GASIFICADOR DE FUSION EN CUBA Y UN PROCEDIMIENTO PARA EL TRATAMIENTO TERMICO Y APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS.

Procedimiento para el tratamiento térmico y aprovechamiento de residuos de las clases,

consistencias y composiciones más diversas en un gasificador de fusión en cuba, caracterizado porque

- una vez que se ha encendido el gasificador de fusión en cuba, los residuos y aditivos se introducen a través de las partes de la cuba (8; 7) directamente hasta la zona de alta temperatura (H),

- a continuación se inyecta oxígeno en la zona de alta temperatura (H),

- los componentes minerales y metálicos de los residuos gotean o escurren,

- debido a las reacciones de conversión termoquímicas se producen simultáneamente productos de reacción gaseosos calientes como parte del gas bruto con los componentes orgánicos del residuo que no han sido quemados totalmente y que van descendiendo mediante dispositivos de aspiración (10) en flujo paralelo en sentido hacia el hogar (2), y se someten a una descomposición pirolítica,

- el cok de pirólisis que se forma durante el tiempo de sedimentación en la zona de reducción/craking (Z) se quema con oxígeno para formar otros productos de reacción gaseosos como gas bruto, acumulándose en el hogar (2) las escorias y el metal, y

- todo el gas bruto se aspira al mismo tiempo lateralmente entre la zona de alta temperatura (H) y la zona de reducción/craking (Z) a contracorriente, en flujo paralelo y en dirección transversal a las direcciones de flujo de los gases del horno

Gasificador de fusión en cuba y un procedimiento para el tratamiento térmico y aprovechamiento de residuos.

La invención se refiere a un gasificador de fusión en cuba y a un procedimiento para el tratamiento térmico y el aprovechamiento de residuos de las clases, consistencia y composición más diversas.

Es sabido que los residuos que se vayan a tratar térmicamente con técnica convencional de hornos de cuba, como por ejemplo el alto horno y el horno de cubilote, representan unas mezclas de materiales sumamente inhomogéneas. Como carga en el tragante del horno presentan tanto unas altas resistencias al flujo como también por lo general una marcada dirección de marcha por la pared y por encima de la pared. El aprovechamiento ecológico de residuos/desechos orgánicos se limita en esta técnica de instalaciones al insuflado o aspirado en la zona de alta temperatura y por lo tanto al empleo de sustancias gaseosas, líquidas o materias sólidas de grano fino. La carga a través del tragante, es decir la alimentación de material usual en la producción de hierro fundido y arrabio, desde arriba en la cuba del horno normalmente no es aplicable para residuos orgánicos. Los residuos orgánicos están sujetos entonces a una pirólisis convencional y enriquecen el gas de alto horno con productos de pirólisis.

Por el estado de la técnica se conocen el procedimiento OxiCup y el procedimiento KSK, que han resuelto este problema. Con estos dos procedimientos se puede producir un gas bruto con altos contenidos en CO y H₂, que está prácticamente exento de sustancias orgánicas nocivas.

En el procedimiento OxiCup desarrollado por la Firma Küttner de Essen, se trata de un horno de cubilote de viento caliente con superior empleo de oxígeno, que transforma materiales orgánicos. El carácter ecológico del procedimiento se asegura en este caso por medio de una técnica especial de depuración de los gases de escape, tal como se describe en Michael Lemperle, "The application of cupola fumaces in foundnes and steel plants" (La aplicación de hornos de cubilote en fundiciones y acerías), separata de CPT. Vol. 14 Nº 2/1998, pág. 4-11, Editorial Giesserei-Verlag GmbH, Düsseldorf. El inconveniente es en este caso que sólo se pueden transformar cantidades limitadas de residuos/desechos orgánicos.

En cambio, con el empleo del procedimiento KSK que es un principio de recirculación de gas y la correspondiente técnica de instalación parece ser posible el empleo ilimitado de residuos orgánicos. El carácter ecológico del procedimiento se asegura por una realimentación exterior de todo el gas de alto horno a la zona de alta temperatura. De este modo el gas bruto se aspira de la zona de la parte inferior de la cuba, donde termina la descomposición pirolítica de los componentes orgánicos de los materiales empleados.

Por el documento DE 196 40 497 C2 se da a conocer por ejemplo un horno de cubilote de recirculación de gas calentado por cok para el aprovechamiento material y/o energético de los materiales de residuo, en el que la cuba del horno, que se ensancha cónicamente desde el embudo de carga hasta el hogar está compuesta por tramos de horno que se ensanchan de forma cónica y/o tramos cilíndricos en la zona del plano de recirculación de gas y de extracción del exceso de gas y que presenta sendas cámaras de aspiración y una cámara anular de gran volumen de calmado del gas, que están comunicadas entre sí por una parte de la cuba del horno con un estrechamiento de la sección y una lanza de inyección directa de oxígeno allí instalada dirigida oblicuamente hacia la zona de fusión y sobrecalentamiento. Debajo del embudo de carga está situada una extracción de gas adicional y en la cámara superior de aspiración y calmado del gas está colocada una tubuladura para un orificio de inspección o para la instalación de un mechero adicional. La cámara inferior de aspiración y calmado del gas está comunicada directamente con una esclusa de alimentación de materia sólida así como con una tubuladura de aspiración del exceso de gas y uno o varios dispositivos de alimentación de agua. Esta disposición y realización de los distintos tramos del horno pretenden garantizar un desarrollo del proceso sin perturbaciones durante el aprovechamiento material o energético de los diversos materiales empleados con diferente consistencia y distintos intervalos de reblandecimiento, donde por una parte se reduce la velocidad del gas en la zona de los dos niveles de aspiración de gas, y con ello las manifestaciones complementarias y sedimentaciones de polvo en la zona de los orificios de recirculación de gas y aspiración del exceso de gas, de tal modo que está garantizado un desarrollo del proceso sin perturbaciones incluso utilizando materiales de alimentación húmedos, tales como por ejemplo fracciones de basura doméstica, y las temperaturas específicas del proceso que aparecen superiores a 800ºC ya no dan lugar a manifestaciones nocivas de sinterizado. Además el estrechamiento local de la cuba del horno por encima del nivel de aspiración del exceso de gas en las zonas de las toberas de oxígeno permite la formación de una segunda zona caliente activa termoquímicamente caracterizada por una alimentación regulable de oxígeno, y un tiempo de permanencia más largo de los materiales empleados con lo cual se puede realizar la terminación controlada de todos los procesos de gasificación y desgasificación específicos del material de los materiales empleados antes de que siga descendiendo la carga. El inconveniente es en este caso y en todos los demás procedimientos conocidos de recirculación de gas en hornos de cubilote con recirculación de gas oxígeno, que por la extracción del gas de proceso de la zona situada frente al nivel de recirculación de gas relativamente frío de la zona de fusión y sobrecalentamiento, y por las pérdidas de temperatura que surgen durante el transporte a través de las tuberías, se condensan compuestos de oleopirólisis orgánica y/o de alquitrán del gas de recirculación, que pueden dar lugar al detrimento de la función de las instalaciones de medida y regulación instaladas en las conducciones de recirculación de gas así como a perturbaciones del funcionamiento de los quemadores de las toberas de impulsión debido a manifestaciones de petardeo.

Igualmente se da a conocer en el documento DE 40 30 554 A1 un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento térmico de residuos en una cámara de reacción. La cámara de reacción pretende poder eliminar de forma neutra para el medio ambiente todos los residuos en polvo, en trozos, sólidos, pastosos, plásticos y/o líquidos mediante combustión, gasificación y fusión. Se pretende que en función del material y de la conducción de la reacción el procedimiento puede trabajar eficazmente hasta una presión de 10 bar. Para mayor equipamiento le corresponden a la cámara de reacción unas fases de procedimiento de tratamiento térmico de residuos tales como un dispositivo de pirólisis o un secado de fangos. Lo básico del procedimiento es que en el equipo subdividido en horno superior y horno inferior, haya por lo menos una zona de combustión y fusión que genera por combustión de materiales que contengan carbono con un medio de acción oxidante y añadiendo exceso de un material que contenga calcio. Los inconvenientes del procedimiento expuesto en el documento DE 40 30 554 A1 para el tratamiento térmico de residuos en una cámara de reacción estriban en que en la técnica de la instalación es preciso integrar unos cierres de gas estancos a la presión complejos para la instalación y para la seguridad, y que el procedimiento solamente se puede realizar a presión. Las posibilidades de tratamiento térmico de residuos dados a conocer por la técnica del procedimiento se caracterizan por unas contradicciones energéticas.

El objetivo de la presente invención consiste por lo tanto en facilitar un gasificador de fusión en cuba que se pueda realizar con reducido gasto de instalación y técnica de seguridad, trabajando a presión normal, así como un procedimiento para la realización de un tratamiento térmico y aprovechamiento de residuos de los tipos, consistencias y composición más diversos, que no presente los inconvenientes del estado de la técnica. El gas bruto producido es independiente de la cantidad y composición de residuos empleados, exento de sustancias orgánicas nocivas, no contiene aceites orgánicos de pirólisis ni/o compuestos de alquitrán.

El objetivo se resuelve por el procedimiento citado inicialmente con las características de la reivindicación independiente 1, y el gasificador de fusión en cuba se perfecciona por las...

1. Procedimiento para el tratamiento térmico y aprovechamiento de residuos de las clases, consistencias y composiciones más diversas en un gasificador de fusión en cuba, caracterizado porque