PLANTA PARA TRATAR RESIDUOS MEDIANTE PIRÓLISIS Y PARA PRODUCIR ENERGÍA MEDIANTE DICHO TRATAMIENTO.

Planta para el tratamiento de residuo sólido y/o líquido, que comprende un entorno o reactor (1) en el que el residuo (R) se somete a tratamiento de pirólisis,

siendo dicho residuo (R) alimentado al reactor (1) por unos medios de alimentación (2), estando previstos unos medios (19, 40) para recuperar y/o tratar los productos sólidos, líquidos y gaseosos que proceden de dicho tratamiento de residuo de pirólisis y estando conectados a dicho reactor (1), comprendiendo dichos medios de alimentación (2) unos medios de microdesintegración (76, 80) y unos medios de pregasificado (2, 5) para transformar el residuo líquido en la fase gaseosa y el residuo sólido en vapor o en fase gaseosa con anterioridad a su introducción en el reactor (1), con el fin de que la totalidad de la masa de residuo se pueda someter al tratamiento de pirólisis térmica con su consiguiente destrucción completa, comprendiendo los medios de microdesintegración y de pregasificación un elemento de recepción (5) dispuesto para recibir el residuo líquido de un conducto de alimentación (110) y para recibir el residuo sólido ya microdesintegrado en el interior de una parte de la planta (7) que presenta los medios de microdesintegración (76, 80), recibiendo el elemento de recepción también vapor a alta presión y a alta temperatura, siendo transferido el residuo desde dicho elemento (5) al reactor (1), comprendiendo los medios de alimentación una línea (2) conectada al elemento de recepción (5) para el residuo pregasificado y microdesintegrado para la alimentación del residuo pregasificado al reactor (1), estando conectada la línea de alimentación (2) a un alimentador de vapor de alta presión y alta temperatura (8V) para la gasificación del residuo de entrada, caracterizada porque la línea (2) prevé un espacio intermedio perimétrico o camisa (10) a través del cual circula el vapor a contracorriente a alta presión y a alta temperatura, para mejorar la gasificación del residuo

La presente invención se refiere a una planta para tratar residuos sólidos y/o líquidos mediante pirólisis, de acuerdo con la introducción a la reivindicación principal. La invención se refiere asimismo a un procedimiento para tratar residuos dentro de dicha planta, de acuerdo con la reivindicación independiente correspondiente. La eliminación de residuos se ha convertido en un problema bien conocido y cada vez más urgente, en particular en los países más 5 desarrollados. Asimismo, es bien conocida la necesidad de recuperar energía del tratamiento de residuos y el proceso de eliminación para hacerlos cada vez más interesantes económicamente.

Son conocidos dos procedimientos de tratamiento de residuos principales (además del vertido clásico): uno, en el que el residuo se alimenta a un incinerador y otro en el que se trata el residuo mediante un proceso pirolítico. En el primer proceso y en la planta respectiva, en la que se lleva a cabo, se generan temperaturas relativamente bajas junto 10 con grandes volúmenes de aire, que conducen a la formación de gases nocivos que se deben retener de forma adecuada y/o tratar con anterioridad a su descarga en la atmósfera. Esto tiene como resultado unos costes de planta muy elevados, además de acarrear problemas de impacto ambiental provocados por los productos que no se pueden eliminar. Además, la temperatura de combustión del residuo no siempre permite que se destruya en su totalidad el residuo alimentado al incinerador. 15

En lo que respecta al proceso pirolítico, éste se aplica en el interior de una planta, en la que se alimenta el residuo en unas dimensiones tales que no permiten su tratamiento por completo. A este respecto, la pirólisis que tiene lugar en dichas plantas interviene únicamente en la superficie de la masa de residuo, debido a la compacidad y a las dimensiones del residuo. Como consecuencia, el proceso motivo de análisis no permite obtener la eliminación correcta y completa del residuo a su finalización. Por este motivo, una planta de pirólisis no permite la generación de una cantidad 20 grande mediante el proceso, debido a lo cual, la propia planta, así como la puesta en práctica del proceso pirolítico, representan costes que resultan difíciles de recuperar en un tiempo aceptable.

La patente US nº 5.980.858 describe un procedimiento y un aparato para el tratamiento de residuos mediante la gasificación en dos etapas, con el fin de recuperar los metales o el contenido en cenizas en los desechos en un estado que se puedan reciclar, y los gases que contienen monóxido de carbono (CO) y gas hidrógeno (H2) para su utilización 25 como gas de síntesis para el amoníaco (NH3) o la producción de gas hidrógeno. Los desechos se gasifican en un reactor de lecho fluidificado a una temperatura baja. A continuación, se introduce material gaseoso y residuo carbonizado producidos en el reactor de lecho fluidificado en una cámara de combustión a alta temperatura, y se gasifican a una alta temperatura y se convierte su contenido en cenizas en escoria fundida. Después de una depuración al agua y una reacción de conversión de CO, el gas se separa en H2 y gas residual. A continuación, se suministra dicho 30 gas residual al gas fluidificado.

Los documentos DE 4107200 y XP 000162988 dan a conocer una planta para el tratamiento de desechos o residuos en un reactor de temperatura baja. La planta trata suelo contaminado con sustancias orgánicas o inorgánicas, madera contaminada, aceite, lodo y plásticos de todo tipo, que no sean los residuos domésticos. Los contaminantes incluyen metales pesados, sustancias inorgánicas que contengan HC1 o CN-. Durante el tratamiento, tiene lugar una 35 separación entre los materiales sólidos mayores y el polvo fino o material gaseoso. El proceso a temperatura relativamente baja se lleva a cabo principalmente sin oxígeno. El proceso asegura que se queman las partículas finas de líquido y los productos de desecho secos, se retira el polvo del humo y el atrapado en la escoria fundida, se separan los óxidos de metal pesado del humo para su reciclaje posterior, pudiéndose utilizar la escoria fundida después de su refrigeración para material de construcción. 40

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una planta para tratar residuos mediante pirólisis, que permita que dichos residuos se destruyan completamente, y se forme generalmente CO2 y H2, pudiendo este último producir energía eléctrica limpia que se puede utilizar para automantener la planta o para otros usos ecológicos, como un motor de tracción que utilice motores de hidrógeno, y pilas de combustible.

Otro objetivo es proporcionar una planta del tipo mencionado anteriormente, que permita la producción de 45 gases aprovechables, como H2 puro y CO2, así como su recuperación para otros usos externos a la planta.

Un objetivo adicional es proporcionar una planta que presente unos costes de mantenimiento y de funcionamiento aceptables.

Un objetivo adicional es proporcionar una planta del tipo mencionado anteriormente, que potencialmente no presente ningún impacto ambiental. 50

Este y otros objetivos se alcanzan mediante una planta de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas correspondientes.

Otro objetivo es proporcionar un procedimiento para el tratamiento de los residuos mediante la planta según la invención, presentando dicho procedimiento una eficiencia elevada y un coste de aplicación aceptable.

Este objetivo se alcanza gracias a un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas 55 correspondientes.

La presente invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de los dibujos adjuntos, que se proporcionan a título de ejemplo no limitativo y en los que:

la figura 1 muestra un esquema simplificado de la planta según la invención;

la figura 2 es una vista esquemática de una parte de la planta de la figura 1;

la figura 3 es una vista esquemática de una parte de la planta de la figura 2; 5

la figura 4 es una vista esquemática de otra parte de la planta de la figura 1;

la figura 5 es una vista en planta parcialmente en sección de una forma de realización de la parte de la plata de la figura 3;

la figura 6 es una sección por la línea 6-6 de la figura 5;

la figura 7 muestra una forma de realización de la parte indicada por la referencia A en la figura 1 y las partes 2 10 y 5 de la figura 2;

la figura 8 es una vista ampliada de la parte indicada con la referencia B en la figura 7; y

la figura 9 es una sección por la línea 9-9 de la figura 8.

La planta según la presente invención se basa en la pirólisis a alta temperatura de sustancias orgánicas (sustancias que contienen esencialmente carbono e hidrógeno) con el fin de producir gas H2 muy puro para su utilización 15 como combustible en aparatos como, por ejemplo, generadores de vapor combinados con turbinas de vapor, turbinas de gas combinadas con microturbinas de vapor o pilas de combustible combinadas con microturbinas de vapor; todos ellos destinados a la producción de energía eléctrica que, además de generar energía para los consumos del ciclo, producen un excedente que se utiliza para usos externos a la planta.

Los conceptos esenciales sobre los que se basa esta tecnología son aquellos de una pirólisis limpia y correcta 20 desarrollada a una alta temperatura y controlada con la ayuda de sistemas de control y regulación, preferentemente del tipo de microprocesador. El objetivo es obtener la producción final de un gas de una composición casi completa de hidrógeno (H2) molecular para el uso en pilas de combustible, con la utilización inicial en turbinas de gas con intercambiadores de calor por condensación para producir energía eléctrica y, cuando resulte necesario y se pueda utilizar, agua caliente para uso doméstico o de calefacción, con condensación final de agua pura para su uso en el 25 propio ciclo y de la que se puede utilizar cualquier excedente bien como agua pura (destilada) o en una mezcla con agua potable procedente de plantas de desalinización. La parte inerte presente en el residuo líquido o sólido se funde a temperatura de pirólisis, se vitrifica mediante refrigeración en agua y se extrae como material completamente inerte que se puede utilizar por ejemplo como material de relleno en mezclas para el recubrimiento de carreteras (gracias a su tamaño de partícula, dureza y grado de inerticidad). 30

En su forma más general...

1. Planta para el tratamiento de residuo sólido y/o líquido, que comprende un entorno o reactor (1) en el que el residuo (R) se somete a tratamiento de pirólisis, siendo dicho residuo (R) alimentado al reactor (1) por unos medios de alimentación (2), estando previstos unos medios (19, 40) para recuperar y/o tratar los productos sólidos, líquidos y gaseosos que proceden de dicho tratamiento de residuo de pirólisis y estando conectados a dicho reactor (1), 5 comprendiendo dichos medios de alimentación (2) unos medios de microdesintegración (76, 80) y unos medios de pregasificado (2, 5) para transformar el residuo líquido en la fase gaseosa y el residuo sólido en vapor o en fase gaseosa con anterioridad a su introducción en el reactor (1), con el fin de que la totalidad de la masa de residuo se pueda someter al tratamiento de pirólisis térmica con su consiguiente destrucción completa, comprendiendo los medios de microdesintegración y de pregasificación un elemento de recepción (5) dispuesto para recibir el residuo líquido de un 10 conducto de alimentación (110) y para recibir el residuo sólido ya microdesintegrado en el interior de una parte de la planta (7) que presenta los medios de microdesintegración (76, 80), recibiendo el elemento de recepción también vapor a alta presión y a alta temperatura, siendo transferido el residuo desde dicho elemento (5) al reactor (1), comprendiendo los medios de alimentación una línea (2) conectada al elemento de recepción (5) para el residuo pregasificado y microdesintegrado para la alimentación del residuo pregasificado al reactor (1), estando conectada la línea de 15 alimentación (2) a un alimentador de vapor de alta presión y alta temperatura (8V) para la gasificación del residuo de entrada, caracterizada porque la línea (2) prevé un espacio intermedio perimétrico o camisa (10) a través del cual circula el vapor a contracorriente a alta presión y a alta temperatura, para mejorar la gasificación del residuo.

2. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de microdesintegración comprenden por lo menos una unidad de desintegración (76, 80) que presenta un elemento de desintegración (77, 81), que recibe el 20 residuo mezclado con vapor alimentado mediante una unidad adecuada (8), un elemento de alimentación (74, 78) y un elemento transportador (78, 82) que transfiere el residuo microdesintegrado a una salida prevista en una parte inclinada (76A, 80A), recibiendo dicha unidad de desintegración (76, 80) vapor a alta presión y a alta temperatura, estando conectado un elemento de alimentación de vapor (8) a la unidad de desintegración (76, 80).

3. Planta según la reivindicación 2, caracterizada porque los medios (8, 8V) están previstos para la 25 dosificación del vapor alimentado en la unidad de desintegración (76, 80) y alimentado en la línea de alimentación (2) y el espacio intermedio perimétrico o camisa (10) de dicha línea.

4. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque la línea de alimentación (2) fluye en una conducción múltiple (125) que presenta diferentes secciones (S1, S2, S2, S4) que fluyen en una boquilla (12) y que están conectadas respectivamente a dicha línea (2), a una línea de alimentación de combustible (15), a una línea de 30 alimentación de soporte de combustión (13), a una línea de alimentación de vapor a alta presión y a alta temperatura (201) para la refrigeración de la boquilla (12), y a un conducto (35A) que hace recircular el gas pirolítico para crear turbulencias en los fluidos que salen de la boquilla (12).

5. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque está previsto un elemento de cierre controlado (131) en dicha sección (S1) de la conducción múltiple (125) conectada a la línea de alimentación de residuo (2) con el fin 35 de regular el flujo del residuo al reactor (1) hasta que interrumpe dicho flujo cuando coopera con un asiento (200) previsto en la pared (125A) que define dicha sección (S1).

6. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque el residuo en polvo reciclado de otras partes de la planta también llega a la boquilla (12) procedente de otras partes (242, 242D) de la planta, a través del conducto (35A).

7. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque la boquilla (12) presenta unas aletas exteriores 40 (12A).

8. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque la línea de alimentación de soporte (13) está conectada a una fuente de oxígeno (13K).

9. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque la línea de alimentación de combustible (15) está conectada a un depósito de hidrógeno (15A) o a un gas combustible (metano o GLP) (15B). 45

10. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque las líneas de alimentación de combustible y de soporte de combustión (13, 15) conectadas a la conducción múltiple (125) comprenden unas válvulas de dosificación (13D, 15D) y otros elementos de válvula (13V, 15V) controlados por los medios de control de la planta (100), estando conectados estos últimos también a unos detectores de presión y temperatura (119, 118), a unos elementos de válvula (114, 115) y a un caudalímetro (111 K) dispuesto en la línea de alimentación de residuo (2) o conectado a la misma. 50

11. Planta según la reivindicación 2, caracterizada porque el elemento de desintegración (77, 78) comprende una pluralidad de hojas de desintegración móviles.

12. Planta según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende por lo menos dos unidades de desintegración (76, 80) conectadas en cascada, recibiendo la primera (76) el residuo sólido que se va a microdesintegrar a través de un alimentador de husillo (74) al cual llega el residuo procedente de una tolva (70) preferentemente provista 55 de un mezclador (72), alimentando la segunda unidad de desintegración (80) el residuo microdesintegrado al elemento de recepción (5).

13. Planta según la reivindicación 12, caracterizada porque entre el elemento de recepción (5) y la segunda unidad de desintegración (80) está prevista una unidad de transferencia (103), siendo dichas unidades perpendiculares entre sí, estando dispuesta también la segunda unidad de desintegración (80) perpendicular a la primera unidad (76).

14. Planta según la reivindicación 2, caracterizada porque la unidad de desintegración (80) comprende unos medios de regulación (85, 87, 95, 96) que controlan el flujo del residuo microdesintegrado al elemento de recepción (5). 5

15. Planta según la reivindicación 2, caracterizada porque los medios de regulación comprenden un contenedor (85) dispuesto con su eje longitudinal (W) perpendicular al eje longitudinal (T) de la unidad de desintegración (80), estando previstos unos medios (87, 95, 96) en dicho contenedor para medir la cantidad de residuo que ha entrado y que se ha recogido en el contenedor con anterioridad a su salida de la parte inclinada (80A) de la unidad de desintegración (80) hacia el elemento de recepción (5), estando conectados dichos medios de medición (87, 95, 96) a 10 unos medios de control de la planta (100) que, de acuerdo con la cantidad de residuo presente en el contenedor (85), controlan el caudal de flujo del residuo al reactor (1) y controlan cada elemento móvil controlado presente en la planta, para permitir que tenga lugar el tratamiento de pirólisis en el residuo.

16. Planta según la reivindicación 15, caracterizada porque los medios de medición son un pistón (87) que se puede mover en el contenedor (85) bajo la acción del residuo (R) y contra una fuerza de resistencia, estando conectado 15 dicho pistón (87) a un vástago (95) que se puede mover delante de un detector de proximidad (96) conectado a los medios de control de la planta (100).

17. Planta según la reivindicación 16, caracterizada porque la fuerza de resistencia es un fluido a presión, preferentemente aire, pudiéndose regular dicha presión.

18. Planta según la reivindicación 16, caracterizada porque los medios de control de la planta (100) 20 comprenden una unidad microprocesadora.

19. Planta según la reivindicación 2, caracterizada porque se crea un vacío en la unidad de desintegración (76, 80).

20. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque el reactor (1) está dispuesto en un contenedor o envolvente (23) en el que están previstos los intercambiadores de calor (26) para la producción de vapor a alta 25 temperatura y a alta presión, que también se utilizarán en los medios de alimentación (2), estando recubiertos dichos intercambiadores de calor por los productos gaseosos que derivan de la pirólisis del residuo.

21. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un elemento de refrigeración de gas (31) y unas válvulas de control (38, 139) para separar el gas obtenido por la reacción de pirólisis del residuo en el reactor, estando conectado dicho elemento a una parte de planta (33) dispuesta para recircular dichos fluidos a través 30 de la planta, a dicha parte conectada a una línea (35) que comprende dos ramales (35A, 35B), un primer ramal (35A) dirigido al reactor (1) y un segundo ramal (35B) dirigido a una línea de separación (40) para el gas de reacción producido.

22. Planta según la reivindicación 21, caracterizada porque la línea de separación (40) comprende unos convertidores catalíticos (240), una unidad de filtrado (241) para recuperar cualquier polvo presente en el fluido de 35 tránsito, una unidad de templado (244) y un concentrador (247) para permitir que el CO2 y el H2 presentes en dicho fluido se separen y posiblemente se recuperen.

23. Procedimiento para tratar residuos mediante pirólisis en una planta, según una o más de las reivindicaciones anteriores, siendo microdesintegrado el residuo con anterioridad a su alimentación a un reactor (1) en el que tiene lugar la pirólisis, siendo microdesintegrados los residuos pregasificados con anterioridad a su alimentación al 40 reactor (1), es decir, que la parte líquida de dicho residuo se transforma en la fase gaseosa y la parte sólida microdesintegrada se alimenta con vapor a alta temperatura y a alta presión para licuarla y, a continuación, evaporarla o sublimarla con anterioridad a que el residuo entre en el reactor (1), siendo alimentados dichos residuos líquidos microdesintegrados y evaporados a una línea de alimentación (2) en la que circula el vapor a alta presión y a alta temperatura, elevando dicho vapor la temperatura del residuo sólido microdesintegrado y el residuo líquido evaporado, 45 de manera que se gasifique en su totalidad el residuo antes de que lleguen al reactor, caracterizado porque se obtiene un calentamiento adicional calentando la parte exterior de la línea de alimentación (2), cuando se desplaza dicho residuo, por medio de un flujo a contracorriente de vapor a alta presión y a alta temperatura, fluyendo este último en un espacio intermedio perimétrico o camisa (10) de dicha línea de alimentación (2).

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque el vapor que fluye en la línea de 50 alimentación (2) y en el espacio intermedio perimétrico o camisa (10) proviene del reactor (1).

25. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque el vapor también se introduce en el residuo durante su microdesintegración.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque el vapor alimentado al residuo, la línea de alimentación (2) y la camisa (10) de esta última se dosifican y se miden. 55