ITMI20011981A1 - Impianto di trattamento dei rifiuti mediante pirolisi e per produrre energia tramite tale trattamento - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione a nome:

Forma oggetto del presente trovato un impianto per il trattamento dei rifiuti, solidi e/o liquidi, tramite pirolisi secondo il preambolo della rivendicazione principale. Forma altresì oggetto del trovato un metodo per il trattamento dei rifiuti, entro l'impianto sopra citato, secondo la corrispondente rivendicazione indipendente.

Come è noto lo smaltimento di rifiuti è divenuto un problema sempre più pressante in particolare in Paesi più sviluppati. E' altresì noto che vi è anche la necessità di recuperare energia dal processo di trattamento e smaltimento dei rifiuti al fine di renderlo sempre più economicamente conveniente.

Sono noti principalmente due modi per trattare i rifiuti (oltre alla classica discarica): quello che prevede l'immissione di questi ultimi in un inceneritore e quello che prevede il loro trattamento attraverso processo pirolitico. Nel primo processo e nel relativo impianto ove esso è attuato, si generano temperature relativamente basse e con volumi alti di aria che portano alla formazione di gas nocivi che devono essere opportunamente trattenuti e/o trattati prima della loro immissione nell'ambiente. Ciò comporta costi di impianto molto elevati e problemi di impatto ambientali a causa dei prodotti non eliminabili. Inoltre, le temperature di combustione dei rifiuti non sempre consentono la completa distruzione dei rifiuti immessi nell'inceneritore.

Per quanto riguarda il processo pirolitico, esso viene attuato entro un impianto in cui i rifiuti vengono immessi con dimensioni tali da non permettere il loro completo trattamento. Infatti, la pirolisi che avviene in tali impianti interviene solo sulla superficie della massa dei rifiuti a causa della compattezza e dimensione di questi ultimi. Pertanto, il processo in esame non consente di ottenere, al suo termine, un corretto e completo smaltimento dei rifiuti. Inoltre, a causa di questo, l'impianto ove si svolge la pirolisi non consente di generare un elevata quantità di energia da tale processo; conseguentemente, tale impianto e l'attuazione del processo pirolitico hanno costì che difficilmente vengono recuperati in tempi accettabili.

Scopo del presente trovato è quello di offrire un impianto per il trattamento di rifiuti tramite pirolisi che consenta la completa demolizione dei rifiuti con la formazione in genere di C02 ed H2, quest'ultimo atto alla produzione di energia elettrica pulita che permetta 1'autosostentamento dell'impianto stesso, o per altri usi ecologici quali 1'autotrazione ottenuta con motori ad idrogeno e pile a combustibile.

Un altro scopo è quello di offrire un impianto del tipo citato che permetta la produzione ed il recupero di gas pregiati, come 3⁄4 e C02 puri, da utilizzarsi per altri impieghi all'esterno dell'impianto stesso.

Un ulteriore scopo è quello di offrire un impianto avente costi accettabili di mantenimento e gestione .

Un ulteriore scopo è quello di offrire un impianto del tipo citato che abbia un impatto ambientale contenuto ed accettabile, pressoché nullo.

Un altro scopo è quello di offrire un metodo per trattare i rifiuti attraverso l'impianto oggetto del trovato, detto metodo avendo elevata efficienza e costi di attuazione accettabili.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da un impianto secondo le allegate corrispondenti rivendicazioni .

Gli scopi suddetti vengono raggiunti da un metodo secondo le allegate corrispondenti rivendicazioni .

Per una miglior comprensione del presente trovato si allega a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, il seguente disegno, in cui:

la fig- 1 mostra uno schema semplificato dell'impianto secondo il trovato;

la fig. 2 mostra una vista schematica di una parte dell'impianto di fig. 1;

la fig. 3 mostra una vista schematica di una porzione della parte di un impianto di fig. 2;

la fig. 4 mostra una vista schematica di un'altra parte dell'impianto di fig. 1;

la fig. 5 mostra una forma di realizzazione, in vista in pianta e parzialmente in sezione, della porzione di un impianto di fig. 3;

la fig. 6 mostra una sezione secondo la traccia 6-6 di fig. 5;

la fig. 7 mostra una forma di realizzazione della parte indicata con A in fig. 1 e parti 2 e 5 di fig. 2;

la fig. 8 mostra una vista ingrandita della parte indicata con B in fig. 7; e

la fig. 9 mostra una sezione secondo la traccia 9-9 di fig. 8.

L'impianto oggetto del presente trovato si basa sul principio della pirolisi ad alta temperatura delle sostanze organiche (sostanze contenenti essenzialmente carbonio ed idrogeno) al fine di produrre gas H2 molto puro da utilizzare come combustibile in apparati quali caldaie a vapore abbinate a turbina a vapore, turbine a gas abbinate a microturbine a vapore o celle a combustibile abbinate a microturbine a vapore; il tutto finalizzato alla produzione di energia elettrica che, oltre che ad alimentare i consumi energetici del ciclo, ne produce un sovrappiù da utilizzare per usi esterni all'impianto stesso.

I concetti essenziali su cui si basa questa tecnologia sono quelli di una pirolisi pulita e corretta che sia sviluppata ad alta temperatura, controllata con l'ausilio dei sistemi di regolazione e controlli preferibilmente a microprocessore. Ciò al fine di ottenere la produzione finale di gas a quasi totale impiegare nelle celle a combustibile ("fuell cells") e che in prima battuta viene utilizzato in turbine a gas e scambiatori di calore a condensazione per produrre energia elettrica ed, ove occorra e sia utilizzabile, acqua calda sanitaria o per riscaldamento, con risultato finale di condensazione dell'acqua pura da utilizzare nel ciclo stesso ed il cui esubero potrà essere usata sia come acqua pura (distillata) sia come miscela nell'acqua potabile derivata da dissalatori. La parte inerte presente nei rifiuti sia liquidi che solidi, viene fusa alla temperatura pirolitica vetrificata con il raffreddamento in acqua ed estratta come materiale perfettamente inertizzato ed utilizzabile ad esempio come materiale di riempimento nella miscela dei manti stradali (vista la sua granulometria, durezza e grado di inertizzazione).

Nella sua forma più generale (vedasi figure 1-4), l'impianto secondo il trovato comprende un reattore 1 in cui avviene la pirolisi dei rifiuti che vengono introdotti in detto reattore 1 attraverso una linea di alimentazione 2. Tali rifiuti possono essere solidi e/o liquidi. Questi ultimi provengono da un serbatoio 3 che è connesso attraverso una pompa 4 o altro mezzo alimentatore ad un organo 5 in cui convergono i rifiuti liquidi, i rifiuti solidi da una porzione di impianto 7 mostrata schematicamente nella figura 3 e costruttivamente nelle figure 5 e 6 e che verranno descritte successivamente, il vapore acqueo ad alta pressione e temperatura, dosato e modulato tramite un organo di misura e controllo 8V comprendente una valvola pneumatica modulante e un misuratore di portata (non mostrati), e le polveri PR. Grazie al vapore acqueo che entra nell'organo 5, i rifiuti liquidi vengono fatti evaporare.

Nella porzione di impianto 7 i rifiuti vengono microfrantumati sino a dimensioni tali da poter essere facilmente liquefatti o presublimati con l'energia termica di vapore introdotto nella porzione 7 in modo dosato tramite una valvola pneumatica modulante e quantizzato con un misuratore di portata comandati da un'unità di comando e controllo (descritto nel prosieguo) che gestisce e controlla il funzionamento dell'impianto. Il vapore é immesso nella porzione 7 con un apparato di alimentazione 8 in proporzioni prestabilite in funzione della tipologia dei rifiuti in trattamento.

I rifiuti così trattati che giungono all'organo 5, ove vengono fatti vaporizzare e/o sublimare con immissione di vapore attraverso l'organo di misura e controllo 8V, vengono ulteriormente riscaldati da vapore che circola in controcorrente lungo una camicia esterna 10 della linea 2 (vedasi fig. 7) così da portare ad evaporazione i liquidi e da creare una sostanziale gassificazione di tutti i rifiuti immessi nella linea 2. Per gassificazione si intende completa evaporazione dei rifiuti liquidi o resi già tali in precedenza nella porzione di impianto 7 e completa sublimazione dei rifiuti solidi microfrantumati (quelli che non prevedono la fase liquida) entro il vapore acqueo presente nella linea 2. Gli organi connessi direttamente o funzionalmente alla linea 2 definiscono una porzione di pretrattamento dei rifiuti 9 dell'impianto.

I rifiuti giungono così ad un ugello 12 del reattore 1 a cui pervengono anche una linea 13 di alimentazione di ossigeno ed una linea di alimentazione 15 connessa ad un serbatoio di idrogeno 15A ricavato nell'impianto stesso oppure, in alternativa, di un qualsiasi combustibile 15B come gas liquido (Gpl) o metano. I combustibili 15B servono solo per la fase di avviamento fino ad avere la produzione di idrogeno immesso nel serbatoio 15A; l'idrogeno in esubero per il sostentamento della pirolisi in corrispondenza dell'ugello 12 del reattore 1 (combustione stechiometrica H2 e 02) va ad alimentare la linea di produzione di energia elettrica vuoi con sistema di caldaia e turbina a vapore, vuoi con turbina a gas e microturbina a vapore, vuoi con celle a combustibile e microturbina a vapore (non mostrate) . Per alcune tipologie di rifiuti liquidi e/o solidi, a pirolisi avviata, non necessita di combustibile (H2) e si sostiene la pirolisi con il solo ossigeno puro che sfrutta parte dell'idrogeno che si sviluppa già nell'ugello 12 del reattore 1.

In corrispondenza dell'ugello 12 (mostrato in dettaglio nelle figure 7-9 che verranno descritte successivamente), i rifiuti subiscono il trattamento di pirolisi ad altissima temperatura che porta alla completa scissione delle molecole organiche in molecole semplici elementari CO, C02, H2 ecc. dei rifiuti stessi; la frazione di inerti prodotti della reazione cade per gravità nella parte bassa 18 del reattore 1 e si vetrifica in acqua e da qui vengono raccolti in un serbatoio 19 dopo essere passati attraverso un filtro 20 grazie ad una pompa 21. Quest'ultima preleva attraverso una linea 22 gli eventuali resìdui solidi e l'acqua di vetrificazione e lavaggio dalla parte 18 del reattore 1, li fa passare e separare attraverso il filtro 20 e riporta l'acqua priva di solidi alla parte 18 del reattore 1. Il livello del liquido di lavaggio e vetrificazione è continuamente monitorato e ripristinato fino ad un indicatore di livello 152 con acqua proveniente da una linea 43 di recupero di acqua dell'impianto.

Il reattore 1 è contenuto entro un involucro esterno 23 provvisto di intercapedine con circolazione di acqua calda che recupera calore dall'involucro stesso; il reattore 1 comunica con l'involucro esterno 23 attraverso aperture 25 previste inferiormente al reattore 1 stesso e regolate in apertura da un apparato elettromeccanico 156 comandato da un sistema di regolazione e controllo 147 operante in funzione della pressione esistente nell'involucro 23. Nell'involucro sono posti scambiatori di calore, ad esempio serpentini 26, su più ranghi interni e con un rango a pacco addossato all'interno dell'involucro 23 atti a produrre vapore surriscaldato ad alta pressione a seguito del passaggio dei gas caldi provenienti dal reattore lungo le sue superfici. Parte di tale vapore viene inviato all'alimentatore 8 ed all'organo 8V di figura 3 e figura 2, alla camicia 10 della linea 2, e ad una linea di catalisi 160. Tale vapore come verrà successivamente descritto, è dosato e misurato con valvola pneumatica modulante e misuratore di portata (regolati e comandati dall'unità di gestione e controllo dell'impianto). Il vapore è pure inviato ad una linea 35A di raffreddamento dell'ugello 12 in modo dosato e modulato da una valvola e da un misuratore di portata comandati sempre dall'unità di controllo ed, infine, il vapore in esubero viene inviato sempre tramite valvola e misuratore di portata comandati dall'unità di controllo ad uno scambiatore 243 di una linea di separazione dei gas 40 mostrata in fig. 4. I gas prodotti dal reattore vengono estratti dall'involucro 23 attraverso una linea 30 e vengono trasferiti ad uno scambiatore di calore 31, ad esempio a fascio tubiero.

In questo scambiatore, i gas subiscono un raffreddamento violento e vengono inviati ad una porzione di impianto di riciclo dei gas 33 in cui è presente un motoventilatore 34 a portata variabile che invia tali gas di pirolisi ad una linea 35. Questa ha due rami 35A e 35B su cui sono posti misuratori di portata 35K e valvole dosatrici 38, comandate e controllate dall'unità di regolazione e controllo che modulano le quantità di gas prodotti dalla pirolisi che deve essere ricircolato nel reattore 1 e quella che va alla linea 40 fig. 4 più sopra citata per le fasi di arricchimento e separazione dei gas; ad esempio, le valvole 38 sono del tipo valvola pneumatica modulate. I due rami della linea 35 sono rispettivamente connessi all'esterno dell'ugello 12 (così da creare in corrispondenza di essi una turbolenza tra i fluidi che vi pervengono) ed alla linea di separazione dei gas 40 mostrata in fig. 4. Da tale linea si ottiene, tramite vari scambiatori e reattori che verranno più avanti descritti, anidride carbonica (C02), idrogeno molecolare (H2) ed acqua che, miscelata alle varie acque di lavaggio e refrigerazione, è riportata nell'impianto attraverso la linea 43 più sopra citata. Eventuali polveri presenti nel fluido della linea 40 vengono riciclati e portati all'organo 5 (ove sono indicati con PR) e al reattore 1 ove vengono inertizzate e vetrificate .

Scendendo più nei particolari, si analizzi ora più compiutamente la porzione di pretrattamento dei rifiuti 9. Quest'ultima, come detto, comprende la porzione 7 ove i rifiuti solidi sono microfrantumati e miscelati con il vapore acqueo ad alta pressione e temperatura proveniente dai serpentini 26. Con riferimento alle figure 3, 5 e 6 la porzione 7 è mostrata come comprendente un contenitore 70 in cui sono raccolti i rifiuti solidi. Questi ultimi vengono introdotti in una tramoggia 71 ove è posto un mescolatore 72 mosso da autonomo motore elettrico 73. La tramoggia presenta, inferiormente una coclea dosatrice 74 (rappresentata, schematicamente, in fig. 3 in asse con la tramoggia, ma in realtà posta come in fig.

5) terminante con una estremità troncoconica 75 attraverso la quale i rifiuti R sono pressati ed indirizzati verso un primo gruppo frantumatore 76 provvisto di organo frantumatore 77 (ad esempio definito da lamelle frantumatrici mobili) e di organo trasportatore 78 definito ad esempio da una coclea. L'organo 78 porta i rifiuti, (attraverso una parte 76A troncoconica) sottoposti ad una prima frantumazione verso un secondo gruppo frantumatore 80 provvisto di organo frantumatore 81 e organo trasportatore 82 del tutto simile a quelli 77 e 78 sopra citati. L'organo trasportatore 82 porta i rifiuti ormai finemente frantumati (o meglio, microfrantumati) verso una zona dosatrice 84 del secondo gruppo frantumatore ove è presente un contenitore 85 avente asse longitudinale W ortogonale a quello T del gruppo 80 e fungente da organo di "troppo pieno" o organo dosatore dei rifiuti microfrantumati. Tale contenitore comprende un pistone 87 posto al di sopra di quanto è contenuto in esso e premuto sui rifiuti da una pressione ottenuta inviando aria al di sopra del pistone stesso attraverso un opportuno condotto 80. Un organo di sfiato regolabile 91 è posto sulla sommità chiusa 92 del contenitore 85 (ove è collegato il condotto 90) e permette di regolare la pressione nel contenitore. Il pistone 87 è, nell'esempio, associato ad un'asta 95 fuoriuscente dalla sommità 92 e cooperante con un rilevatore di presenza 96 portato da un supporto 97 (misuratore o encoder di posizione) fissato a tale sommità. Tale rilevatore, in funzione della posizione relativa dell'asta 95, genera un segnale di presenza diretto verso un'unità di controllo 100 (unità di elaborazione dati atta alla gestione e controllo di tutti i processi descritti nel presente testo) , preferibilmente un organo a microprocessore ed interfacce a logica programmata, che controlla tutto l'impianto e comanda ogni organo mobile (motore, valvola, misuratori di portata, o altro) presente in esso. In funzione della posizione dell'asta (ovvero del pistone 87 nel contenitore 85), l'unità 100 regola la velocità dei motoriduttori 73 e di quelli 74A dalla coclea 74, 78A dell'organo 78 e 82A dell'organo 82 della porzione 7 dell'impianto. In tal modo viene regolata la quantità di rifiuti inviati al reattore 1 per evitare un eccesso di essi in quest'ultimo.

La zona dosatrice 84 è collegata, tramite un condotto 101 uscente da una parte troncoconica 80A, con un ulteriore organo trasportatore 102 inserito entro un gruppo trasferitore 103 (provvisto di proprio motoriduttore 102A controllato anch'esso, dall'unità 100) che è collegato all'organo di ricezione dei rifiuti 5 a cui trasferisce i rifiuti microfrantumati e resi liquidi o presublimanti dal vapore immesso nel gruppo frantumatore 76. Da notare che preferibilmente entro il primo gruppo frantumantore 76 è ottenuto il vuoto (indicato con X in fig. 3). Ciò grazie ad un'usuale pompa (non mostrata) ed alla creazione di "tappi" all'uscita di tale gruppo e nell'estremità 75 della tramoggia 71 provocato dall'ammassarsi dei rifiuti in tali parti. Nei due coni 75 e 76A di fig. 5 tramite condotti 8W, viene iniettato e dosato vapore dall'apparato di alimentazione 8 mostrato in fig. 3 al fine ammollare, scaldare, far scorrere i rifiuti e facilitare la microfrantumazione.

I rifiuti della sezione 7 sono riscaldati anche tramite vapore scorrente in una doppia parete posta all'esterno delle coclee 78,82,102 e dall'acqua calda nell'intercapedine della coclea 74.

All'organo 5 giungono, come detto, anche i rifiuti liquidi attraverso un condotto 110 su cui è posta la pompa 4, una valvola pneumatica normalmente chiusa 111 di sicurezza, una valvola di non ritorno 112 ed un misuratore di portata 111K che tramite l'unità 100 gestisce la portata della pompa 4 comandata tramite inverter elettronico (non mostrato) . Sulla linea 2 è presente un'altra valvola unidirezionale 113 atta ad evitare il ritorno, dal reattore 1 verso l'organo 5, di rifiuti a causa di un eccesso di pressione eventualmente presente in detto reattore. Su tale linea sono pure presenti una valvola di sicurezza a molla 114 per eventuali sovrappressioni (è normalmente chiusa) ed una valvola dosatrice 115 comandate e controllate dall'unità 100, nonché misuratori di temperature e pressione del fluido nella linea 2, rispettivamente indicati con 118 e 119.

Come detto, inoltre, la linea 2 presenta una camicia 10 in cui circola vapore acqueo proveniente dal serpentino 26. Tale vapore innalza la temperatura del fluido (vapore con rifiuti liquidi evaporati e rifiuti solidi microfrantumati circolante nella linea 2 verso il reattore 1. A causa del fatto che tale linea è definita da più segmenti uniti tra loro da flange F, in corrispondenza di questi ultimi sono presenti linee di by-pass 120 della camicia 10.

In fig. 7 è mostrato anche un condotto 8Z collegato all'organo 8V che immette vapore entro la linea 2 (descritto ampiamente in precedenza) e condotti 122 per l'immissione del vapore nella camicia 10.

La linea 2 si collega ad una tubazione multipla 125 presentante una sezione centrale SI e sezioni anulari concentriche S2, S3 ed S4, visibili nelle figure 7 ed 8. Tali sezioni sono rispettivamente connesse alla linea 2, a quella 13 di alimentazione dell'ossigeno, a quella 15 di alimentazione dell'idrogeno o del combustibile, ad una linea 201 del vapore di raffreddamento dell'ugello 12 ed al ramo 35A della linea 35 che porta gas di ricircolo al reattore 1. Tale gas crea una vantaggiosa turbolenza tra gli altri fluidi uscenti dall'ugello 12 così da permettere la completa pirolisi dei rifiuti immessi nel reattore. Attorno alla parete esterna 126 della tubazione 125 è presente una camera anulare 127 in cui si ha un ricircolo dei gas prodotti dalla pirolisi sopra citata.

Da notare che in corrispondenza delle parti terminali delle varie sezioni della tubazione 125, definite da pareti cilindriche 125A, 125B, 125C e dalla parete esterna 126, sono presenti delle aperture 128 molto fini attraverso le quali passano i vari fluidi provenienti dalle sezioni Ξ2, S3 ed S4, anche se la sezione S2 è direttamente connessa alla sezione SI attraverso una serie di aperture 130 previste al termine della tubazione 125A al fine di inviare 02 direttamente nei rifiuti pregassificati . Tali aperture 130 sono preferibilmente inclinate e fatte con ugelli di forature di diversi diametri ed intercambiabili tali da far uscire l'ossigeno a velocità soniche per creare una turbolenza nel fluido contenente i rifiuti pregassificati; le aperture indicate con 128 e recanti all'ugello 12 parte di 02, il combustibile ed il vapore di raffreddamento sono ottenute, ad esempio, con fresature con eliche destra o sinistra tali da allargare la fiamma e creare il massimo di turbolenza nella parte interna dell'ugello 12 ove c'è la pirolisi ad altissima temperatura .

Come mostrato nelle figure 7 e 8, inoltre, la sezione (principale) SI attraverso la quale giunge il fluido contenente i rifiuti "gassificati", può essere chiusa da un organo di chiusura 131 mobile entro tale sezione. Detto organo 131 è portato da un'estremità 132A di un'asta 132 l'altra cui estremità 132B e soggetta ad un organo attuatore 133 (pneumatico, meccanico o elettrico) così da potersi muovere in modo guidato, nella sezione SI. Tale estremità 132A porta un piattello 134 su cui contrasta una molla 135 inserita entro una camera 136 ove tale piattello si muove, tra quest'ultimo ed una faccia di estremità 136A, di tale camera attraverso la quale passa l'asta 132. L'organo di chiusura può cooperare con un bordo sporgente 200 realizzato internamente alla sezione SI.

L'ugello 12 presenta alettature 12A che lo distaccano dalla parete 1A del reattore 1 e che permettono il ricircolo del gas prodotto dalla pirolisi dei rifiuti.

Le varie sezioni S2, S3 ed S4 sono connesse alle rispettive linee 13, 15 e 201 come mostrato in fig. 7.

Le linee 13 e 15 sono concettualmente simili: entrambe sono connesse, ad esempio, a serbatoi di gas, (rispettivamente d'ossigeno (gassoso o liquido) 13K e d'idrogeno 15A o di gas metano o gas propano liquido 15B), e presentano una pluralità di valvole 13V e 15V normalmente chiuse, valvole di non ritorno 13N e 15N, valvole dosatrici 13D e 15D e misuratori di portata massica 13M e 15M. In alternativa, l'ossigeno puro è ricavato da un autonomo impianto alimentato con l'energia elettrica prodotta dall'impianto in esame.

Altri organi valvolari, come detto, sono presenti sui rami 35A e 35B della linea 35, nonché (valvola modulante 139) su una linea di by-pass 137 nella porzione di impianto 33 che collega il condotto 137A in ingresso al ventilatore 34 quello in uscita 137B da quest'ultimo. Tale condotto 137B si collega alla linea 35 ed in corrispondenza del punto di connessione è presente un rilevatore di pressione 140. Analoghi rilevatori di pressione sono presenti nella parte inferiore del reattore 1 (rilevatore 141), nella parte superiore dell'involucro 23 (rilevatore 142) e nella parte inferiore di quest'ultimo (rilevatore 143).

Sono pure presenti rilevatori di temperatura 145 e 146 rispettivamente posti nella parte superiore dell'involucro 23 e del reattore 1, e 147 e 148 posti nella parte inferiore di quest'ultimo e dell'involucro 23 ed il rilevatore 146C per la temperatura dell'involucro stesso. Altri rilevatori di temperatura 150 e 151 sono posti in corrispondenza delle due estremità dello scambiatore 31.

Tutti tali rilevatori e valvole sono controllati dall'unità 100.

E' presente pure l'indicatore di livello 152 connesso alla parte bassa 18 del reattore 1 a cui è pure connesso l'attuatore lineare meccanico modulante 156 che regola il grado di apertura dei passaggi 25 (comandato dall'unità 100).

Come detto, i gas di pirolisi uscenti dall'involucro 23 passano nella linea 30. Ad essa perviene vapore di catalisi da una linea 160 (opportunamente controllato e dosato con valvola modulante e misuratore di portata comandati dall'unità 100), ed il vapore proviene dalla linea dei serpentini 26; acqua calda invece passa in un'intercapedine dell'involucro 23 (non mostrata) presente lungo la parete del reattore 1 così da raffreddare la parete stessa.

Tornando alla linea 30, essa termina come descritto nello scambiatore 31 all'uscita del quale vi è la porzione di impianto 33; all'uscita di quest 'ultima, i gas di pirolisi vengono almeno in parte inviati alla linea di separazione 40 mostrata in maggior dettaglio, anche se schematicamente, in fig. 4. Con riferimento a questa figura, la linea 40 comprende una pluralità di convertitori catalitici 240 (due nella fig. 4) collegati in serie. La loro funzione è quella di ossidare il monossido a biossido di carbonio (CO —» C02) presenti nel gas o fluido proveniente dal reattore 1 aumentando la temperatura di quest'ultimo. In serie ai convertitori 240 è presente un apparato di filtrazione 241 atto a filtrare e trattenere le polveri presenti nel fluido proveniente dal reattore; a tale apparato 241 è connesso un organo di ricircolo delle polveri trattenute 242 e delle polveri dosate per la pirolisi 242A e riportate in ciclo all'organo 5 (indicate con PR in fig. 2).

All'apparato 241 è quindi collegato uno scambiatore di calore 243 e quindi un apparato di (quencing) 244 comprendente un organo di lavaggio, depurazione e raffreddamento del gas pirolitico 245 ed un apparato 246 di separazione delle gocce per il recupero dell'acqua presente nel fluido proveniente dal reattore. Tale acqua viene quindi ritornata verso il reattore 1 attraverso la linea 43 .

La linea 40 comprende quindi, a valle dell'apparato 244, un concentratore 247 comprendente, nell'esempio di fig. 4, un apparato 248 per arricchire la miscela C02-H2 presente ancora nel fluido proveniente dall'apparato 244. In tale apparato 248 viene anche assorbita l'anidride carbonica tramite un opportuno e noto solvente. A valle dell'apparato 248 vi è un apparato 250 atto a lavare il gas H2 arricchito e togliere i residui di solvente impiegato nell'apparato 248. L'acqua di lavaggio viene riciclata verso la linea 43 . Dall'apparato 250 si può quindi ottenere H2 gassoso che viene compresso con un compressore 250A entro il serbatoio 15A da cui si dipartirà la parte che va con la linea 15 alla pirolisi e la parte eccedente ad impieghi vari, ad esempio per le celle di combustibile (o "fuel cells") per produrre energia elettrica per il sostentamento dell'impianto, mentre l'eccedenza sarà venduta.

L'apparato 248 è infine collegato ad un serbatoio di stoccaggio del solvente 248S tramite la linea 254A. Il solvente viene ricircolato all'apparato 248 tramite pompa od altro apparato 254P con la linea 254B ed il solvente carico di C02 torna al serbatoio 248S tramite una linea 254A; una pompa 253P preleva il solvente carico di C02 dal serbatoio 248S e lo invia ad una colonna 251 di strippaggio attraverso la linea 253A ove l'aria in controcorrente proveniente da un ventilatore 255 attraverso una linea 256 asporta la C02 dal solvente e la fa uscire con l'aria dallo sfiato 257; il solvente purificato torna al serbatoio 248S attraverso la linea 253B.

Il concentratore 247 sopra descritto può, in alternativa, comprendere un apparato per arricchire la miscela C02-H2 con compressione della miscela stessa per separazione su membrane, un apparato per congelare la C02 e separarla dai residui di H2 e porla in bombole per il suo impiego industriale, ed un apparato per lavare il gas H2 arricchito e togliere residui vari e per riciclare tale acqua verso acqua di reintegro ed avere H2 pressoché puro .

Riassumendo, quindi, si può rilevare come nell'impianto entrino

a) le materie prime (i rifiuti) che, nel caso di rifiuti solidi, debbono essere precedentemente resi sotto forma di "coriandolato" ; i rifiuti già liquidi non necessitano di pretrattamenti .

b) Ossigeno puro ricavato dall'aria con impianto autonomo ed alimentato con l'energia elettrica prodotta nell'impianto stesso oppure prelevato da apposito contenitore. c) Acqua pura distillata o demineralizzata comunque proveniente, dopo avviamento, dall'acqua recuperata dalla condensazione dell'impianto produzione energia elettrica. I rifiuti a) sono i fornitori del combustibile (insieme alla linea 15), l'ossigeno b) è il comburente e l'acqua c) è l'agente ossidante.

L'impianto fornisce:

a) Energia elettrica e termica

b) Inerti vetrificati

c) Acqua pura in eccesso

d) Anidride Carbonica (C02)

L'impianto, nella sua funzione primaria, consente di eliminare (senza inquinare) i rifiuti di origine organica solidi e liquidi (quasi la totalità dei rifiuti esistenti) e nel contempo consente di produrre energia elettrica pulita e prodotta con materiali di scarto. Si ottiene l'eliminazione dei rifiuti senza inquinare perché i residui sono energia elettrica, acqua pura e priva sali e inerti vetrificati con la sola immissione in atmosfera di Anidride Carbonica; nel caso più performante anche la C02 viene recuperata così da poter essere utilizzata per le industrie della plastica, della saldatura ecc.

Il risultato finale al meglio delle prestazioni è quello di trasformare quanto è solo rifiuto da smaltire (rifiuto più o meno ingombrante e nocivo) in energia elettrica come fonte pulita e rinnovabile, in inerti usabili (ad esempio per i manti stradali) ed in C02 per usi industriali.

Il tutto è fattibile con un impianto ideato per il rispetto delle leggi della fisica e chimica delle alte energie ed avente un'originale configurazione dal punto di vista della tecnologia e del funzionamento e<" >della gestione e conduzione.

L'impianto oggetto di innovazione e di brevetto (invenzione) è qui di seguito descritto in modo riassuntivo nei suoi componenti innovatori. Tale impianto, come descritto, comprende quindi:

1. Apparato di immissione del prodotto nella camera del reattore di pirolisi ad alta temperatura;

2 . Apparato di produzione del vapore ad alta temperatura ed alta pressione con recupero dell'energia termica dai gas di pirolisi; 3 . Organo di pirolisi ad alta temperatura con altissime prestazioni e rese quasi stechiometriche;

4. Organo di controllo, miscelazione dei gas e creazione di turbolenza dei gas nel processo pirolitico;

5. Organo di risolidificazione, vetrificazione e separazione delle scorie inerti;

6. Convertitori di CO in C02.

7. Organo di filtrazione polveri, riciclo delle polveri e dosaggio prodotti polvere per la produzione vetrificati .

8. Apparato di refrigerazione (raffreddamento) e lavaggio dei gas di pirolisi.

9. Apparato di arricchimento della miscela per la produzione di H2 e separazione della C02 .

10. Apparato di riciclo e dosaggio prodotti in polvere per la loro solidificazione e per eliminare inquinanti dal gas.

11. Apparato per produzione di energia elettrica per autoconsumo e per vettoriamento esterno.

12 . Apparato di condensazione e recupero H20 per riciclaggio nell'impianto e per uso esubero all'esterno vuoi per uso acqua distillata o per tagliare con acqua dissalata negli impianti dissalatori acqua di mare .

13 . Sistemi ed apparati per produzione di 02 primario .

E' stata descritta una forma specifica di attuazione del trovato. Altre ancora sono possibili pur restando nell'ambito del presente documento .

Claims (27)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di trattamento di rifiuti, sia liquidi che solidi, comprendente un ambiente o reattore (1) nel quale i rifiuti (R) vengono sottoposti a trattamento di pirolisi, detti rifiuti (R) essendo alimentati al reattore (1) da mezzi alimentatori (2), essendo previsti mezzi di recupero e/o trattamento (19,40) dei prodotti solidi, liquidi e gassosi derivanti da tale trattamento di pirolisi dei rifiuti e collegati a tale reattore (1), caratterizzato dal fatto che i mezzi alimentatori (2) comprendono mezzi microfrantumatori (76,80) e pregassificatori (2,5) atti a portare in fase gassosa i rifiuti liquidi ed in fase di vapore o gas i rifiuti solidi prima della loro introduzione nel reattore (1) così da consentire che in quest'ultimo la massa totale di rifiuti subisca il trattamento termico di pirolisi con conseguente loro completa demolizione.
2. 2. Impianto di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi microfrantumatori e pregassif icatori comprendono un organo di ricezione (5) atto a ricevere i rifiuti liquidi da un condotto di alimentazione (110) ed i rifiuti solidi già microfrantumati in una porzione (7) di impianto presentante i mezzi microfrantumatori (76,80), all'organo di ricezione pervenendo anche vapore acqueo ad alta pressione e temperatura, da detto organo (5) i rifiuti trasferendosi al reattore (1).
3. 3. Impianto di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi microfrantumatori comprendono almeno un gruppo frantumatore (76,80) presentante un organo frantumatore (77,81) che riceve i rifiutim miscelati a vapore alimentato da un apposito apparato (8), un organo alimentatore (74,78), ed un organo trasportatore (78,82) che trasferisce i rifiuti microfrantumati ad un'uscita prevista in una parte rastremata (76A,80A).
4. 4. Impianto di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'organo frantumatore (77,81) comprende una pluralità di lamelle frantumatrici mobili.
5. 5. Impianto di cui alle rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due gruppi frantumatori (76,80) posti in cascata, il primo (76) ricevendo i rifiuti solidi da microfrantumare attraverso una coclea (74) a cui i rifiuti pervengono da una tramoggia (70) preferibilmente provvista di mescolatore (72), il secondo gruppo frantumatore (80) inviando i rifiuti microfrantumati all'organo di ricezione (5).
6. 6. Impianto di cui alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che tra l'organo di ricezione (5) ed il secondo gruppo frantumatore (80) è presente un gruppo trasferitore (103), tali gruppi essendo posti ortogonalmente tra loro, il secondo gruppo frantumatore (80) essendo anche posto ortogonalmente al primo gruppo (76).
7. 7. Impianto di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il gruppo frantumatore (80) comprende mezzi regolatori (85,87,95,96) atti a controllare l'afflusso di rifiuti microfrantumati all'organo di ricezione (5).
8. 8. Impianto di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi regolatori comprendono un contenitore (85) posto con asse longitudinale (W) ortogonale all'asse longitudinale (T) del gruppo frantumatore (80) , in detto contenitore essendo previsti mezzi rilevatori (87,95,96) della quantità di rifiuti penetrati e raccolti nel contenitore stesso prima della loro uscita dalla parte rastremata (80A) del gruppo frantumatore (80) verso l'organo di ricezione (5), detti mezzi rilevatori (87,95,96) essendo connessi a mezzi di controllo (100) dell'impianto che in funzione della quantità di rifiuti presenti nel contenitore (85) regolano la velocità di afflusso dei rifiuti stessi al reattore (1) nonché regolano ogni organo mobile e comandato presente nell'impianto atto a consentire lo svolgimento del trattamento di pirolisi sui rifiuti.
9. 9. Impianto di cui alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ì mezzi rilevatori sono un pistone (87) mobile entro il contenitore (85) sotto l'azione dei rifiuti (R) ed in contrasto ad una forza resistente, detto pistone (87) essendo connesso ad un'asta (95) mobile frontalmente ad un rilevatore di presenza (96) connesso ai mezzi di controllo dell'impianto (100).
10. 10. Impianto di cui alla rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la forza resistente è un fluido in pressione, preferibilmente aria, detta pressione essendo regolabile.
11. 11. Impianto di cui alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i mezzi di controllo dell'impianto (100) comprendono un'unità a microprocessore.
12. 12. Impianto di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il gruppo frantumatore (76,80) riceve vapore acqueo ad alta pressione e temperatura.
13. 13. Impianto di cui alla rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere un organo (8) alimentatore di vapore acqueo collegato al gruppo frantumatore (76,80).
14. Impianto di alla rivendicazione caratterizzato dal fatto che nel gruppo frantumatore (76,80) è creato il vuoto.
15. 15. Impianto di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il reattore (1) è posto in un contenitore o involucro (23) in cui sono presenti scambiatori di calore (26) atti a produrre vapore acqueo ad alta pressione e temperatura da impiegare anche nei mezzi alimentatori (2), detti scambiatori (26) essendo lambiti dai prodotti gassosi derivanti dalla pirolisi dei rifiuti.
16. 16. Impianto di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi alimentatori comprendono una linea di alimentazione (2) dei rifiuti pregassificati al reattore (1) connessa all'organo di ricezione (5) dei rifiuti pregassificati e microfrantumati.
17. 17. Impianto di cui alla rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che la linea di alimentazione (2) è connessa ad un'alimentazione (8V) di vapore acqueo ad alta pressione e temperatura per gassificare i rifiuti in ingresso, detta linea (2) avendo una intercapedine perimetrale (10) in cui circola vapore acqueo in controcorrente ad alta pressione e temperatura per esaltare la massificazione dei rifiuti.
18. 18. Impianto di cui alla rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che la linea di alimentazione (2) confluisce entro una tubazione multipla (125) presentante diverse sezioni (S1,S2,S3,S4) confluenti in un ugello (12) e rispettivamente collegate alla linea (2) suddetta, ad una linea di alimentazione (15) di un combustibile, ad una linea di alimentazione (13) di un comburente, ad un condotto di alimentazione (201) di vapore acqueo ad alta pressione e temperatura atto a raffreddare l'ugello (12), ad un condotto (35A) che ricircola il gas pirolitico atto a creare turbolenza nei fluidi in uscita dall'ugello (12).
19. 19. Impianto di cui alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che nella sezione (S1) di tubazione multipla (125) collegata alla linea di alimentazione dei rifiuti (2) è presente un organo di chiusura comandato (131) atto ad regolare fino ad interrompere l'afflusso di rifiuti al reattore (1) quando coopera con una sede (200) realizzata nella parete (125A) definente la sezione suddetta (SI) .
20. 20. Impianto di cui alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che all'ugello (12) pervengono anche polveri di rifiuti riciclate da altre parti (242,242D) dell'impianto, tramite condotto (35A) .
21. 21. Impianto di cui alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che l'ugello (12) presenta alettature esterne (12A).
22. 22. Impianto di cui alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che la linea di alimentazione di comburente (13) è connessa con una sorgente di ossigeno (13K).
23. 23. Impianto di cui alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che la linea di alimentazione di combustibile (15) è connessa con un serbatoio di idrogeno (15A) o di un gas combustibile (metano o GPL) (15B).
24. 24. Impianto di cui ala rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che sulle linee di alimentazione di combustibile e di comburente (13,15) connesse alla tubazione multipla (125) sono presenti valvole dosatrici (Ì3D,15D) ed altri organi valvolari (13V,15V) comandati dai mezzi di controllo dell'impianto (100), questi ultimi essendo pure connessi a rilevatori di pressione e temperatura (119,118), ad organi valvolari (114,115) e ad un misuratore di portata (111K) posti sulla o collegati alla linea di alimentazione dei rifiuti (2) .
25. 25. Impianto di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un organo (31) di refrigerazione dei gas e valvole modulanti (38,139) di separazione dei gas ottenuti dalla reazione di pirolisi dei rifiuti nel reattore, detto organo essendo connessa ad una porzione di impianto (33) atta al ricircolo dei fluidi suddetti nell'impianto, a detta porzione essendo connesso una linea (35) comprendente due rami (35A,35B), un primo ramo (35A) diretto al reattore (1) ed un secondo (35B) diretto ad una linea separazione dei gas prodotti di reazione (40).
26. 26. Impianto di cui ala rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto che la linea di separazione (40) comprende convertitori catalitici (240), un apparato di filtrazione (241) per recuperare eventuali polveri presenti nel fluido transitante, un apparato di quencing (244) ed un concentratore (247) atto a permettere la separazione di C02 e H2 presenti nel fluido suddetto e l'eventuale recupero di tali gas .
27. 27. Metodo per trattare rifiuti mediante pirolisi ottenuta in un impianto secondo una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che i rifiuti sono pregassificati e microfrantumati prima dell'immissione entro un reattore (1) ove avviene la loro pirolisi, la parte liquida di detti rifiuti essendo portata in fase gassosa e la parte solida microfrantumata essendo addizionata a vapore alta pressione e temperatura che ne permette la liquefazione e successiva evaporazione o la sublimazione prima dell'ingresso dei rifiuti nel reattore (1).