MÉTODO Y APARATO PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO A ALTA TEMPERATURA DE MATERIAL COMBUSTIBLE Y EN PARTICULAR DE DESECHOS.

Método y aparato para el tratamiento térmico a alta temperatura de material combustible y en particular de desechos. Sector de la invención La presente invención se refiere a un aparato para el tratamiento térmico a alta temperatura de material combustible, en particular de desechos industriales y urbanos de cualquier tipo, incluso de naturaleza tóxica o nociva, a fin de minimizar la peligrosidad de los productos de combustión. Por consiguiente, la invención está relacionada con un convertidor pirolítico para recuperar el contenido energético de dichos desechos. Descripción de la técnica anterior Es bien sabido que los sistemas tradicionalmente utilizados para eliminar desechos, en particular sólidos urbanos, consisten en su enterramiento o incineración. Cada una de estas soluciones conlleva problemas de impacto ambiental. En el caso de enterramiento de los desechos hay un alto riesgo de contaminación de los acuíferos subterráneos por lixiviados durante un periodo de tiempo muy prolongado, mientras que en el caso de la incineración, aun cuando los macro-contaminantes como partículas y humo puedan ser retenidos, la cantidad de micro-contaminantes introducida en el medio ambiente sigue siendo elevada. En los últimos años se han intentado varios sistemas alternativos. En particular, se han propuesto procesos pirolíticos de los desechos, es decir, tratamientos térmicos para transformar las moléculas de gran tamaño en compuestos más sencillos. Esta transformación se realiza en un ambiente pobre en oxígeno y a una temperatura lo suficientemente elevada como para volatilizar los contaminantes orgánicos. Más detalladamente, en ausencia de oxígeno, es decir, en un ambiente reductor, la pirólisis permite la descomposición termoquímica del material. El proceso, debido a su naturaleza endotérmica, provoca la rotura de las moléculas complejas que integran el caucho, los plásticos, los componentes celulósicos y otros componentes químicos complejos, convirtiéndolas en otras estructuralmente más simples. De este modo, al final del proceso pirolítico se obtiene una mezcla combustible gaseosa que se puede emplear, por ejemplo, para alimentar una turbina de gas y producir, por tanto, energía eléctrica. Más detalladamente, la combustión de los desechos da lugar a la descomposición térmica y la mineralización de los muchos compuestos orgánicos contenidos en los mismos y una transformación de los compuestos inorgánicos en especies más fácilmente divisibles, que se pueden recuperar o eliminar de manera segura, permitiéndose, por tanto, una reducción enorme del peso y el volumen de los residuos (alcanzándose hasta el 10% del volumen inicial). Los desechos que se pueden tratar en este tipo de plantas pueden ser residuos del papel, plásticos, procesos de conversión del caucho, neumáticos, así como combustible obtenido de la biomasa, como madera y residuos agrícolas, e incluso materia orgánica como residuos hospitalarios o industriales tóxicos/nocivos. Las sustancias emitidas en los procesos de combustión tradicionales son: polvo, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, ácido clorhídrico o fluorhídrico, metales pesados y compuestos organoclorados (dioxinas y furanos). En concreto, la presencia de dioxinas y furanos en el gas de combustión emitido causa un fuerte impacto ambiental en los procesos existentes. La producción de dioxinas y furanos se debe principalmente a una combustión incompleta de los residuos. A fin de minimizar la creación de estos compuestos altamente contaminantes, el proceso de combustión ha de procurar: el suministro de una cantidad suficiente de oxígeno, una alta temperatura y un tiempo de contacto prolongado. De manera alternativa, las dioxinas y los furanos resultantes se pueden filtrar utilizando carbón activado (con costes de operación muy elevados) u otros sistemas de filtración. Sin embargo, los aparatos existentes para incinerar desechos, por ejemplo del tipo descrito en las patentes norteamericanas nº 3759036 y nº 4732092, no siempre pueden evitar que se emitan contaminantes por lo que quedan comprendidos dentro de los límites establecidos por las legislaciones ambientales. En otros casos, en su lugar, es posible que estén dentro de los citados límites utilizando únicamente aparatos estructuralmente complicados y costosos, en particular en lo que concierne a la energía necesaria para completar el proceso. En las patentes norteamericanas nº 5553554, nº 6024032 y nº 2002/0179541 se detallan otros tipos de aparatos destinados a la incineración de desechos. Sumario de la invención Es una particularidad de la presente invención ofrecer un método para el tratamiento térmico de los desechos que proporciona una reducción acusada de los contaminantes presentes en el gas de combustión junto con un ahorro considerable de energía con respecto a las soluciones aportadas por la técnica anterior. 2   Es una particularidad también de la presente invención proporcionar un método de tratamiento térmico de los desechos para transportar los productos gaseosos dentro de un aparato incinerador incluso en presencia de una temperatura muy alta. Asimismo, es una particularidad de la presente invención proporcionar tal método de tratamiento térmico de los desechos que permite recuperar óptimamente el contenido energético de los mismos. Es, por consiguiente, una particularidad de la presente invención proporcionar un convertidor pirolítico que lleva a cabo este método. Estas y otras particularidades se consiguen con un método ejemplar para el tratamiento térmico a alta temperatura de material combustible, en particular de desechos, siendo dicho tratamiento térmico realizado entre una cámara pirolítica, donde dicho combustible es calentado en un ambiente reductor, y una cámara de combustión, donde dicho combustible es incinerado completamente introduciendo una corriente oxigenada. La particularidad principal del método reside en que al introducir gas a alta temperatura y vapor en la cámara pirolítica, se produce gas mixto. El gas a alta temperatura es el que ha sido quemado y extraído aguas abajo de la cámara de combustión. El gas mixto formado en la cámara pirolítica, una vez que llega a la cámara de combustión, es quemado incrementando considerablemente la temperatura de combustión. En otras palabras, el material combustible dentro de la cámara pirolítica es calentado en un ambiente reductor hasta una temperatura determinada adecuada para que se produzca una combustión preliminar, obteniéndose material parcialmente incinerado y gas mixto, que comprende gas de aire y gas de agua. El material parcialmente incinerado y el gas mixto son desplazados hasta la cámara de combustión, localizada aguas abajo de la cámara pirolítica, donde son sometidos a un proceso de oxigenación/combustión adicional produciéndose una mezcla gaseosa a alta temperatura. En particular, la producción de gas mixto en la cámara pirolítica se realiza dirigiendo un chorro de vapor y otro de gas a alta temperatura sobre el material calcinable que está sobre una parrilla, que al ser movida dicho material queda situado en la cámara de combustión. El gas mixto llega a una zona predeterminada de la cámara de combustión por un trayecto diferente al del material combustible. Concretamente, el gas a alta temperatura producido en la cámara de combustión puede atravesar una cámara de post-combustión en cuyo interior se efectúa un calentamiento adicional introduciendo otra corriente oxigenada finalizando la combustión. Por tanto, el gas quemado con bajo contenido de oxígeno producido en la cámara de post-combustión, es llevado a la cámara pirolítica. En un aspecto preferido del método de acuerdo con la invención, el gas producido en una de las cámaras es transmitido entre una cámara de salida y una de llegada por un sistema que comprende una corriente de fluido transportador suministrado por un conducto que conecta las cámaras entre sí. Dicho fluido transportador es introducido en el conducto directamente hacia la cámara de llegada a una velocidad apropiada para aspirar el gas que hay en el interior del mismo. Más detalladamente, la alta velocidad del fluido transportador y su expansión, la cual se produce en la salida de la cámara de llegada, atraen en el conducto al mismo gas que se va a transportar, es decir, el gas mixto o el quemado. Por consiguiente, la atracción se produce tanto por arrastre como por la diferencia de presión creada entre la entrada y la salida del conducto. Lo anterior puede ser aprovechado para transportar el gas mixto desde la cámara pirolítica a la de combustión, y para llevar a la cámara pirolítica el gas a alta temperatura o el gas quemado que se han producido en la cámara de combustión o en la de post-combustión, respectivamente. En particular, para transportar el... [Seguir leyendo]

1. Método para el tratamiento térmico a alta temperatura de material combustible (85), en particular de desechos, siendo dicho tratamiento térmico realizado entre una cámara pirolítica (41), en donde el citado material combustible es calentado en un ambiente reductor, y una cámara de combustión (42), en donde dicho material combustible es incinerado completamente, siendo introducidos en la cámara pirolítica mencionada gas (82) a alta temperatura y vapor (86), produciéndose gas mixto, en donde dicho gas a alta temperatura es gas quemado extraído aguas abajo de la citada cámara de combustión (42), siendo dicho gas mixto formado en la mencionada cámara pirolitica (41) y quemado una vez ha llegado a la citada cámara de combustión, incrementando por tanto considerablemente la temperatura de combustión y caracterizado en que el gas mixto llega a una zona predeterminada de dicha cámara de combustión (42) por un trayecto diferente al del material combustible. 2. Método, según la reivindicación 1, en donde dicho gas mixto es producido en la cámara pirolítica (41) mencionada dirigiendo un chorro de vapor (86) y otro de gas (82) a alta temperatura sobre el material calcinable que está sobre una parrilla (50) que, al ser movida, dicho material queda situado en la citada cámara de combustión. 3. Método, según la reivindicación 1, en donde dicho gas a alta temperatura producido en la mencionada cámara de combustión (42) atraviesa una cámara de post-combustión (43) en cuyo interior se efectúa un calentamiento adicional introduciendo una corriente (12) oxigenada finalizando dicha combustión, teniendo el citado gas quemado producido en la mencionada cámara de post-combustión un bajo contenido de oxígeno y siendo una parte transportada a dicha cámara pirolítica. 4. Método, según la reivindicación 1, en donde un gas producido en una de dichas cámaras es transportado entre una cámara de salida y una de llegada por un sistema que comprende una corriente de fluido transportador suministrado por un conducto (21, 80) que conecta dichas cámaras, siendo el fluido transportador introducido en el citado conducto directamente hacia dicha cámara de llegada a una velocidad adecuada para que dentro de dicho conducto se aspire el mencionado gas. 5. Método, según la reivindicación 4, en donde el transporte de dicho gas quemado a la citada cámara pirolítica (41) se realiza introduciendo en el mencionado conducto (21) vapor de agua a modo de fluido transportador, siendo dicho vapor de agua utilizado para obtener gas de agua en dicha cámara pirolítica. 6. Método, según la reivindicación 4, en donde el transporte de dicho gas mixto desde la citada cámara pirolítica (41) a la de combustión (42) se realiza introduciendo en el mencionado conducto (21) gas variablemente oxigenado como fluido transportador, siendo dicha cantidad de oxígeno suministrada ajustable según las condiciones del proceso. 7. Método, según la reivindicación 1, en donde dicho gas quemado antes de ser transportado a la citada cámara pirolítica (41) es sometido a un movimiento en espiral para separarlo de posibles partículas sólidas suspendidas, las cuales se separan por acción de la aceleración centrífuga. 8. Método, según la reivindicación 1, en donde se proporciona un paso de alimentación de dicho material combustible en la citada cámara pirolítica (41) que se realiza forzando su paso por un conducto estrechado (20) para reducir su volumen. 9. Aparato para el tratamiento térmico de material combustible, en particular de desechos, que comprende una cámara pirolítica (41) en donde dicho material combustible es calentado en un ambiente reductor y una cámara de combustión (42) a la que llega el citado material combustible para que sea incinerado completamente, constando dicha cámara pirolítica de medios (80) para hacer llegar un gas a alta temperatura extraído de la mencionada cámara de combustión y vapor, a fin de generar gas mixto, el cual, una vez que llega a dicha cámara de combustión, es quemado incrementando considerablemente la temperatura de combustión y caracterizado en que los medios (21) están pensados para transportar dicho gas mixto desde la citada cámara pirolítica (41) a la mencionada cámara de combustión (42) por un trayecto diferente al de dicho material combustible. 10. Aparato, según la reivindicación 9, en donde aguas abajo de dicha cámara de combustión hay una cámara de post-combustión (43) en cuyo interior el citado gas (55) es calentado adicionalmente a alta temperatura obteniéndose, por tanto, gas quemado al introducir una corriente oxigenada, permitiendo dicho calentamiento adicional una descomposición completa de la parte del citado gas que aún permanece sin disociar. 11. Aparato, según la reivindicación 9, en donde los medios (21, 80) están concebidos para conectar una cámara de salida a una de llegada, en particular para transportar dicho gas mixto desde la citada cámara pirolítica a la mencionada cámara de combustión o llevar al menos una parte de dicho gas quemado hasta la citada cámara pirolítica, y comprenden al menos un conducto (21, 80) que se comunica con ambas cámaras mencionadas entre las que se efectúa el citado transporte, siendo una corriente de fluido transportador introducida en dicho conducto a una velocidad adecuada para que en su interior se aspire, en particular, el mencionado gas mixto o el citado gas quemado. 8   12. Aparato, según la reivindicación 9, en donde los medios (20) concebidos para introducir dicho material combustible en la citada cámara pirolítica comprenden medios para forzar su paso por un conducto estrechado (20) para reducir su volumen. 13. Aparato, según la reivindicación 9, en donde cada cámara del aparato está provista de elementos direccionales (61, 62, 63) del flujo de gas obtenido durante el tratamiento térmico del material combustible. 9     11   12