ES2842000T3 - Instalación y procedimiento para el tratamiento de un solidificado - Google Patents
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Abstract
Regenerador para transformar un solidificado que contiene Ca(OH)2, CaCO3, Ca(OH)2 + MgCO3 y resto en óxido de calcio, que comprende: un horno rotatorio (36) para tostar el solidificado y separar así el vapor y los contenidos gaseosos del contenido restante y obtener óxido de calcio, teniendo el horno rotatorio (36) una entrada (I) para el solidificado, una salida para el óxido de calcio obtenido en el horno rotatorio (36), y una salida (VI) para aire caliente que contiene el vapor y los contenidos gaseosos; un motor (40) para el horno rotatorio (36); un quemador (37) para proporcionar al horno rotatorio (36) la temperatura de tostado, comprendiendo el quemador (37) una entrada (II) para aire caliente desde un ciclón (38), una entrada (III) para combustible, una entrada (IV) para aire fresco, una entrada conectada a la salida para óxido de calcio del horno rotatorio (36), y una salida (V) para el óxido de calcio; un ciclón (38) que tiene una entrada, que está en conexión de flujo con la salida (VI) para el aire caliente que contiene el vapor y los contenidos gaseosos del horno rotatorio (36), atravesando el vapor y los contenidos gaseosos el ciclón (38) hacia una unidad de filtrado para su limpieza, un colector de cenizas (41) para recoger las cenizas que quedan en el ciclón (38), una primera salida de aire caliente, que está en conexión de flujo con la entrada de (II) para aire caliente del quemador (37), una segunda salida de aire caliente, que está en conexión de flujo con una entrada para aire caliente de un intercambiador de calor (39), un intercambiador de calor (39) que está en conexión de flujo con la segunda salida de aire caliente del ciclón (38).
Description
DESCRIPCIÓN
Instalación y procedimiento para el tratamiento de un solidificado
Campo de la invención
Instalación y construcción de un dispositivo que define la solución técnica y tecnológica para la gestión completa ecológica y energética de residuos urbanos e industriales con énfasis en el tratamiento físico y químico mediante solidificación y reactivo basado en calcio.
Esta invención se enmarca en las siguientes áreas:
B01 B; B01 D; BOS B; B04 B; B07 B, F26 B; F28 F, y también:
E04 B (C03, C04), E04 C; E04 D; E04 F; B29 G y: G21 F y G21 K.
Descripción
Antecedentes de la invención
El tratamiento de residuos con solidificación y aditivos basados en calcio es un procedimiento conocido y exitoso. Alcanza sus objetivos ecológicos en cuanto al acondicionamiento y al tratamiento físico-químico de los residuos industriales y urbanos.
Tales procedimientos reducen la nocividad del material para al menos un nivel de MAC (concentración máxima permitida). Además, el material se transforma en un solidificado pulverulento y seco, con características químicas y físicas más favorables.
Con frecuencia, la forma de realizar la solidificación es con reactivos basados en calcio: Ca(OH)2, CaO, CaCO3.MgO, Ca(OH)2 CaO suele ser una forma buena y rentable de lograr la solidificación. Algunos tipos de residuos solo requieren CaO, mientras que otros solo necesitan Ca(OH)2. Los reactivos se seleccionan analizando los residuos.
No se utilizan estos procedimientos cuando se trata de altos niveles de metales duros (plomo Pb; cromo Cr; cinc Zn; cadmio Cd) y altos niveles de TOC (carbono orgánico total). Las sustancias solubles en agua aún presentan un riesgo para un resultado exitoso, mientras que los compuestos nitrogenados apenas se mantienen dentro de los niveles aceptados.
Además, el solidificado tratado con menos óxido de calcio contiene altos niveles de humedad, lo que disminuye su calidad y posterior uso industrial.
Estas deficiencias se basan en:
a) Disociación incompleta en la unidad del reactor. Esto ocurre al comienzo de la reacción exotérmica creada por la hidratación del óxido de calcio. La reacción exotérmica no se completa porque requiere más tiempo.
b) Acumulación de solidificado (en contenedor o silo). El solidificado no está suficientemente tratado; es pegajoso y se endurece con el tiempo, lo que dificulta su extracción del recipiente.
c) Las instalaciones actuales generalmente no pueden incorporar más opciones con respecto a la calidad del producto de salida.
d) El coste es a menudo la razón por la que los residuos no se tratan de esta manera, sino utilizando otros métodos que no cumplen los criterios ecológicos básicos.
Tras el tratamiento nos enfrentamos al problema del almacenamiento o posterior uso de grandes cantidades de solidificado. Es difícil encontrar empresas interesadas en su uso. Y, aunque el análisis químico es satisfactorio, es muy caro eliminar el solidificado en el vertedero de residuos urbanos. Es importante reducir la cantidad de aditivos, ya que son la parte más costosa del tratamiento. Esta invención aborda las deficiencias descritas y hace que el procedimiento sea más rentable. Se puede seleccionar el tipo de solidificado más adecuado para el uso posterior previsto o elegir un procedimiento en el que el solidificado no sea un producto final, pero en el que se obtiene, en cambio, una cantidad mínima de ceniza.
La solidificación (transformación de materiales líquidos, aceitosos y fangosos en polvo) es el tratamiento más común de materiales cuando se trata de acondicionamiento ecológico de residuos industriales y/o urbanos peligrosos. Hoy en día, los residuos peligrosos con alto contenido de hidrocarburos se tratan con frecuencia mediante solidificación o incineración. Aunque la solidificación es un procedimiento más simple y económico, muchos optan por la incineración porque dichos residuos contienen ciertas cantidades de energía, que mejora la rentabilidad de la incineración.
Las nuevas regulaciones y directivas europeas no apoyan la incineración de tales residuos debido a la
contaminación del aire no controlada (dioxinas, furanos, hidrocarburos, compuestos de nitrógeno, etc.) Otros procedimientos que necesitan otros aditivos (oleína y ácidos estearínicos, ácidos duros, ácidos grasos) ya no son de uso frecuente debido a su precio y a las grandes cantidades de solidificado provenientes del proceso.
El documento EP 1316536 A2 describe un proceso para transformar un solidificado que contiene Ca(OH)2, CaCO3, Ca(OH)2 MgCO3 en óxido de calcio, que comprende las siguientes etapas: tostar el solidificado en un horno rotatorio, separando así el vapor y los contenidos gaseosos del contenido restante y obteniendo óxido de calcio; proporcionar al horno rotatorio la temperatura de tostado mediante un quemador alimentado con aire caliente procedente de un ciclón y con combustible y aire fresco; descargar el óxido de calcio del horno rotatorio a través del quemador; suministrar aire caliente a un ciclón desde el horno rotatorio, conteniendo el aire caliente el vapor y los contenidos gaseosos y atravesando el ciclón hasta una unidad de filtrado para su limpieza; suministrar al quemador una primera parte del aire caliente; suministrar a un intercambiador de calor una segunda parte del aire caliente del ciclón; y recoger las cenizas dejadas en el ciclón mediante un colector de cenizas.
El documento DE 690 27 302 T2 divulga un método para precalentar chatarra de hierro mediante pirólisis de los residuos resinosos contenidos en la misma, con recuperación total de su contenido energético y utilizando un separador ciclónico.
No se sabe bien si alguno de los siguientes se está utilizando como se describe:
a) La energía térmica del proceso se reintroduce de vuelta en el mismo proceso para obtener la energía total necesaria para el tratamiento de los residuos
b) Sistema de recirculación donde el solidificado con mayor energía térmica, alcanzada al final de la primera fase del proceso, se devuelve al proceso para aumentar la energía total necesaria para obtener el producto final: un solidificado de alta calidad
c) Se utiliza energía solar dentro del balance general de energía térmica necesaria para el tratamiento de los residuos
d) Opción de elegir la calidad del producto final así como de definir la forma del solidificado final, dependiendo de su uso industrial posterior (elección más amplia con respecto a las transformaciones deseadas)
e) El solidificado obtenido se regenera mediante un procedimiento térmico y químico y se transforma nuevamente en óxido de calcio. Este continúa el tratamiento sin óxido de calcio adicional. La invención está definida por las reivindicaciones independientes. Se definen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.
FIGURAS
Breve descripción de los dibujos
La invención se ilustra como sigue:
Ilustración 1: Distribución de la instalación
Ilustración 2: Plano de la instalación
Ilustración 3: Regenerador para la obtención de óxido de calcio y cenizas a partir del solidificado
Los dibujos están marcados de la siguiente manera:
A. Punto de entrada para los residuos
B. Punto de entrada para los aditivos (Ca(OH)2)
C. Punto de entrada para los aditivos CaO
D. Punto de entrada para aditivos (sedimentos del filtro)
E. Punto de salida para producto neutralizado
1. Transportador de residuos
2. Inyector de calor
2a. Dispositivo de ultrasonidos para homogeneización
3. Generador de ozono
4.
Motor para la línea del primer reactor 5.
Línea del primer reactor 6. Dispositivos de disociación en paralelo con campo magnético 6a. Dispositivo para la creación de campo magnético
7. Salida de calor para la línea del primer reactor
8. Motor para la línea del segundo reactor
9. Dispositivo para picar partículas
10. Dispositivo giratorio triple para troceado
11. Línea del segundo reactor
12. Encapsuladores de óxido paralelos
13. Motor para la línea del tercer reactor
14. Salida de calor para la línea del segundo reactor
15. Línea del tercer reactor
16. Encapsuladores de reducción paralelos
17. Motor para la línea del cuarto reactor
18. Salida de calor para la línea del tercer reactor
19. Línea del cuarto reactor
20. Encapsuladores redox paralelos
21. Salida de calor para la línea del cuarto reactor
22. Sistema integral para la definición física y química del producto de salida
23. Motor para transportador de salida
24. Punto de salida para el transporte del producto (material final o material a reintroducir en el proceso) 25. Transportador de salida para producto final
26. Sistema de recogida de calor para todas las unidades de los reactores
27. Torre con intercambio y distribución de calor
28. Dispositivo de dirección de acumulación para calor
29. Tubería aislada para el calor colocada hacia los residuos entrantes
30. Panel solar para absorción de la energía solar (calor)
31. Punto de salida para vapor y gas
32. Sistema de filtración para limpieza de gases, vapor y partículas (depurador)
33. Instalación, construcción vertical
34. Instalación, construcción horizontal
a, b, c, d. Tubería para calor colocada hacia el sistema de recogida de calor para todas las unidades de los reactores
35. Transportador para solidificado
36. Horno rotatorio del regenerador
37. Cámara del quemador
38. Ciclón
39. Intercambiador de calor del regenerador
40. Motor para horno rotatorio
41. Colector de cenizas
I. Punto de entrada del solidificado al regenerador
II. Punto de entrada de aire caliente desde el ciclón
III. Punto de entrada de combustible
IV. Punto de entrada de aire fresco
V. Punto de salida de óxido de calcio
VI. Punto de salida de aire caliente
Sumario de la invención
Esta invención se centra en los residuos industriales o urbanos. Tales residuos suelen contener compuestos químicos con carbono, diferentes compuestos con metales duros, compuestos de alquilo, con contenido alcalino y/o ácido, así como numerosos compuestos de nitrógeno, cloro y otros. Los residuos se preparan para convertirse en un material de igual granulación (0-20 mm). En cuanto al contenido químico, se presta especial atención a los contenidos basados en cloro, amoniaco, nitrógeno y fósforo.
Se están reciclando componentes útiles (metal, vidrio, plástico, papel) y el resto se trocea y se tritura para convertirlo en un material pendiente de tratamiento.
La mejor manera de describir esta invención es explicando las funciones de partes específicas:
a) Torre con intercambio y distribución de calor (27)
Durante el proceso, se crean gases calientes en las líneas de los cuatro reactores. El intercambio de calor en la torre ocurre cuando estos gases calientes se mueven dentro de la tubería interior de la torre. El aire limpio se mueve a través de la torre y absorbe el calor a través de la convección de la tubería caliente, por lo que enfría los gases. El dispositivo que dirige la acumulación de calor (28) mueve el aire limpio, ahora calentado, hacia el inyector de calor. b) Inyector de calor (2)
Se instala una bomba de aire en la tubería y se coloca delante del inyector, La bomba de aire sopla el aire caliente y así es como el aire caliente entra en contacto directo con los residuos entrantes.
c) Generador de ozono (3)
El ozono circula en 1-2 g/s y descompone los contenidos orgánicos. Los contenidos orgánicos se descomponen, el agua molecular y física se separan, cambio de características físicas (color, granulación). Esto contribuye a una mejor disociación molecular en la línea del segundo reactor.
d) Dispositivo de ultrasonidos para homogeneización (2a)
Se utiliza el dispositivo de ultrasonidos para homogeneización cuando se trata de residuos líquidos. Se utiliza el dispositivo para lograr la misma densidad y las mismas características físicas y químicas en toda la mezcla líquida.
e) Dispositivos de disociación en paralelo (6)
El dispositivo de disociación realiza la separación inicial de iones de los átomos de la molécula en aniones (especialmente OH-) y cationes (especialmente H+). A esto le sigue la disociación iónica de los metales duros y la parte de carbono de la fracción orgánica. Esto depende de la energía disponible circundante y del potencial eléctrico negativo de los iones en las partes disociadas.
(El autor señaló esta función con una Patente que se está examinando actualmente, el documento HR/P20120417A) f) Dispositivo para la creación de campo magnético (6a)
Se pone un electroimán debajo de la línea del reactor y crea un campo magnético. El electroimán tiene una forma redondeada ya que sigue la curvatura de la superficie externa del reactor. (El autor tiene una patente registrada relacionada con esto: el documento HR/P20080004)
g) Dispositivo para trocear partículas (9)
El dispositivo para trocear partículas se pone entre las líneas del primer y segundo reactores. Sirve como lo que se denomina micronizador, ya que trocea las partículas. Los encapsuladores de óxido paralelo (12) están dentro de la línea del segundo reactor (11). Las partículas deben trocearse hasta menos de 10 pm. Para conseguir esto, se utiliza un dispositivo de triple rotación para trocear (10) con diferentes velocidades de rotación (de 200 a 300 °/min) h) Pares paralelos de encapsuladores (12, 16, 20)
El encapsulado realiza la función de impacto puzolánico sobre átomos provenientes de moléculas disociadas en las condiciones del espacio de vacío. El espacio de vacío se encuentra dentro del torbellino rodeado de vapor y gases. A esto le sigue la encapsulación de cationes (especialmente metales pesados y elementos distintos de carbón de la fracción orgánica), que depende de la energía circundante disponible.
El mismo autor señaló esto en casi todas sus solicitudes de patente, que están siendo procesadas: documentos HR/P20090092A; HR/P20090425A; HR/P20100575A. Las principales diferencias en esta solicitud son los encapsuladores redox (20) que estabilizan compuestos oxidados y reducidos. De lo contrario, cuando se trata de grandes capacidades de tratamiento, la influencia de la oxidación es demasiado grande y, por lo tanto, el pH del producto final puede ser demasiado alto, lo que arruina el análisis del lixiviado.
i) Sistema de filtración (32)
El sistema de filtración para limpieza de gases, vapor y partículas consiste en:
- Filtro de agua - donde los compuestos de amoniaco, los compuestos de cloro y los compuestos de fósforo, así como gas CO2 y las partículas se recogen en el fondo del filtro como sales y lodo. El ventilador dirige los gases y el vapor de agua hacia el depurador. El depurador es un dispositivo para el tratamiento químico de contenido gaseoso. Se extraen los sedimentos que contienen principalmente hidróxido, en forma de lodo, y se devuelven al proceso.
El aumento de temperatura del filtro se añade al sistema de intercambio de calor como parte de la energía térmica acumulada total necesaria para el tratamiento.
- El depurador utiliza un medio ácido (generalmente H2SO4 al 1-2 %) para limpiar los gases y
el vapor, sin dejar rastro de amoniaco. Los gases que salen del depurador consisten en vapor de agua, CO2 y N2. El lodo en el filtro de bolsa y el depurador contiene sales de sulfato y, junto con el lodo del filtro de agua, se reintroducen en el proceso. El aumento de temperatura dentro del depurador se añade al sistema de intercambio de calor como parte de la energía térmica total acumulada necesaria para el tratamiento.
- El filtro de bolsa recoge partículas en su membrana perforada, semipermeable, mientras los gases continúan hacia el filtro de agua y el depurador. Las partículas contienen principalmente hidróxido de calcio y elementos parcialmente separados de la masa de residuos.
j) Panel solar para absorción de la energía solar (calor) (30)
Se utilizan paneles solares para añadir energía térmica cuando se tratan lodos con un valor calórico interno pequeño o nulo (HHV, LHV). La energía térmica obtenida por el panel solar se transfiere por convección a un sistema de calefacción para los residuos de entrada (A). Esto ocurre antes o después del generador de ozono (3) según el tipo de residuo tratado.
Una pequeña exposición al ozono (1 g/s) es suficiente para residuos con alta proporción de compuestos orgánicos. La transformación, oxidación, descomposición física y química de los compuestos orgánicos ocurre rápidamente independientemente de las diferencias de temperatura. Pero, el material fangoso industrial que contiene compuestos complejos de carbono requiere más energía. Se recupera energía interna insuficiente del material mediante la energía térmica obtenida durante el tratamiento usando un intercambiador de calor e incluyendo la energía térmica obtenida por el panel solar.
k) Definición física y química del producto final (E)
El producto final se define en transportadores de salida (24, 25). Un transportador es para tratamiento básico sin cambios adicionales en el producto final. La segunda salida está diseñada para una integración adicional, incluyendo aditivos especiales, dependiendo del uso posterior del producto. El producto (E) que sale de la instalación después del tratamiento básico es un producto denominado neutro. Tiene cualidades convencionales esperadas del solidificado (de acuerdo con la Patente HR/P20100575 A2 del mismo autor).
El producto final ajustado puede ser el destinado a la producción de granulados de silicato (Patente P20100300, mismo autor) o gasificación (Patente HR/P20100325, mismo autor).
l) Horno rotatorio del regenerador (36)
El solidificado, como producto final del tratamiento básico, es llevado por el transportador (35) al horno rotatorio del regenerador (36). Se utiliza un procedimiento termoquímico con quemador (37) para descomponer el solidificado. Se
utiliza el intercambiador de calor (39) para distribuir el calor para su uso posterior, El solidificado que se va a transformar en óxido de calcio tiene el siguiente contenido:
Ca(OH)2: 63 % — cambiar a CaO: (56/74 ■ 0,63) = 47,7 %
CaCO3: 24 % — (56/100 ■ 0,24 = 13,4 %
Ca(OH)2 MgCO3: 8.5 % — (56/74 ■ 0,085) -1 = 5,4 %
El resto: 4.5 % — 0 %
Este es un cálculo molecular y estequiométrico, por lo que el cálculo se muestra entre paréntesis.
Al tostar tal solidificado, obtenemos óxido de calcio en una cantidad de = ± 66,5 % en relación con la cantidad de solidificado. La pureza es CaO > 84 %. Tal óxido de calcio es de calidad suficiente para un tratamiento continuo adicional de los residuos.
Se tuesta el solidificado en el horno rotatorio del regenerador (36). Se aplica la temperatura necesaria para la separación del vapor de agua del hidróxido de calcio (520-700 °C), así como la separación de las fracciones gaseosas secundarias del contenido restante. El hidróxido de calcio se transforma en óxido de calcio durante esta fase.
Después de la separación de los contenidos gaseosos, el óxido de calcio en polvo caliente se transporta mediante un transportador o una tubería neumática al silo para su uso posterior en el tratamiento continuo de residuos. El contenido gaseoso y el vapor pasan por un ciclón hacia la unidad de filtrado para ser limpiados. Esto deja cenizas sedimentarias, que junto con la temperatura requerida para la descomposición del hidróxido de calcio, define el proceso de tostado, sin combustión ni incineración.
El llamado calcinador es un dispositivo para la regeneración del solidificado. Este se utiliza para obtener óxido de calcio de la siguiente manera: el transportador (35) toma el solidificado que se va a tostar y luego lo descompone en el horno rotatorio del regenerador (36).
La quema de combustible (gas, mazut, aditivos para combustible con aire fresco) en el quemador (37) eleva la temperatura de tostado. Y durante el paso por el horno rotatorio, el óxido de calcio (V) se libera en una cantidad a la que el calcio crea hidróxido de calcio, así como carbonato de calcio y carbonato de magnesio. La pérdida de calcio es relativamente pequeña y no supera el 1 %.
La ceniza (41) se acumula en el ciclón, mientras que el intercambiador de calor (39) distribuye aire caliente (VI). Parte del aire caliente entra en el quemador para aumentar el uso de energía térmica.
m) La función del ozono se muestra al describir su influencia sobre el contenido orgánico de los residuos. Estas son las reacciones químicas más comunes:
En reacción con nitrógeno, cloro y carbono:
NO O3 —— NO2 O2
C 2O3— CO2 2O2
NO2 + O3— NO3 + O2
2NO2 2ClO2 + 2O3— 2NO2OO4 O2
2NH3 403— NH4 NO3 402 + 2H2O
3SnCl2 + 6HCl3 O3 — 3SnCl4 + 3H O
(NH2)2CO N2 + O3 — CO2 + 2H2O
CN- O3— CNO- O2
En reacción con azufre:
S O3 H2O — H2SO4
3SO2+3H2O+O3— 3H2SO4
H2S O3 —— S O2 H2O
3H2S 403 — 3H2SO4
PbS+ 403— PbSO4 + 4O2
En reacción con metales, compuestos alcalinos y amoniaco:
2Mn2+ 203 + 4H20— 2Mn(0H)2 + 202 + 4H+
KO2 O3—— KO3 O2
2KOH . 503— 2KO3 5O2 + H2O
3Ca 10NH3 + 6O3 — Ca 6NH3 Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2NH4O3 H2 2O2
El ozono descompone el carbono orgánico en una cantidad de 0,55 g/s. Si el material tiene < 50 % de contenido orgánico, el ozono penetrará en el contenido orgánico en una cantidad de 3 kg/h. El ozono pasará por el contenido orgánico en una cantidad de 0,55 g/s (ozono 0,02 %) cuando la capacidad de tratamiento sea de 1,5 kg/s (5,4 t/h). El ozono restante se transforma rápidamente en O2 Este procedimiento reduce la cantidad de óxido de calcio necesaria para el tratamiento.
REALIZACIONES
Descripción detallada
El material en espera de tratamiento (residuos urbanos y/o industriales) se trocea a igual granulación y se analiza. Se calculan las posibles reacciones químicas durante las diferentes fases del tratamiento. Los datos más importantes se refieren al tamaño físico de la reacción (reacciones endotérmicas y exotérmicas; aumentos de temperatura, presión y volumen; fuerza de una reacción química (volátil, intensa, lenta o rápida); liberación de gases (específicamente cloro, amoniaco, CO2 y fosfina); concentración de los contenidos gaseosos potencialmente explosivos o combustibles).
Se consideran los valores calóricos internos de ciertas sustancias, la liberación de energía necesaria para el proceso (entalpía) así como la deficiencia o excedente de energía total requerida. Se comprueba el contenido químico de los residuos y la parte física del tratamiento para definir las transformaciones dentro de las líneas de los reactores. El proceso más importante ocurre en la línea del segundo reactor: contacto con óxido de calcio y aumento exotérmico de la temperatura, que se desarrolla con 1,18 MJ/kg de CaO. La adición de CaO se calcula en función del balance energético, sobre la energía total requerida y sobre el nivel de humedad en el material.
Además de las condiciones atmosféricas exteriores, estos también participan en la energía total disponible (termodinámica del proceso):
a) Energía interna del material de entrada
b) Energía de la reacción exotérmica, CaO
c) Entalpía específica
d) Energía de vacío
e) Conservación de energía (pérdidas)
f) Tostado del solidificado, energía térmica
Esta energía total en MJ/kg se compara con la energía necesaria para transformar los residuos en un solidificado seco. El nivel de humedad en el solidificado debe ser <10 %. La temperatura en las líneas de los reactores debe ser de 100-125 °C. Y la temperatura del material de salida debe ser de 75-85 °C. Las pérdidas se refieren a la energía consumida dentro del proceso (reacciones endotérmicas) y al calor perdido a través de las aberturas y la superficie de la instalación.
El balance energético indica la cantidad mínima de CaO requerida para un proceso exitoso. Esto, a su vez, indica cuánta energía podemos tomar de otras fuentes para reducir el contenido de CaO y aun así mantener el proceso completo en términos de energía.
Otras fuentes de energía reemplazable son:
a) Preparación del material
- Reacción con ozono y descomposición de sustancias orgánicas (1-2 g/s para material con > 25 % de contenido orgánico)
- Homogeneización de la mezcla mediante ultrasonidos
- Ionización magnética para impulsar la disociación y aumentar la energía de la reacción química b) Energía ganada a través del proceso
- El solidificado obtenido ahora sirve como aditivo para el material (hasta un 30 %)
- Recirculación de vapor y gases mediante intercambiador de calor
- Energía solar (calor) utilizando panel solar
- Buen aislamiento para la instalación
c) Velocidad del proceso (capacidad de tratamiento)
- No se puede ralentizar demasiado el proceso. Los vapores de amoniaco y cloro deben permanecer encapsulados como iones disociados o estabilizados como sales, o deben abandonar el espacio del reactor para evitar la difusión negativa. No se puede acelerar demasiado el proceso. Los procesos y reacciones no se completarán y se perderá calidad. Esto también puede evitar la transformación deseada del producto final.
La calidad del producto final determina la velocidad del proceso. El cálculo del balance energético nos informa sobre la capacidad de tratamiento necesaria. Si no es necesario un solidificado como producto final, entonces la escasez de energía se puede solucionar utilizando el calor liberado durante su regeneración, siendo las temperaturas del aire caliente =600 °C.
Después de establecer todos los parámetros, el proceso es continuo y en su mayoría ininterrumpido. Es necesario controlar las temperaturas en todas las líneas de los reactores, así como la temperatura del producto de salida y la temperatura de los gases de salida y el vapor de agua.
El sistema de intercambio de calor a contracorriente correctamente construido aumentará el calentamiento de los residuos. La temperatura de los residuos de entrada puede ser un 10-15 % más baja que la temperatura de los gases y el vapor que sale de las líneas de los reactores. Esto depende del aislamiento de los intercambiadores de calor y de la longitud de la tubería.
En la práctica, las temperaturas óptimas son:
- para gases y el vapor que salen de las líneas de los reactores aproximadamente 90 °C
- para los residuos de entrada aproximadamente 75 °C
- alrededor del inyector de ozono en residuos aproximadamente 65 °C
Al reintroducir el solidificado obtenido, cuya temperatura es de aproximadamente 75 °C, de vuelta al proceso, se nivela la energía térmica de la mezcla y se estabiliza el proceso sin perder mucha energía. El solidificado final que sale del proceso (E), además de ser el denominado neutro, también tiene el calor necesario para las siguientes transformaciones:
- aglomeración de silicatos (HR/P20100300)
- gasificación (documento HR/P20100325)
Se necesita estabilización, secado, evaporación y enfriamiento solo cuando se trata de un neutro de calidad convencional. El neutro se coloca en bolsas y se transporta a otro lugar para ser utilizado (Solicitudes de patente del mismo autor HR/P200100575A; HR/P20090092A).
El tratamiento es rentable porque se armonizan todos los valores energéticos en las diferentes fases del proceso y se utiliza la energía obtenida a través de ese mismo proceso.
Se puede ilustrar esto utilizando datos que aparecen con mayor frecuencia en la práctica.
a) Composición media de los residuos (como mezcla de lodo urbano e industrial)
b) Energía global del proceso
continuación
La termodinámica de procesos acepta datos relacionados con la electronegatividad (EN) y el potencial electroquímico (ECP) de moléculas y compuestos.
Para el reactivo Ca2+: EN = 1 y ECP = -2,76.
Los ahorros en el reactivo CaO son > 25 % y la calidad del producto de salida satisfacen los requisitos para una mayor transformación del solidificado.
Los mejores resultados se obtienen con un 25 % de CaO cuando se tratan los siguientes tipos de residuos:
- Lodos de filtros para aguas residuales: = 26 %
- Lodo industrial: = 19 %
- Aguas residuales filtradas concentradas en vertederos urbanos (lixiviación de vertederos): = 30 % Resultados sobre la calidad del producto final:
a) Solidificado convencional (Neutro)
- Balance TTT (tiempo-temperatura-transformación): 17,5 % en peso de CaO para una capacidad de tratamiento de 7 m3/h.
- La disociación y encapsulación alcanzan un aumento de varias veces
- Temperatura promedio de salida de vapor y gases: 92 °C
- Ahorros, diferencia en la energía gastada: 28,5 %
b) Solidificado destinado a la aglomeración de silicatos
- Balance TTT: 14,8 % en peso de CaO para una capacidad de tratamiento de aproximadamente 6,7 m3/h - La disociación y encapsulación están en cantidades anticipadas
- Temperatura promedio de salida de vapor y gases: 88 °C
- Ahorros, diferencia en la energía gastada: 22,5 %
c) Solidificado destinado a gasificación
- Balance TTT: 16,2 % en peso de CaO para una capacidad de tratamiento de aproximadamente 5,5 m3/h - La disociación y encapsulación están en cantidades anticipadas
- Temperatura promedio de salida de vapor y gases: 81 °C
- Ahorros, diferencia en la energía gastada: 29,5 %
d) Regeneración del solidificado, donde nuestro objetivo es obtener el óxido de calcio necesario para un tratamiento continuo adicional de los residuos. El producto final es ceniza en una cantidad de 3-7 % en peso. Recogida de ceniza:
- Como sedimento en el filtro de agua (~ 2 %)
- Como polvo en ciclón (~ 2 %)
- En el depurador (~ 2 %)
De forma general, la cantidad total de ceniza está en el ciclón, ya que las cenizas sedimentarias en los filtros se devuelven al proceso.
Realizaciones preferentes
1. Instalación para el tratamiento de residuos con elección de la calidad de los productos de salida, caracterizada por el hecho, de que los residuos urbanos o industriales (A) son captados por el transportador (1), tratados por el inyector de calor (2), dispositivo de ultrasonidos para homogeneización (2a) y generador de ozono (3) mientras se someten a un proceso físico-químico que incluye dispositivos de disociación paralelos ( 6), dispositivo de creación de campo magnético (6a), encapsuladores de óxido paralelos (12), encapsuladores de reducción paralelos (16) y encapsuladores redox paralelos (20).
2. Instalación de tratamiento de residuos de acuerdo con la realización 1, caracterizada por el hecho, de que la creación y conservación del calor se realiza mediante extractores de calor de las líneas de los reactores (67). (14), (18) y (21), así como sistema de recogida de calor para todas las unidades de los reactores (26), torre con intercambio y distribución de calor (27), dispositivo de dirección de acumulación de calor (28) con tubería aislada para el calor colocada hacia los residuos entrantes (29) e incluyendo un panel solar para la absorción de la energía solar (30) e intercambiador de calor (39) de aire caliente del horno rotatorio del regenerador (36) mientras se recoge una cantidad mínima de ceniza en el colector (41).
3. Proceso para el tratamiento de residuos con elección de la calidad de los productos de salida, caracterizado por el hecho, de que la conformación física y química del solidificado se realiza de acuerdo con el uso previsto del solidificado, sea o no un solidificado neutro, un solidificado para aglomeración de silicatos, un solidificado para gasificación o un solidificado para la obtención de óxido de calcio con la cantidad mínima de cenizas en el colector (41).
4. Proceso para el tratamiento de residuos con elección de la calidad de los productos de salida, caracterizado por el hecho, de que la energía térmica necesaria para una disociación exitosa, encapsulación y solidificación se obtiene por reacción química exotérmica del óxido de calcio, así como con extractores de calor de las líneas de los reactores (7), (14), (21), calor del sol (30) y el intercambiador de calor del regenerador (39), que crean la energía térmica necesaria para la distribución molecular y la reacción puzolánica, que a su vez crean el agente primario CaHSi para endurecer las moléculas en forma sólida de adsorción de cristales.
5. Proceso para el tratamiento de residuos con elección de la calidad de los productos de salida, caracterizado por el hecho, de que la energía térmica se distribuye mediante el inyector de calor (2), el sistema de captación de calor para todas las unidades de los reactores (26), la torre con intercambio y distribución de calor (27) y el dispositivo de dirección de acumulación de calor (28), por lo que el proceso obtiene el calor necesario para un producto de salida de alta calidad (E), lo que significa tipos especiales de solidificado: un solidificado-neutro, un solidificado para aglomeración de silicatos, un solidificado para gasificación o un solidificado para la obtención de óxido de calcio.
6. Proceso para el tratamiento de residuos con elección de la calidad de los productos de salida, caracterizado por el hecho, de que todas las reacciones químicas ocurren más rápidamente y de forma más completa con un dispositivo de ultrasonidos para homogeneización (2a) y generador de ozono (3) que descompone la fracción orgánica, mientras que el alto nivel de ozonización de la mezcla se logra mediante dispositivos de disociación paralelos con campo magnético (6), (6a), encapsuladores de óxido paralelos (12), encapsuladores de reducción paralelos (16) y encapsuladores redox paralelos (20) con los que se ayuda a crear incorporación química, adsorción y precipitación inclusiva.
Claims (6)
1. Regenerador para transformar un solidificado que contiene Ca(OH)2, CaCO3, Ca(OH)2 MgCÜ3 y resto en óxido de calcio, que comprende:
un horno rotatorio (36) para tostar el solidificado y separar así el vapor y los contenidos gaseosos del contenido restante y obtener óxido de calcio, teniendo el horno rotatorio (36)
una entrada (I) para el solidificado,
una salida para el óxido de calcio obtenido en el horno rotatorio (36), y
una salida (VI) para aire caliente que contiene el vapor y los contenidos gaseosos;
un motor (40) para el horno rotatorio (36);
un quemador (37) para proporcionar al horno rotatorio (36) la temperatura de tostado, comprendiendo el quemador (37)
una entrada (II) para aire caliente desde un ciclón (38),
una entrada (III) para combustible,
una entrada (IV) para aire fresco,
una entrada conectada a la salida para óxido de calcio del horno rotatorio (36), y
una salida (V) para el óxido de calcio;
un ciclón (38) que tiene
una entrada, que está en conexión de flujo con la salida (VI) para el aire caliente que contiene el vapor y los contenidos gaseosos del horno rotatorio (36), atravesando el vapor y los contenidos gaseosos el ciclón (38) hacia una unidad de filtrado para su limpieza,
un colector de cenizas (41) para recoger las cenizas que quedan en el ciclón (38),
una primera salida de aire caliente, que está en conexión de flujo con la entrada de (II) para aire caliente del quemador (37),
una segunda salida de aire caliente, que está en conexión de flujo con una entrada para aire caliente de un intercambiador de calor (39),
un intercambiador de calor (39) que está en conexión de flujo con la segunda salida de aire caliente del ciclón (38).
2. Regenerador de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado por un transportador (35) para llevar el solidificado al horno rotatorio (36).
3. Regenerador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por un transportador o tubería neumática para transportar el óxido de calcio a un silo.
4. Proceso de transformación de un solidificado que contiene 63 % de Ca(OH)2, 24 % de CaCÜ3, 8,5 % de Ca(OH)2 MgCO3 y 4,5 % restante en óxido de calcio, que comprende las siguientes etapas:
proporcionar un regenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;
tostar el solidificado en un horno rotatorio (36), separando así el vapor y los contenidos gaseosos del contenido restante y obteniendo óxido de calcio;
proporcionar al horno rotatorio (36) la temperatura de tostado mediante un quemador (37) alimentado con aire caliente procedente de un ciclón (38) y con combustible y aire fresco;
descargar el óxido de calcio del horno rotatorio (36) a través del quemador (37),
suministrar al ciclón (38) aire caliente del horno rotatorio (36), conteniendo el aire caliente el vapor y los contenidos gaseosos y atravesando el ciclón (38) hacia una unidad de filtrado para su limpieza; suministrar al quemador (37) una primera parte del aire caliente del ciclón (38);
suministrar a un intercambiador de calor (39) una segunda parte del aire caliente del ciclón (38); y
recoger las cenizas que quedan en el ciclón (38) mediante un colector de cenizas (41).
5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por la etapa adicional de llevar el solidificado mediante un transportador (35) al horno rotatorio (36).6
6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizado por la etapa adicional de transportar el óxido de calcio mediante un transportador o tubería neumática a un silo.
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