PT2732879T - Moinho para triturar lixo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "MOINHO PARA TRITURAR LIXO" A presente invenção refere-se a um moinho para triturar lixo, em particular para a trituração fina de residuos sólidos urbanos (RSU) (em inglês o acrónimo é MSW para "Municipal Solida Waste"), residuos industriais, residuos especiais e residuos semelhantemente processáveis, para efeitos de conversão em combustível derivado de residuos (CDR)(em inglês o acrónimo é RDF para "Refused-Derived Fuel") ou combustível sólido secundário. A invenção também se refere a uma instalação para a reciclagem de energia a partir de residuos. A área de aplicação preferida da invenção é a da trituração de residuos municipais sólidos, à qual irá ser feita referência extensa durante a descrição que se segue, sem por isso excluir outras aplicações possíveis que têm requisitos semelhantes. Em ligação com o tratamento de residuos é conhecida uma série de diferentes aparelhos de trituração os quais são descritos brevemente abaixo em algumas das suas caracteristicas essenciais.

Um primeiro tipo de instalação é a que está descrita na patente italiana IT1317056. Esta instalação foi desenhada de forma a implementar um processo de tratamento de resíduos relativamente complexo. Por conseguinte, é caracterizada por uma sucessão de aparelhos, cada um dos quais é desenhado para efectuar uma função específica dentro do âmbito do processo global. Nesta instalação os resíduos sólidos urbanos (RSU) são convertidos no chamado combustível derivado de resíduos ou CDR. Este tipo conhecido de instalação, embora muito apreciado devido à qualidade do produto acabado, não está isento de inconvenientes.

Uma primeira série de inconvenientes consiste naqueles associados com a complexidade e, portanto, com a natureza delicada do processo de tratamento dos resíduos. Em particular, um ponto fraco da instalação foi identificado no moinho de pás contra-rotativas, a operação do qual é facilmente afectada ou impedida pelo material que é difícil de triturar. Durante o tratamento dos resíduos sólidos urbanos, apesar de recente legislação destinada a assegurar a reciclagem ou eliminação alternativa dos resíduos especiais, não é possível excluir a presença de corpos que têm uma estrutura muito forte, tipicamente corpos minerais ou metálicos que são não magnéticos (e, portanto, não podem ser eliminados pelos dispositivos geralmente situados a montante da fase de trituração, tais como os chamados separadores de metal). A presença de tais corpos impede o funcionamento correcto do moinho de pás contra-rotativas e, portanto, da totalidade da instalação descrita na patente IT1317056. Sempre que tal evento ocorre é, portanto, necessário parar toda a instalação e o pessoal de manutenção deve intervir a fim de remover os corpos que não podem ser triturados.

Uma segunda série de inconvenientes associada a este tipo de instalações é o do consumo global de energia que é necessário para a toda a operação de processamento. Este consumo de energia pode ser quantificado num valor de mais de 250 kW para cada tonelada de residuos tratados. Este valor é relativamente elevado, em particular em vista do facto de que é necessário adicionar uma energia adicional necessária para remover, antes de carregar a máquina, todos aqueles componentes que podem criar problemas (tipicamente massas de metais e minerais de qualquer tamanho) e finalmente reduzir o tamanho de partícula do material. O CDR descarregado a partir da instalação é na verdade composto por partes que têm uma dimensão de partícula na região de 25-30 mm, a qual é demasiado grande para a alimentação directa de um queimador se o CDR não for combinado com uma quantidade maior de

outro combustível, tipicamente um combustível fóssil. Como as coisas estão neste momento, por conseguinte, o CDR produzido pelas instalações do tipo conhecido, a fim de ser capaz de assegurar uma combustão eficaz deve ser utilizado em quantidades de entre 25% e 35%. Alternativamente, o referido CDR poderia ser ainda mais reduzido em tamanho, de modo a atingir um tamanho de partícula de cerca de 5-10 mm, com um novo aumento do consumo de energia, reduzindo assim ainda mais a eficiência energética global do método de processamento.

Para além dos inconvenientes acima mencionados, um outro inconveniente foi encontrado: a presença nos RSU de corpos que não podem ser triturados resulta na utilização de uma grande quantidade de energia mecânica que, quando prolongada ao longo do tempo até à remoção de tais corpos não trituráveis, resulta num aumento da temperatura local. Dentro da massa dos RSU a ser processada, a qual em geral se mantém a uma temperatura próxima da temperatura ambiente, alguns pontos podem, por conseguinte, atingir temperaturas que são muito mais elevadas, até mesmo da ordem de centenas de graus Celsius. Estas temperaturas podem facilmente produzir o amolecimento das fracções de polímero presentes nos RSU e, eventualmente, bloquearem as grades de saída dos resíduos de solo.

Um segundo tipo de instalação conhecido é aquele descrito no documento de patente EP2062645A1. Esta instalação tem sido desenvolvida especificamente para o tratamento dos chamados resíduos de equipamentos electrónicos e elécticos (REEE) (em inglês o acrónimo é WEEE para "Waste of Electric and Electronic Equipmeent"). Ela compreende um moinho que consiste de uma câmara de trituração dentro da qual opera um rotor. 0 rotor compreende um cubo ao qual estão ligadas algumas correntes. A rotação do cubo provoca a rotação das correntes que, submetidas à força centrífuga, estão dispostas radialmente e varrem a câmara de trituração. Os REEE, introduzidos a partir de cima, são atingidos pelas correntes e estão sujeitos a uma série de movimentos de impacto e de ricochete que fazem com que sejam gradualmente fragmentados. A utilização deste tipo de moinho provou ser relativamente eficiente somente em relação aos REEE para os quais ele foi desenhado. Geralmente estes residuos têm uma estrutura bastante rigida que, portanto, dá origem a colisões elásticas e, após impactos mais violentos, a fracturas elásticas frágeis que absorvem uma baixa quantidade de energia de deformação. Devido a estas caracteristicas dos REEE, num curto periodo de tempo um grande número de choques e impactos são produzidos, o que resulta numa fragmentação eficiente do material para um tamanho de partícula aceitável. A utilização deste tipo de moinho, no entanto, não provou ser adequada para outros tipos de residuos, tipicamente RSU e residuos semelhantes processáveis (abaixo referidos em geral pela abreviatura RSU) . Os referidos residuos, de facto, têm uma estrutura que, embora não possa ser facilmente definida, em geral tem um comportamento muito diferente em relação aos impactos, em comparação com os REEE. A massa de RSU, de facto, tem um comportamento elasto-plástico ou mesmo um comportamento visco-plástico quando há uma significativa fracção húmida. Tal comportamento resulta em colisões que são principalmente inelásticas e que absorvem uma grande quantidade de energia de deformação. Por outras palavras, os RSU, introduzidos a partir de cima no moinho, são atingidos pelas correntes e, sem qualquer acção de ricochete, aderem a elas e simplesmente começam a rodar. Os principais efeitos globais deste comportamento dos RSU consistem em longos tempos de permanência no interior da câmara de trituração e num alto consumo de energia devido ao processo de fragmentação que é conseguido por meio do sucessivo despedaçamento produzido por fricção. Paralelamente a estes inconvenientes, há, pelo menos, um outro inconveniente resultante do mesmo. 0 longo tempo de permanência dos RSU no interior da câmara de trituração e a grande quantidade de energia mecânica absorvida por ela resulta num aumento geral da temperatura da massa a ser processada. Este aumento da temperatura pode facilmente resultar num amolecimento das fracções de polimero presentes nos RSU e, neste caso também, no bloqueio das grades de sarda dos residuos do solo. 0 documento US 3606265 descreve um aparelho para fragmentar residuos que compreende dois rotores, os quais podem ser equipados com correntes. O objectivo da presente invenção é, por conseguinte, ultrapassar, pelo menos parcialmente, os inconvenientes acima mencionados com referência à técnica anterior.

Em particular, uma tarefa da presente invenção é proporcionar um moinho adequado para triturar diferentes tipos de residuos.

Uma outra tarefa da presente invenção é proporcionar um moinho que tem uma elevada eficiência energética.

Uma outra tarefa da presente invenção é proporcionar um moinho com uma estrutura simples.

Uma outra tarefa da presente invenção é proporcionar um moinho que permite uma redução do teor bacteriano presente na massa tratada no seu interior.

Uma outra tarefa da presente invenção é proporcionar uma instalação que permite uma fácil e eficiente reciclagem de energia a partir dos residuos, em especial a partir dos RSU: 0 objectivo e as tarefas acima referidas são conseguidos através de um moinho de acordo com a Reivindicação 1 e de uma instalação de acordo com a Reivindicação 13.

As caracteristicas próprias e as vantagens adicionais da invenção surgirão a partir da descrição, feita abaixo, de um número de exemplos de modelos de realização, dada a titulo de um exemplo não limitativo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a Figura 1 mostra uma vista em planta de um moinho de acordo com a invenção; a Figura 2 mostra uma vista de lado de um moinho semelhante ao da Figura 1 em que, para maior clareza, parte da parede lateral foi removida; - a Figura 3 mostra esquematicamente uma vista em instalação de um outro modelo de realização do moinho de acordo com a invenção; - a Figura 4 mostra esquematicamente uma vista em planta de um outro modelo de realização do moinho de acordo com a invenção; - a Figura 5 mostra esquematicamente uma vista em planta de um outro modelo de realização do moinho de acordo com a invenção; - a Figura 6 mostra esquematicamente uma vista em planta de um outro modelo de realização do moinho de acordo com a invenção; - a Figura 7 mostra uma vista em planta de um moinho semelhante ao mostrado na Figura 1; - a Figura 8 mostra uma vista em planta de um moinho semelhante ao da Figura 1, em que um primeiro modo de operação da invenção é ilustrado esquematicamente; - a Figura 9 mostra uma vista em planta de um moinho semelhante ao da Figura 1, em que um segundo modo de operação da invenção é ilustrado esquematicamente; - as Figuras 10.a a 10.f mostram esquematicamente um número de modelos de realização do detalhe indicado por X na Figura 2; - a Figura 11 mostra uma vista em planta de um moinho semelhante ao da Figura 1 com algumas partes mostradas semitransparentes; - a Figura 12 mostra uma vista em planta de um moinho semelhante ao da Figura 3 com algumas partes mostradas semitransparentes; a Figura 13 mostra uma vista em corte transversal ao longo da linha XIII-XIII da Figura 12; e - a Figura 14 mostra uma vista axonométrica de um moinho semelhante ao da Figura 11 em que, para maior clareza, algumas peças acessórias foram removidas.

Com referência às figuras anexas, um moinho para trituração de residuos ou de lixo R é indicado no seu todo por 2 0. O moinho 20 compreende, pelo menos, uma câmara de trituração 22 definida por uma parede lateral 24 e um fundo 26. O moinho 20 também compreende, pelo menos, dois rotores 30i e 302 que rodam em torno dos respectivos eixos substancialmente verticais Xi e X2. Cada um dos rotores 30 compreende um cubo 32 e uma pluralidade de correntes 34 ligadas ao cubo 32 e destinadas a varrer parte da câmara de trituração 22 durante a rotação do rotor 30.

Como já foi mencionado acima, cada um dos rotores 30 do moinho 20 de acordo com a invenção define um eixo de rotação X especifico. Na presente descrição, algumas convenções foram adoptadas como se segue. "Axial" é entendida como significando a direcção de qualquer linha recta paralela ao eixo X. "Radial" é entendida como significando a direcção de qualquer meia-linha recta que tem a sua origem no eixo X e é perpendicular ao mesmo. "Circunferencial" (ou "tangencial") é entendida como significando a direcção de qualquer (linha recta tangente a uma) circunferência centrada no eixo X e disposta num plano perpendicular ao mesmo. O moinho 20 também está submetido à aceleração da gravidade indicada na Figura 2 pelo vector g. A descrição que se segue refere-se, excepto quando especificamente indicado de outro modo, ao moinho 20 na configuração de trabalho, isto é, os conceitos comuns de vertical, horizontal, alto, baixo, etc, são especificamente definidos com referência à aceleração da gravidade g.

Como se pode observar nas figuras anexas (em particular as Figuras 2 e 7), a câmara de trituração 22 tem internamente um número de volumes de trituração 28 que correspondem ao número de rotores 30 presentes no moinho 20. O volume de trituração 28 de um rotor especifico 30 é aqui definido como sendo o volume, incluido no interior da câmara de trituração 22, definido pela interpolação axial das circunferências no interior das quais as correntes 34 desse especifico rotor 30 rodam. Este volume é, pela sua natureza, caracterizado por uma simetria de rotação em torno do respectivo eixo X. De acordo com os modelos de realização mostrados nas figuras em anexo, todas as correntes 34 de um único rotor 30 têm um comprimento idêntico e, por conseguinte, os volumes de trituração 28 assumem a forma de cilindros circulares rectos. De acordo com outros modelos de realização (não mostrados) o referido volume assume outras formas que são consideradas como sendo adequadas para gerir o fluxo de residuos R no interior do moinho 20. De acordo com alguns modelos de realização do moinho 20, os volumes de trituração 28 dos rotores 30 são separados uns dos outros.

De acordo com os modelos de realização mostrados nas Figuras anexas 1, 3, 4 e 6 a 9, a câmara de trituração 22 é obtida a partir da soma liquida dos volumes de trituração 28 dos rotores individuais 30. Por outras palavras, não há nenhuma porção da área plana da câmara de trituração 22 que não esteja incluida no interior de um dos volumes de trituração 28 e que não seja, portanto, afectada pela rotação de, pelo menos, uma corrente 34.

De acordo com estes modelos de realização, a parede lateral 24 tem, por conseguinte, uma forma de modo a seguir com precisão o perfil dos volumes de trituração 28 e, portanto, o da câmara de trituração 22. Como pode ser visto nas figuras anexas, para maior clareza, uma distância relativamente grande é mostrada entre as extremidades radiais das correntes 34 e a parede lateral 24. Na realidade, esta distância é decididamente mais pequena. Do mesmo modo, nas Figuras anexas 2 e 7, para maior clareza, uma distância relativamente grande é mostrada entre o volume de trituração 28 e a parede lateral 24 que segue o seu perfil. Na realidade, esta distância é decididamente mais pequena.

De acordo com o modelo de realização mostrado na Figura 5, em vez disso, a câmara de trituração 22 é obtida a partir da soma dos volumes de trituração 28 dos três rotores 30 mais um número de volumes de ligação. Por outras palavras, existem algumas porções da área plana da câmara de trituração 22 que não estão incluídas dentro de qualquer um dos volumes de trituração 28 e que, portanto, não são afectadas pela rotação de uma corrente 34. Como se pode notar, de facto, os volumes de trituração 28 do moinho na figura 20 são totalmente idênticos aos do moinho 20 mostrado na Figura 4, enquanto as respectivas câmaras de trituração 22 são diferentes. Enquanto a câmara de trituração 22 do moinho 20 na Figura 4 tem uma área plana que consiste de três lóbulos que seguem os volumes de trituração 28, a câmara de trituração 22 do moinho 20 de acordo com a Figura 5 tem uma área plana circular maior do que a acima descrita.

Como se pode notar, nas figuras anexas 4 a 6, a câmara de trituração 22 tem internamente um certo número de obstáculos 46. Estes obstáculos 46 preenchem os espaços das câmaras de trituração 22 que não pertencem a qualquer dos volumes de trituração. Eles podem ser considerados como formando uma continuação ideal da parede lateral 24. A presença dos obstáculos 46 tem uma dupla função. Em primeiro lugar os obstáculos impedem a acumulação de massas de residuos em pontos da câmara de trituração 22 que não são alcançados por qualquer corrente 34. A acumulação e a consequente presença de residuos R, que não são submetidos à acção das correntes 34 resultariam numa redução global da eficiência do processo. Além disso, os obstáculos 46 oferecem mais superfícies e bordos adequados para gerar os impactos necessários à fragmentação dos residuos R.

De acordo com certos modelos de realização, os eixos de rotação X dos rotores 30 são fixos, tanto uns em relação aos outros como em relação às paredes 24 da câmara de trituração 22. Por outras palavras, a distância interaxial entre os dois rotores 30i e 302 de um mesmo moinho 20 é fixa; por conseguinte, os eixos Xi e X2 dos dois rotores 30i e 302 não podem ser movidos um em direcção ao outro ou afastarem-se um do outro.

De acordo com os modelos de realização mostrados nas figuras anexas, a parede lateral 24 é substancialmente vertical e tem uma forma cilíndrica, pelo menos ao longo de secções, enquanto o fundo 26 é substancialmente horizontal. De acordo com outros modelos de realização possíveis, a parede lateral 24 pode, por exemplo, ser inclinada de modo a ter uma configuração cónica ao longo de secções. Esta solução pode, por exemplo, ser útil para ter em conta as formas específicas escolhidas durante a fase de desenho dos volumes de trituração 28 dos rotores 30. Além disso, o fundo 26 pode não ser plano, pode não ser horizontal ou pode nem ser plano nem horizontal. O fundo pode, por exemplo, ter uma configuração inclinada, mesmo apenas ao longo de seções. Esta solução pode ser útil em condições particulares para facilitar a expulsão de certas fracções dos resíduos R a serem processados no interior do moinho 20 .

Como pode ser entendido a partir das figuras anexas, no interior de cada moinho 20, os volumes de trituração 28 dos diversos rotores 30 estão adjacentes uns aos outros em pares, definindo uma zona de tangência 38, através da qual os dois volumes 28 comunicam um com o outro. Por outras palavras, nas zonas de tangência 38 não há nenhum obstáculo fixo que se opõe à passagem de material desde o volume de trituração 28i de um rotor 30i até ao volume de trituração 282 do rotor adjacente 302. À luz dos comentários acima feitos e com particular referência às Figuras 8 e 9, o princípio de funcionamento do moinho 20 de acordo com a invenção é agora descrito em detalhe. Os resíduos R introduzidos a partir de cima no moinho 20 caiem por meio da gravidade e de uma forma mais ou menos aleatória entram em contacto com as correntes 34 dos rotores 30. Tal como já foi descrito em relação à técnica anterior, os RSU característicamente comportam-se, em geral, de forma a provocarem a geração de colisões substancialmente inelásticas. Como resultado, na sequência de alguns impactos devido à passagem dos resíduos através dos níveis de rotação das várias correntes 34, os próprios resíduos acabam por assentar sobre o fundo 26 e são conduzidos rotativamente pela corrente 34 mais baixa. No entanto, ao contrário do que ocorre em moinhos do tipo conhecido, os resíduos que começam a rodar no interior do moinho 20 de acordo com a invenção sofrem uma nova série de impactos que rapidamente os reduzem ao tamanho de partícula desejado. O movimento de rotação das correntes 34 confere uma elevada velocidade circunferencial aos resíduos R e, consequentemente, submete-os a uma elevada aceleração centrífuga. Isto significa que quaisquer resíduos que começam a rodar em conjunto com uma corrente 34 aderem à parede lateral 24 e são transportados ao longo da mesma na direcção circunferencial tão longe quanto a zona de tangência 38 onde a parede lateral 24 segue um precurso diferente daquele do volume de trituração 28.

Neste ponto, podem ocorrer dois diferentes fenómenos dependendo se a rotação dos dois rotores adjacentes 30 é na mesma direcção ou em direcções diferentes.

Com referência específica à Figura 8, o efeito que ocorre na zona de tangência 38 entre dois rotores adjacentes 30 que rodam na mesma direcção é agora descrito. Nesta situação, os resíduos rodados pelo rotor do lado direito e os resíduos rodados pelo rotor do lado esquerdo entram em contacto uns com os outros. De facto, a aceleração centrífuga que actua sobre os dois tende a fazer com que eles se movam um em direcção ao outro. O impacto entre os referidoe resíduos ocorre a uma velocidade relativa muito elevada definida pela soma das velocidades tangenciais dos resíduos impulsionados a partir do lado direito e a partir do lado esquerdo. Estas velocidades são semelhantes em termos de módulo, mas têm uma direcção oposta. O efeito desses impactos é susceptível de provocar uma rápida trituração dos resíduos R. A eficiência desta acção pode ser auxiliada pela presença esporádica, no interior da massa de resíduos R a ser tratada, de corpos que não podem ser triturados. Estes corpos, de facto, mantêm uma alta capacidade de impacto contra outros resíduos, provocando a fragmentação dos mesmos.

Com referência específica à Figura 9, o efeito que ocorre na zona de tangência 38 entre dois rotores adjacentes 30 que rodam em direcções opostas é agora descrito. Nesta situação, os resíduos rodados pelo rotor do lado direito e os resíduos rodados pelo rotor do lado esquerdo entram em contacto uns com os outros. De facto, a aceleração centrífuga que actua sobre os dois tende a fazer com que eles se movam uns em direcção aos outros. O impacto ocorre entre os resíduos e o bordo de canto definido pela parede lateral 24. As velocidades tangenciais dos resíduos impulsionados a partir do lado direito e a partir do lado esquerdo têm, de facto, o mesmo módulo e a mesma direcção. Neste caso também o efeito destes impactos é susceptível de provocar uma rápida trituração dos resíduos. Neste caso também a eficiência desta acção pode ser auxiliada pela presença esporádica, no interior da massa dos resíduos R a ser tratada, de corpos que não podem ser triturados. Estes corpos, de facto, mantêm uma alta capacidade de impacto contra outros resíduos, provocando a fragmentação dos mesmos contra o bordo de canto.

De acordo com um modelo de realização a velocidade tangencial das extremidades das correntes 34 é igual a cerca de 270 km/h ±30%, por conseguinte a velocidade tangencial varia entre cerca de 190 km/h e cerca de 350 km/h.

Tendo em conta os valores acima indicados, o impacto que ocorre entre os resíduos no interior de um moinho tal como o ilustrado esquematicamente na Figura 8 ocorre a uma velocidade relativa de cerca de 540 km/h ±30%, definida pela soma das velocidades tangenciais dos resíduos impulsionados a partir do lado direito e a partir do lado esquerdo; a velocidade dos impactos varia, portanto, entre cerca de 380 km/h e cerca de 700 km/h.

De acordo com alguns modelos de realização da invenção, as correntes 34 podem estar presentes em diferentes quantidades e podem ter diferentes formas, tamanhos e pesos. As Figuras 1 a 6 mostram apenas rotores com quatro correntes 34 em que um único tipo de corrente é utilizado. A Figura 7 mostra, ao invés, de forma esquemática um número de variantes possiveis de correntes 34. 0 rotor do lado esquerdo utiliza seis correntes, enquanto que a corrente do lado direito usa oito correntes. É, obviamente, possivel ser utilizado um número variável de correntes. Como a pessoa especialista na técnica pode facilmente entender, uma consideração que surge no momento da escolha do número de correntes 34 para cada rotor 30 é a de equilibrar o rotor durante a rotação, a fim de evitar, tanto quanto possivel, a geração de vibrações que podem ser incómodas ou mesmo dar origem a ressonância estrutural. O rotor do lado esquerdo na Figura 7 também compreende duas correntes proporcionados com martelos 36 nas extremidades. Esta solução pode ser particularmente útil se o peso da corrente 34 deve ser aumentado sem aumentar excessivamente o tamanho das ligações. Desta forma, as caracteristicas de inércia no que respeita à capacidade de impacto sobre a massa de residuos R e a extensão durante a rotação podem ser aumentadas, sem dispensar a flexibilidade intermédia.

Em comparação com as quatro correntes 34 sem martelos nas extremidades 36 do rotor do lado esquerdo, o rotor do lado direito compreende quatro correntes que são mais leves e quatro correntes que são mais pesadas.

De acordo com outros modelos de realização (não mostrados) no lugar das actuais correntes com ligações anelares, tais como as que podem ser vistas nos modelos de realização mostrados, podem ser utilizados outros componentes flexíveis que têm um comportamento semelhante. A fim de satisfazer requisitos específicos, é possível utilizar, por exemplo, em vez das próprias correntes, secções de corda, cabo, cordão ou similares. Pode, portanto, ser entendido que o termo "corrente" é utilizado na presente descrição no seu sentido mais amplo.

Um outro parâmetro de desenho importante para as correntes 34 é a posição axial ao longo do cubo 32. A figura 2 mostra esquematicamente um certo número de possíveis disposições axiais. 0 rotor do lado esquerdo mostra claramente três correntes 34 a três alturas diferentes, enquanto que a quarta corrente, devido à posição particular do cubo 32, não é visível. 0 rotor do lado direito mostra, ao invés, todas as quatro correntes, a partir do qual pode ser visto (devido à escolha particular utilizada neste caso) que uma única corrente ocupa a posição mais alta, que uma única corrente ocupa a posição mais baixa, enquanto que duas correntes, que são diametralmente opostas uma à outra, partilham a posição intermédia. 0 número de correntes 34 para cada rotor 30, bem como a sua forma, as suas dimensões, o seu peso e a sua disposição axial, podem ser escolhidoe dependendo do tipo de resíduos R que, em qualquer caso, devem ser processados no interior do moinho 20.

As correntes 34 são, de facto, liqadas ao respectivo rotor 30 de uma forma rígida, mas amovível. Esta solução, além da possibilidade de variar os parâmetros do desenho das correntes 34 utilizados durante a trituração, também permite que as correntes gastas ou danificadas 34 sejam facilmente substituídas.

De acordo com a invenção, a câmara de trituração 22 compreende também grades 40 adequadas para permitir a expulsão dos resíduos de solo durante a operação do moinho 20. Por outras palavras, a fracção dos resíduos que já foi triturada e que já atingiu um tamanho de partícula suficientemente pequeno pode ser expulsa através das grades 40 durante a operação do moinho 20. As grades 40 ocupam, de preferência, a parte inferior da parede lateral 24 (como no modelo de realização da Figura 2) ou parte do fundo 26 (não mostrado nas figuras). A expulsão dos resíduos de solo é favorecida pela acção do rotor 30 e, em particular, das correntes 34 que movem constantemente a massa de resíduos R a ser processada e, em particular, lhe conferem uma aceleração centrífuga. De acordo com esta sequência de movimentos, por conseguinte, a massa de resíduos que ainda não tenha sido triturada ou não pode ser triturada pressiona contra a massa de resíduos já triturada, de modo a empurrá-la para fora da câmara de trituração 22 através das grades 40. Outros possíveis modelos de realização da grade 40 são mostrados nas Figuras 10 anexas. A Figura 7 mostra, esquematicamente, o ângulo α ao longo do qual as grades 40 se estendem. De acordo com a invenção, o ângulo α pode estar, vantajosamente, entre 90° e 210° . Um maior ângulo α permite uma remoção mais fácil e rápida dos resíduos já triturados reduzindo, portanto, o seu tempo de permanência no interior da câmara de trituração 22.

De acordo com a invenção, por exemplo, como mostado nas Figuras 11 a 14, as grades 40 separam a câmara de trituração 22 de uma ou mais câmaras de aspiração 48, que são mantidas sob um vácuo por meio de uma instalação de aspiração 50. O fundo das câmaras de aspiração 48 comunica com um alimentador de parafuso 52 desenhado para remover os resíduos já triturados. O princípio de funcionamento destes modelos de realização do moinho 20 é de seguida explicado. A acção da instalação de aspiração 50 gera um fluxo de ar que entra a partir do exterior para o moinho 20 por cima, passa através das grades 40 e continua ao longo das câmaras de aspiração 48. Este fluxo de ar segue, portanto, o mesmo percurso previsto para os resíduos R. O fluxo de ar evita que as fracções mais voláteis dos resíduos já triturados permaneçam desnecessariamente no interior da câmara de trituração 22, ou de serem capazes de passar para fora a partir do topo do moinho. Estas fracções voláteis, de facto, estando muito mais sujeitas a forças aerodinâmicas, em vez de forças de inércia, não são particularmente afectadas pelas elevadas forças centrífugas que são produzidas pelo rotor 30. Por essa razão, por meio da acção do sistema de aspiração 50, estas fracções podem ser eficazmente removidas da câmara de trituração 22. Os residuos já triturados R, quer se tratem de residuos pesados (extrudidos pela acção centrífuga do rotor 30) ou de residuos leves (aspirados pela acção da instalação de aspiração 50) passam, portanto, através das grades 40. Uma vez expelidas para dentro das câmaras de aspiração 48 através das grades 40, as fracções mais pesadas dos residuos R caiem no alimentador de parafuso subjacente 52 que as transporta para as seguintes estações da instalação. As fracções mais leves, em vez disso, são transportadas pelo fluxo de ar ao longo da câmara de aspiração 48 e, em seguida, ao longo da instalação de aspiração 50. Como se mostra esquematicamente na Figura 11, a instalação de aspiração 50 compreende uma câmara de repouso 54 no interior da qual há um aumento substancial da secção transversal da conduta ao longo da qual tem lugar a aspiração. O aumento da secção transversal da conduta, sendo o caudal do ar aspirado pela instalação o mesmo, resulta numa redução drástica da velocidade do fluxo de ar. Esta desaceleração do fluxo de ar reduz as forças aerodinâmicas que actuam sobre as partículas em suspensão, partículas essas que podem, em seguida, separarem-se do fluxo e cair. Para as partículas ainda mais leves e mais voláteis que são, em qualquer caso, transportadas pelo fluxo de ar, apesar de terem sido desaceleradas, é proporcionado um filtro de manqas 56 a jusante da câmara de repouso 54. 0 filtro de mangas 56 é mantido a funcionar de forma eficiente de uma maneira conhecida, por exemplo, por meio de movimentos de trepidação periódicos os quais fazem com que as partículas acumuladas caiam. As partículas transportadas pelo fluxo de ar e capturadas pela câmara de repouso 54 e pelo filtro de mangas 56 são, em seguida, reconduzidas para o fluxo principal dos resíduos já triturados R, por exemplo, para os alimentadores de parafuso 52.

Anteriormente foi feita referência à presença de corpos não trituráveis no interior da massa de resíduos R que está a ser processada. Esta presença, embora esporádica e, embora teoricamente não provável de ocorrer devido às disposições legais específicas aplicáveis em matéria de eliminação de resíduos, deve, mesmo assim, ser tomada em consideração na fase de concepção e durante a utilização de um aparelho de trituração de resíduos, tal como o moinho 20 de acordo com a invenção. Neste contexto, foi acima mencionado como a presença de corpos não trituráveis pode, até certo ponto, favorecer a acção de fragmentação (devido aos impactos na zona de tangência 38 entre os diferentes volumes de trituração 28) e a expulsão dos resíduos de solo (devido à força centrífuga que actua sobre os corpos não trituráveis e o impulso que os últimos produzem na fracção de solo). No entanto, a acumulação de uma quantidade excessiva de corpos não trituráveis deve ser evitada, de modo a não ocupar o volume de trabalho, nem aumentar excessivamente a carga de trabalho que actua sobre os rotores 30. De acordo com alguns modelos de realização (ver, por exemplo, o modelo de realização mostrado na Figura 7) o moinho 20, de acordo com a invenção compreende, pelo menos, uma porta de visita 42 para permitir a remoção periódica dos corpos não trituráveis. A Figura 7 também mostra uma das configurações possíveis para accionar o moinho 20. Na configuração particular, cada um dos dois rotores 30 é rodado, através de uma correia de transmissão, por um motor associado 44.

Obviamente outras configurações de accionamento são possíveis. É possível, por exemplo, accionar mais de um rotor 30 por meio de um único motor 44. Esta solução pode ser particularmente vantajosa, caso seja necessário obter a rotação sincronizada dos vérios rotores 30. Também uma caixa de velocidades pode ser disposta entre o motor 44 e o rotor 30 de modo a ser capaz de obter diferentes velocidades de rotação do rotor 30, dependendo dos requisitos de processamento específicos.

De acordo com o modelo de realização mostrado na Figura 13, o motor 44 está, em vez disso, contido no interior do cubo associado 12, numa configuração que é vulgarmente conhecida como um accionamento directo. Esta configuração oferece várias vantagens em relação às configurações acima descritas, sendo as referidas vantagens devidas, nomeadamente, à eliminação de qualquer forma de accionamento mecânico. Acima de tudo, o sistema é mais simples e, por conseguinte, assegura um maior grau de fiabilidade e uma maior eficiência. A simplicidade mecânica também reduz os custos de produção e de gestão.

Finalmente, a maior compacidade da solução de accionamento directo resulta numa mais fácil e mais racional implantação dos outros componentes auxiliares do moinho 20 e/ou da instalação como um todo. É óbvio que, na ausência de accionamentos mecânicos intermédios, o motor 44 tem de ser capaz de transmitir directamente a velocidade angular correcta ao rotor 30. A velocidade de rotação do motor 44 deve, portanto, ser controlada electronicamente para que possa ser mantida dentro dos valores desejados.

Por exemplo, num modelo de realização do moinho 20 que tem um diâmetro de rotor igual a cerca de 2,5 metros, a fim de assegurar uma velocidade tangencial de cerca de 270 km/h nas extremidades das correntes 34, a velocidade de rotação do motor 44 deve ser de cerca de 573 rpm durante a operação normal.

Obviamente, de acordo com outros modelos de realização com diferentes diâmetros de rotor, a velocidade de rotação do motor 44 durante a operção normal deve ser diferente, de modo a ser capaz de manter o valor da velocidade tangencial das extremidades das correntes 34 dentro dos valores desejados. 0 motor 44 é de preferência um "motor de binário", isto é, um motor que é capaz de desenvolver um binário elevado também a uma baixa velocidade de rotação. Estes motores de binário são geralmente motores síncronos de iman permanente, de preferência do tipo de três fases. Vantajosamente, o ajustamento da velocidade de rotação do motor 44 pode ser conseguido de uma maneira conhecida por meio de um inversor.

De acordo com certos modelos de realização, a remoção dos corpos não trituráveis é efectuada por meio da abertura automática da porta de visita 42. A abertura automática pode ser, por exemplo, controlada pela potência consumida pelo motor 44: quando o motor tende para um consumo que excede um limiar predefinido, pode concluir-se que as correntes 34 estão a arrastar ao longo do fundo 26 uma quantidade considerável de corpos não trituráveis. Ao atingir o limiar de potência, a porta de visita 42 é aberta automaticamente por alguns segundos, isto é, o tempo necessário para permitir a expulsão dos corpos não trituráveis por meio da força centrífuga. 0 valor do limiar de potência pode ser definido na fase de desenho pelo fabricante do moinho ou, mais vantajosamente, pelo utilizador do moinho. Deste modo é de facto possivel ter em conta as caracteristicas especificas dos diferentes tipos de massa de resíduos que podem ser processados.

De acordo com outros modelos de realização do moinho 20, a abertura automática da porta de visita 42 pode ser controlada por um sistema para detectar a temperatura na massa rotativa de resíduos R. Quando se regista um aumento da temperatura, pode-se deduzir que uma certa quantidade de corpos não trituráveis está a rodar juntamente com os resíduos e a fricção que é produzida como resultado aumenta a temperatura, pelo menos localmente. Quando um limiar de temperatura é atingido ou quando um limiar do gradiente da temperatura é registado, a porta de visita 42 é aberta automaticamente por alguns segundos, isto é, o tempo necessário para permitir a expulsão dos corpos não trituráveis por meio da força centrífuga. O limiar de temperatura e/ou o limiar de gradiente pode ser definido na fase de desenho pelo fabricante do moinho ou, mais vantajosamente, pelo utilizador do moinho. Deste modo é de facto possível ter em conta as características específicas dos diferentes tipos de massa de resíduos que podem ser processados.

De acordo com outros modelos de realização do moinho 20, a abertura automática da porta de visita 42 pode ser controlada por um algoritmo que tem em consideração a potência consumida pelo motor 44, a temperatura dos resíduos R e/ou o gradiente de temperatura. A presente invenção também se refere a uma instalação para reciclagem de energia a partir de residuos. A instalação compreende um moinho 20 de acordo com aquele acima descrito e um queimador adequado para a combustão óptima do CDR produzido pelo moinho. O queimador é do tipo bem conhecido no sector de reciclagem de energia a partir de residuos e, em particular, CDR. À luz da descrição acima feita será evidente para o perito na técnica a forma como o moinho 20 e a instalação de acordo com a invenção são capazes de superar a maior parte dos inconvenientes acima mencionados com referência à técnica anterior.

Em particular, será claro a forma como o moinho 20 de acordo com a presente invenção é adequado para triturar diferentes tipos de residuos. De facto, é particularmente adequado para triturar RSU, mas é também adequado para REEE e outros tipos de residuos sólidos.

Será também claro como o moinho 20 de acordo com a presente invenção tem uma eficiência energética que é decididamente maior do que a dos moinhos do tipo conhecido. Deve considerar-se, neste contexto, que um estudo especifico realizado pelo Requerente quantificou um gasto de energia tipicamente inferior a 80 kW por cada tonelada de residuos convertida a partir de RSU em RDF com um tamanho fino de partícula (inferior a 5 mm).

Além disso, será claro como o moinho 20 de acordo com a invenção tem uma estrutura simples e forte, que é capaz de resistir à presença de material não triturável.

Será também claro como, com a instalação de acordo com a presente invenção, é possivel conseguir a reciclagem fácil e eficiente de energia a partir de residuos, em particular RSU.

Finalmente, a presente invenção proporciona um moinho que permite uma redução no teor bacteriano presente nos RSU tratados no seu interior. De facto, a presença de RSU no interior da câmara de trituração e a quantidade de energia mecânica utilizada por isso provoca um aumento gradual da sua temperatura, de um modo semelhante ao já descrito em relação aos moinhos de tipo conhecido. No moinho de acordo com a invenção, no entanto, a fácil expulsão dos corpos não trituráveis e a mistura continua atingida pelas correntes limitam drasticamente os picos de temperatura e, ao mesmo tempo distribui o calor dentro de toda a massa dos RSU a ser processada. A temperatura geralmente fixa-se na gama de cerca de 60-80°C, por conseguinte sem qualquer problema no que se refere ao amolecimento das fracções termoplásticas e à consequente obstrução das grades. Pelo contrário, o efeito que tal aquecimento tem sobre os RSU é a de um tratamento semelhante à pasteurização, isto é, um tratamento onde o teor bacteriano é drasticamente reduzido (de cerca de 90%). O modelo de realização que compreende dois rotores 30 (mostrado, por exemplo, nas Figuras 1, 2, 7 a 9, e 11 a 14) é o modelo de realização básico do moinho 20. Assegura todas as vantagens acima mencionadas e, por conseguinte, representa uma melhoria substancial em comparação com os moinhos de tipo conhecido. O modelo de realização que compreende três rotores em linha (mostrado, por exemplo, nas Figuras 3 e 12) representa uma melhoria adicional. À luz da explicação do mecanismo para fragmentar os resíduos no interior do moinho 20, será de facto claro para o perito na técnica como é possível com o moinho de três rotores, que tem duas zonas de tangência 38 em vez de uma, tratar uma quantidade de resíduos que é substancialmente o dobro do moinho básico com dois rotores. Também será claro o modo como este modelo de realização é particularmente eficaz uma vez que, ao mesmo tempo que há um aumento no tamanho e no número de componentes em comparação com a versão de dois rotores, a capacidade de eliminação que pode ser conseguida com esta versão é significativamente maior.

Outros modelos de realização com três rotores, mas com várias zonas de tangência 38 (tal como, por exemplo, os ilustrados nas Figuras 4 e 5) ou também outros modelos de realização com mais de três rotores (tal como, por exemplo, o ilustrado na Figura 6) são, ao invés, menos vantajosos, principalmente devido aos problemas logísticos encontrados durante o transporte e a instalação e associados às suas dimensões totais.

Como já foi mencionado acima, nas instalaçãos de tipo conhecido, a fim de processar os residuos R de modo a obter-se a produção de CDR, está prevista uma série de várias máquinas: um triturador principal (que, inicialmente, fragmenta os residuos R em pedaços de tamanho maior), um triturador secundário provido de pás situadas mais perto umas das outras, de modo a reduzir o tamanho dos pedaços, e, finalmente, um triturador de pás para obter o tamanho de partícula final de cerca de 25 mm.

Este tamanho de partícula é no entanto relativamente grosseiro e, por conseguinte, a fim de conseguir uma combustão eficiente, o CDR deve ser utilizado em conjunto com uma quantidade de maior percentagem (65— 80%) de pó de carvão.

No moinho de acordo com a presente invenção, em vez disso, a produção de CDR é efectuada numa única passagem. Por outras palavras, o moinho de acordo com a invenção é capaz de processar a massa de residuos, como tal, isto é, como fornecida pelos serviços de recolha de residuos, sem qualquer tratamento intermédio. Independentemente do tamanho dos residuos recebidos R, o moinho sozinho de acordo com a invenção é capaz de alcançar a pulverização adequada dos mesmos: a maior parte do CDR produzido tem um tamanho e uma consistência de pó e/ou filamentosa.

Testes específicos levados a cabo pelo Requerente mostraram que, em média, mais do que 80% do material produzido pelo moinho tem dimensões caracteristicas menores do que 1 mm. A restante percentagem tem dimensões que são um pouco maiores e apenas ocasionalmente atingem 5 mm. Obviamente, os referidos dados têm um valor de natureza simplesmente estatística; ligeiras variações nos resultados podem ser determinadas pela natureza e pelas caracteristicas dos residuos recebidos R. É precisamente devido a este tamanho e consistência pulverizada e/ou sem fibras que o CDR produzido pelo moinho de acordo com a invenção é capaz de assegurar uma combustão óptima até ao ponto de ser capaz de substituir o pó de carvão até 100%%.

Este resultado, juntamente com o consumo limitado de energia necessário para o conseguir, é tal que o moinho 20 de acordo com a invenção representa uma solução decididamente vantajosa em comparação com as instalaçãos do tipo conhecido.

No que diz respeito aos modelos de realização do moinho de 20 acima descritos, o perito na técnica pode, com vista a satisfazer requisitos específicos, fazer modificações e/ou substituir os elementos descritos por elementos equivalentes, sem com isso se afastar do âmbito das reivindicações anexas.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Moinho (20) para a trituração de lixo (R), que compreende: pelo menos, uma câmara de trituração (22) definida por uma parede lateral (24) e por um fundo (26), e pelo menos, dois rotores (301, 3O2) que rodam em torno dos respectivos, substancialmente verticais, eixos Xi e X2, cada um dos rotores (301, 3O2) compreende um cubo (32) e uma pluralidade de correntes (34) ligadas ao cubo (32) e destinadas, durante a rotação do rotor (30), a varrer parte da câmara de trituração (22), caracterizado por o moinho (20) compreender ainda uma ou mais câmaras de aspiração (48) separadas da câmara de trituração (22) por meio de grades (40), as câmaras de aspiração (48) estão adaptadas para serem mantidas sob um vácuo por meio de uma instalação de aspiração (50).
2. 2. Moinho (20) de acordo com a Reivindicação 1, em que um volume de trituração (28) é definido, para cada rotor (30), interpolando axialmente as circunferências no interior das quais as correntes (34) do rotor (30) rodam.
3. 3. Moinho (20) de acordo com a Reivindicação 2, em que a câmara de trituração (22) é obtida a partir da soma liquida dos volumes de trituração (28) dos rotores individuais (30), de tal modo que não há nenhuma porção da área plana da câmara de trituração (22) que não está incluída no interior de um dos volumes de trituração (28) e que não é, portanto, afectada pela rotação de, pelo menos, uma corrente (34).
4. 4. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das Reivindicações 2 ou 3, em que a parede lateral (24) tem uma forma de modo a seguir com precisão o perfil dos volumes de trituração (28).
5. 5. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das Reivindicações 2 a 4, em que os volumes de trituração (28) dos vários rotores (30) são adjacentes uns aos outros em pares, definindo uma zona de tangência (38) através da qual os dois volumes (28) comunicam um com o outro.
6. 6. Moinho (20) de acordo com a reivindicação anterior, em que nas zonas de tangência (38) não há qualquer obstáculo fixo que se oponha à passagem de um corpo desde um volume de trituração (281) de um rotor (301) para o volume de trituração (282) do rotor adjacente (3O2)·
7. 7. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as correntes (34) estão ligadas ao respectivo rotor (30) de uma forma rígida, mas amovível.
8. 8. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as grades (40) da câmara de trituração (22) estão desenhadas para permitir, durante o funcionamento do moinho (20), a expulsão da fracção de residuos já triturada que atingiu um tamanho de partícula suficientemente fino.
9. 9. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os eixos de rotação X dos rotores 30 são fixos, tanto uns em relação aos outros como em relação às paredes (24) da câmara de trituração (22).
10. 10. Moinho (20) de acordo com a reivindicação 1, em que o fundo das câmaras de aspiração (48) comunica com um alimentador de parafuso (52) desenhado para remover os residuos já triturados.
11. 11. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende ainda um motor (44) para accionar de modo rotativo um rotor (30), o motor (44) está contido no interior do cubo (32) do rotor (30).
12. 12. Moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende ainda, pelo menos, uma porta de visita (42) para permitir a remoção periódica dos componentes não trituráveis.
13. 13. Moinho (20) de acordo com a reivindicação anterior, que compreende ainda, pelo menos, um motor (44) para accionar de modo rotativo pelo menos os referidos dois rotores (301, 3O2) e em que a abertura da porta de visita (42) é controlada automaticamente em função da potência consumida pelo motor (44).
14. 14. Moinho (20) de acordo com a Reivindicação 12 ou 13, em que a abertura da porta de visita (42) é controlada automaticamente em função da temperatura na massa de residuos rotativa R.
15. 15. Instalação para a reciclagem de energia a partir de residuos (R) , que compreende um moinho (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores e um queimador desenhado para optimizar a combustão do combustível derivado de residuos produzido pelo moinho (20) .