Proceso de gestión y de valorización de residuos urbanos y planta de gestión para llevar a cabo dicho proceso y producto obtenido en él.

- "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" de los que realizan un pre-tratamiento de los residuos urbanos recibidos,

y mediante la combustión de los mismos obtienen el calentamiento de un fluido para la formación de vapor que cree energía eléctrica caracterizado en que dicho proceso está formado por 5 las siguientes etapas:

A. Recepción controlada, regulada y segregada de los residuos urbanos restringida a la capacidad de gestión de la planta, sin realizar almacenamiento de residuos no pre-tratados.

B. Higienización de los vehículos que entran y salen de la planta, así como adecuación de la presión ambiental interior de la planta por debajo de la presión ambiental exterior.

C. Pre-tratamiento de los residuos urbanos y agrupación o separación en los grupos de residuos según el número de cámaras previas de que disponga la cámara de post-combustión.

D. Combustión previa de los residuos urbanos en una o más cámaras previas, en condiciones de pirolisis con déficit de aire en su proporción estequiométrica.

E. Post-combustión de los humos producidos en la combustión previa, con la aportación controlada de combustible auxiliar no contaminante, preferentemente biomasa, en ambiente con suficiente oxígeno para producir la combustión total de la materia orgánica que pudiera permanecer en los humos.

F. Los humos producto de la combustión se destinan al calentamiento del fluido de intercambio para producir el vapor en el generador.

G. Los residuos pre-tratados que se queman parcialmente en la combustión previa, se reintroducidos en la cámara de combustión previa, las veces necesarias, hasta realizar un quemado completo, gestionando las cenizas finales como productos inertes.

H. La mezcla de biomasa y de parte de los residuos pre-tratados que no han entrado en combustión, se acondiciona para realizar su compactado obteniendo un producto biocombustible sólido densificado.

I. Se produce agua caliente en las etapas de expulsión de los gases al exterior para el procesos auxiliares.

J. Estos procesos están controlados de forma totalmente automática, recibiendo información de las características de los compuestos (residuos, humos, agua, vapor, etc) y de las características físicas que transcurren por el proceso, y actuando sobre la aportación de residuos de cada uno de los tipos a las cámaras previas, el paso de humos a la cámara de post-combustión, el combustible utilizado 40 en ambas cámaras, la aportación de oxígeno a ellas, el flujo de humos al generador de vapor, los sistemas de eliminación de dioxinas y furanos, así como el barrido de gases, y las condiciones de los procesos de economizadores y sobrecalentadotes habituales en el resto del proceso.

Proceso de gestión y de valorización de residuos urbanos y planta de gestión para llevar a cabo dicho proceso y producto obtenido en él

Objeto de la Invención.

Más concretamente la invención se refiere a un proceso y a la correspondiente planta de gestión de los residuos urbanos para reducir dichos residuos mediante su combustión, obteniendo energía a partir de dicha gestión.

Estado de la Técnica.

Los procesos de gestión de residuos urbanos que basan su método principal en la combustión de dichos residuos para su minimización, son los que forman el estado de la técnica de la invención.

Dichos procesos del estado de la técnica están descritos en los documentos US-A-4829911 y EP-A-1217059, entre otros.

Dichos procesos conocidos parten de un almacenamiento de residuos urbanos como fuente de alimentación de la planta, los cuales se segregarán por diversos medios, tal y como se muestra en la patente española n° ES 2086264, utilizando triturado, esterilizado, separado electromagnético, etc. Dedicando los residuos urbanos tratados exclusivamente a un proceso de minimización de los mismos, mediante combustión o gasificación de los mismos.

Este proceso previo crea una mala gestión de los residuos urbanos, ya que el depósito de los mismos provoca emisiones de olores molestas, así como que crea un habitual sedimento en la parte baja del depósito de almacenamiento de residuos, ya que la llegada no controlada de residuos provoca que nunca se vacíe dicho almacenamiento, con lo que la capa inferior se queda de forma indefinida, con los inconvenientes asociado a tener basuras compactadas durante mucho tiempo en una zona abierta.

En la combustión de los productos se conocen procesos en los que se realiza la combustión de los residuos tal y como llegan, una vez pre-tratados, para obtener energía calorífica que en los intercambiadores se transformará en un vapor que generará electricidad en las correspondientes turbinas asociadas al proceso. Esta forma de realizar la combustión de los residuos urbanos provoca que la temperatura obtenida en los hornos de combustión no sea estable para disponer de un proceso eficiente, ya que la entrada de residuos pre-tratados puede contener unas veces materiales de un poder calorífico idóneo para el proceso, y en el momento siguiente introducir residuos de un poder calorífico muy inferior, como sería fracciones orgánicas con mucho agua.

Del mismo modo se tiene que los procesos conocidos se basan en el uso de una caldera simple de combustión, con solo una cámara de combustión, generándose en ella los gases para el intercambio térmico y de la que se expulsan las cenizas y los humos residuales al exterior del proceso.

Como se ha indicado, los humos de dichos procesos conocidos son expulsados al exterior con la carga de contaminantes que tienen, debiendo utilizar un gran número de filtros para minimizar dicho impacto. En algunos procesos los humos son dirigidos a un recuperador para aprovechar la temperatura de los humos.

Los procesos y plantas conocidos no aportan soluciones de gestión que minimicen el impacto ambiental consecuencia de dicha gestión, y que creen un producto sólido alternativo a la energía eléctrica que pueda ser almacenado y utilizado o expedido posteriormente.

Finalidad de la Invención.

Es finalidad de la presente invención el disponer de un proceso de gestión y de valorización de residuos urbanos, que permita la coexistencia con núcleos de población cercanos, al ser respetuoso con las emisiones que se realizan en su proceso.

Es también objeto de la presente invención el producir energía a partir del proceso de gestión de residuos urbanos, de una manera eficiente, controlable y estable.

Por último, es objeto de la invención obtener un producto alternativo de dicha gestión del tipo biocombustible sólido densificado que pueda ser almacenado y utilizado como combustible, ya sea en la propia planta o por terceros una vez comercializado.

Descripción de la Invención.

La Invención se materializa en un proceso de gestión y valorización de residuos urbanos, que se lleva a cabo en una planta diseñada a tal efecto, y que tiene su punto de partida de la recepción de dichos residuos urbanos.

El sistema de recepción-almacenamiento de los residuos se basa en un almacenamiento limitado a la capacidad de gestión de los residuos urbanos, sin que exista un almacenamiento de los mismos a lo largo del tiempo de trabajo de la planta.

Esto permite evitar la acumulación de residuos, y su putrefacción o degeneración en productos susceptibles de emitir olores o gases indeseados. Además de esto la planta trabaja en unas condiciones de depresión ambiental, con lo que al disponer de esta presión ambiental inferior a la exterior, se asegura que la planta no emite al exterior olores de manera incontrolada por la abertura de sus puertas en la entrada y salida de vehículos o personas.

Los vehículos que realizan la aportación de los residuos, así como cualquier vehículo que entra y sale de la planta pasa una higienización de sus ruedas y puntos de contacto con la planta, para evitar el realizar emisiones por estos contactos. Los medios de higienización habitualmente se realizan mediante la aportación de agua calentada por el propio proceso.

El proceso parte de la recepción de residuos y su clasificación, pudiendo segregarse diferentes tipos de residuos desde un principio (por llegada de recogida separada, o por separación del mismo en la planta) según las cámaras de combustión previas que se dispongan para realizar el proceso. Esta primera segregación, permite que de esta manera se pueda adaptar el proceso a las limitaciones de inversión de la planta, partiendo de una inversión mínima que comprende al menos una cámara previa para todos los residuos orgánicos, así como realizar futuras ampliaciones pudiendo llegar a separar en diversas cámaras previas para controlar de una manera más eficiente el proceso de pre-combustión según el tipo de residuo que se introduce en dicha cámara previa. Esto evita el uso sin conocimiento previo de residuos que, aportados en cantidades no controladas, pueden bajar la aportación calorífica al proceso.

Antes de la introducción en estas cámaras previas, se realiza un pre-tratamiento de cada uno de los grupos de residuos que llegan a la planta, realizando su triturado, y separación visual, así como la separación de los metales, procediendo posteriormente a su machacado y nuevo cribado por trámeles, para realizar finalmente su transporte hacia el proceso de combustión, previo paso por una separadora de rayos X y por los medios necesarios para dotar a estos residuos urbanos pre-tratados de las condiciones de humedad, tamaño, temperatura, etc., necesarios para la eficiencia del proceso.

Una parte de los residuos pre-tratados, determinada por el sistema de control según las necesidades del proceso de producción de energía mediante combustión, se sacan de él antes de la combustión previa, y entran a realizar las operaciones necesarias que les convertirá en biocombustibles sólidos densificados.

El sistema de control del proceso, conocerá el número de cámaras previas, los grupos de residuos segregados, con la clase y características de dichos residuos que se quemarán en cada una de ellas, y las cantidades necesarias de residuos en las cámaras de combustión previa. De este modo, para la parte más importante de residuos pre- tratados, se procede a introducir la cantidad de los residuos en cada una de las cámaras previas, para realizar su combustión en condiciones de pirólisis, teniendo la aportación de oxígeno en un 50 - 80 % del valor estequiométrico de la relación de combustión, para evitar al máximo la formación de dioxinas y furanos. Además de esto se introduce un sistema de eliminación de dióxidos de nitrógeno, utilizando de como medio habitual para ello la inyección de amonio.

El subproducto que resulta como ceniza de la combustión previa de los residuos es reintroducido en la cámara de combustión previa para realizar una nueva pre-combustión de dichos residuos-subproductos las veces que se convenga, aprovechando que en la primera combustión previa los residuos no han sido quemados totalmente, con lo que pueden ser reaprovechados, y evitar que se desaproveche parte de su poder calorífico. Una vez se ha quemado el residuo y se decide no reintroducir más en la combustión previa, las cenizas como producto inerte, es gestionado de manera que se recoge en contenedores adecuados y se aprovecha en procesos y aplicaciones habituales de este tipo de productos inertes, tales como material auxiliar de construcción, árido para conglomerado de carreteras, componente... [Seguir leyendo]

1a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" de los que realizan un pretratamiento de los residuos urbanos recibidos, y mediante la combustión de los mismos obtienen el calentamiento de un fluido para la formación de vapor que cree energía eléctrica caracterizado en que dicho proceso está formado por las siguientes etapas:

A. Recepción controlada, regulada y segregada de los residuos urbanos restringida a la capacidad de gestión de la planta, sin realizar almacenamiento de residuos no pre-tratados.

B. Hlglenlzaclón de los vehículos que entran y salen de la planta, así como adecuación de la presión ambiental Interior de la planta por debajo de la presión ambiental exterior.

C. Pre-tratamlento de los residuos urbanos y agrupación o separación en los grupos de residuos según el número de cámaras previas de que disponga la cámara de post-combustlón.

D. Combustión previa de los residuos urbanos en una o más cámaras previas, en condiciones de pirólisis con déficit de aire en su proporción estequlométrica.

E. Post-combustión de los humos producidos en la combustión previa, con la aportación controlada de combustible auxiliar no contaminante, preferentemente biomasa, en ambiente con suficiente oxígeno para producir la combustión total de la materia orgánica que pudiera permanecer en los humos.

F. Los humos producto de la combustión se destinan al calentamiento del fluido de Intercambio para producir el vapor en el generador.

G. Los residuos pre-tratados que se queman parcialmente en la combustión previa, se relntroducidos en la cámara de combustión previa, las veces necesarias, hasta realizar un quemado completo, gestionando las cenizas finales como productos Inertes.

H. La mezcla de biomasa y de parte de los residuos pre-tratados que no han entrado en combustión, se acondiciona para realizar su compactado obteniendo un producto biocombustible sólido densificado.

I. Se produce agua caliente en las etapas de expulsión de los gases al exterior para el procesos auxiliares.

J. Estos procesos están controlados de forma totalmente automática, recibiendo información de las características de los compuestos (residuos, humos, agua, vapor, etc) y de las características físicas que transcurren por el proceso, y actuando sobre la aportación de residuos de cada uno de los tipos a las cámaras previas, el paso de humos a la cámara de post-combustión, el combustible utilizado en ambas cámaras, la aportación de oxígeno a ellas, el flujo de humos al generador de vapor, los sistemas de eliminación de dioxinas y furanos, así como el barrido de gases, y las condiciones de los procesos de economizadores y sobrecalentadotes habituales en el resto del proceso.

2a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 1a reivindicación caracterizado en que la etapa de combustión previa se tienen unas condiciones de proporciones estequiométricas de oxígeno en un 50 - 80 % de las que permiten la combustión total, y con un tiempo de permanencia de humos en la cámara previa de al menos 2 segundos y con temperaturas de entre 850 °C y 1000 °C.

3a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 1a reivindicación caracterizado en que la etapa de post-combustión se tiene un tiempo de permanencia de humos en la cámara de post-combustión de al menos 6 segundos y con temperaturas de hasta 1200 °C.

4a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 1a reivindicación caracterizado en que el acondicionamiento de la mezcla de biomasa y residuo pre-tratado se realiza para dejar la humedad relativa del compuesto en un 8 - 10 % y en unas proporciones que tengan un poder calorífico de al menos 4000 kcal/kg.

5a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 1a reivindicación caracterizado en que los productos biocombustibles sólidos densificados, una vez producidos parte son reutilizados en la combustión de las cámaras, y el resto es expedido para su almacenamiento y comercialización.

6a - "PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 1a reivindicación caracterizado en que el proceso de higienización de vehículos utiliza el agua calentada por los gases expulsados por el proceso.

7a - "PLANTA DE GESTIÓN PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" de las que disponen de maquinaria para el pre-tratamiento de los residuos, su combustión y el aprovechamiento de su combustión en energía eléctrica caracterizado en que la planta dispone de unos medios para mantener la presión ambiente en el interior de la planta por debajo de la presión ambiental del exterior de la 5 planta, se tienen habilitados unos medios de control, regulación y limitación del abastecimiento de residuos, la planta dispone de al menos una cámara previa de combustión a la cámara de post-combustlón a la que se le permite el acoplado de más de una cámara previa de combustión, con unos medios de producción de productos biocombustlbles sólidos densificados, un sistema de higienización de los vehículos en contacto con los residuos y de un sistema de control automático de los procesos mostrados en la reivindicación 1.

8a - "PLANTA DE GESTIÓN PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 7a reivindicación caracterizado en que las cámaras de combustión previa, de postcombustión y recirculación de residuos pre-tratados se realiza en una misma caldera.

9a - "PLANTA DE GESTIÓN PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 7a reivindicación caracterizado en que los sistemas de higienización de vehículos se forman por piscinas de agua calentada por el aprovechamiento de los gases, donde se sumerge la rueda del vehículo.

10a - "PRODUCTO OBTENIDO POR EL PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS

URBANOS" de los que se obtienen dentro de un proceso de producción de energía por combustión de energía eléctrica caracterizado en que el producto formado se trata de un blocombustible sólido densificado, compuesto por la mezcla de blomasa y residuos pre-tratados, compactada, con una densidad de 1 a 1,5 kg/dm3 y con una humedad relativa entre 8 - 10 % y un Poder Calorífico Inferior de al menos 15 KJ/kg.

11a - "PRODUCTO OBTENIDO POR EL PROCESO DE GESTIÓN Y DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS URBANOS" según la 10a reivindicación caracterizado en que la proporción de biomasa y residuo pre-tratado es de entre 10-50 % y 90-50 % respectivamente.