerá, a la
vista de esta exposición, que la operación del generador de turbina
de gas será preferiblemente controlada para rendimiento o economía
óptimos para el secado de la materia prima de material de desecho,
la conversión térmica, la alteración química y otras necesidades
del procesado, las cuales pueden no ser las condiciones óptimas o
mejores de operación de la turbina de gas para la producción de
electricidad. La producción de electricidad supone una entrada de
renta de recuperación del coste del sistema, pero la economía
general de la operación de este invento puede ser mejor bajo las
condiciones operativas de la turbina de gas que favorecen la
producción óptima de calor en el escape para una eficiente
operación del vaso desecador y la producción aguas abajo de
productos que tengan las propiedades deseadas, y desfavorecen la
producción de electricidad. La determinación de tales condiciones
operativas para una instalación particular de este invento será
evidente para quienes sean expertos en la técnica, siguiendo los
principios que aquí se exponen. Los sistemas de control de las
turbinas de gas de este tipo se han descrito en la Solicitud de
Patente de EE.UU. pendiente de tramitación, cedida en común, Nº de
Serie 10/894.875, presentada con fecha 19 de julio de 2004, cuya
exposición queda aquí incorporada en su totalidad por su
referencia.
Otra ventaja que proporciona este invento
resulta del contacto de los gases de escape de la turbina de gas
con la materia prima de material de desecho en el espacio confinado
del vaso desecador, sin que haya presente aire exterior en una
cantidad significativa. Las emisiones de NO_{x} y SO_{x}, y en
cierta medida las emisiones de CO y CO_{2} en el escape de la
turbina de gas, se reducen sustancialmente, y en algunos casos se
reducen a cero, absorbiendo para ello o formando complejo los
componentes de NO_{x} y SO_{x} en la materia prima de material
de desecho, donde permanecen absorbidos, formando complejo, o
fijados en el material desecado o tratado que sale del vaso
desecador, y en el producto después de procesado en forma granular,
de pastillas o de gotas solidificadas, o en otras formas. Esto
proporciona la ventaja tanto de disminuir o eliminar las emisiones
de NO_{x} y SO_{x} (y de CO/CO_{2}) a la atmósfera, como la
de añadir componentes de nitrógeno, azufre y carbono al valor de
nutrientes del producto producido por el proceso y con el aparato
de este invento.
Las condiciones y procedimientos operativos para
el vaso desecador serán evidentes para quienes sean expertos en la
técnica, siguiendo los principios que aquí se exponen en la
descripción de este invento. La temperatura típica de los gases de
escape de la turbina que entran en el vaso desecador estará
comprendida en el margen desde aproximadamente 260ºC hasta
aproximadamente 788ºC, dependiendo de la humedad y resto del
contenido de la materia prima de material de desecho, y de la
condición deseada de la salida de fertilizante o de material para
la construcción de suelos, desde el vaso desecador. En los sistemas
más pequeños, con motores más pequeños, la temperatura de los gases
de escape de entrada puede ser de tan solo aproximadamente 149ºC o
de aproximadamente 177ºC. Un margen preferido es desde
aproximadamente 316ºC hasta aproximadamente 649ºC, y es más
preferido que la temperatura de entrada sea de al menos 343ºC y lo
más preferiblemente es que sea de al menos 371ºC. La temperatura y
el caudal del gas que entra en el vaso desecador dependerán en
parte del contenido de humedad y de otras propiedades de la materia
prima de material de desecho. Un contenido de humedad más alto
requerirá en general, evidentemente, una más alta temperatura del
gas de entrada, para reducir el contenido de humedad. Se cree que
se consigue un rendimiento adicional en los sistemas del presente
invento cuando la materia prima de material de desecho de alto
contenido de humedad es puesta en contacto con gases a alta
temperatura. Tal contacto origina la formación, a veces
instantáneamente, de vapor sobrecalentado, al desprenderse la
humedad de la materia prima de material de desecho, cuando el vapor
sobrecalentado calienta e impulsa la humedad fuera de la materia
prima de material de desecho adyacente. Se cree que este mecanismo
es el responsable del rápido secado de la materia prima de material
de desecho hasta un bajo contenido de humedad, de modo que el
tiempo de permanencia restante de la materia prima de material de
desecho en el vaso desecador contribuye al deseado tratamiento por
calor/conversión/alteración o "cocinado" del mismo, de acuerdo
con este invento. Algunas materias primas de material de desecho
pueden requerir temperaturas más bajas, pero un tiempo de
permanencia más largo para conseguir la conversión o el
"cocinado" necesario para producir un producto que tenga
propiedades de autoaglutinación u otras deseadas. La temperatura
del material que sale del vaso desecador estará típicamente
comprendida en el margen desde aproximadamente 66ºC hasta
aproximadamente 232ºC, y preferiblemente entre aproximadamente 93ºC
y aproximadamente 177ºC. En algunas operaciones, la temperatura de
salida del vaso desecador del material deberá ser de al menos
aproximadamente 78ºC, y preferiblemente de al menos aproximadamente
93ºC.
Las propiedades de autoaglutinación de los
materiales y productos de este invento constituyen uno de los
aspectos preferidos importantes de este invento. Aunque se pueden
usar aglutinantes y aditivos opcionalmente para proporcionar las
propiedades de resistencia física deseadas de los gránulos, las
pastillas o las gotas solidificadas en formas y configuraciones
deseadas, se prefiere frecuentemente que las condiciones operativas
sean las de "cocinar" y convertir la materia prima de material
de desecho para producir un producto autoaglutinante, tal como un
producto para la alimentación de animales, un producto reciclable,
un producto combustible, etc. Esas condiciones operativas
dependerán del contenido de humedad y del contenido de materia
orgánica de la materia prima de material de desecho que sea
susceptible de ser convertido en componentes que tengan las
características de aglutinantes. Aunque no se comprende y no está
en relación con teoría alguna particular, se cree que los
componentes de almidón, proteínas, carbohidratos y azúcar son
convertidos en materiales similares al gluten, u otros, que pueden
actuar como aglutinantes, y que el aceite y los componentes del
tipo de ligaduras son polimerizados para que actúen como
aglutinantes. En cualquier caso, las condiciones operativas
incluyen temperaturas de los gases de escape, tiempo de contacto
entre la materia prima de material de desecho y los gases de
escape, temperaturas alcanzadas por los sólidos de la materia
prima, el tiempo de residencia de los sólidos de la materia prima
de material de desecho en el vaso desecador a elevadas
temperaturas, y otros factores del proceso. Estas condiciones
determinarán la temperatura a la que tendrán que ser necesariamente
elevados los sólidos, y el espacio de tiempo durante el que los
sólidos sean sometidos a las elevadas temperaturas, con objeto de
producir un producto autoaglutinante. Tal temperatura puede no ser
una temperatura constante para un incremento particular de sólidos,
sino que puede ser un perfil de temperaturas que aumente a lo largo
de un período de tiempo, hasta un máximo, y luego descienda durante
un período de tiempo, o bien que pueda descender rápidamente si se
enfría la que sale del vaso desecador en el lugar de salida. Se
pueden determinar las condiciones óptimas para conseguir un producto
autoaglutinante óptimo para una materia prima de material de desecho
particular, siguiendo la exposición que aquí se hace.
En las instalaciones de fabricación existentes
se puede utilizar inmediata y efectivamente este invento para
eliminar la necesidad y el uso de las balsas existentes y de otras
instalaciones para almacenamiento o eliminación de desechos.
Mediante el procesado de la materia prima de desechos fresca de
acuerdo con este invento, no se necesitan las balsas ni las pilas
para desechos de compostaje. Además, una operación existente, que
instala el aparato y el proceso de este invento, puede limpiar las
balsas y almacenamientos de desechos existentes, alimentando para
ello los contenidos de las balsas y del almacenamiento como materia
prima en el proceso, usualmente mezclados con materia prima de
desecho fresca que esté siendo procesada diariamente en la
operación. Análogamente, las pilas para desechos existentes pueden
ser usadas como materia prima en este proceso, y limpiadas,
usualmente mezclando para ello las pilas de desechos con el desecho
fresco que esté siendo procesado diariamente. Por supuesto, que en
el diseño y en la construcción de las nuevas instalaciones, la
incorporación del equipo y de los procesos del presente invento
elimina la necesidad de balsas u otros espacios para el
almacenamiento o la digestión de los desechos, debido a que con el
presente invento se procesan los desechos sobre una base de
continuidad, o diariamente.
Este invento proporciona también ventajas
ambientales en múltiples etapas de operaciones agrícolas y otras
mediante la captación de una cantidad máxima de carbono en el suelo
y evitando la pérdida del carbono a la atmósfera en forma de
metano, de CO_{2} y de otros gases de efecto invernadero. Cuando
se descompone o se digiere el desecho, éste libera (principalmente
por digestión anaerobia) metano, CO_{2} y otros gases, incluido el
amoniaco, en la atmósfera. Procesando los desechos frescos antes
de su descomposición o digestión, se retiene el contenido de
carbono y de nitrógeno del desecho y se fija en el fertilizante
granular seco u otros producto producido mediante este invento, y
se impide que sea liberado a la atmósfera en forma de gases de
efecto invernadero. Cuando el producto fertilizante de este invento
se aplica al suelo, el carbono y el nitrógeno entran en el suelo,
donde los microbios que hay en el suelo y otros procesos naturales
hacen que el carbono y el nitrógeno estén disponibles para ser
tomados por las plantas en el desarrollo de la cosecha.
Análogamente, la práctica actual del compostaje de los materiales
de desecho libera y pierde carbono y nitrógeno en la atmósfera
durante el compostaje. El producto fertilizante de este invento
sustituye y elimina la necesidad de compostaje, eliminándose con
ello la contaminación del aire causada por el compostaje.
Tal como aquí se usa, la denominación de
"material convertido" se usa para hacer referencia a, y
significa, la materia prima de material de desecho desecada que es
producida en el vaso desecador reduciendo para ello el contenido de
humedad de la materia prima de material de desecho desde un nivel
existente hasta un nivel más bajo, de acuerdo con este invento,
y(o consiguiendo las alteraciones y conversiones químicas a
las que se ha hecho aquí referencia. El "material convertido"
se considera que es un producto intermedio que es adecuado para su
posterior procesado en un producto fertilizante final adecuado para
el consumidor, comercial o industrial. Típicamente, el material
convertido procedente del vaso desecador será procesado por
molienda, para producir un polvo o harina, seguido de la
granulación, la conformación en pastillas o en gotas solidificadas
del polvo o la harina para producir el producto final adecuado para
la manipulación, el envasado y el transporte usuales. El material
convertido puede ser también molido o convertido en polvo de otro
modo, y convertido en una pasta u otro líquido o producto
susceptible de ser bombeado que puede ser reciclado o usado como se
haya previsto. Las economías locales tendrán impacto en la
determinación del uso final que se haya de hacer del material
producido en el vaso desecador, o del producto final producido en
el sistema de este invento, y acerca de si el material procedente
del vaso desecador es sometido a posterior procesado, como se
considera en lo que sigue.
Tal como aquí se usan, los términos
"gránulo", "granulación" y similares, se refieren a
cualquier forma granular del material o producto producido mediante
este invento, incluyendo los gránulos usuales, el polvo, las migas
y similares, producidos por los procesos y equipo de granulación
usuales, incluyendo el aplastamiento o el desmenuzamiento de las
pastillas o gotas solidificadas previamente formadas. Los términos
"pastillas", "conformación en pastillas" y similares, se
refieren a cualquier forma de pastilla de los materiales o
productos producidos mediante este invento, incluyendo las formas
cilíndrica, de bala, esférica u otras, típicamente conseguidas por
los procesos y con el equipo de conformación en pastillas usuales,
tal como mediante la extrusión de una pasta y el corte, el troceado
o la rotura del extruido al tamaño deseado. Los términos "gotas
solidificadas", "conformación en gotas solidificadas" y
similares, hacen referencia a cualquier forma de gota solidificada
de los materiales o productos producidos mediante este invento,
hechos por procesos y equipos de formación en gotas solidificadas
usuales, incluidos los procesos en las torres de rociado, los
procesos de secado por congelación, etc.
Un conformador en pastillas por extrusión es una
de las unidades de proceso preferidas en relación con, o como parte
de, este invento, debido a que la misma aprovecha las propiedades
de autoaglutinación producido en el vaso desecador, y dado que
puede ser operada bajo condiciones de temperatura y de presión que
pueden proporcionar, o contribuir más al "cocinado" del
material para propiedades de autoaglutinación básicas y/o mejoradas
del producto de este invento. En una operación típica, el material
procedente del vaso desecador es molido, y el polvo o la harina
procedentes de la unidad de molienda pueden ser mezclados con vapor
o con agua, por ejemplo, con vapor o con vapor de agua condensado
procedente del vaso desecador, suficiente para formar material que
sea extruible a alta presión y temperatura, para formar pastillas u
otras formas. El calentamiento y las temperaturas conseguidas en el
conformador en pastillas por extrusión, pueden provenir de
transportadores de tornillo sin fin calentados, de estampas o de
tambores, o bien pueden provenir de la energía de la compresión a
alta presión. En cualquier caso, el material extruible se calienta
hasta una alta temperatura en el proceso. Se cree que para algunas
materias primas de material de desecho la alta temperatura y
presión en el conformador en pastillas extruidor puede
"cocinar" más, o convertir ciertos componentes del material
para proporcionar o contribuir a propiedades de autoaglutinación
adicionales o mejoradas del producto en pastillas, granulado o
conformado en gotas solidificadas, resultante. Las condiciones
operativas típicas para tal conformador en pastillas por extrusión
serán las de un material extruible que tenga un contenido de humedad
de hasta aproximadamente el 20% en peso, o más alto, dependiendo
del equipo extruidor empleado. Las temperaturas y presiones del
extruidor serán las normalmente usadas en el equipo extruidor
usual. Evidentemente, se pueden emplear otras condiciones
operativas, dependiendo de la materia prima de material de desecho
que esté siendo procesada y de las propiedades deseadas del
producto formado. Las pastillas producidas pueden ser desecadas
para reducir el contenido de humedad hasta un nivel adecuado para
el almacenamiento estable del producto, por ejemplo, en
aproximadamente un 10% en peso. La humedad retirada en ese punto
del proceso puede ser reciclada para uso en otros pasos y procesos
de los sistemas de este invento, como aquí se describe.
la materia prima de material de desecho tendrá
típicamente un contenido de humedad comprendido entre
aproximadamente el 50% y aproximadamente el 90% en peso,
preferiblemente entre aproximadamente el 60% y aproximadamente el
80% en peso, y lo más preferiblemente entre aproximadamente el 65%
y aproximadamente el 75% en peso. (El porcentaje en peso, tal como
aquí se usa, se toma con referencia al tanto por ciento del
componente en cuestión, basado en el peso total de la mezcla a que
se haga referencia). Aunque en este invento se puede procesar
materia prima de material de desecho de un contenido de humedad más
bajo, por ejemplo, de tan solo aproximadamente el 40% en o peso, o
incluso del 30% en peso. La materia prima de material de desecho
preferida tiene un contenido de humedad de al menos aproximadamente
el 59% en peso, más preferiblemente de al menos aproximadamente el
60%, y lo más preferiblemente de al menos aproximadamente el 70% en
peso. Cuando la materia prima de material de desecho tiene un alto
contenido de humedad comprendido en ese margen, las ventajas del
procesado se consiguen desde esencialmente el instante de la
producción del vapor y del vapor sobrecalentado a la entrada del
vaso desecador, donde los gases de escape a 538ºC hacen contacto
con la materia prima de material de desecho de alto contenido de
humedad, a la presión atmosférica o inferior a la atmosférica. El
vapor y el vapor sobrecalentado así producidos contribuyen al
secado, al "cocinado" y a la conversión de las partículas
adyacentes o próximas y de aguas abajo de la materia prima de
material de desecho, lo cual mejora el rendimiento del proceso. Se
prefiere, para la operación del proceso y para el aparato de este
invento, que la materia prima de material de desecho se mezcle y se
funda entre bloques o partes diferentes (superior, inferior,
interior, exterior, etc.) de los mismos bloques, para proporcionar
unas propiedades de uniformidad de la materia prima de material de
desecho. Esta preparación preferida capacita para la producción de
un material más uniforme desde el vaso desecador, y simplifica el
control de las operaciones del proceso. La temperatura de la
materia prima de material de desecho será típicamente la ambiente,
es decir, que estará en el margen de aproximadamente -1,1ºC hasta
aproximadamente 37,8ºC, pero puede ser más baja que -1,1ºC, con tal
de que cualesquiera aglomeraciones congeladas no interfieran con la
preparación de la materia prima, ni con la operación del vaso
desecador y el equipo alimentador de la materia prima. La materia
prima de material de desecho puede usarse a cualquier temperatura
directamente desde una instalación de fabricación, o bien desde una
unidad de proceso, la cual puede estar a una temperatura elevada.
La economía de los sistemas de este invento se mejora usualmente si
la materia prima de material de desecho está a una elevada
temperatura, o bien es precalentada antes de su introducción en el
vaso desecador. Si se usa precalentamiento, se hace el mismo,
preferiblemente, justamente antes de su uso en este invento,
manteniendo así en el mínimo el compostaje y la bioconversión. Si
se emplea tal precalentamiento de la materia prima, el mismo puede
efectuarse en cualquier forma deseada, tal como por intercambiador
de calor, por calentamiento solar, por transportadores o
transportadores de tornillo sin fin calentados, o planchas de
hormigón calentadas, en el área de estacionamiento y preparación de
la materia prima, y puede hacerse con el calor recuperado y
reciclado de los sistemas del proceso de este invento.
El tiempo de contacto entre los gases de escape
de la turbina y la materia prima de material de desecho vendrá
determinado por varias variables, incluyendo el contenido de
humedad de la materia prima, el contenido de humedad deseado en el
material de salida del vaso desecador, la alteración/conversión
química deseada, el volumen y la temperatura de los gases de escape
que entran en el vaso desecador, y otros factores. El tiempo de
contacto será regulado para proporcionar no solamente el secado
deseado, sino también para elevar las partículas de materia prima
de material de desecho sólidas a temperaturas lo suficientemente
altas como para destruir o convertir en grado suficiente en formas
inofensivas los componentes no deseables presentes en la materia
prima, tales como los organismos, los microorganismos, las
semillas, los pesticidas, los antibióticos, las hormonas, los
priones, los virus, y similares, cuando se desee tal conversión o
destrucción, y para producir un producto autoaglutinante cuando se
desee. No es importante determinar la temperatura real alcanzada
por las partículas, siempre que se logren los niveles deseados de
dicha destrucción y conversión de componentes, el nivel deseado de
autoaglutinación, u otras propiedades deseadas. El tiempo de
contacto deseado puede variarse y regularse mediante el volumen y
el tamaño del vaso desecador, y mediante los volúmenes de
producción de la materia prima y los gases de escape. La
transferencia de calor desde los gases de escape a la materia
prima, y por consiguiente la temperatura a la cual se calienta la
materia prima, serán principalmente función de la relación de masas
de los gases de escape a la materia prima. Un ejemplo de la
operación del vaso desecador con un generador de turbina de gas es
el de un generador Rolls Royce Allison 501-KB5 (de
potencia nominal de 3,9 MW) que tiene una salida de gases de escape
de aproximadamente 56.700 kg/hora a 538ºC y conectada a una
secadora tubular rotativa Modelo AST 8424 de la firma Scott
Equipment Company, New Prague, Minnesota, EE.UU. que tiene un
volumen interno de aproximadamente 26 metros cúbicos (m^{3}). La
materia prima de material de desecho es un material de desecho de
matadero triturado en partículas de pequeño tamaño y que tiene un
contenido de humedad de aproximadamente el 70% en peso y una
temperatura de aproximadamente 18,3ºC y es alimentada al vaso
desecador con un régimen de aproximadamente 6.500 kg/hora, el cual
es de aproximadamente 10 m^{3}/hora para proporcionar un tiempo
de residencia medio o nominal de los sólidos en el vaso desecador
de aproximadamente 10 a aproximadamente 18 minutos, y una relación
de peso de los gases de escape a la materia prima de material de
desecho de aproximadamente 7,5. La salida del vaso desecador está a
aproximadamente 93ºC. La relación en peso del gases de escape a la
materia prima estará comprendida en general entre aproximadamente
15:1 y aproximadamente 1:1, preferiblemente entre aproximadamente
10:1 y aproximadamente 3:1, y más preferiblemente entre
aproximadamente 8:1 y aproximadamente 4:1. El requerimiento de
calor puede exigir una relación de al menos aproximadamente 20:1 a
al menos aproximadamente 25:1, o más alta, cuando la materia prima
esté fría, con un contenido muy alto de humedad, y los gases de
escape no estén a una temperatura alta o máxima. El flujo de gases
de escape y el flujo de materia prima de material de desecho a
través del vaso desecador pueden ser concurrentes, de corrientes en
sentido contrario, en una sola etapa, en múltiples etapas, etc.,
dependiendo de los resultados deseados y de los varios diseños y
consideraciones económicas del sistema.
La salida desde el vaso desecador comprende
vapor, vapor de agua, gases de la combustión y sólidos que son
desecados y/o tratados por calor y convertidos a formas deseadas.
Las temperaturas típicas de los gases y/o sólidos de salida del
vaso desecador estarán normalmente comprendidas en el margen desde
aproximadamente 93ºC hasta aproximadamente 177ºC, pero se pueden
seleccionar temperaturas más bajas o más altas, y desearlas por
razones de economía, de calidad del producto, y/o de rendimiento
del proceso. Las temperaturas de salida pueden ser desde al menos
aproximadamente 43ºC hasta al menos aproximadamente 260ºC,
preferiblemente de al menos aproximadamente 82ºC, y más
preferiblemente de al menos aproximadamente 93ºC. Se desea
generalmente que el material sólido que sale del vaso desecador
tenga en general un contenido de humedad comprendido entre
aproximadamente el 10% y aproximadamente el 15% en peso, pero puede
variar desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 25% en
peso. También, se pueden seleccionar contenidos de humedad más
bajos o más altos de los sólidos de salida del vaso desecador, y/o
desearlos por razones similares. El vapor, el vapor de agua, y los
gases de la combustión que salen del vaso desecador serán
normalmente guiados a través de intercambiadores de calor (para
recuperación del calor del proceso utilizable aguas abajo en las
operaciones de granulación o de conformación en pastillas, o aguas
arriba en la materia prima o en el precalentamiento del aire de
admisión de la turbina), condensadores (para recuperación de agua
del proceso para uso aguas arriba o aguas abajo, para aplicaciones
agrícolas o bien para su eliminación), rascadores, filtros o
ciclones (para recuperar los sólidos arrastrados en los gases o
líquidos y hacer que los gases y los líquidos sean ambientalmente
aceptables para su liberación), y otro equipo usual de proceso.
La salida de sólidos desde el vaso desecador, a
que aquí se ha hecho referencia como material convertido, se
procesa más típicamente por molienda, granulación, conformación en
pastillas, conformación en gotas solidificadas, o en otros
procesados, para producir un producto final para alimentación,
combustible, reciclado, u otro fin, en la forma deseada, para su
distribución, transporte y uso envasado o a granel. Tal equipo y
operaciones de molienda, granulación, conformación en pastillas o
conformación en gotas solidificadas, útiles en este invento, son
los usuales y bien conocidos, ya que la salida del vaso desecador
comprende componentes sólidos y de vapor que se prestan de por sí a
tal procesado. Cualquiera que sea la forma del producto, el
proceso, el sistema y el equipo de este invento proporcionan un
procesado efectivo, ambiental y económicamente, de las materias
primas de material de desecho para separarlas como responsabilidades
ambientales, y proporcionar productos que sean comercialmente
útiles, y para eliminar su desecho por las alcantarillas
municipales como relleno de tierras. Este invento puede ser usado
para producir una diversidad de productos y materiales a partir de
materias primas de material de desecho, pero los materiales y el
producto preferidos son los que no tienen componentes no deseables
en cantidades significativos que permanezcan que no hayan sido
convertidos o destruidos en el tratamiento por calentamiento,
alteración química y/o desecado en el vaso desecador, o por otras
operaciones. Los productos y materiales producidos mediante este
invento son preferidos como productos útiles para alimentación,
combustibles, reciclables u otros, pero este invento es también
útil para producir sólidos de volumen reducido para su eliminación
en relleno de tierras, con la ventaja de proporcionar sólidos que
tienen bajos niveles o ninguna cantidad de componentes dañinos que
surjan desde el relleno del terreno a la superficie, o sean
arrastrados por las aguas del terreno.
Los productos y materiales producidos mediante
este invento son útiles para, e incluyen, mezclas con otros
materiales, productos o agentes químicos, o bien pueden desearse
para usos finales particulares que requieran propiedades o
características particulares, Tales otros materiales y aditivos
pueden ser añadidos y mezclados en cualquier punto apropiado en el
proceso: mezclados con la materia prima de material de desecho,
añadidos al vaso desecador, añadidos al agua del proceso en
cualquier punto, añadidos al material que sale del vaso desecador,
añadidos como parte de cualquier procesado de molienda, granulación
o conformación en pastillas, o simplemente mezclados con el
producto final, o mezclados antes de embolsar o envasar en el punto
de uso. Por ejemplo, los productos finales, aunque usualmente están
relativamente libres de olores, pueden mezclarse con otros
materiales que puedan o bien proporcionar un olor agradable, o bien
enmascarar cualquier olor desagradable. Tales materiales pueden ser
sintéticos (perfumes) o naturales, siendo preferidos los materiales
naturales. Como materiales orgánicos naturales se pueden incluir la
salvia, la menta, el hinojo, el ajo, el romero, el pino, los
cítricos, y materiales similares, que no impidan su certificación
como entrada orgánica. Otros materiales para mezcla pueden incluir
el hierro, minerales, carbono, zeolita, perlita, fertilizantes
químicos (urea, nitrato amónico, etc.) pesticidas y otros
materiales para adaptar el producto para uso especializado.
Los sistemas de este invento incluyen
configuraciones que pueden ser usadas para reducir, y en algunas
operaciones eliminar esencialmente, las emisiones a la atmósfera de
olores malsanos y gases de efecto invernadero procedentes de
operaciones de fabricación, de varias instalaciones de procesado, y
de compostaje o de material de desecho orgánico, al que se hace
aquí referencia como "gases de emisión". Las operaciones de
fabricación van quedando sujetas a normas cada vez más exigentes
impuestas por las agencias y los estados federales, debido a la
creciente presión ejercida por las áreas de población próximas a
las operaciones de fabricación. Las normas se dirigen a dos
aspectos de la calidad del aire. El primero es el de los olores
malsanos de los gases de emisión, los cuales contienen mercaptanos,
y otros muchos compuestos orgánicos que tienen olores desagradables
y que son objetables para las comunidades residenciales. En segundo
lugar están las emisiones de gases de efecto invernadero, que son
perjudiciales para la calidad del aire. Los gases de efecto
invernadero incluyen el CO_{2}, el CH_{4}, y el N_{2}O, y se
designa usualmente en términos de efecto equivalente de CO_{2} en
la atmósfera. El metano (corriente liberado de las pilas de
material de desecho para compostaje o de las balsas) tiene un
factor equivalente de CO_{2} de aproximadamente el 23 (tal como
es usado por la USDOE (Departamento de Energía de los EE.UU.)), lo
que significa que 1 kg de CH_{4} es equivalente a 23 kg de
CO_{2} liberados. (Algunas fuentes asignan el factor equivalente
como de aproximadamente 21). Aunque el CH_{4} es el gas de efecto
de invernadero principal producido por bioconversión del material
de desecho orgánico, también se producen gases CO_{2} y NO_{x}.
Se desea en particular evitar la liberación de NO_{x} a la
atmósfera, dado que se estima que tiene un equivalente de CO_{2}
de aproximadamente 310. Este invento puede usarse, como aquí se
describe, para eliminar esencialmente la liberación a la atmósfera
de los gases de emisión, conteniendo para ello y procesando los
gases de la emisión, mediante el procesado inmediato de la materia
prima de material de desecho para evitar la descomposición o la
biconversión de materia orgánica y/o contener y procesar las
emisiones de la descomposición o la bioconversión que tiene lugar
antes de que pueda ser procesada la materia prima de material de
desecho.
Los sistemas de este invento son particularmente
útiles esencialmente para eliminar la liberación de gases de
emisión de las operaciones de fabricación. En el sistema básico de
este invento, el escape de la turbina de gas está conectado al vaso
desecador. Para controlar los gases de emisión producidos en una
operación de fabricación, se conecta la admisión de aire de la
turbina al sistema de ventilación de la instalación de fabricación,
de modo que el aire de ventilación que escapa de la instalación sea
dirigido a la admisión de aire de la turbina de gas, donde
normalmente tendrán lugar dos procesos. En primer lugar, los gases
de emisión son quemados junto con el suministro regular de
combustible de la turbina de gas, convirtiéndose con ello el
CH_{4} en H_{2}O y CO_{2} y convirtiéndose los mercaptanos y
otros compuestos nocivos o acres en H_{2}O, CO_{x}, NO_{x} y
SO_{x}. En segundo lugar, los gases de escape procedentes de la
turbina de gas son puestos en contacto con la materia prima de
material de desecho, donde los gases de NO_{x} y SO_{x} y en
cierta medida los de CO_{x} son absorbidos en, o forman complejos
con, la materia prima de material de desecho al secarse ésta y/o
son tratados por calor para formar un material convertido, y para
preferiblemente formar un producto final. Este aspecto del invento
evita que los gases de emisión entre en la atmósfera.
Las instalaciones de fabricación existentes que
pueden utilizar de forma inmediata, directa y eficientemente, este
invento para el control de los gases de emisión, son aquellas que
están normalmente encerradas por completo y ventiladas mediante
entradas de aire fresco y salidas de aire de escape, y en
particular las que tienen un clima controlado por calefacción y
aire acondicionado. El aire de escape de tales instalaciones es
dirigido a la entrada de aire de la combustión en la turbina de
gas. Además, las instalaciones pueden ser encerradas económicamente
(por ejemplo mediante paredes de lona) y ventiladas por aire de
tiro forzado (con o sin control climático) para recoger
esencialmente todos los gases de emisión de la operación de
fabricación y dirigir el aire de ventilación de escape a la
admisión de aire de la turbina de gas.
En cuanto a la utilización de este aspecto de
este invento, se reconocerá que es operado preferiblemente de modo
que todo el aire de ventilación que escapa de la instalación de
fabricación es alimentado a la admisión de aire de la turbina de
gas para evitar la liberación de gases de emisión a la atmósfera.
Cualquier aire para la combustión restante que se necesite para la
turbina de gas se tomará del aire ambiente, a través de un filtro
de aire usual, aunque se prefiere que también el aire de
ventilación del escape de la instalación pase a través del filtro
de aire de la admisión de la turbina de gas para evitar daños o
erosión de los componentes de la turbina que pueda producir el
polvo u otras partículas arrastradas. Los sólidos recogidos en el
filtro de aire pueden ser alimentados al vaso desecador o a otras
unidades del proceso en el sistema, para incorporación en el
producto final producido por los sistemas de este invento. Aunque
el metano u otros gases oxidables contenidos en los gases de
emisión no constituirán normalmente una parte significativa de los
requisitos de combustible del sistema de este invento, el mismo se
quema para producir calor, y no es liberado a la atmósfera. No
obstante, cada kg de gas de emisión quemado reduce el requisito de
combustible de la turbina de gas del exterior en 1 kg equivalente.
Este aspecto del invento proporciona también el beneficio del
control del ruido de la entrada de la turbina. De forma análoga a
como actúa el vaso desecador como silenciador para el escape de la
turbina, teniendo la entrada a la turbina encerrada y el aire
conducido en un sistema cerrado desde la instalación de
fabricación, se contiene y se atenúa sustancialmente el ruido de
alta frecuencia de entrada de la turbina.
También se reconocerá que, aunque la anterior
descripción se ha hecho en términos del uso de una turbina de gas,
se puede hacer la misma utilización de este aspecto del invento
para controlar los gases de emisión usando cualquier a que sea la
fuente de calor que se seleccione para uso en el sistema. Ya sea la
fuente de calor una turbina de gas, o un generador de turbina de
gas, o un motor alternativo, de gas o de gasóleo, o incluso un
quemador de aceite o de gas usual (como el 107 en la Fig. 1), el
aire de ventilación del escape de la instalación de fabricación
puede ser dirigido a la admisión de aire para la combustión, de
modo que los gases de emisión sean quemados y preferiblemente de
modo que los gases de la combustión sean puestos en contacto con la
materia prima de material de desecho.
Como una descripción e ilustración más de los
procesos, sistemas y equipo de este invento, se hace referencia al
organigrama esquemático de la Fig. 1. En el proceso ilustrado como
ejemplo, la unidad 100 de de generador de turbina de gas comprende
la turbina de gas 101 y el generador eléctrico 102. La turbina de
gas tiene un filtro de aire de admisión 104, y la alimentación de
combustible 103. Si se desea, se puede incluir un silenciador del
escape de derivación opcional 106 para las condiciones de arranque,
de parada o de cambio, durante los tiempos en los que la turbina de
gas esté funcionando pero los gases de escape no puedan ser
dirigidos al vaso desecador. Sin embargo, el vaso desecador 200
funcionará como el silenciador en la operación normal del sistema
de este invento. Alternativamente, en vez del silenciador 106, la
derivación de los gases de escape (véase 908 en la Fig. 5)
alrededor del vaso desecador, puede dirigirse a cualquier unidad de
aguas abajo apropiada, tal como a un secador 208 y/o al separador
600, los cuales pueden proporcionar una función temporal de
silenciador. Esta disposición elimina el coste de un silenciador
separado, y del espacio requerido para un silenciador separado, lo
que es una consideración importante para los sistemas portátiles
montados sobre camión. El escape de la turbina de gas 101 está
conectado al vaso desecador 200 mediante el conectador 105. Se
puede incluir una entrada de aire opcional (no representada) para
el vaso desecador 200 en el conectador 105 o en otro lugar
cualquiera, para purgar el vaso desecador o el sistema, para el
arranque o la parada, o por otras razones, en particular cuando ya
sean los gases de escape o ya sea la materia prima de material de
desecho, no estén presentes en el vaso desecador 200. Sin embargo,
cuando ambos estén presentes cualquiera de tales entradas de aire
está cerrada y no se usa, con objeto de excluir sustancialmente la
introducción de aire en el vaso desecador y de excluir una
oxidación significativa de los materiales que estén siendo
procesados en el vaso desecador 200. También se puede incluir el
quemador opcional 107 para proporcionar una fuente de calor
suplementaria y gases de la combustión para el vaso desecador, los
cuales pueden preverse para entrada en el conectador 105 o en otro
lugar. La fuente de calor suplementario opcional puede ser útil
durante el arranque, la parada, el cambio del proceso y la puesta
fuera de servicio de la turbina, o bien para mantener la potencia
deseada cuando se encuentre una carga tipo o un contenido de agua
desusadamente alto.
La materia prima de material de desecho se
introduce típicamente en el sistema por medios mecánicos, tales
como una bomba, un transportador de tornillo sin fin, o cualquiera
que sea apropiado para una materia prima particular. En esta
ilustración y ejemplo, un cargador de extremo frontal 201 deja caer
una materia prima de desechos sólidos en una unidad troceadora,
mezcladora, separadora de las piedras, 202. La materia prima puede
ser además mezclada y ser separados los objetos extraños en
transportadores de tornillo sin fin 203, 204, y luego alimentada al
vaso desecador 200 a través de 215. La materia prima puede ser
también previamente mezclada o acondicionada para darle la
uniformidad deseada, antes de cargarla en este sistema mediante la
cargadora 201, por ejemplo, en montones de almacenamiento que
pueden ser combinados y mezclados.
La salida del vaso desecador 200 es transferida
por conductos 205, 206 al separador 208, donde se separan los
sólidos y los gases. Los gases pasan a través de s09 y del soplador
210 a la atmósfera por 211, o a otra vía de procesado de aguas
abajo 212. El soplador 210 puede ser operado para disminuir la
presión en el separador 208 y en el vaso desecador 200, lo cual
reducirá el punto de ebullición del agua en el vaso desecador, y
reducirá la contrapresión en el escape de la turbina y aumentará la
salida y el rendimiento de la turbina. Alternativamente, el
soplador 210 puede ser operado para mantener una presión aumentada
en el vaso desecador durante el tratamiento a temperatura más alta,
la conversión o "cocinado" de la materia prima de material de
desecho que se desee. La salida del vaso desecador 200 puede pasar
a través del intercambiador de calor opcional 207 para recuperación
del calor del proceso para uso aguas abajo o en el precalentamiento
de la materia prima de material de desecho o del aire de admisión
de la turbina. La salida de sólidos del separador s08 pasa al
molino de bolas o al molino de martillos 300 a través del conducto,
del transportador, o del transportador de tornillo sin fin 301, y
de las mezcladoras y acondicionadoras opcionales 302 y 303. Además,
los sólidos reciclados, tales como los finos, procedentes del bucle
de reciclado 305 pueden ser mezclados en 303 por medio de 304, para
ser combinados para alimentación al molino de bolas o al molino de
martillos 300. Los fines y el material fuera de especificaciones
generados en los diversos puntos en el sistema pueden ser recogidos
y reciclados por medio del bucle 305, y vueltos a introducir en el
sistema de procesado del producto en cualquier punto deseado, para
su posterior procesado, tal como en la unidad de molienda 300, a
través de 304, en la unidad de confirmación en pastillas 400 a
través de 404, o incluso en la preparación de materia prima de
material de desecho 202, 203, 204, ó en otros puntos. Una capacidad
importante del sistema de este invento es la del reciclado completo
por medio del bucle de reciclado 305 de todos los finos o sólidos
fuera de especificaciones, de modo que éstos sean eventualmente
incorporados en los productos finales. Por consiguiente, el sistema
de esta invento proporciona una conversión del 100% de los sólidos
de la materia prima de material de desecho (excepto por lo que se
refiere a piedras y otros objetos extraños que no son procesables)
en el producto final, y no produce una corriente de desechos
sólidos que deba ser por lo demás eliminada, tal como en un relleno
de tierras.
El molino de bolas o el molino de martillos 300
se usa para producir un tamaño de partículas uniforme pequeño,
material de longitud corta de fibra denominado "harina" que es
adecuado para su procesado en la unidad 400 de formación de
pastillas, para proporcionar un producto que tenga una dureza y una
durabilidad y estabilidad mecánica suficientes para el procesado,
envasado y almacenamiento usuales, normalmente empleados para
productos secos. La salida del molino de bolas o del molino de
martillos 300 discurre a través del separador 310, donde se extraen
los vapores y se envían por la vía 315 al separador 600 para el
reciclado de sólidos a través del bucle de reciclado 305 y
ventilación de los vapores a la atmósfera a través del soplador 601
y del respiradero 502. El separador 310 extrae los finos o el
material adecuado para el reciclado, a través del bucle de
reciclado 305, y pasa la harina al mezclador 311. La harina es
entonces enviada a través de 312 al separador 401, y ya sea
directamente al conformador en pastillas 400, a través de 408, o ya
sea a la caja para variaciones bruscas 402 a través de 409a y de
409b para mezclado con otros materiales, reciclado de materiales
desde 404, o con materiales de reciclado procedentes de 404 o
aditivos, o bien para contener en el caso de arranque, parada o
cambio del proceso. Desde la caja para variaciones bruscas 402, la
harina es enviada a través del mezclador 403, y ya sea directamente
a la unidad 400 de formación de pastillas a través de 417, ó ya sea
a la mezcladora 311 a través de 412, para mezclado con harina
fresca cuando se desee.
Las pastillas procedentes del conformador en
pastillas 400 son hechas pasar a través del intercambiador de
calor, de la unidad 405 de retirada de vapor y desde ésta es
enviada a través de 406 y 414, ya sea directamente a la limpieza
del producto final en las unidades 407 y 415 y a la caja de
transporte o almacenamiento de producto acabado 500 a través de
416a, 416b, 5021 y 503, o ya sea enviada a través de 413 y de la
caja para variaciones bruscas 410, a una unidad desmenuzadora o
granuladora 411, y luego a las unidades de limpieza del producto
final 407 y 415. El producto final es cargado en el camión 502 a
través de 501, 503, ó bien a través de la caja de almacenamiento
500 para su transporte al mercado. Los finos y el producto fuera de
especificaciones separados en la unidad de limpieza final 415
pueden ser reciclados para reprocesado a través del bucle de
reciclado 305. La desmenuzadora o granuladora 411 convierte las
pastillas en partículas o granos de tamaño más pequeño, que tienen
esencialmente la misma dureza y durabilidad y estabilidad mecánica
que las pastillas. Los sólidos pueden ser transportados entre
unidades de procesado de este invento mediante transportadores de
tornillo sin fin usuales, elevadores, correas transportadoras,
transportadores de tubo neumáticos, y similares, como sea lo
apropiado para el material y atendiendo a consideraciones
ambientales. Como resulta evidente, el sistema puede ser diseñado y
configurado para producir un material o un producto desde el vaso
desecador 200 (que puede ser embalado para uso directo), harina
procedente de la unidad de molienda 300 (que puede ser ensacada
para posterior procesado o para uso directo), o bien un producto
granular, un producto en pastillas o un producto en forma de gota
solidificada desde 415.
En la Tabla que sigue puede verse un ejemplo de
la operación del sistema de acuerdo con este invento. Este ejemplo
está basado en el uso de un generador de turbina de gas Rolls Royce
Allison 501-KB5 (de 39, MW de potencia nominal) y en
una secadora modelo AST 8424 de la firma Scott Equipment Co.,
procesando material de desecho de matadero para producir un
producto alimenticio para animales como fuente de proteínas.
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En la Fig. 2 se ha ilustrado una configuración
del sistema de este invento en forma de unidades montadas sobre
patín, montadas sobre camión o montadas sobre vagón de ferrocarril
que pueden ser transportadas a y operadas en lugares de operación
de fabricación deseados donde haya disponible diaria o
periódicamente materia prima de material de desecho. La primera
unidad 700 comprende la turbina de gas 101 y el generador 102. La
segunda unidad 701 comprende el vaso desecador 200 y el separador
208. El vaso desecador 200 tiene la entrada 215 de materia prima de
material de desecho y está conectado al escape de la turbina de gas
mediante el conectador 105 cuando permanece estacionario y en
funcionamiento. La tercera unidad 702 comprende el equipo de
procesado deseado para una operación particular, tal como el molino
de bolas y el conformador en pastillas. La salida de producto es
conducida por 501 a las unidades de almacenamiento 500 o al camión
502, para su transporte al mercado. Como equipo opcional se pueden
incluir también unidades para embalar y otros envases del producto
final para diversos mercados.
La Fig. 3 es una ilustración de las mismas
unidades que las de la Fig. 2, pero situadas en el lugar de
operación con una configuración diferente. Es evidente que las
unidades portátiles de este invento montadas sobre camión son
adaptables a una diversidad de lugares, que pueden tener
limitaciones en cuanto al espacio disponible.
La Fig. 4A es una vista en planta, y la Fig. 4B
es una vista en alzado de otra configuración portátil del sistema
de este invento, en la que todas las unidades operantes están
montadas en un único camión semirremolque 800a y 800b. El escape de
la unidad 100 de turbina de gas está conectado al vaso desecador
200 mediante el conectador 105. El vaso desecador 200 tiene la
entrada 215 de materia prima de material de desecho, y está
conectado al separador 208 por el conducto 206. El separador 208
está conectado al separador 600 limpiador de vapor/aire por el
conducto 209, y el separador 600 ventila a la atmósfera por el
respiradero 602. La salida inferior del separador 208 está
conectada, a través del conducto 201, a la unidad 300 de molino de
bolas. La salida de la unidad 300 de molino de bolas está conectada
a través del conducto 312 a la unidad 400 de conformación en
pastillas, la cual está conectada a la unidad de limpieza de
producto 415 por el conducto 414. La unidad 415 de limpieza tiene
la salida de producto 416. En las FIGS. 2, 3 y 4, no se ha
representado un recinto opcional para cada unidad montada sobre
patín o montada sobre camión para encerrar la unidad entera para
protección contra los agentes atmosféricos y para atenuación del
ruido.
La Fig. 5 es un organigrama del proceso
esquemático de algunos de los sistemas opcionales de este invento.
El recinto 900 de la instalación de fabricación y los pozos 901 de
material de desecho están encerrados y ventilados con aire fresco
902. El aire de ventilación 903 procedente de la instalación es
alimentado a la turbina de gas 101 como parte de la alimentación de
aire para la combustión 904, a través del filtro de aire 104. Los
pozos 901 para material de desecho pueden estar dentro del mismo
recinto, o bien pueden ser depósitos de contención separados o
balsas que estén encerradas de modo que todos los vapores
desprendidos del material de desecho puedan ser contenidos y
pasados a la turbina de gas 101 juntamente con el aire 903 de
ventilación de la instalación para combustión junto con el
combustible 103 usual de la turbina de gas, tal como el gas natural
del que se disponga localmente. Esto evita que los gases de efecto
invernadero y los gases nocivos o acres de la operación de
fabricación y del material de desecho sean liberados a la
atmósfera, incluyendo los biogases de cualquier bioconversión que
tenga lugar antes de que pueda ser procesado el material de desecho
en el sistema de este invento. No solamente proporciona esto la
oportunidad de hacer uso comercial del invento para obtener
créditos por la calidad del aire, por la disminución de las
emisiones de gases de efecto invernadero, sino que proporciona
también operaciones de fabricación de un modo que resulta aceptable
para la vecindad de las áreas residenciales próximas, ya que todos
los olores malsanos y acres de la operación y del material de
desecho pueden quedar contenidos dentro del sistema e incorporados
en el producto final, o convertidos en componentes que no sean
malsanos ni acres, antes de ser ventilados a la atmósfera.
El generador de turbina de gas 101/102 produce
energía eléctrica 905, la cual puede ser vendida a la compañía
eléctrica local 906, o bien distribuida por 907 para uso en la
operación de fabricación, o bien en las unidades de procesado en
los sistemas de este invento. Algunas operaciones de fabricación
descubrirán que el coste de encerrar una instalación de fabricación
abierta, e instalar y operar la ventilación con objeto de contener
y procesar todos los gases de efecto invernadero a través de 903,
puede ser compensado, al menos parcialmente, cuando no
sustancialmente, mediante el uso de la electricidad 905 para el
funcionamiento del sistema de ventilación. Por ejemplo, puede ser
factible, o necesario en algunos casos debido a las normas
gubernamentales, cubrir una operación de fabricación normalmente
abierta con tiendas inflables, en forma similar a como se hace con
las que se usan para las pistas de tenis, para proporcionar
sistemas económicos para contener y recoger todos los gases de
emisión de tal operación, de modo que esos gases puedan ser
procesados a través de 903, de acuerdo con este invento. Los
factores económicos de cada operación comercial, los costes del
combustible, el precio de venta/precio de compra de la
electricidad, y el coste de capital del equipo, determinarán si se
usa la electricidad internamente en la operación de fabricación, si
se vende a la compañía eléctrica, si se usa en los sistemas de este
invento, o si se usa en otras operaciones próximas o en cualquier
combinación de las mismas.
Los gases de escape procedentes de la turbina de
gas 101 son hechos pasar al vaso desecador 200 por una conexión 105
que excluye que el aire exterior entre en la secadora. Como aquí se
ha descrito, el sistema es operado de modo que la oxidación de la
materia prima de material de desecho en el vaso desecador 200 y en
otro lugar en el sistema, se reduce al mínimo y sustancialmente se
evita. El vaso desecador 200 sirve también como silenciador para la
turbina de gas. Se puede disponer una derivación opcional 908 de
modo que los gases de escape puedan ser enviados al equipo de aguas
abajo, tal como de separadores/condensadores 208, para silenciar el
escape de la turbina de gas cuando el vaso desecador esté fuera de
línea, y para limpiar los gases de escape antes de liberarlos a la
atmósfera durante tal operación temporal. Esta derivación elimina
el coste de tener un silenciador separado para cumplir con las
restricciones en cuanto a ruido en la turbina de gas cuando el vaso
desecador está fuera de línea y proporciona un diseño más compacto
para unidades portátiles o montadas sobre camión.
La materia prima de material de desecho 215 es
alimentada al vaso desecador 200 juntamente con los gases de escape
procedentes de la conexión 105 y de cualquier calor auxiliar
proporcionado desde la fuente de calor alterna o auxiliar 107. La
materia prima de material de desecho viene preferiblemente
directamente de los pozos 901 de material de desecho en la
instalación 900, de modo que está fresca y tiene poco o nada de
tiempo para bioconversión. Se pueden usar o incluirse en el sistema
otras fuentes 910 de materia prima de material de desecho, tales
como las de material de desecho apilado en almacenamiento, o las de
material de desecho procedente de otras operaciones, que sea
llevado para ser combinado o mezclado con el material de desecho
procedente de la instalación inmediata. Tal como aquí se ha
descrito, se pueden combinar otros materiales de desecho verdes,
materiales orgánicos, materiales inorgánicos, o aditivos, con el
material de desecho, para procesado en el sistema de este
invento.
La salida desde el vaso desecador 200 es enviada
a través de 205 a los separadores/condensadores diseñados para
separar los sólidos 812 para su posterior procesado aguas abajo,
para condensar los vapores de agua como agua recuperada 913 y para
limpiar los gases 914 ventilados a la atmósfera, El agua recuperada
puede ser usada aguas abajo como agua para el proceso, o reciclada
para uso en la instalación de fabricación, o bien para preparar o
acondicionar la materia prima de material de desecho, o ser usada
como agua para el ganado, o bien ser usada para riego de
plantaciones. La salida de sólidos 912 desde las unidades
separadoras 208 es normalmente procesada posteriormente por
molienda, formación en pastillas, granulación, embolsado, etc. Sin
embargo, los sólidos 912 pueden ser usados como intermedios para
formar otros tipos de productos. Por ejemplo, el material seco
puede ser embalado, conformado con formas, convertido en pasta para
ser bombeado, o bien puede ser usado solo o en combinación con
otros materiales para incineración para utilizar el valor como
combustible del material. Cuando se desee, la función de vaso
desecador 200 y la función del separador 208, o al menos una
primera etapa de la separación de gases/sólidos se pueden combinar
en un vaso, seguido de otras funciones de separación, condensación
del vapor, y recuperación del calor.
En cada una de las operaciones de aguas abajo,
se puede recuperar el vapor de agua y reciclarlo a los
separadores/condensadores 208 para su reutilización. Como es
evidente, los sistemas de este invento son adaptables para varias
configuraciones y varios diseños, dependiendo de las necesidades
del procesado y de los factores económicos y de las operaciones de
alimentación de animales particulares. Se pueden diseñar vario
aspectos de recuperación de calor y reciclado usuales, no
representados en la Fig. 5, dentro de la instalación comercial de
los sistemas de este invento, usando para ello expertos en diseño
de ingeniería de procesos ordinarios, incluyendo el reciclado 305
de finos representado en la Fig. 1, el uso de la corriente de
gas/vapor 914 para varias aplicaciones de recuperación de calor y
precalentamiento, la inserción de aglutinantes, aditivos y
materiales de mezcla en varios puntos deseados en el sistema, el
enfriamiento del aire para la combustión y(o del aire para
ventilación de la instalación, por ejemplo, por rociado con agua,
para aumentar el rendimiento y la salida de potencia de las
turbinas de gas, la deshidratación de la materia prima de material
de desecho con un muy alto contenido de agua. El producto final en
pastillas, granulado, o en forma de gota solidificada, puede ser
embolsado o transportado a granel para manipulación, transporte u+y
uso final usuales.
Como resultará evidente para quienes sean
expertos en la técnica, se pueden acoplar juntas múltiples turbinas
de gas, otros motores y/o quemadores de unos mismos o de diversos
tipos y tamaños, para alimentar múltiples vasos desecadores de los
mismos o de tipos y tamaños variables en una sola instalación. Esto
puede hacerse no solamente para proporcionar una capacidad
aumentada de procesado de materia prima, sino también para
proporcionar flexibilidad de la operación para procesar cargas
variables de materia prima, y para realizar el mantenimiento del
equipo sin tener que parar la operación.
Como resultará también evidente para quienes
sean expertos en la técnica que sigan esta descripción, este
invento proporciona medios para la generación de energía de pico y
para la generación de energía distribuida. Cuando cada unidad
modular de acuerdo con este invento contiene, por ejemplo, un
generador de turbina de gas de 4 MW, 25 de tales unidades
producirán 100 MW de electricidad, con un rendimiento o fiabilidad
de la línea de más del 95% sobre una base de 24/7. Las 25 unidades
se instalan inherentemente en instalaciones agrícolas (granjas de
producción de leche, comederos, granjas de cerdos, granjas de
aves), plantas de procesado de alimentos, plantas de gestión de
aguas residuales municipales pequeñas, y otros lugares rurales, o
bien en instalaciones de fabricación en las que se produzcan
materiales de desecho y donde se necesite energía eléctrica, Por
consiguiente, esas 25 unidades proporcionan una generación
distribuida de 100 MW de energía eléctrica en muy estrecha
proximidad a los lugares en donde se necesite la energía eléctrica
para fabricación, o bien para clientes municipales. La generación
distribuida de este invento proporciona energía eléctrica
directamente a los usuarios, sin transmisión a lo largo de líneas
de transmisión para grandes distancias, la cual es una
infraestructura que está sobrecargada y cuya ampliación es cara.
Este invento proporciona un sistema para una eficiente generación
de energía eléctrica distribuida, acoplada con la conversión de
desechos para limpiar el ambiente y producir productos útiles como
fertilizantes, alimentos para animales y otros. Además, los sistemas
de este invento pueden ser operados para producir energía eléctrica
para satisfacer los picos en las demandas de energía eléctrica, ya
sean de programas de picos de 16/5, de 16/6, u otros. Puesto que el
material de desecho puede ser usualmente procesado en un programa
flexible, el programa de producción de energía eléctrica puede ser
flexible para satisfacer los requisitos de los picos, sin efecto
alguno perjudicial en cuanto al tratamiento de desechos. En muchas
operaciones industriales, las corrientes de desechos se producen
cuando el consumo de energía eléctrica está en un pico, lo cual es
ideal para las unidades de este invento para procesar los desechos
de la instalación al tiempo que proporcionan energía eléctrica a la
misma instalación.
Aunque se han descrito e ilustrado varias
realizaciones de este invento, éstas lo son únicamente a modo de
ilustración, y se pueden efectuar varios cambios y modificaciones
dentro de lo que se contempla en este invento y dentro del alcance
de las reivindicaciones que siguen a continuación.
Claims (36)
1. Un método para el tratamiento de materia
prima de material de desecho, que comprende:
operar un generador de turbina de gas para
producir electricidad y gases de escape que tienen una temperatura
de más de 538ºC;
poner en contacto los gases de escape que están
a una temperatura de más de 538ºC con materia prima de material de
desecho que tiene un contenido de humedad de al menos
aproximadamente el 30% en peso en un vaso desecador durante un
tiempo de contacto suficiente para producir sin oxidación
significativa de la materia prima de material de desecho un
material desecado que tiene un contenido de humedad de menos de
aproximadamente el 20% en
peso.
peso.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que los gases de escape que hacen contacto con la materia
prima de material de desecho están a una temperatura inicial
comprendida entre aproximadamente 594ºC y aproximadamente
871ºC.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la materia prima de material de desecho comprende al
menos aproximadamente el 50% en peso de humedad.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación
3, que comprende además los pasos de granular, convertir en
pastillas, o en gotas solidificadas el material desecado, para
producir un producto adecuado para manipulación, transporte o uso
habituales del producto seco.
5. Un método para el tratamiento de materia
prima de material de desecho, que comprende:
operar un generador de turbina de gas para
producir electricidad y gases de escape;
poner en contacto los gases de escape con la
materia prima de material de desecho que tiene un contenido de
humedad de al menos aproximadamente el 30% en peso, en un vaso
desecador, durante un período de tiempo suficiente para producir,
sin oxidación significativa de la materia prima de material de
desecho, un material desecado que tiene un contenido de humedad de
menos de aproximadamente el 20% en peso; y
procesar y conformar el material desecado en una
forma granular, de pastillas o de gotas solidificadas de producto,
adecuada para manipulación transporte o uso habituales de un
producto seco.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación
5, en el que el producto seco comprende un contenido de humedad de
menos de aproximadamente el 10% en peso.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación
5, en el que la materia prima comprende un desecho orgánico.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación
5, en el que la materia prima comprende desecho inorgánico.
9. Aparato para tratar materia prima de
material de desecho, que comprende:
una turbina de gas, y
un vaso desecador adaptado para recibir los
gases de escape desde la turbina de gas a través de una conexión y
adaptado para recibir la materia prima de material de desecho;
en el que la conexión entre la turbina de gas y
el vaso desecador está adaptada para excluir sustancialmente la
introducción de aire en el vaso desecador.
10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9,
en el que la conexión entre la turbina y el vaso desecador está
además adaptada para dirigir esencialmente el 100% del escape de la
turbina de gas al vaso desecador.
11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10,
en el que el vaso desecador está adaptado para secar o tratar
térmicamente una materia prima de material de desecho por contacto
directo de los gases de escape y la materia prima de material de
desecho para producir un material convertido.
12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9,
que comprende además una unidad de procesado adaptada para recibir
el material convertido del vaso desecador y conformar el mismo en
forma granular, de pastillas o de gotas solidificadas.
13. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9,
en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de
gas.
14. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9,
en el que el vaso desecador está adaptado para calentamiento
indirecto de la materia prima de material de desecho mediante calor
procedente de los gases de escape.
15. Un material convertido que comprende una
materia prima de material de desecho tratada térmicamente a
temperaturas suficientes, sin oxidación significativa y durante un
período de tiempo suficiente para destruir o convertir a formas
inofensivas sustancialmente todos los componentes no deseados
presentes en la materia prima de material de desecho, que comprende
organismos, microorganismos, semillas viables, pesticidas,
antibióticos, hormonas, priones o virus, no deseados.
16. Un producto que comprende el material
convertido de la reivindicación 15 en forma de gránulos, pastillas
o gotas solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso
habituales del producto seco.
17. Un producto que comprende materia prima de
material de desecho tratada térmicamente a temperaturas
suficientes, sin oxidación significativa y durante un período de
tiempo suficiente para proporcionar un material de desecho
autoaglutinante adecuado para conformación en productos de
gránulos, pastillas o gotas solidificadas, adecuado para
manipulación, transporte o uso habituales del producto seco.
18. Un producto de acuerdo con la reivindicación
17, que comprende menos de aproximadamente el 15% en peso de
humedad.
19. Un producto que comprende una materia prima
de material de desecho tratada térmicamente a temperaturas
suficientes, sin oxidación significativa y durante un período de
tiempo suficiente para hacer autoaglutinante el material de desecho
y conformado en gránulos, pastillas o gotas solidificadas,
adecuado para manipulación, transporte o uso habituales del
producto seco.
20. Un material fertilizante orgánico o material
para construir suelos, de acuerdo con la reivindicación 19, que
comprende menos de aproximadamente el 15% en peso de humedad.
21. Un sistema portátil para procesado de
materia prima de material de desecho, que comprende:
al menos una unidad secadora portátil adaptada
para secar una materia prima de material de desecho para producir
un material convertido; y
al menos una unidad portátil de procesado
adaptada para conformar el material convertido de la unidad
secadora en un producto que tiene una forma adecuada para su
manipulación, transporte o uso habituales.
22. Un sistema portátil de acuerdo con la
reivindicación 21, en el que la unidad secadora comprende un
generador de turbina de gas y un vaso desecador.
23. Un sistema portátil de acuerdo con la
reivindicación 22, en el que la turbina de gas y el vaso desecador
están conectados mediante una disposición adaptada para pasar los
gases de escape de la turbina de gas al vaso desecador, y adaptada
para excluir sustancialmente la introducción de aire dentro del
vaso desecador.
24. Una materia prima de material de desecho
tratada térmicamente, que contiene componentes de NO_{x},
SO_{x}, o CO_{x} absorbidos o formando complejos en la misma por
el contacto de la materia prima de material de desecho con los
gases de escape de la turbina de gas en un espacio confinado en
ausencia de oxidación significativa de la materia prima de material
de desecho.
25. Un material tratado térmicamente, de acuerdo
con la reivindicación 24, en forma de gránulos, pastillas o gotas
solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso
habituales.
26. Aparato para procesar gases de emisión, que
comprende:
una turbina de gas que tiene una admisión de
aire para la combustión; y
una instalación de fabricación que tiene aire de
ventilación al que se da escape desde la instalación,
en el que la admisión de aire para la combustión
está adaptada para recibir al menos una parte del aire de
ventilación al que se da escape desde la instalación.
27. Aparato de acuerdo con la reivindicación 26,
en el que la admisión de aire para la combustión está conectada a
la instalación por un conectador adaptado para dirigir al menos una
parte del aire de ventilación al que se escape adentro de la
admisión de aire para la combustión.
28. Aparato de acuerdo con la reivindicación 27,
en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de
gas.
\newpage
29. Aparato de acuerdo con la reivindicación 28,
en el que el escape de la turbina de gas está conectado a un vaso
desecador adaptado para recibir materia prima de material de
desecho.
30. Aparato para tratar materia prima de
material de desecho, que comprende:
una turbina de gas que tiene una admisión de
aire para la combustión adaptada para conexión a, y para recibir
aire desde, un respiradero de la instalación de fabricación
adaptado para dar escape al aire desde la instalación; y
un vaso desecador que tiene una conexión
adaptada para recibir gases de escape de la turbina de gas y que
tiene una entrada para recibir materia prima de material de
desecho.
31. Aparato de acuerdo con la reivindicación 30,
en el que la conexión entre el vaso desecador y la turbina de gas
está adaptada para excluir sustancialmente la introducción de aire
en el vaso desecador.
32. Aparato de acuerdo con la reivindicación 30,
en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de
gas.
33. Un método para reducir la liberación a la
atmósfera de gases de emisión desde una operación de fabricación,
que comprende:
encerrar al menos una parte de la operación que
produce gases de emisión, para contener los gases;
dirigir al menos una parte de los gases a una
admisión de aire para la combustión de una turbina de gas, un
quemador de aceite o de gas, o un motor alternativo;
dirigir al menos una parte de los gases de
escape desde la turbina, el quemador o el motor, a un vaso
desecador para desecar o tratar una materia prima de material de
desecho.
34. Un método de acuerdo con la reivindicación
33, en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina
de gas.
35. Un método de fabricación de un producto que
comprende:
producir gases de escape de la combustión
calientes, de una turbina de gas, un quemador de aceite o de gas, o
un motor alternativo;
dirigir aire de ventilación desde una
instalación de fabricación a la admisión de aire para la combustión
de la turbina, el quemador o el motor; y
poner en contacto los gases de escape de la
combustión calientes con una materia prima de material de
desecho.
36. Un método de acuerdo con la reivindicación
35, que comprende poner en contacto los gases de escape con la
materia prima de material de desecho en un sistema encerrado,
adaptado para prevenir sustancialmente una oxidación significativa
de la materia prima de material de desecho.
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