ITBO20080292A1

ITBO20080292A1 - PROCEDURE FOR THE DISPOSAL OF WASTE AND ITS DISPOSAL DEVICE PARTICULARLY FOR GROUPS OF THERMO VALORISATION.

Info

Publication number: ITBO20080292A1
Application number: IT000292A
Authority: IT
Inventors: Paolo Amadesi
Original assignee: Paolo Amadesi
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-11-15
Also published as: EA018713B1; AU2009247579A1; CU23782A3; CN102077026A; CA2724096A1; DOP2010000350A; SG190644A1; JP2011522200A; MA32387B1; CR11822A; GEP20135802B; BRPI0912477A2; IL209289A0; MX2010012500A; HN2010002327A; EA201001777A1; HK1158732A1; CN102077026B; NI201000196A; UA99861C2

Description

Titolo: PROCEDIMENTO PER LO SMALTIMENTO DI RIFIUTI E RELATIVO APPARATO SMALTITORE PARTICOLARMENTE PER GRUPPI DI TERMO VALORIZZAZIONE Title: PROCEDURE FOR THE DISPOSAL OF WASTE AND RELATED DISPOSAL APPARATUS PARTICULARLY FOR THERMAL VALORISATION GROUPS

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

Forma oggetto del presente trovato un procedimento per lo smaltimento di rifiuti e relativo apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione. The present invention relates to a process for the disposal of waste and relative disposal apparatus, particularly for thermo-valorisation units.

Lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani rappresenta oggi un problema di dimensioni assai rilevanti, soprattutto in Italia, dove circa il 75% dei rifiuti prodotti finisce ancora in discarica: ciò comporta inquinamenti diffusi del territorio e costi elevati di smaltimento e di risanamento. The disposal of municipal solid waste today represents a very significant problem, especially in Italy, where about 75% of the waste produced still ends up in landfills: this leads to widespread pollution of the territory and high costs of disposal and remediation.

Sviluppare modelli alternativi di gestione dei rifiuti è quindi una necessità imposta dall'insostenibilità della situazione attuale: in tale direzione va, senza dubbio, la termo valorizzazione (incenerimento con recupero energetico), mediante la quale il rifiuto, inteso come fonte rinnovabile, diventa risorsa energetica. Developing alternative models of waste management is therefore a necessity imposed by the unsustainability of the current situation: in this direction, without a doubt, thermal valorisation (incineration with energy recovery), through which waste, understood as a renewable source, becomes a resource energy.

La termo valorizzazione è un sistema moderno ed efficiente che dall'Europa si è diffuso in tutto il mondo. Grazie ad essa è possibile sfruttare il potere calorifico dei rifiuti e trasformare il calore sprigionato dalla loro combustione in energia elettrica (o energia termica utilizzabile per il teleriscaldamento), riducendo nel complesso l'impatto sull'ambiente. Thermo enhancement is a modern and efficient system that has spread all over the world from Europe. Thanks to it, it is possible to exploit the calorific value of waste and transform the heat given off by its combustion into electricity (or thermal energy that can be used for district heating), reducing overall the impact on the environment.

Un termo valorizzatore è di fatto un inceneritore di rifiuti in grado di sfruttare il contenuto calorico dei rifiuti stessi per generare calore, riscaldare acqua (o altri fluidi) ed infine produrre energia elettrica o convogliare l'acqua riscaldata verso ambienti ed aree da riscaldare. Si distingue quindi dai vecchi inceneritori che si limitavano alla sola termo-distruzione dei rifiuti senza produrre energia. L'impiego dei termo valorizzatori sembra essere una via di uscita dal problema delle discariche ormai stracolme. A thermo-enhancer is in fact a waste incinerator capable of exploiting the caloric content of the waste itself to generate heat, heat water (or other fluids) and finally produce electricity or convey the heated water to rooms and areas to be heated. It is therefore distinguished from the old incinerators which limited themselves to the only thermo-destruction of waste without producing energy. The use of thermo-valorisers seems to be a way out of the problem of overflowing landfills.

Gli inceneritori sono impianti principalmente utilizzati per lo smaltimento dei rifiuti mediante un processo di combustione ad alta temperatura (incenerimento) che dà come prodotti finali un effluente gassoso, ceneri e polveri. Incinerators are plants mainly used for the disposal of waste by means of a high temperature combustion process (incineration) which gives as final products a gaseous effluent, ashes and dust.

Le categorie principali e quantitativamente predominanti di rifiuti inceneribili sono i rifiuti solidi urbani (RSU) ed i rifiuti speciali. The main and quantitatively predominant categories of incinerable waste are municipal solid waste (MSW) and special waste.

A queste si possono aggiungere categorie particolari come i fanghi di depurazione, i rifiuti medici o dell'industria chimica. To these can be added special categories such as sewage sludge, medical waste or the chemical industry.

Prima di procedere all'incenerimento i rifiuti possono essere trattati tramite processi volti a eliminare i materiali non combustibili (vetro, metalli, inerti) e la frazione umida (la materia organica come gli scarti alimentari, agricoli, ecc...). I rifiuti trattati in questo modo sono definiti combustibile derivato dai rifiuti o più comunemente eco-balle. Before proceeding with incineration, the waste can be treated through processes aimed at eliminating non-combustible materials (glass, metals, aggregates) and the wet fraction (organic matter such as food and agricultural waste, etc ...). Waste treated in this way is referred to as waste-derived fuel or more commonly eco-bales.

Il funzionamento di un inceneritore può essere suddiviso in fasi successive. In primo luogo si verifica l'arrivo dei rifiuti provenienti dagli impianti di selezione dislocati sul territorio (ma anche direttamente dalla raccolta del rifiuto), produzione della frazione combustibile (CDR) ed il suo incenerimento con la preventiva disidratazione biologica dei rifiuti seguita dalla separazione degli inerti (metalli, minerali, ecc.) dalla frazione combustibile. The operation of an incinerator can be divided into successive stages. First of all, there is the arrival of the waste coming from the selection plants located throughout the territory (but also directly from the waste collection), the production of the combustible fraction (RDF) and its incineration with the preventive biological dehydration of the waste followed by the separation of the waste. inert materials (metals, minerals, etc.) from the combustible fraction.

Si procede quindi alla combustione durante la quale una corrente d'aria forzata è determinata nel forno per apportare la necessaria quantità di ossigeno che permetta la migliore combustione, mantenendo alta la temperatura (generalmente prossime a 1000 °C). Combustion then proceeds during which a forced air current is determined in the furnace to bring the necessary amount of oxygen that allows the best combustion, keeping the temperature high (generally close to 1000 ° C).

Gli inceneritori di tipo noto presentano una quantità di scorie piuttosto alta (normalmente comprese in un range dal 25% al 35% rispetto alla massa totale iniziale). Questo elevata quantità di residui costituisce un grave problema, in quanto gli stessi devono poi essere opportunamente stoccati: tale operazione comporta dei costi elevati che riducono la produttività (da un punto di vista economico) dell'intero impianto. Known type incinerators have a rather high quantity of waste (normally included in a range from 25% to 35% of the initial total mass). This high quantity of residues constitutes a serious problem, as they must then be suitably stored: this operation involves high costs which reduce the productivity (from an economic point of view) of the entire plant.

Per altro è opportuno segnalare che la produzione energetica specifica massima degli impianti di tipo noto si attesta su valori indicativi di 200/300 Kwh/ton. Tali valori sono bassi e insufficienti a garantire una gestione economicamente attiva degli impianti. On the other hand, it should be noted that the maximum specific energy production of known type plants stands at indicative values of 200/300 Kwh / ton. These values are low and insufficient to guarantee an economically active management of the plants.

Compito principale del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti idoneo alla minimizzazione delle scorie. The aim of the present invention is to provide a method for the disposal of waste suitable for minimizing waste.

Nell'ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti ad elevato rendimento e bassi costi di gestione. Within the scope of this technical aim, another object of the present invention is to provide a process for the disposal of waste with high efficiency and low running costs.

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti idoneo ad operare con temperature molto elevate. Another object of the present invention is to provide a method for the disposal of waste suitable for operating at very high temperatures.

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti idoneo con struttura semplice e dimensioni sostanzialmente contenute. Another object of the present invention is to provide a method for the disposal of suitable waste with a simple structure and substantially contained dimensions.

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti avente produzione energetica specifica massima di valori molto elevati rispetto agli impianti di tipo noto. Another object of the present invention is to provide a process for the disposal of waste having a maximum specific energy production of very high values with respect to plants of the known type.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento per lo smaltimento di rifiuti e relativo apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione di costi contenuti relativamente semplice realizzazione pratica e di sicura applicazione. A further object of the present invention is to provide a process for the disposal of waste and relative disposal apparatus particularly for low-cost thermo-valorisation units, which are relatively simple to carry out in practice and safe to apply.

Questo compito e questo scopo vengono raggiunti attraverso il presente procedimento per lo smaltimento di rifiuti che consiste nell'inserire i rifiuti opportunamente compattati entro una camera di reazione e richiudere la stessa, iniettare un flusso di gas combustibile ed un corrispondente flusso di un gas comburente, tra loro nel corretto rapporto stechiometrico, nella detta camera di reazione, proseguire l'ossidazione del carbonio da parte dell'ossigeno presente senza immissione di ulteriori gas, iniettare ossigeno per alimentare le reazioni di ossidazione di almeno parte del carbonio residuo, fino al raggiungimento di un valore massimo predeterminato di temperatura ed aprire una valvola di laminazione per l'espulsione dei gas continuando ad immettere ossigeno a pressione sostanzialmente costante fino ad ossidare tutto il Carbonio residuo, pirolizzare gli ossidi molto legati ed ossidare i metalli presenti. This task and this purpose are achieved through the present waste disposal process which consists in inserting the suitably compacted waste into a reaction chamber and closing it again, injecting a flow of combustible gas and a corresponding flow of a comburent gas, between them in the correct stoichiometric ratio, in the said reaction chamber, continue the oxidation of carbon by the oxygen present without introducing further gases, inject oxygen to feed the oxidation reactions of at least part of the residual carbon, until reaching a predetermined maximum temperature value and open a lamination valve for the expulsion of the gases, continuing to introduce oxygen at a substantially constant pressure until all the residual carbon is oxidized, pyrolyzes the highly bound oxides and oxidizes the metals present.

Questo compito e questo scopo vengono raggiunti altresì dal presente apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione, del tipo comprendente una camera di reazione provvista di una apertura di estremità per l'inserimento di rifiuti una bocca di uscita per il deflusso dei gas ed opportuni circuiti di immissione di gas reagenti, caratterizzato dal fatto che la pressione massima di esercizio (P) dell'apparato, espressa in bar, il volume interno (V) libero della camera di reazione, espresso in metri cubi, la massa (M) di rifiuti introdotta nel reattore, espressa in tonnellate, e la temperatura (T) massima raggiunta all'interno di almeno una porzione della camera di reazione, espressa in Kelvin, sono legate tra loro secondo la formula This task and this purpose are also achieved by the present disposal apparatus particularly for thermo-valorization units, of the type comprising a reaction chamber provided with an end opening for the insertion of waste, an outlet for the outflow of gases and suitable circuits. injection of reagent gases, characterized by the fact that the maximum working pressure (P) of the apparatus, expressed in bars, the free internal volume (V) of the reaction chamber, expressed in cubic meters, the mass (M) of waste introduced into the reactor, expressed in tons, and the maximum temperature (T) reached inside at least a portion of the reaction chamber, expressed in Kelvin, are linked together according to the formula

PV<−4>PV <−4>

M�5,24×10 × �T<2>−314,73×T� M�5.24 × 10 × �T <2> −314.73 × T�

Ulteriori particolarità risulteranno maggiormente chiare ed evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un procedimento per lo smaltimento di rifiuti e relativo apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni, in cui: Further particularities will become clearer and more evident from the detailed description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a process for the disposal of waste and related disposal apparatus, particularly for thermal valorisation units, illustrated by way of example, but not of limitation, in the join tables of drawings, in which:

la fig.1 rappresenta, uno schema a blocchi di un un procedimento per lo smaltimento di rifiuti secondo il trovato; Fig. 1 represents a block diagram of a method for the disposal of waste according to the invention;

la fig.2 rappresenta, in vista laterale sezionata secondo un piano assiale longitudinale, un apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione secondo il trovato; Fig. 2 represents, in a sectional side view according to a longitudinal axial plane, a disposal apparatus particularly for heat enhancement units according to the invention;

la fig.3 rappresenta un ingrandimento del particolare III di figura 2; la fig.4 rappresenta, in vista laterale sezionata secondo un piano trasversale, un apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione secondo il trovato. Fig. 3 represents an enlargement of the detail III of Fig. 2; Fig. 4 represents, in a sectioned side view along a transverse plane, a disposal apparatus particularly for heat-enhancing units according to the invention.

Con particolare riferimento a tali figure è indicato globalmente con 1 un procedimento per lo smaltimento di rifiuti X e con 2 il relativo apparato smaltitore particolarmente per gruppi di termo valorizzazione. With particular reference to these figures, 1 generally indicates a process for the disposal of waste X and with 2 the relative disposal apparatus, particularly for thermal valorisation units.

Il procedimento 1 per lo smaltimento di rifiuti X consiste in una sequenza di cinque fasi fondamentali. Process 1 for the disposal of waste X consists of a sequence of five basic steps.

Durante una prima fase (a), analoga a quella svolta anche nei normali inceneritori di tipo noto, è necessario inserire i rifiuti X opportunamente compattati, senza particolari pretrattamenti, entro una camera di reazione 3 e richiudere la stessa. During a first phase (a), similar to that carried out also in normal incinerators of the known type, it is necessary to insert the suitably compacted waste X, without particular pre-treatment, into a reaction chamber 3 and close it again.

Negli inceneritori di tipo noto, i rifiuti X inseriti all'interno della camera di reazione devono essere generalmente opportunamente pre-trattati, eliminando la fase umida e tutti quei materiali non combustibili o che possono produrre emissioni nocive durante la combustione (come ad esempio i polimeri clorurati): il procedimento 1 secondo l'invenzione ed il relativo apparato 2 permetteranno anche di operare su rifiuti X che non siano stati precedentemente pretrattati con l'indubbio vantaggio economico di eliminare (o limitare) una operazione complessa e costosa. Sarà evidente in seguito che il procedimento 1 secondo il trovato è applicabile anche su rifiuti X che presentano anche frazioni di materiali non combustibili ed altri materiali in quanto il ciclo di funzionamento è particolarmente efficace. Durante una seconda fase (b) successiva è necessario iniettare un flusso di gas combustibile ed un corrispondente flusso di un gas comburente, tra loro nel corretto rapporto stechiometrico, nella camera di reazione 3. In known type incinerators, the waste X inserted inside the reaction chamber must generally be suitably pre-treated, eliminating the wet phase and all those non-combustible materials or materials that can produce harmful emissions during combustion (such as polymers chlorinated): the process 1 according to the invention and the relative apparatus 2 will also allow to operate on waste X which has not been previously pretreated with the undoubted economic advantage of eliminating (or limiting) a complex and costly operation. It will be clear later that the method 1 according to the invention can also be applied to waste X which also has fractions of non-combustible materials and other materials since the operating cycle is particularly effective. During a second subsequent phase (b) it is necessary to inject a flow of combustible gas and a corresponding flow of a comburent gas, with each other in the correct stoichiometric ratio, into the reaction chamber 3.

Il flusso di gas combustibile, per esempio metano, assieme al suo peculiare ossigeno stechiometrico porta il materiale (i rifiuti X contenuti all'interno della camera 3) a temperatura di 300-350°C, producendo, durante la reazione di combustione, anidride carbonica e vapor d’acqua. The flow of combustible gas, for example methane, together with its peculiar stoichiometric oxygen brings the material (the waste X contained inside the chamber 3) to a temperature of 300-350 ° C, producing, during the combustion reaction, carbon dioxide and water vapor.

In una terza fase (c) è necessario proseguire l'ossidazione del carbonio da parte dell'ossigeno presente senza immissione di ulteriori gas: ciò significa che l'ossidazione proseguirà sostentandosi esclusivamente sfruttando il Carbonio e l’Ossigeno poco legato contenuti nel materiale presente all'interno della camera 3. Tali elementi produrranno anidride carbonica, portando la temperatura del materiale a 800-900°C. In a third phase (c) it is necessary to continue the oxidation of carbon by the oxygen present without the introduction of further gases: this means that the oxidation will continue sustaining itself exclusively by exploiting the carbon and low-bound oxygen contained in the material present at the inside the chamber 3. These elements will produce carbon dioxide, bringing the temperature of the material to 800-900 ° C.

Una quarta fase (d) prevede l'iniezione di ossigeno per alimentare le reazioni di ossidazione di almeno parte del carbonio residuo, fino al raggiungimento di un valore massimo predeterminato di temperatura. A fourth step (d) provides for the injection of oxygen to feed the oxidation reactions of at least part of the residual carbon, until a predetermined maximum temperature value is reached.

L'ossigeno iniettato ossida parte del carbonio residuo producendo anidride carbonica, fino a raggiungere una temperatura massima (T) ed una pressione interna massima (P). In pratica, la temperatura può raggiungere 2000-2200°C e la pressione 35-50 bar. Non si escludono soluzioni realizzative che possano operare con valori di pressione e temperatura anche al di fuori dei citati intervalli, sempre rimanendo nell'ambito protettivo del presente brevetto. The injected oxygen oxidizes part of the residual carbon producing carbon dioxide, until reaching a maximum temperature (T) and a maximum internal pressure (P). In practice, the temperature can reach 2000-2200 ° C and the pressure 35-50 bar. Implementing solutions that can operate with pressure and temperature values even outside the aforementioned ranges are not excluded, always remaining within the protective scope of this patent.

In una quinta ed ultima fase (e) è necessario, lungo una porzione della bocca di uscita dei gas 4, aprire una valvola di laminazione 5 per l'espulsione dei gas stessi, continuando ad immettere ossigeno a pressione sostanzialmente costante fino ad ossidare tutto il Carbonio residuo, pirolizzare gli ossidi molto legati ed ossidare i metalli presenti (allo scopo di evidenzia come sia frequente riscontrare la presenza di ferro e alluminio). In a fifth and last phase (e) it is necessary, along a portion of the gas outlet port 4, to open a lamination valve 5 for the expulsion of the gases themselves, continuing to introduce oxygen at a substantially constant pressure until all the gas is oxidized. Residual carbon, pyrolyzing the highly bonded oxides and oxidizing the metals present (in order to highlight how frequent it is to find the presence of iron and aluminum).

Si può verificare la fine della quinta ed ultima fase (e) e quindi del procedimento 1, quando è identificabile un gradiente negativo dei segnali inviati da sonde termo-barometriche installabili all'interno della camera 3. La valvola 5 è mantenuta aperta fino al termine del procedimento 1, e cioè finché la pressione interna ha raggiunto quella atmosferica. The end of the fifth and last phase (e) and therefore of procedure 1 can occur, when a negative gradient of the signals sent by thermo-barometric probes that can be installed inside the chamber 3 can be identified. The valve 5 is kept open until the end of procedure 1, that is until the internal pressure has reached the atmospheric pressure.

E' opportuno sottolineare che durante la fase (e) è necessaria una apertura controllata della valvola di laminazione 5 (attraverso un opportuno apparato di controllo e gestione preposto al mantenimento di un predeterminato valore di pressione all'interno della camera 3) fino a che la pressione all'interno della camera di reazione 3 non eguaglia la pressione atmosferica. I gas che escono dalla camera di reazione 3 attraverso la valvola di laminazione 5 afferiscono ad opportuno serbatoio 6 per l'eventuale miscelazione con aria di raffreddamento ed il deposito frazionato dei metalli ossidati, presenti in seno agli stessi, sotto forma sostanzialmente di polveri. A tale scopo il serbatoio 6 comprende almeno un opportuno cassetto 7 entro il quale possono depositarsi i metalli ossidati e che è ispezionabile per l'asportazione degli stessi. It should be emphasized that during phase (e) a controlled opening of the lamination valve 5 is required (through an appropriate control and management apparatus in charge of maintaining a predetermined pressure value inside the chamber 3) until the pressure inside the reaction chamber 3 does not equal atmospheric pressure. The gases that leave the reaction chamber 3 through the lamination valve 5 are connected to a suitable tank 6 for possible mixing with cooling air and the fractional deposit of the oxidized metals, present therein, substantially in the form of powders. For this purpose the tank 6 comprises at least one suitable drawer 7 in which the oxidized metals can deposit and which can be inspected for their removal.

Prima della fuoriuscita dei gas dal serbatoio 6, questi attraversano una opportuna torre di lavaggio fumi (disposta a valle del serbatoio 6 stesso lungo un percorso appositamente identificato per la depurazione dei fumi), nota con il nome di “scrubber”, nella quale si verifica un processo di acidificazione ed eliminazione dei gas alogeni. Before the gases escape from tank 6, they pass through an appropriate smoke washing tower (located downstream of the tank 6 itself along a path specifically identified for the purification of fumes), known as the "scrubber", in which a process of acidification and elimination of halogen gases.

In questo modo, a valle della torre di lavaggio fumi fuoriesce solamente anidride carbonica a temperatura sostanzialmente non superiore ad 80° C. In this way, downstream of the smoke washing tower only carbon dioxide comes out at a temperature not substantially higher than 80 ° C.

L'apparato smaltitore 2 idoneo ad applicare il procedimento 1, particolarmente adatto per essere installato nei gruppi di termo valorizzazione, comprende una camera di reazione 3 provvista di una apertura di estremità 8 per l'inserimento di rifiuti X, una bocca di uscita 4 per il deflusso dei gas ed opportuni circuiti di immissione di gas reagenti 9. In un apparato 2 secondo il trovato, la pressione massima di esercizio (P) dell'apparato 2 stesso, espressa in bar, il volume interno (V) libero della camera di reazione 3, espresso in metri cubi, la massa (M) di rifiuti X introdotta nella camera di combustione 3, espressa in tonnellate, e la temperatura (T) massima raggiunta all'interno di almeno una porzione della camera di reazione 3, espressa in Kelvin, sono legate tra loro secondo la formula The disposal apparatus 2 suitable for applying the process 1, particularly suitable for being installed in the thermo-valorisation units, comprises a reaction chamber 3 provided with an end opening 8 for the insertion of waste X, an outlet port 4 for the outflow of gases and suitable circuits for introducing reactant gases 9. In an apparatus 2 according to the invention, the maximum operating pressure (P) of the apparatus 2 itself, expressed in bars, the free internal volume (V) of the reaction 3, expressed in cubic meters, the mass (M) of waste X introduced into the combustion chamber 3, expressed in tons, and the maximum temperature (T) reached inside at least a portion of the reaction chamber 3, expressed in Kelvin, are related to each other according to the formula

PV PV

M�5,24×10<−4>×�T<2>−314,73×T�M�5.24 × 10 <−4> × �T <2> −314.73 × T�

In particolare l'apparato 2 comprende un guscio esterno 10 cavo a tenuta ed un involucro interno 11, complementare alla cavità del guscio 10. In particular, the apparatus 2 comprises a hollow outer shell 10 and an inner casing 11, complementary to the cavity of the shell 10.

L'involucro 11 è opportunamente realizzato in materiale refrattario con spessori idonei a sopportare il carico meccanico fornito dalla pressione che si determina all'interno della camera di reazione 3 e dall'elevatissima temperatura cui sarà sottoposto. The casing 11 is suitably made of refractory material with thicknesses suitable to withstand the mechanical load provided by the pressure which is determined inside the reaction chamber 3 and by the very high temperature to which it will be subjected.

L'involucro 11, secondo una soluzione realizzativa di particolare interesse pratico e realizzativo, è costruito in forma di cilindro cavo (come rappresentato in figura 4) di spessore opportuno, per esempio 200 mm. Tale cilindro è munito di coste di irrigidimento, per esempio sei coste radialmente distribuite, in modo che il diametro del cerchio circoscritto alle coste sia lo stesso del diametro interno del guscio 10. The casing 11, according to an embodiment of particular practical and constructive interest, is constructed in the form of a hollow cylinder (as shown in Figure 4) of suitable thickness, for example 200 mm. This cylinder is provided with stiffening ribs, for example six radially distributed ribs, so that the diameter of the circle circumscribed to the ribs is the same as the internal diameter of the shell 10.

Tra il guscio 10 e l'involucro 11 è interposta un'intercapedine 12 conformata a corona cilindrica di piccolo spessore, per esempio 100 mm, in modo che essi siano separati. Between the shell 10 and the casing 11 there is interposed an interspace 12 shaped like a cylindrical crown of small thickness, for example 100 mm, so that they are separated.

L'intercapedine 12 comprende un canale di ingresso 13 ed uno di uscita 14 per la circolazione forzata di fluido refrigerante. The interspace 12 comprises an inlet channel 13 and an outlet channel 14 for the forced circulation of the cooling fluid.

Il fluido refrigerante, secondo una soluzione realizzativa di sicuro interesse applicativo è un flusso di aria atmosferica pompato in nell'intercapedine 12 per il raffreddamento delle pareti del guscio 10 e dell'involucro 11. Un opportuna stazione di controllo e gestione computerizzata (non rappresentata nelle allegate figure) regola una valvola presente nel canale di uscita 15 per assicurare costantemente l’eguaglianza delle pressioni all'interno della camera di reazione 3 e nell'intercapedine 12. The refrigerant fluid, according to an embodiment of certain applicative interest, is a flow of atmospheric air pumped into the interspace 12 for cooling the walls of the shell 10 and of the casing 11. A suitable computerized control and management station (not shown in the attached figures) regulates a valve present in the outlet channel 15 to constantly ensure the equality of the pressures inside the reaction chamber 3 and in the interspace 12.

Per il controllo della pressione e della temperatura all'interno della camera 3 l'apparato 2 comprende opportuni sensori 15 per il loro rilievo. To control the pressure and temperature inside the chamber 3, the apparatus 2 comprises suitable sensors 15 for their detection.

L'apparato 2 comprende opportuni ugelli di immissione di fluido combustibile (ugello 16) e fluido comburente (ugello 17) nella camera di reazione 3: opportunamente tali ugelli 16 e 17 immettono tali fluidi secondo rispettivi rapporti stechiometrici per la regolazione ed il controllo della combustione all'interno della camera di reazione 3 stessa. The apparatus 2 comprises suitable nozzles for the injection of combustible fluid (nozzle 16) and comburent fluid (nozzle 17) into the reaction chamber 3: suitably, these nozzles 16 and 17 introduce these fluids according to respective stoichiometric ratios for the regulation and control of combustion. inside the reaction chamber 3 itself.

La bocca di uscita 4 per il deflusso dei gas è intercettata da una valvola di laminazione 5 costituita sostanzialmente da un tappo 18 di forma coniugata ad una rispettiva sede 19, presente nell'involucro interno 11 in materiale refrattario. The outlet 4 for the outflow of the gases is intercepted by a lamination valve 5 substantially constituted by a plug 18 having a shape conjugated to a respective seat 19, present in the internal casing 11 made of refractory material.

La sede 19 è comunicante con la camera di reazione 3. The seat 19 communicates with the reaction chamber 3.

Il tappo 18 è forzato in occlusione della sede 19 per mezzo di uno spintore 20 ad azione controllata e regolabile: in questo modo l'intensità dell'azione dello spintore 20 sarà determinata dalla condizione di pressione che si intende mantenere (o determinare) all'interno della camera di reazione 3 (e quindi dalla fase del procedimento 1 nella quale ci si trova). The cap 18 is forced into the occlusion of the seat 19 by means of a pusher 20 with controlled and adjustable action: in this way the intensity of the action of the pusher 20 will be determined by the pressure condition to be maintained (or determined) at the inside the reaction chamber 3 (and therefore from the step of the process 1 in which we are).

Secondo una possibile soluzione realizzativa il guscio 10 è costituito da una molteplicità di valve reciprocamente vincolabili: in questo modo lo smontaggio delle valve permette l'estrazione dell'involucro interno 11 in materiale refrattario per sostituzione e manutenzione dello stesso. Infatti il materiale refrattario, dopo una molteplicità di cicli successivi potrà presentare dei deterioramenti che precluderanno un perfetto funzionamento dell'apparato 1: la possibilità di sostituzione semplifica la gestione dell'apparato 1 secondo il trovato rispetto agli inceneritori di tipo noto. According to a possible embodiment, the shell 10 is constituted by a multiplicity of mutually binding valves: in this way the disassembly of the valves allows the extraction of the internal casing 11 made of refractory material for replacement and maintenance of the same. In fact, the refractory material, after a multiplicity of successive cycles may show deterioration which will preclude perfect operation of the apparatus 1: the possibility of replacement simplifies the management of the apparatus 1 according to the invention with respect to known incinerators.

L'apertura di estremità 8 per l'inserimento di rifiuti X alloggia un coperchio 21 in materiale refrattario di forma e dimensioni coniugate a quelle dell'apertura 8 stessa. The end opening 8 for the insertion of waste X houses a lid 21 made of refractory material of a shape and size matching those of the opening 8 itself.

E' fondamentale sottolineare che uno dei possibili fluidi combustibili utilizzabili nel presente apparato 1 è il metano (non si esclude la possibilità di adottare altri idrocarburi allo stato gassoso o liquido o addirittura altre sostanze combustibili anche allo stato solido, nel caso eventualmente polverizzati). It is essential to underline that one of the possible combustible fluids that can be used in the present apparatus 1 is methane (the possibility of adopting other hydrocarbons in the gaseous or liquid state or even other combustible substances also in the solid state, if pulverized, is not excluded).

In tal caso il fluido comburente dovrà comprendere ossigeno in forma gassosa: a tale scopo si segnala la possibilità di immettere aria atmosferica, miscele di aria arricchite di ossigeno o anche ossigeno puro a seconda dell'intensità della reazione che si intende ottenere nella camera di reazione 3. In this case, the combustive fluid must include oxygen in gaseous form: for this purpose, the possibility of introducing atmospheric air, oxygen-enriched air mixtures or even pure oxygen depending on the intensity of the reaction to be obtained in the reaction chamber is indicated. 3.

L’inedito procedimento 1 è un processo chimico-fisico discontinuo che consiste in una fase preventiva a) seguita da 4 fasi successive ( b) c) d) ed e) ) e consente di portare rapidamente una massa predefinita di materiale organico di scarto X, come ad esempio Rifiuto Urbano Solido, a temperature comprese tra 1800°C e 2200°C, provocandone la vaporizzazione senza passare attraverso la fase di liquefazione. Il procedimento 1 avviene all’interno di una camera di reazione 3, per esempio a forma tubolare, con gradiente temperatura/pressione fino a 50 bar. L’apposita valvola di uscita 5 tarata al massimo della pressione tollerabile, provoca la laminazione in uscita dei vapori assoggettandoli ad un’espansione ed un raffreddamento adiabatici e introducendoli nel serbatoio 6 dal quale saranno poi inviati agli scambiatori di calore per la produzione di vapore surriscaldato per l’ottenimento di energia. The new procedure 1 is a discontinuous chemical-physical process which consists of a preventive phase a) followed by 4 successive phases (b) c) d) and e)) and allows to rapidly bring a predefined mass of organic waste material X , such as Urban Solid Waste, at temperatures between 1800 ° C and 2200 ° C, causing it to vaporize without going through the liquefaction phase. Process 1 takes place inside a reaction chamber 3, for example tubular in shape, with a temperature / pressure gradient up to 50 bar. The appropriate outlet valve 5 calibrated to the maximum tolerable pressure, causes the outgoing lamination of the vapors subjecting them to an adiabatic expansion and cooling and introducing them into the tank 6 from which they will then be sent to the heat exchangers for the production of superheated steam. for obtaining energy.

Nel materiale organico (rifiuti X) da trattare, l’Ossigeno è presente come componente di grosse molecole (ossigeno poco legato) e come ossido di elementi, come ad esempio Calcio e Silicio (ossigeno molto legato). Il Carbonio è presente come elemento poco legato. In the organic material (waste X) to be treated, Oxygen is present as a component of large molecules (poorly bound oxygen) and as an oxide of elements, such as Calcium and Silicon (highly bound oxygen). Carbon is present as a poorly bound element.

Come già segnalato nella fase b) un flusso di gas combustibile, per esempio Metano, assieme al suo peculiare ossigeno stechiometrico porta il materiale a temperatura di 300-350C, producendo Anidride Carbonica e Vapor d’Acqua. As already reported in step b) a flow of combustible gas, for example methane, together with its peculiar stoichiometric oxygen brings the material to a temperature of 300-350C, producing carbon dioxide and water vapor.

Nella successiva fase c), senza combustibile iniettato, il Carbonio e l’Ossigeno poco legato contenuti nel materiale producono Anidride Carbonica, portando la temperatura del materiale a 800-900C. In the subsequent phase c), without injected fuel, the carbon and low-bound oxygen contained in the material produce carbon dioxide, bringing the temperature of the material to 800-900C.

A questo punto la fase d) prevede l'iniezione di Ossigeno che ossida parte del Carbonio residuo producendo Anidride Carbonica, fino a raggiungere la temperatura massima di T (espressa in Kelvin) e la pressione interna massima di P bar. In pratica, la temperatura può raggiungere 2000-2200C e la pressione 35-50 bar. At this point, phase d) provides for the injection of oxygen which oxidizes part of the residual carbon producing carbon dioxide, until reaching the maximum temperature of T (expressed in Kelvin) and the maximum internal pressure of P bar. In practice, the temperature can reach 2000-2200C and the pressure 35-50 bar.

E' necessaria quindi una fase e) in cui si realizza l'apertura della valvola di laminazione 5 e si continua ad iniettare ossigeno fino ad ossidare tutto il Carbonio residuo, pirolizzare gli ossidi molto legati e ossidare i metalli presenti, ad esempio Ferro e Alluminio. A phase e) is therefore necessary in which the opening of the lamination valve 5 is carried out and oxygen is continued to be injected until all the residual carbon is oxidized, the highly alloyed oxides pyrolyzed and the metals present, for example iron and aluminum, are oxidized. .

L’inizio del termine della fase e) e del procedimento 1 viene indicato dal gradiente negativo dei segnali inviati dalle sonde termo barometriche 15. La valvola5 è mantenuta aperta fino al termine del procedimento 1, e cioè finché la pressione interna ha raggiunto quella atmosferica. The beginning of the end of phase e) and of procedure 1 is indicated by the negative gradient of the signals sent by the thermo-barometric probes 15. The valve 5 is kept open until the end of procedure 1, that is, until the internal pressure has reached the atmospheric pressure.

A partire dalla fase e), i vapori introdotti nel serbatoio 6 possono essere miscelati con aria esterna per raggiungere temperature massime compatibili con gli scambiatori. Starting from step e), the vapors introduced into the tank 6 can be mixed with external air to reach maximum temperatures compatible with the exchangers.

Dopo l’introduzione nel serbatoio 6 e durante il passaggio negli scambiatori, il progressivo raffreddamento provoca il deposito frazionato dei metalli ossidati in forma polverulenta che possono essere estratti dall'apposito cassetto di raccolta 7. After the introduction into the tank 6 and during the passage in the exchangers, the progressive cooling causes the fractional deposit of the oxidized metals in powder form which can be extracted from the special collection drawer 7.

Al termine degli scambiatori una torre di lavaggio fumi, acidifica ed elimina i gas alogeni. Dal camino quindi uscirà anidride carbonica a temperatura inferiore a 80C. At the end of the exchangers, a smoke washing tower acidifies and eliminates the halogen gases. Carbon dioxide will then come out of the chimney at a temperature below 80C.

L’ossigeno può essere di natura criogenica o ottenuto mediante “molecular sieve” disponibile sul mercato. I consumi di metano e ossigeno per tonnellata di materiale trattato sono per esempio di circa 30 Nm<3>(Normal Metri cubi: unità di misura del volume usato per i gas, in condizioni "normali", ossia alla pressione atmosferica e alla temperatura di 0C) di metano e 400 Nm<3>di ossigeno. Oxygen can be cryogenic in nature or obtained through "molecular sieve" available on the market. The consumption of methane and oxygen per ton of treated material is for example about 30 Nm <3> (Normal Cubic meters: unit of measurement of the volume used for gases, in "normal" conditions, ie at atmospheric pressure and temperature 0C) of methane and 400 Nm <3> of oxygen.

Per un materiale come il Rifiuto Urbano Solido il processo determina uno sviluppo di calore molto superiore al suo PCI (il Potere Calorifico Inferiore è la quantità di calore liberata durante la combustione completa di un combustibile, senza considerare il calore di evaporazione del vapore acqueo) e una produzione energetica circa pari a 2,5-3 volte quella di un normale termo valorizzatore, oltre a ridurre drasticamente la massa di scorie (5-10 kg/ton anziché 300-320) e quindi il ricorso a discariche speciali. For a material such as Municipal Solid Waste, the process determines a development of heat much higher than its PCI (the Lower Calorific Value is the quantity of heat released during the complete combustion of a fuel, without considering the heat of evaporation of the water vapor) and an energy production approximately equal to 2.5-3 times that of a normal thermo-valoriser, in addition to drastically reducing the mass of waste (5-10 kg / ton instead of 300-320) and therefore the use of special landfills.

Il processo è applicabile anche a materiali inorganici anche definiti incombustibili, con un incremento del rapporto metano/ossigeno e un decremento della cogenerazione energetica. The process is also applicable to inorganic materials also defined as incombustible, with an increase in the methane / oxygen ratio and a decrease in energy cogeneration.

La formula The formula

realizzata in base a studi ed esperimenti è in grado di consentire il dimensionamento di apparati 2 per ogni possibile coppia di valori temperatura di processo/massa di materiale introdotta. made on the basis of studies and experiments, it is able to allow the sizing of apparatuses 2 for each possible pair of process temperature values / mass of material introduced.

La valvola 5 consente il recupero dei giochi dovuti al consumo del refrattario. Un opportuno condotto di sfogo può impedire (qualora sia presente) l’accumulo di pressione nel volume della camera 3. The valve 5 allows the recovery of the play due to the consumption of the refractory. An appropriate vent duct can prevent (if present) the accumulation of pressure in the volume of chamber 3.

Si è così visto come il trovato raggiunge gli scopi proposti. It has thus been seen that the invention achieves the intended aim and objects.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.

Ad esempio è possibile realizzare un'apertura 11 (in corrispondenza delle aree prossime alla valvola 5) che permetta ai gas di fluire in tradizionali scambiatori di calore per il recupero energetico e successivamente in un tradizionale Scrubber (torre di lavaggio fumi) per la dealogenazione e quindi al camino. For example, it is possible to create an opening 11 (in correspondence with the areas close to the valve 5) which allows the gases to flow into traditional heat exchangers for energy recovery and subsequently into a traditional Scrubber (smoke washing tower) for dehalogenation and then to the fireplace.

La camera di reazione 3 è delimitata dall'involucro 11 di spessore opportuno, per esempio 200 mm, munito di coste, per esempio sei coste (come rappresentato in figura 4), in modo che il diametro del cerchio circoscritto alle coste sia lo stesso del diametro interno del guscio 10 e in modo che tra questo e la parte cilindrica esterna dell'involucro 11 resti un volume a corona cilindrica di piccolo spessore (l'intercapedine 12), per esempio 100 mm, in modo che esso sia separato, anche se non in modo completamente stagno, dalla camera 3. The reaction chamber 3 is delimited by the casing 11 of suitable thickness, for example 200 mm, provided with ribs, for example six ribs (as shown in Figure 4), so that the diameter of the circle circumscribed to the ribs is the same as the internal diameter of the shell 10 and in such a way that between this and the external cylindrical part of the casing 11 remains a cylindrical crown volume of small thickness (the interspace 12), for example 100 mm, so that it is separated, even if not completely sealed, from chamber 3.

Il coperchio 21 è munito di una piastra di refrattario ancorata ad esso tramite zanche metalliche e poggia sulla flangia con il tramite di un anello metallico toroidale elastico di tenuta gas. Il coperchio 21 può scorrere all’indietro guidato da barre orizzontali per consentire ad una tramoggia di caricamento (secondo una possibile soluzione realizzativa) di scaricare la balla preconfezionata X del materiale da trattare. Il movimento del coperchio 21 può essere ottenuto mediante uno spintore pneumatico o idraulico che provvede all’introduzione della balla di rifiuti X all'interno della camera 3 e ad assicurare una chiusura a tenuta dei gas in pressione. The lid 21 is equipped with a refractory plate anchored to it by means of metal clamps and rests on the flange by means of an elastic toroidal metal gas seal ring. The lid 21 can slide backwards guided by horizontal bars to allow a loading hopper (according to a possible embodiment) to unload the pre-packaged bale X of the material to be treated. The movement of the lid 21 can be obtained by means of a pneumatic or hydraulic pusher which provides for the introduction of the bale of waste X inside the chamber 3 and to ensure a tight seal of the gases under pressure.

L’inizio della fase b) del procedimento 1 è assicurata dall’ingresso del metano e del suo ossigeno stechiometrico dagli ugelli 16, 17 e la sua accensione attraverso un opportuno accenditore. The beginning of phase b) of procedure 1 is ensured by the entry of methane and its stoichiometric oxygen from the nozzles 16, 17 and its ignition through a suitable igniter.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent ones.

Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione. In the illustrated embodiments, individual characteristics, reported in relation to specific examples, may actually be interchanged with other different characteristics, existing in other embodiments.

Inoltre è da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni. Furthermore, it should be noted that everything that in the course of the procedure for obtaining the patent turns out to be already known, is intended not to be claimed and the subject of an excerpt (disclaimer) from the claims.

L’attuazione del presente trovato sarà effettuata con la più scrupolosa osservanza delle disposizioni legislative e regolamentari dei prodotti oggetto dell’invenzione o correlati ad essa e previa autorizzazione, se necessaria, delle relative autorità competenti con particolare riferimento alle norme connesse alla sicurezza, all’inquinamento ambientale ed alla salute . In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni. The implementation of the present invention will be carried out with the most scrupulous observance of the legislative and regulatory provisions of the products object of the invention or related to it and subject to the authorization, if necessary, of the relevant competent authorities with particular reference to the rules relating to safety, environmental pollution and health. In practice, the materials used, as well as the shapes and sizes, may be any according to requirements without thereby departing from the scope of the protection of the following claims.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Process for the disposal of waste (X) consisting of a) insert the properly compacted waste (X) into a reaction chamber (3) and close it again, b) injecting a flow of combustible gas and a corresponding flow of a comburent gas, with each other in the correct stoichiometric ratio, into said reaction chamber (3), c) continue the oxidation of carbon by the oxygen present without introducing further gases, d) injecting oxygen to feed the oxidation reactions of at least part of the residual carbon, until a predetermined maximum temperature value is reached, e) opening a lamination valve (5) for the expulsion of the gases continuing to introduce oxygen at a substantially constant pressure until all the residual carbon is oxidized, pyrolyzes the highly bonded oxides and oxidizes the metals present.

2. Process according to claim 1, characterized in that step (e) provides for a controlled opening of said lamination valve (5) until the pressure inside the reaction chamber (3) equals the atmospheric pressure .

3. Process according to claim 1, characterized by the fact that the gases leaving the reaction chamber (3) through the lamination valve (5) enter a suitable tank (6) for possible mixing with cooling air and the fractional deposition of the oxidized metals, present within them, substantially in the form of powders.

4. Process according to the preceding claim, characterized in that, before the gases escape from said tank (6), they pass through a suitable smoke washing tower, known as the "scrubber", in which a process occurs of acidification and elimination of halogen gases.

5. Process according to the preceding claim, characterized in that carbon dioxide escapes at a temperature not substantially higher than 80 C.

6. Disposal apparatus particularly for thermo-valorization units, of the type comprising a reaction chamber (3) provided with an end opening (8) for the insertion of waste (X) an outlet (4) for the outflow of waste gas and suitable circuits (9) for injecting reactant gases, characterized by the fact that the maximum operating pressure (P) of the apparatus (1), expressed in bar, is the free internal volume (V) of the reaction chamber (3) , expressed in cubic meters, the mass (M) of waste (X) introduced into the reaction chamber (3), expressed in tons, and the maximum temperature (T) reached inside at least a portion of the reaction chamber (3 ), expressed in Kelvin, are linked together according to the formula

7. Apparatus, according to the preceding claim, characterized in that it comprises a hollow outer shell (10) sealed and an inner casing (11), complementary to the cavity of said shell (10), made of refractory material, between said shell (10 ) and said casing (11) an interspace (12) being interposed. Apparatus, according to the preceding claim, characterized in that said interspace (12) comprises an inlet (13) and an outlet (14) channel for the forced circulation of refrigerant fluid. 9. Apparatus, according to the preceding claim, characterized in that the pressure of the refrigerant fluid in said interspace (12) is controlled by means of suitable sensors and respective valve units present in the outlet channel (14) to maintain the same at values substantially equal to those of the pressure (P) present inside the reaction chamber (3). 10. Apparatus, according to claim 6, characterized in that it comprises suitable nozzles for injecting combustible fluid (16) and comburent fluid (17) into said reaction chamber (3), according to suitable stoichiometric ratios for regulating and controlling the combustion inside the reaction chamber (3) itself. 11. Apparatus, according to claims 6 and 7, characterized in that said outlet (4) for the outflow of gases is intercepted by a lamination valve (5) substantially constituted by a plug (18) of a shape conjugated to a respective seat (19), present in said internal casing (11) in refractory material, seat (19) communicating with the reaction chamber (3), said plug (18) being forced into the occlusion of said seat (19) by means of a pusher (20) with controlled and adjustable action. 12. Apparatus, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said shell (10) is constituted by a multiplicity of mutually binding valves, disassembly of the valves allowing the extraction of said internal casing (11) made of refractory material for replacement and maintenance of the same. <13.> Apparatus, according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact that said end opening (8) for the insertion of waste (X) houses a lid (21) in refractory material of a shape and size conjugated to those of the opening (8) itself. 14. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that said combustible fluid is methane. 15. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that said comburent fluid comprises oxygen in gaseous form.