ES2711424T3 - Aparato de combustión para la combustión de material reciclable o de desecho - Google Patents

Abstract

Un aparato para quemar material reciclable o de desecho, el aparato (10) comprende una cámara de combustión cilíndrica (20), un soplador (32), la cámara (20) comprende una primera entrada (30) en una pared lateral, la primera entrada en comunicación con el soplador (32), la cámara comprende además una salida (50) en una segunda pared de extremo (24) en un eje central longitudinal de la cámara, en donde el eje longitudinal de la primera entrada (30) se desplaza del eje central de la cámara (20), en donde la cámara comprende además una segunda entrada (40) en una primera pared de extremo (22), la segunda entrada (40) en comunicación con una fuente de material reciclable o de desecho (42) a través de un primer tornillo sinfín (44), y durante el uso, el primer tornillo sinfín (44) transfiere el material reciclable o de desecho a la cámara (20) a través de la segunda entrada (40) y el soplador (32) hace que el material reciclado o de desecho circule alrededor del interior de la cámara (20), el aparato caracterizado porque la primera entrada está también en comunicación con un medio de ignición (34) y el aparato comprende además un segundo tornillo sinfín (68) que se comunica con una abertura (70) en la parte más baja de la cámara de combustión cilíndrica (20), el segundo tornillo sinfín (68) se inclina hacia arriba de manera que el tornillo sinfín permanece lleno de partículas, proporcionando de esta manera un sello hermético a los gases y resistente al calor.

Description

DESCRIPCION

Aparato de combustion para la combustion de material readable o de desecho.

Campo de la Invencion

La presente invencion se refiere a un aparato para la combustion de material reciclable o de desecho.

Antecedentes de la invencion

La generacion de desechos es una gran carga para la sociedad y la infraestructura. Se requiere que los gobiernos manejen los desechos domesticos y comerciales en escalas masivas de manera sostenible a largo plazo. La tarea de lidiar con la gran variedad de materiales de manera eficiente es, por lo tanto, desafiante.

Uno de los principales problemas al manipular materiales de desecho domesticos y comerciales es la generacion de compuestos toxicos y/o peligrosos que se originan a partir de los propios materiales y/o compuestos residuales contenidos dentro de los desechos. El procesamiento inicial de estos materiales libera estos compuestos y puede facilitar reacciones secundarias que producen compuestos nocivos adicionales. Este problema se ejemplifica cuando se manejan desechos de los tableros de fibra de la industria de la construccion. Durante el procesamiento inicial, el panel de fibra se particula, exponiendo de esta manera los adhesivos y conservantes nocivos contenidos dentro de los productos del panel.

Los esquemas de manejo convencionales involucran la deposicion dentro de los vertederos. Esto no es sostenible a largo plazo ytiene consecuencias ambientales. Otros esquemas implican la incineracion a gran escala para generar electricidad, pero esto a menudo conduce a grandes emisiones de gases nocivos. Un ejemplo de un incinerador convencional se muestra en el documento GB1348860 que describe una camara para quemar material de desecho y la generacion de flujo vortical dentro del incinerador para mejorar la combustion. El documento US1910735 describe el preambulo de la reivindicacion 1.

Se ha desarrollado ahora un aparato para la combustion de material reciclable o de desecho que supera o mitiga sustancialmente las desventajas mencionadas anteriormente y/o asociadas con la tecnica anterior.

Resumen de la invencion

En un primer aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para la combustion de material reciclable o de desecho, el aparato comprende una camara de combustion cilmdrica, la camara comprende una primera entrada en una pared lateral, la primera entrada en comunicacion con un soplador, la camara adicional que comprende ademas una salida en una segunda pared de extremo en un eje central longitudinal de la camara, en donde el eje longitudinal de la primera entrada se desplaza del eje central de la camara, el aparato caracterizado porque la primera entrada tambien esta en comunicacion con un medio de ignicion y la camara comprende ademas una segunda entrada en una primera pared de extremo, la segunda entrada en comunicacion con una fuente de material reciclable o de desecho a traves de un primer tornillo sinfm, y durante su uso, el primer tornillo sinfm transfiere el material reciclable o de desecho a la camara a traves de la segunda entrada y el soplador hacen que el material reciclable o de desecho circule alrededor del interior de la camara, el aparato comprende ademas un segundo tornillo sinfm que se comunica con una abertura en la parte mas baja de la camara de combustion cilmdrica, con el segundo tornillo sinfm que esta en angulo hacia arriba.

El aparato de acuerdo con la invencion es ventajoso principalmente porque el soplador fuerza grandes cantidades de aire en el aparato, por lo que da como resultado grandes cantidades de oxidacion de los desechos o material reciclable durante el proceso de combustion. El soplador tambien hace que los materiales circulen dentro de la camara y esto no solo mezcla completamente los materiales de desecho o materiales reciclables, sino que fuerza a los elementos mas pesados y menos quemados hacia el interior de la pared de la camara. Se establece un gradiente de peso de partmulas dentro del aparato, de manera que el material de combustion liviano (ceniza/gas, etcetera) se mueve hacia el eje de rotacion y luego sale de la salida, mientras que los materiales mas pesados no quemados permanecen cerca de las paredes de la camara. En general, esto da como resultado un proceso de combustion eficiente a temperaturas muy altas con un mmimo de residuo solido restante. Debido a las altas temperaturas creadas durante el uso, la mayona de los materiales toxicos y/o nocivos que de cualquier otra manera se liberanan de los desechos o materiales reciclables durante el procesamiento se eliminan significativamente. Por lo tanto, el aparato puede usarse para quemar desechos o materiales reciclables que de cualquier otra manera son peligrosos de eliminar.

El aparato puede adaptarse para la combustion de cualquier tipo de material reciclable o de desecho, tales como desechos domesticos o comerciales, pero es particularmente ventajoso en relacion con la combustion de madera o materiales compuestos de madera, tales como tableros de fibra.

La camara de combustion se forma preferentemente de una pared lateral y dos extremos opuestos. La camara puede formarse de cualquier material no combustible capaz de soportar las temperaturas de combustion generadas durante el uso. Preferentemente, la camara se forma de acero o similar. La camara de combustion puede comprender un revestimiento refractario que puede proteger la camara de las altas temperaturas generadas durante el uso.

Preferentemente, la camara se fabrica con un revestimiento de material no combustible. El material de revestimiento no combustible comprende preferentemente un cemento resistente al calor, ceramica, asbesto o similares. La camara de combustion tambien puede comprender una capa de aislamiento. Preferentemente, la capa de aislamiento comprende una capa de gas inerte, una capa de aire o una capa de material de aislamiento. La camara de combustion generalmente comprende un eje central longitudinal, una o mas paredes laterales y dos paredes de extremo opuestas. Preferentemente, las paredes de la camara se sueldan o se sellan entre de cualquier otra manera.

La primera entrada en una pared lateral de la camara comprende preferentemente una abertura. El soplador comprende preferentemente un ventilador o turbina o similares. Preferentemente, el soplador sopla aire, o similares, en la camara a traves de la primera entrada. El soplador puede colocarse directamente en el exterior de la camara sobre la abertura. En una modalidad de este tipo, el soplador define un pasaje para el aire que entra en la camara desde el soplador. El soplador tambien puede unirse al exterior de la camara a traves de una carcasa colocada sobre la abertura. En una modalidad de este tipo, la carcasa define un pasaje para el aire que entra en la camara desde el soplador. El soplador comprende, preferentemente, un amortiguador, o similares, para controlar el flujo de aire, o similares, en la camara.

El medio de ignicion comprende, preferentemente, un combustible y un encendedor que pueden combinarse y activarse cuando se enciende el medio de ignicion. El medio de ignicion comprende, preferentemente, un combustible y un encendedor que pueden descomponerse y desactivarse cuando el medio de encendido se apaga. El combustible comprende, preferentemente, un lfquido, solido o gas combustible o inflamable. El encendedor comprende preferentemente un elemento de calentamiento, un generador de chispa, una luz piloto, una llama o similares. El medio de ignicion genera, preferentemente, productos de combustion primarios cuando se encienden. Los productos de combustion primarios pueden ser cualquier cosa que inicie la combustion del material reciclable o de desecho. Preferentemente, los productos de combustion primarios son cualquiera de los gases de combustion, calor y/o una llama. El medio de ignicion puede ser integral con el soplador. En una modalidad adicional, el medio de ignicion comprende, preferentemente, un dispositivo secundario en comunicacion con la via de paso definida por el soplador. El soplador preferentemente sopla aire sobre el medio de ignicion. El aire, o similares, que sopla el soplador en la camara a traves de la primera entrada, esta, preferentemente, en comunicacion con el medio de ignicion antes de que entre en la camara.

La segunda entrada en una primera pared de extremo o una pared lateral de la camara comprende preferentemente una abertura. La abertura define preferentemente un pasaje para material reciclable o de desecho. La fuente de material reciclable o de desecho puede ser un recipiente de almacenamiento, tal como una tolva o similar. Preferentemente, el recipiente de almacenamiento puede llenarse o completarse manualmente o por maquina. La fuente de material reciclable o de desecho tambien puede ser una planta de reciclaje o eliminacion de desechos o similares. La fuente de material reciclable o de desecho puede comprender un transportador para transportar el material reciclable o de desecho a la camara a traves de la segunda entrada. El transportador es preferentemente un transportador de tornillo, tal como un tornillo sinfm, o similares, o un transportador lineal tal como una cinta transportadora o similares. El transportador puede ser integral con el pasaje.

La salida comprende, preferentemente, una abertura en una pared de extremo de la camara. Preferentemente, la abertura define un pasaje para la salida de productos de combustion, tales como gases de escape, desde la camara. Puede colocarse un escape en el exterior de la camara sobre la salida. El escape comprende, preferentemente, un miembro tubular formado de cualquier material no combustible que puede soportar las temperaturas de combustion durante el uso. Preferentemente, el escape se reviste con material refractario, tal como el descrito anteriormente. El escape, preferentemente, comunica los productos de combustion lejos de la camara.

En una modalidad preferida, el aparato se conecta a un dispositivo secundario. El dispositivo secundario utiliza, preferentemente, la energfa producida por el aparato. El dispositivo secundario comprende, preferentemente, un intercambiador de calor, una turbina o una planta de fundicion. El intercambiador de calor puede conectarse a la fuente de desecho o material reciclable con el proposito de secar el material durante el uso antes de que entre en la camara. El intercambiador de calor puede ser, por ejemplo, un intercambiador de calor para un sistema de calentamiento de agua caliente convencional o para una central electrica.

En una modalidad preferida adicional, las paredes de la camara comprenden un intercambiador de calor.

Preferentemente, el eje longitudinal de la primera entrada se dirige lejos del eje central de la camara. El eje longitudinal de la primera entrada tambien puede ser sustancialmente tangencial con la pared lateral de la camara.

Durante el uso, el medio de ignicion se enciende y los productos de combustion primarios del medio de ignicion se soplan, preferentemente, en la camara a traves de la primera entrada por el aire, o similares, del soplador. El material reciclable o de desecho se entrega, preferentemente, a la camara desde la fuente por el transportador a traves de la segunda entrada. El material reciclable o de desecho tambien puede entregarse en la camara a traves de la segunda entrada, directamente (es decir, vertido directamente sin usar el transportador). El material reciclable o de desecho se enciende, preferentemente, por contacto con los productos de combustion primarios del medio de ignicion. Preferentemente, la fuente de material reciclable o de desecho dentro de la primera entrada y el soplador en la segunda entrada crean un sello para evitar que los productos de combustion escapen de esas areas. La accion del aire o, similares, desde el soplador dentro de la camara hace que, preferentemente, el material reciclable o de desecho y/o los productos de combustion primaria circulen alrededor del interior de la camara. En una modalidad preferida, la circulacion de material dentro de la camara es en una direccion sustancialmente uniforme. La circulacion de material dentro del interior de la camara es, preferentemente, alrededor del eje longitudinal de la camara. La accion de los productos de combustion primaria sobre el material reciclable o de desecho hace, preferentemente, que el material reciclable o de desecho se encienda y se queme. El material quemado sale, preferentemente, de la camara a traves de la salida. Una vez que ha comenzado la combustion del material reciclable o de desecho, preferentemente, el medio de ignicion se desconecta. Mas material reciclable o de desecho se alimenta, preferentemente, a la camara a traves de la segunda entrada. De esta manera, preferentemente, la combustion resultante es autosuficiente.

Una modalidad preferida de la invencion se describira ahora con mayor detalle, a modo de ilustracion, con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad preferida de un aparato de acuerdo con la invencion;

la Figura 2 es una vista esquematica de una modalidad preferida del aparato de acuerdo con la invencion a traves de la lmea X-X en la Figura 1.

Descripcion detallada de la modalidad ilustrada

Con referencia a la Figura 1, el aparato se designa, generalmente, como 10 y comprende una camara cilmdrica 20 que tiene un eje central longitudinal X-X, y una seccion transversal circular. La camara 20 se hace de acero y la pared lateral cilmdrica se suelda a la primera pared de extremo 22, mientras que la segunda pared de extremo 24 se monta sobre bisagras y se mantiene cerrada en el extremo del cilindro mediante tornillos (no mostrados). De esta manera, la camara puede abrirse para mantenimiento o limpieza.

En la pared lateral de la camara 20 hay una primera entrada 30 que se conecta a un soplador 32, adecuadamente, un ventilador centnfugo que tiene una paleta giratoria 33 en su entrada para permitir el control del flujo de aire. Entre el soplador 32 y la camara 20 hay un encendedor 34. En la primera pared de extremo 22 se dispone una segunda entrada 40 que se conecta a una tolva de acero 42. En la base de la tolva 42 hay un tornillo sinfm 44 que se extiende hasta la segunda entrada 40. En la segunda pared de extremo 24 de la camara 20 hay una salida 50. La salida 50 se conecta a un escape de acero 52.

Con referencia a la Figura 2, la camara 20 comprende un revestimiento refractario 26 que puede soportar las temperaturas generadas dentro de la camara. El revestimiento 26 es un cemento refractario que se fabrica para adherirse al interior de la camara. La salida 50 y el escape 52 tambien se revisten con un revestimiento de cemento refractario (no mostrado).

Durante el uso, la tolva 42 (en la Figura 1) se llena con material reciclable o de desecho. El encendedor 34 y el soplador 32 se encienden. El encendedor 34 en la modalidad ilustrada es un quemador de aceite diesel. Los productos de combustion que queman el aceite se empujan hacia la camara 20 a traves de la entrada 30 por el aire del soplador 32. Al mismo tiempo, el tornillo sinfm 44 se enciende y esto transfiere el material reciclable o de desecho en la tolva 42 hacia la parte inferior de la camara 20 a traves de la entrada 40. El material reciclable o de desecho y los productos de combustion primarios se hacen girar alrededor del interior de la camara 20 en la direccion generalmente mostrada por las flechas en la Figura 2. La direccion de rotacion es alrededor del eje X-X que se ejecuta dentro y fuera de la pagina en la Figura 2. El material reciclable o de desecho comienza a quemarse. El material pesado sin quemar se empuja por la fuerza centnfuga hacia el exterior del campo de rotacion (es decir, cerca del revestimiento refractario 26), mientras que el material completamente quemado se encuentra mas cerca del eje X-X. Durante el uso, se establece un gradiente de peso de partmulas desde la posicion “a" hasta la posicion “b" en la Figura 2. El gradiente es generalmente mas pesado, menos materiales quemados lejos del eje longitudinal de la camara, y mas ligero, mas materiales quemados hacia el eje longitudinal de la camara. El aire del soplador no solo sopla los materiales alrededor de la camara, sino que los hace mezclarse completamente. El aire tambien suministra oxfgeno en exceso para la oxidacion completa del material reciclable o de desecho durante el proceso de combustion.

El material reciclable o de desecho continua ingresando a la camara 20 y despues de un tiempo el encendedor 34 se apaga, y el aparato 10 continua quemando el material reciclable o de desecho de manera autosuficiente (es decir, sin que se aplique un medio de combustion adicional). En este punto, la unica entrada en la camara 20 es aire del soplador 32 y material reciclable o de desecho de la tolva 42. Los productos de combustion salen de la camara 20 a traves de la salida 50. El escape 52 transporta los productos de combustion a una distancia segura. Se alcanzaron temperaturas de entre 1200 °C y 1500 °C durante el funcionamiento del aparato y se estimo que, si se conectara a una central electrica, quemar 10 toneladas por hora de material de desecho producina suficiente vapor sobrecalentado de alta presion para accionar un generador de 10 megavatios.

Ciertos tipos de materiales de desecho pueden dar lugar a residuos en la camara de combustion que requieren medidas adicionales para eliminarlos. Por ejemplo, materiales como el tablero de fibra de densidad media (MDF) y el tablero de aglomerado contienen resinas que unen las fibras entre sf. Si bien, la mayona de la resina se quemara, existe la posibilidad de que se acumule algo de material alrededor de la periferia de la camara. Para reducir esto, el aparato puede proporcionarse con una disposicion de raspador giratorio que comprende un motor electrico 60 que impulsa un eje 62 que pasa a traves del centro de la primera pared de extremo, el eje 62 monta un par opuesto de brazos radiales 64, cada uno de los cuales transporta en su extremo una cuchilla raspadora 66 que hace contacto con la superficie interna de la camara, la rotacion del eje hace que las cuchillas raspen cualquier residuo de la superficie y lo reintroduzcan en los gases de combustion giratorios para completar su combustion. El otro tipo de residuo que puede asociarse con productos de desecho de madera, por ejemplo, es partmulas metalicas o de vidrio que son demasiado pesadas para transportarse fuera de la camara con los gases de combustion, en su lugar, tienden a caer a la parte mas baja de la camara. Para eliminar estas partmulas, se proporciona un segundo tornillo sinfm 68, que se comunica con una abertura 70 en la parte mas baja de la pared cilmdrica de la camara 20. El tornillo sinfm se acciona mediante un motor electrico 72 a traves de una caja de engranajes de reduccion 74, y se inclina ligeramente hacia arriba para que el tornillo sinfm permanezca lleno de partmulas, proporcionando de esta manera un sello hermetico y resistente al calor. Las partmulas eliminadas se depositan desde el extremo superior del tornillo sinfm.

Claims (14)

Reivindicaciones

1. Un aparato para quemar material reciclable o de desecho, el aparato (10) comprende una camara de combustion cilmdrica (20), un soplador (32), la camara (20) comprende una primera entrada (30) en una pared lateral, la primera entrada en comunicacion con el soplador (32), la camara comprende ademas una salida (50) en una segunda pared de extremo (24) en un eje central longitudinal de la camara, en donde el eje longitudinal de la primera entrada (30) se desplaza del eje central de la camara (20), en donde la camara comprende ademas una segunda entrada (40) en una primera pared de extremo (22), la segunda entrada (40) en comunicacion con una fuente de material reciclable o de desecho (42) a traves de un primer tornillo sinfm (44), y durante el uso, el primer tornillo sinfm (44) transfiere el material reciclable o de desecho a la camara (20) a traves de la segunda entrada (40) y el soplador (32) hace que el material reciclado o de desecho circule alrededor del interior de la camara (20), el aparato caracterizado porque la primera entrada esta tambien en comunicacion con un medio de ignicion (34) y el aparato comprende ademas un segundo tornillo sinfm (68) que se comunica con una abertura (70) en la parte mas baja de la camara de combustion cilmdrica (20), el segundo tornillo sinfm (68) se inclina hacia arriba de manera que el tornillo sinfm permanece lleno de partmulas, proporcionando de esta manera un sello hermetico a los gases y resistente al calor.

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la camara (20) comprende un revestimiento refractario, no combustible (26).

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en donde el revestimiento (26) es un cemento resistente al calor, ceramica, asbesto o similares.

4. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde la camara de combustion comprende una capa de aislamiento.

5. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde el medio de ignicion (34) genera productos de combustion primarios cuando se enciende.

6. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el material reciclable o de desecho se enciende por contacto con los productos de combustion primarios.

7. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde el medio de ignicion (34) es integral con el soplador (32).

8. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde un escape (52) se une al exterior de la camara por encima de la salida.

9. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 8, en donde el escape (52) se reviste con un material refractario.

10. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde el aparato (10) puede conectarse a un dispositivo secundario que usa la energfa producida por el aparato.

11. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 10, en donde el dispositivo secundario comprende un intercambiador de calor, una turbina o una planta de fundicion.

12. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde las paredes de la camara comprenden un intercambiador de calor.

13. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde el eje longitudinal de la primera entrada se dirige lejos del eje central de la camara.

14. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en donde el eje longitudinal de la primera entrada es sustancialmente tangencial con la pared lateral de la camara.