PT103440A

PT103440A - ALTERNATIVE FUEL AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION FROM THE USE OF SOLID, NON ORGANIC WASTE, CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTE, INDUSTRIAL BANANA AND FOREST WASTE AND ITS USE IN INDUSTRIAL APPLICATIONS.

Info

Publication number: PT103440A
Application number: PT10344006A
Authority: PT
Inventors: Carlos Alberto Baleia Matias; Willen Zwaan
Original assignee: Carlos Alberto Baleia Matias; Willen Zwaan
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-08-31
Also published as: PT103440B

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO CONSISTE NUM PRODUTO E RESPECTIVO PROCESSO DE PRODUÇÃO, QUE UTILIZA RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NÃO ORGÂNICOS, RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO, RESÍDUOS INDUSTRIAIS E RESÍDUOS FLORESTAIS PARA OBTENÇÃO DE UM COMBUSTÍVEL SÓLIDO. O PROCESSO UTILIZA TODO O MATERIAL QUE NÃO SE DESTINE A SER RECICLADO, ENCONTRANDO-SE NESTA SITUAÇÃO CERCA DE 35% DOS RESÍDUOS TOTAIS DOS TIPOS ACIMA DESCRITOS. O PROCESSO APRESENTADO DECORRE EM FASES QUE PASSAM PELA SELECÇÃO E TRIAGEM DOS COMPONENTES DOS RESÍDUOS E EXCLUSÃO DE MATÉRIAS TÓXICAS, PELO CONTROLO E RECTIFICAÇÃO DA HUMIDADE DA MATÉRIA E PELA SUA TRITURAÇÃO, OBTENDO-SE UMA MASSA HOMOGÉNEA COM RAZÕES DE MISTURA CONTROLADAS E COM PROPRIEDADES CALORÍFICAS SEMELHANTES ÀS DO CARVÃO, MAS COM MENORES NÍVEIS DE ELEMENTOS POLUENTES. O PRODUTO FINAL PODE TER A FORMA DE CILINDROS, E OU TIRAS FINAS. DESTA MANEIRA, O OBJECTO DA PRESENTE INVENÇÃO, REPRESENTA UMA MAIS VALIA, QUER AO NÍVEL DO DESTINO A DAR AOS RESÍDUOS, QUER AO NÍVEL DA UTILIZAÇÃO ENERGÉTICA, PODENDO SER A MATÉRIA DAQUI RESULTANTE UTILIZADA COMO COMBUSTÍVEL SUCEDÂNEO DO CARVÃO. PARA ALÉM DISSO, PRETENDE-SE, COM ESTE PROCESSO, PRODUZIR UM COMBUSTÍVEL SÓLIDO, AMIGO DO AMBIENTE .The present invention is a product and its production process, which uses non-organic solid wastes, waste from construction and demolition, industrial waste and forest waste for the production of a solid fuel. THE PROCESS USES ALL MATERIAL THAT IS NOT INTENDED TO BE RECYCLED, FOUNDING IN THIS SITUATION ABOUT 35% OF THE TOTAL WASTE OF THE ABOVE TYPES DESCRIBED. THE PRESENT PROCESS ARRANGED IN PHASES THAT WILL STEP BY THE SELECTION AND TRIAGEM OF THE COMPONENTS OF THE WASTE AND EXCLUSION OF TOXIC MATTERS, BY THE CONTROL AND RECTIFICATION OF THE MOISTURE OF THE MATTER AND BY THEIR CRUSHING, OBTAINING A HOMOGENEOUS MASS WITH CONTROLLED MIXED REASONS AND WITH CALORIFIC PROPERTIES Similar to coal, but with lesser levels of pollutants. THE FINAL PRODUCT CAN BE IN THE FORM OF CYLINDERS, AND OR FINAL STRIPS. In this way, the object of the present invention represents a more valuable one, whether at the level of the destination to be given to the waste, or at the level of the energetic use, and may be the material from which it is used as a resultant coal fuel. IN ADDITION, IT IS INTENDED, WITH THIS PROCESS, TO PRODUCE A SOLID FUEL, ENVIRONMENTAL FRIEND.

Description

Combustível alternativo e processo para a sua produção a partir da utilização de resíduos sólidos urbanos não orgânicos, resíduos de construção e demolição, resíduos industriais banais e resíduos florestais e sua utilização em aplicações industriais licsxsd m A presente invenção consiste na produção de um combustível sólido, e no respectivo processo de obtenção, que utiliza resíduos sólidos urbanos não orgânicos, resíduos de construção, resíduos industriais banais e resíduos florestais. Este combustível pode ser utilizado em substituição do carvão e afins. A presente data, os Resíduos Sólidos Urbanos não orgânicos (RSU), os Resíduos de construção e Demolição (RDC), os Resíduos Industriais Banais (RIB) e os Resíduos Florestais (RF) estão a ser tratados por diversas entidades públicas e privadas, de acordo com dois sistemas básicos que consistem a)numa 1a fase de selecção e triagem - na qual cerca de 65 % desse material é destinado à reciclagem; b) numa 2a fase, na qual os 35 % restantes são destinados a aterro e incineração. 0 documento GB2024856 descreve o aproveitamento de apenas resíduos sólidos urbanos (RSU) para um combustível utilizando 1 apenas a fracção ligeira dos mesmos, portanto, recuperando apenas uma pequena parte da fracção total, subaproveitando o restante. Para além disso, o método de selecção descrito neste documento é substancialmente diferente, uma vez que utilizam o "ciclone", razão pela qual é possível apenas recuperar a fracção ligeira do RSU, que vai directamente para mistura e trituração, sendo eventualmente, na fase final, adicionados outros produtos para conferirem ou ajustarem o potencial um potencial produto combustível do produto final. 0 processo proposto pelo presente invento, para além de ser mais rentável, no aspecto em que permite uma maior recuperação e aproveitamento dos resíduos totais, e não apenas dos RSU, uma vez que utiliza uma combinação de um método automático com um método manual para a selecção dos componentes desejáveis na mistura, permitindo eliminar componentes ambientalmente prejudiciais. Para além disso, ao armazenar os componentes triturados individualmente, facilita um maior rigor no controlo dos parâmetros do produto final e, consequentemente, da sua qualidade. Desta forma, quando os componentes são misturados, originam um produto homogéneo e reprodutível, com um poder calorífico análogo ao longo dos diferentes lotes.Alternative fuel and process for its production from the use of municipal solid wastes, construction and demolition waste, common industrial waste and forest residues and their use in industrial applications The present invention is the production of a solid fuel, and in the respective procurement process, which uses municipal solid wastes, construction waste, banal industrial waste and forest residues. This fuel can be used instead of coal and the like. The present date, Urban Solid Waste (RSU), Construction and Demolition Waste (RDC), Industrial Banal Waste (RIB) and Forest Waste (RF) are being treated by several public and private entities, according to two basic systems consisting of (a) a first selection and sorting phase - in which about 65% of that material is intended for recycling; (b) in a second stage where the remaining 35% is intended for landfill and incineration. GB2024856 discloses the use of only urban solid waste (MSW) for a fuel using only the slight fraction thereof, thereby recovering only a small part of the total fraction, by subtracting the remainder. In addition, the selection method described in this document is substantially different, since they use the " cyclone ", for which reason it is possible to only recover the light fraction of the RSU, which goes directly to mixing and grinding, final phase, other products are added to confer or adjust potential a potential combustible product of the final product. The process proposed by the present invention, in addition to being more cost-effective in that it allows a greater recovery and recovery of total waste, and not only MSW, since it uses a combination of an automatic method with a manual method for selection of the desired components in the mixture, allowing the elimination of environmentally harmful components. In addition, by storing the individually ground components, it facilitates greater accuracy in controlling the parameters of the final product and hence its quality. In this way, when the components are mixed, they give rise to a homogenous and reproducible product, with an analogous calorific value throughout the different batches.

Desta forma, o objecto do presente invento pode ser utilizado tanto em mono como em co-combustão, não estando, contudo, indicado para incineração.Thus, the object of the present invention can be used in both mono and co-combustion, but is not suitable for incineration.

No presente, os Resíduos Sólidos Urbanos não orgânicos (RSU), os Resíduos de construção e Demolição (RDC), os Resíduos Industriais Banais (RIB) e os Resíduos Florestais (RF) estão a ser tratados por diversas entidades públicas e privadas, de acordo com dois sistemas básicos que consistem a)numa Ia fase de selecção e triagem - na qual cerca de 65 % desse material é destinado à reciclagem; b) numa 2 a fase, na qual os 35 % restantes são destinados a aterro e incineração. 0 presente invento enquadra-se na 2" fase, ou seja, utiliza todo o material que, por não estar nas melhores condições de ser encaminhado para a reciclagem, quer por estarem em fim de linha, quer por não haver actualmente meios ou por falta de capacidade técnica para serem trabalhados, não seriam aproveitados.At present, non-organic Urban Solid Waste (RSU), Construction and Demolition Waste (RDC), Banana Industrial Waste (RIB) and Forest Waste (RF) are being treated by various public and private entities, according to with two basic systems consisting of a) a selection and sorting phase - in which about 65% of this material is destined for recycling; (b) in a second stage, in which the remaining 35% is destined for landfill and incineration. The present invention is directed to " phase, that is, it uses all the material that, because it is not in the best conditions to be sent to recycling, either because they are at the end of the line, or because there is currently no means or lack of technical capacity to work, would not be used.

Assim, a presente invenção permite aproveitar os 35% dos diversos resíduos, RSU, RIB, RCD e RF, que de outra forma seriam desperdiçados, com a consequente valorização e utilização na produção de um combustível sólido, sucedâneo do carvão.Thus, the present invention allows to take advantage of the 35% of the various wastes, RSU, RIB, RCD and RF, which would otherwise be wasted, with the consequent valorization and use in the production of a solid fuel, substitute of the coal.

Desta forma, numa primeira fase os resíduos são seleccionados e separados. Na selecção e triagem, dos RSU, RIB, RDC e RF, os vários produtos obtidos são, os plásticos, papel, madeira, cartão e têxteis, produtos estes individualmente combustíveis e de baixa densidade, e que, no seu conjunto, e com a implementação da presente invenção, vão constituir um combustível sólido. Durante esta fase, que pode subdividir-se noutras fases, os materiais são seleccionados e inspeccionados, a fim de evitar a formação de produtos de combustão incorrecta, excluindo-se produtos que são nocivos ou que são tóxicos devido à natureza química dos seus componentes.Thus, in a first step the residues are selected and separated. In the selection and sorting of MSW, RIB, CDR and RF, the various products obtained are plastics, paper, wood, paperboard and textiles, these products being individually combustible and of low density, and that together and with the implementation of the present invention, will constitute a solid fuel. During this phase, which may be subdivided into other phases, the materials are selected and inspected in order to avoid the formation of incorrect combustion products, excluding products which are harmful or which are toxic due to the chemical nature of their components.

Em síntese, a valorização destes desperdícios, tem como objectivo final, o fabrico de um combustível sólido, correctamente controlado, e isento de qualquer produto tóxico e nocivo do ponto de vista ecológico e ambiental.In summary, the recovery of these wastes has as its ultimate goal the manufacture of a solid fuel, properly controlled, and free of any toxic and ecologically and environmentally harmful products.

Fase (1) - Triagem e seleção dos RSU, RIB, RCD e RF , constituídos por papel, cartão, plásticos, madeiras e têxteis.Phase (1) - Screening and selection of MSW, RIB, RCD and RF, consisting of paper, cardboard, plastics, wood and textiles.

Fase (2) - 0 produto final, selecionado com os produtos referidos em (D, entra no sector de secagem e controle de humidade.Stage (2) - The final product, selected from the products referred to in (D), enters the drying and moisture control sector.

Fase (3) - Sector de trituração, onde é defenida a granolumetria dos produtos.Phase (3) - Crushing sector, where the granolumetry of the products is defined.

Fase (4) - Fase de controle, da qualidade e quantidade destinada à mistura.Phase (4) - Control stage, quality and quantity intended for mixing.

Fase (5) - Sector onde se procede à homogeneização e mistura final.Phase (5) - Sector where homogenization and final mixing takes place.

Fase (6) - Sector de armazenamento em silos.Phase (6) - Storage sector in silos.

Fase (7) - Sector de pesagem, compactagem, prensagem, enfardamento e acondicionamento. 0 diagrama descrimina as diversas fases do processo de fabrico, de acordo com o processo da invenção.Stage (7) - Weighing, compacting, pressing, baling and packaging sector. The diagram discriminates the various steps of the manufacturing process according to the process of the invention.

Em conformidade com o diagrama, na fase (1) , os RSU, RIB, RDC e os RF, são tratados e classificados através de uma selecção e triagem apropriadas na qual as fracções retiradas são compostas por papel, cartões, plásticos (onde se exclui o PVC), têxteis, e os diversos tipos de madeiras.In accordance with the diagram, in step (1), RSU, RIB, RDC and RF are treated and classified by appropriate selection and sorting in which the fractions are composed of paper, cartons, plastics (excluding PVC), textiles, and the various types of woods.

Todos estes materiais são por si já combustíveis.All these materials are already combustible.

No que se refere aos componentes plásticos, como atrás foi mencionado, temos a exclusão do cloreto de polivinilo, pelo facto, deste elemento, durante a combustão produzir produtos tóxicos, ecologicamente nocivos.With regard to the plastic components, as mentioned above, we have the exclusion of polyvinyl chloride, because of this, during the combustion produce toxic products, ecologically harmful.

Após a selecção e triagem, os diversos materiais seguem para a fase (2), para o sector de secagem e controle de humidade. Para uma correcta combustão, a observação da quantidade de humidade é essencial, pelo que o seu controle é importante, pois não poderá ser superior a 6% /m/m.After sorting and sorting, the various materials go to step (2) for the drying and moisture control sector. For correct combustion, the amount of moisture is essential, so its control is important, since it can not exceed 6% / m / m.

Em seguida os materiais seguem para a fase (3), na qual são triturados e reduzidos a partículas extremamente pequenas e finas, até um máximo de 3 cm.Thereafter the materials proceed to step (3) in which they are ground and reduced to extremely fine and fine particles up to a maximum of 3 cm.

Pretende-se obter uma massa completamente pulverizada, mas tal situação reveste-se de dificuldade uma vez que não é reduzir as películas de plásticos ou substâncias similares num formulário pulverizado.The aim is to obtain a completely pulverized mass, but such a situation is difficult since it is not to reduce films of plastics or similar substances in a pulverized form.

Consequentemente, na estação (3), é definida a granulometria dos produtos em 1, 2 ou 3 cm.Accordingly, at station (3), the granulometry of the products is defined as 1, 2 or 3 cm.

Em seguida no sector (4), o produto é controlado na sua qualidade e quantidade por elemento, obtendo-se uma massa uniforme, sendo o seu controle feito visualmente pelo operador. A fase seguinte (5) , é uma estação em que o produto é controlado na quantidade dos seus elementos, na sua qualidade e humidade, e se procede à sua homogeneização e mistura recorrendo-se à utilização de um tambor / misturador para esse efeito. 0 controle final das fases (4) e (5) é importante e muito selectivo, para obtenção da mistura correcta, para obtenção de um poder calorífero semelhante ao do carvão, sem níveis mais elevados de poluentes, tais como os de cloro, azoto e enxofre, e que são garantidos numa ordem de grandeza inferior ao combustível fóssil. No referente às cinzas (volantes e de fundo), provenientes da combustão do combustível, não apresentem carácter ecotóxico.Then in sector (4), the product is controlled in its quality and quantity by element, obtaining a uniform mass, its control being done visually by the operator. The next step (5) is a station where the product is controlled in the quantity of its elements, in their quality and humidity, and is homogenized and mixed using a drum / mixer for this purpose. The final control of phases (4) and (5) is important and very selective, in order to obtain the correct mixture, to obtain a coal-like heating power, without higher levels of pollutants such as chlorine, nitrogen and sulfur, and which are guaranteed in an order of magnitude lower than fossil fuel. As regards ash (flywheels and bottom) from fuel combustion, they are not ecotoxic.

Ao obter-se no processo de fabrico, nas fases (4) e (5), e após um eficiente controlo de qualidade, o combustível poderá ser utilizado em caldeiras industriais, em fornos, como combustível, quer em co ou mono combustão em fornos de cimento, e ainda em caldeiras das centrais termoeléctricas e outros.By obtaining in the manufacturing process, in stages (4) and (5), and after an efficient quality control, the fuel can be used in industrial boilers, in furnaces, as fuel, or in co or mono combustion in furnaces of cement, and still in boilers of thermoelectric power stations and others.

Ao entrar na fase (6) , o produto é submetido a um aumento substancial na sua gravidade especifica, de modo a ser armazenado e manuseado com um menor volume, e conseguir-se uma melhor capacidade económica no referente à conservação do produto, transporte e distribuição.Upon entering stage (6), the product is subjected to a substantial increase in its specific gravity, so as to be stored and handled at a lower volume, and to achieve a better economic capability with regard to product preservation, transportation and distribution.

Na fase (7) o produto acabado é pesado, compactado ou prensado, enfardado ou paletizado. 0 combustível, apresenta-se sob a forma de pequenos cilindros, e ou tiras finas, de acordo com os fornos ou caldeiras onde será utilizado nos locais de produçãoIn step (7) the finished product is weighed, compacted or pressed, baled or palletized. The fuel is in the form of small cylinders, or thin strips, according to the furnaces or boilers where it will be used at the production sites

Com o processo apresentado, através da selecção, controle e tratamento dos desperdícios, produz-se um combustível com vantagens notáveis, permitindo uma recuperação de um material rico do ponto de vista calorífico, e que actualmente não só é perdido, como também é causador de contaminação.With the process presented, through the selection, control and treatment of the wastes, a fuel with remarkable advantages is produced, allowing a recovery of a rich material from the calorific point of view, and that at the moment is not only lost, but also causes contamination.

Como foi mencionado, a característica principal do combustível obtido pelo processo de acordo com a invenção, consiste no facto de ser produzido através de recuperação e valorização dos desperdícios mencionados, feito por fases seleccionadas e controladas, e na qual todos os produtos incombustíveis ou combustíveis nocivos ou tóxicos foram excluídos.As mentioned, the main feature of the fuel obtained by the process according to the invention is that it is produced by recovery and recovery of said wastes, made by selected and controlled stages, and in which all combustible or non-combustible products or toxic were excluded.

Além disso, uma característica básica do combustível de acordo com a invenção é a característica qualitativa, que permite um comportamento uniforme durante as fases da combustão, tais para assegurar temperaturas constantes, e, ao mesmo tempo e a um nível elevado, criando assim recursos para uma exploração ideal, nas melhores circunstâncias ecológicas. 0 processo de fabrico é descrito e ilustrado com a ajuda de um diagrama, no qual é possível observar as fases de realização das várias operações de transformação e fabrico.Moreover, a basic feature of the fuel according to the invention is the qualitative characteristic, which allows a uniform behavior during the combustion phases, such as to ensure constant temperatures, and at the same time and at a high level, thus creating resources for an ideal farm in the best ecological conditions. The manufacturing process is described and illustrated with the aid of a diagram in which the steps of carrying out the various processing and manufacturing operations can be observed.

No processo final, nas fases (4) e (5), e como anteriormente foi referido, a produção final do combustível, pode ser apresentada com características diferentes, quanto à sua forma e aspecto visual, podendo ser em pequenos cilindros, tiras ou em partículas finas, dependendo da indústria a que se destina, não lhe alterando este facto, como é óbvio a característica do produto.In the final process, in phases (4) and (5), and as previously mentioned, the final production of the fuel may be presented with different characteristics as to its shape and visual appearance, and may be in small cylinders, strips or depending on the industry for which it is intended, and does not change that fact, as is obvious from the characteristics of the product.

Lisboa, 22 de Fevereiro de 2006 .ν'Ϋ ^ /Lisbon, February 22, 2006.

Claims

- Alternative solid fuel characterized in that it contains in its constitution non-organic Urban Solid Waste (RSU), Construction and Demolition Waste (RDC), Banana Industrial Waste (RIB) and Forest Waste (RF), resulting from the selection phase for recycling, containing paper, paperboard, plastics, wood and textiles, free of rubber and PVC, crushed, mixed, pressed and shaped in the form of cylinders (briquettes) or thin strips.

Alternative solid fuel according to claim 1, characterized in that it comprises: a) up to 6% moisture b) up to 9% ash c) up to 85% volatile matter max d) up to 12% of fixed carbon e ) about 22,000 kJ / kg of higher calorific value f) about 18,000 kJ / kg lower calorific value g) up to 50% Carbon (h) up to 7.5% hydrogen (H) i) 5% nitrogen (N) j) to 0.3% sulfur (S) (k) to 0.9% chlorine (Cl) 1 to 0.030 mg / kg mercury (Hg)

3. Process for the production of an alternative solid fuel consisting of Urban Solid Non-organic Residues (RSU), Construction and Demolition Waste (RDC), Banana Industrial Waste (RIB) and Forest Residues (RF), resulting from of the selection phase for recycling, containing paper, paperboard, plastics, wood and textiles, free of rubber and PVC, crushed, mixed, pressed and shaped in the form of cylinders (briquettes), or in thin strips, characterized in that it comprises the following phases: (a) sorting and sorting, with waste composed of paper, paperboard, plastics (excluding PVC), wood and textiles being retained; (b) drying of the elements selected in (a), with moisture control, not exceeding 6%. c) grinding and reduction to powder or fine particles of the dry elements resulting from the previous step, with a particle size of up to 3cm; d) control and selection of the components, in terms of their quantity and nature, in order to obtain a uniform mass; e) homogenization and final mixing of the components selected in the previous step; (f) a substantial increase in the specific gravity of the product from about 1 to 2 and a reduction in volume by about 70%; g) pressing and / or compacting the product and packaging; h) molding the product in the form of small cylinders (briquettes), or thin strips.

Use of the alternative solid fuel according to the previous claims, characterized in that it is used in substitution of coal and the like for industrial applications, in mono or co-combustion, except in those where high purity levels are required or in those whose products are food. Lisbon, 22 (¾ February 2006 - and, ··? · / / ^.