ES2583133T3 - Proceso integrado para el tratamiento de residuos mediante pirólisis y planta relacionada - Google Patents

Proceso integrado para el tratamiento de residuos mediante pirólisis y planta relacionada Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para el tratamiento, por pirólisis, de los residuos sólidos compuestos por, al menos en parte, los residuos sólidos urbanos, en el que los residuos que se van a tratar se someten a una etapa de pirólisis dentro de uno o más reactores (14) de tambor giratorio, con la producción de un flujo de gas de pirólisis (17) y un residuo sólido carbonoso (18) esencialmente compuesto de coque de pirólisis, caracterizado por el hecho de que los mencionados residuos que se van a tratar se separan de forma preliminar en al menos dos fracciones, la primera de las cuales, de tamaño de partícula más pequeño y contenidos de humedad mayores, se somete a una etapa de secado preliminar en uno o más secadores (6) de tambor giratorio antes de ser alimentada -junto con las otras fracciones de residuos (10)- a la mencionada etapa de pirólisis, y por el hecho de que los mencionados residuos sólidos carbonosos (18) obtenidos de la etapa de pirólisis se someten además a una etapa de gasificación (25) para recuperar una fracción adicional (27) de gas de síntesis, que se añade posteriormente al mencionado flujo de gas de pirólisis (17) para ser alimentados a una etapa de recuperación de energía con la producción de energía térmica, representando sustancialmente el residuo sólido (29) de la mencionada etapa de gasificación la materia de desecho final de todo el proceso.

Description

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 una fracción húmeda ( < 80mm) compuesta en su mayoría de sustancias orgánicas gruesas;
 una fracción seca (80mm <  < 300mm) principalmente compuesta de materiales de valor calorífico medioalto (plásticos, trapos, cauchos, etc.);
 una fracción seca ( > 300mm) principalmente compuesta de materiales de valor calorífico alto (papel, plásticos, trapos, cauchos, etc.) de mayor tamaño.
La fracción orgánica húmeda (contenido de H2O  55-60%) se separa en la primera parte de la criba giratoria (4) al pasar a través de malla de 80mm y se alimenta entonces, por medio de las cintas transportadoras (5), a una de las secciones fundamentales de la planta, la sección de secado del componente orgánico. Por medio de un tambor de secado (6) que gira en un plano horizontal (o, más bien, inclinado unos pocos grados para permitir que el material se mueva hacia delante hacia el extremo de salida durante el giro), es posible secar el material entrante y obtener un material que sale que presenta un nivel de humedad cercano al 20%. El vapor necesario para calentar el tambor de secado (6) se extrae del circuito de alimentación de la turbina de vapor (36) para la producción de energía eléctrica.
Como ya se ha señalado, al funcionar de esta manera, con solo la fracción orgánica, es posible reducir una gran cantidad de humedad, con dos ventajas fundamentales:
1.
un aumento de la capacidad de carga de la planta (la cantidad de residuos alimentados al tambor de pirólisis (14) es menor en comparación con los residuos tratados por la planta);
2.
un aumento en las características cualitativas del gas de pirólisis producido (ya que el gas contiene cantidades menores de vapor de agua, se obtiene un valor de calorífico superior, con indudables ventajas para la producción de electricidad y, por lo tanto, sobre el rendimiento de la potencia eléctrica de toda la planta).
La fracción orgánica secada (7) se mezcla con la fracción seca (8), que tiene un diámetro máximo inferior a 300mm. En cambio, la fracción seca más gruesa con un diámetro de más de 300mm, se aplasta en una sección de trituración específica (9) con el fin de reducir el tamaño máximo del material a 300mm. Esta operación es necesaria para estandarizar el tamaño del material que entra en el tambor de pirólisis (14) con el fin de aumentar su superficie específica para un mejor rendimiento del proceso de pirólisis.
Las tres fracciones reunidas, en adelante denominadas "materia prima" (10), que tiene un contenido uniforme de humedad del 20-25%, se envían al pozo de almacenamiento de materia prima (11), en el que se mezclan por medio de un puente grúa (12). A continuación, se toman y se introducen en la tolva de alimentación (13) del tambor de pirólisis (14). Al mismo tiempo, por medio de una bomba de dosificación (15), se alimentan al proceso 8 kg de hidróxido de calcio por tonelada de residuos que entran al tambor de pirólisis (14) con el fin de desencadenar reacciones que neutralicen los gases ácidos en el interior del tambor de pirólisis (14). Este último gira dentro de un cilindro refractario diseñado especialmente y se calienta indirectamente mediante los gases calientes de combustión
(16)
(a 1.200º C), extraídos de las tuberías que conectan la cámara de combustión (31) a la caldera del generador de vapor (34) por medio de válvulas reguladas automáticamente. Gracias al sistema de calentamiento externo, la sección interna del tambor de pirólisis (14) alcanza temperaturas en la región de 470-500ºC.
Además, como ya se ha señalado, el tambor de pirólisis (14) funciona en ausencia de oxígeno –una condición de funcionamiento que se consigue por medio de una ligera depresión aplicada al tambor en sí (de alrededor de 100 Pa, o 10mmHg). En estas condiciones de funcionamiento, el material orgánico se descompone y se gasifica, lo que forma un gas combustible real –el gas de pirólisis (17)– que se extrae por medio de conductos conectados a ventiladores de succión totalmente automatizados situados antes del cañón de la chimenea de la planta (no mostrado), y también de un residuo sólido –el coque de pirólisis (18)– que se extrae de la parte inferior del reactor
(14)
gracias a los tornillos sin fin (19) diseñados especialmente.
Una vez purificado en una sección de desferrización específica (20) para eliminar la fracción ferrosa, el coque se envía a continuación al pozo de almacenamiento (22) de la sección de recuperación de coque, por medio de las cintas transportadoras (21). Aquí, también, gracias al puente grúa (23), el coque se toma y se envía a través de la tolva de alimentación (24) a un reactor de tambor giratorio (25) llamado unidad de recuperación de carbón (CRU), que lleva a cabo una fase de gasificación ( conversión termoquímica) del coque de pirólisis.
Al igual que la sección de secado de la fracción orgánica, también la sección de conversión termoquímica del carbón es una parte fundamental del plan –que es innovadora desde el punto de vista del proceso con respecto a los esquemas de trabajo de las plantas de pirólisis de residuos sólidos convencionales. Con la sección adicional para recuperar el coque producido mediante el proceso de pirólisis, la cantidad total de residuos generados por el proceso en su conjunto es de alrededor del 10–15% del peso inicial de la materia de desecho introducida en el proceso, y el volumen de estos residuos es de aproximadamente el 5–10% del volumen de partida de los residuos sólidos.
El tambor de gasificación (25) tiene una longitud de unos veinte metros y un diámetro de aproximadamente 2,5 m. El aire necesario para activar las reacciones de conversión termoquímicas se proporciona mediante difusores de inyección (26) controlados, que regulan el aire de entrada según la relación estequiométrica fija –en el caso
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adsorción, las sales formadas en las reacciones de neutralización y el material en partículas ya presente en los gases de combustión.
La función de aspiración inducida del sistema se lleva a cabo mediante dos ventiladores de centrifugación (41) de una sola etapa adecuados para el trabajo continuo de alta resistencia y para la instalación al aire libre en ambientes 5 polvorientos. Aguas abajo de los ventiladores (41) a lo largo de la ruta del gas de escape hay un cañón de chimenea (42).
Como ya se ha destacado en repetidas ocasiones, las modificaciones de la planta y el proceso realizados en el proceso de tratamiento de residuos sólidos mediante pirólisis convencional pueden reducir drásticamente la cantidad de materia de desecho final producida por el proceso. Este residuo final no sólo es mucho menor que el 50% visto
10 con instalaciones tradicionales "de valorización energética de residuos", sino que también es esencialmente menor que el 30% de media alcanzado por las plantas de pirólisis convencionales actualmente en funcionamiento.
Por otra parte, el proceso y la respectiva planta propuesta según la presente invención todavía permiten mantener la ventaja indiscutible de la pirólisis con respecto a las plantas tradicionales "de valorización energética de residuos", que consiste en la posibilidad de una alimentación de múltiples materiales que actualmente es imposible
15 termovalorizar y, sobre todo, para las plantas de gasificación convencionales, en las que la calidad del gas y por lo tanto la eficiencia del proceso es extremadamente variable en función de las variaciones del combustible que entra. El proceso de pirólisis, en cambio, absorbe perfectamente todas las variaciones del material entrante y cualesquiera de los posibles cambios no afectan el rendimiento del proceso en sí.
La presente invención se ha descrito con referencia especial a algunas realizaciones específicas de la misma, pero
20 se debe entender que se pueden hacer modificaciones y cambios por los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
9

Claims (1)

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    imagen2
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