Procedimiento de gasificación de residuos y correspondiente instalación para la ejecución del mismo.

El procedimiento de la invención consiste en que unos residuos de cualquier naturaleza, y previo tratamiento de los mismos en una etapa (1), se hagan pasar a un reactor (10) con una temperatura superior a 1.200ºC, obteniéndose gas de síntesis y productos inorgánicos que son recogidos en unos depósitos (14) para su posterior utilización como componentes de construcción, mientras que el gas de síntesis desde el reactor (10) en el que la temperatura de los 1.200ºC se alcanza mediante aportación de oxígeno (12) y gas natural (13), es sometido a una fase de enfriamiento y posterior limpieza en columnas de lavado (20), pasando finalmente por un electro-filtro (21), para obtener un gas de síntesis totalmente limpio que es aplicado a una planta de generación eléctrica (23), para conseguir energía eléctrica.

Procedimiento de gasificación de residuos y correspondiente instalación para la ejecución del mismo.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de gasificación de residuos, previsto con la finalidad de tratar y valorizar todo tipo de residuos, ya sean peligrosos o no peligrosos, para obtener un gas de síntesis combustible utilizable para generación de electricidad, con la particularidad de que los compuestos inorgánicos son recogidos independientemente y pueden ser utilizados en la fabricación de baldosas y otros elementos de construcción.

Es igualmente objeto de la invención la instalación para la ejecución o puesta en práctica del procedimiento, en base a la cual se consiguen unos elevados rendimientos térmicos y mínimos problemas ambientales en el tratamiento y correspondiente gasificación de los residuos.

El procedimiento permite tratar todo tipo de residuos, tanto sólidos como pastosos o incluso líquidos, limitándose a residuos sólidos urbanos, residuos hospitalarios, residuos industriales (peligrosos y no peligrosos), restos de pinturas, disolventes, PVC, líquidos contaminantes, aceites con bajo poder calorífico, etc., así como neumáticos y cenizas de incineración.

Antecedentes de la invención

Hoy en día existen dos grandes desafíos en lo que es la tecnología para tratamiento de residuos y que corresponden a:

- Aprovechamiento energético de residuos como respuesta al agotamiento de las energías fósiles, cada día mas preocupante considerando las demandas corrientes de energía.

- El respeto absoluto a la salud humana y el medio ambiente.

Pues bien, existen convencionalmente dos procedimientos térmicos para el tratamiento de residuos, uno basado en la incineración y otro basado en la pirólisis.

Pues bien, teniendo en cuenta que los procesos térmicos, en los que las temperaturas son mayores de 600º, provocan una descomposición de compuestos químicos de forma irreversible, sin recuperación de material original, se tiene que en dichos procesos térmicos para descomposición de materia orgánica siempre está presente el oxígeno, diferenciándose unos de otros en la cantidad en que dicho oxígeno es aportado al proceso.

El proceso en que el oxígeno se aporta en una mínima cantidad o nula, es el denominado pirólisis, mientras que en la máxima aportación de oxígeno el proceso corresponde a la incineración.

Debido a una presencia masiva de oxígeno, la incineración transforma todos los compuestos de carbono e hidrógeno en CO₂ y agua, liberando en la cámara de combustión toda la energía contenida en la materia.

Hay que tener en cuenta que todo proceso de incineración lleva consigo un contenido en cenizas no vitrificadas y una fracción de inquemados, siendo ambos susceptibles de poder producir lixiviados, con los consiguientes problemas que de ello se derivan.

Descripción de la invención

El procedimiento de gasificación de residuos, para tratamiento y valorización de éstos, se basa en someter a los residuos a una temperatura como mínimo de 1.200ºC, cuya temperatura se consigue con un aporte de gas natural y oxígeno.

En la combustión de los residuos a 1.200ºC, como mínimo, se obtiene un gas de síntesis combustible que es utilizable posteriormente para la generación de electricidad, y en donde los compuestos inorgánicos quedarán recogidos convenientemente, resultando no lixiviables ni tóxicos, con unas propiedades de dureza y resistencia que los hacen susceptibles de ser utilizados en la fabricación de baldosas y otros elementos de la construcción. Igualmente, los metales pesados resultantes al igual que la mayoría de las sustancias contaminantes contenidas en los residuos, son también fundidos y quedan totalmente inertizados.

Mas concretamente, el procedimiento de la invención se basa en llevar a cabo un pre-tratamiento de los residuos, sometiéndose éstos a una trituración y posterior limpieza del material, separándose en esta fase del proceso las impurezas férricas de los materiales no férricos, de manera que tras esa fase de limpieza, el producto resultante se almacena convenientemente para hacerlo pasar a un proceso de combustión en un reactor, previo paso por un sistema de alimentación del producto combustible anteriormente comentado.

En el reactor al que accede el producto combustible tras el proceso de pre-tratamiento, alcanza una temperatura de 1.200ºC, en base a la inyección de gas natural y de oxígeno, de manera que las altas temperaturas producidas en los residuos provocan una disociación molecular completa de los compuestos orgánicos, los cuales bajo las estrictas condiciones de temperatura y control de oxígeno, se combinan para producir un gas de síntesis, mientras que los compuestos inorgánicos se funden y son recogidos en forma de basalto fundido, recogiéndose posteriormente en depósitos húmedos para su posterior utilización como componentes de construcción.

El gas de síntesis obtenido es sometido posteriormente a una limpieza, previo enfriamiento del mismo, en donde tiene lugar el paso de dicho gas de síntesis por un quencher, teniendo lugar la separación de partículas que puedan contener gas de síntesis, mediante el paso del producto a través de un separador ciclónico, para recogerse esas partículas en un decantador, pasando el resto del producto, es decir el gas de síntesis a través del sistema o proceso de limpieza del mismo, que se realiza mediante lavado con ácido, para finalmente hacerlo pasar a través de un electro-filtro donde se completa la limpieza.

Por último, el gas de síntesis totalmente limpio será enviado a un sistema de generación eléctrica, es decir se utilizará como combustible para generar electricidad, previo paso por un compresor, comprendiendo el sistema de generación eléctrica una turbina de gas en la que se produce energía eléctrica, aprovechándose los gases de escape para una segunda etapa de producción eléctrica, previo paso por una caldera y por una turbina de vapor.

La instalación para la ejecución o puesta en práctica del procedimiento referido comprende en primer lugar unas cintas transportadoras en las que los residuos en bolsas pasan a un reductor, donde tiene lugar la trituración de dichos residuos, existiendo a continuación un separador para conseguir la limpieza de esos residuos triturados, en cuyo separador tiene lugar la separación de los productos férricos de los no férricos, pasando el producto combustible o residuo separado de esos materiales, a un foso de almacenamiento, mediante cintas y pulpos que descargan el producto combustible en esos fosos de almacenamiento.

A continuación de esos medios de pre-tratamiento de los residuos, se ha previsto una tolva como elemento intermedio entre 1 foso de almacenamiento comentado y un reactor donde tiene lugar el calentamiento de los residuos a 1.200ºC, constituyendo esa tolva un medio de alimentación al reactor, a base de tornillos y elementos similares.

En el reactor, cuya temperatura puede llegar a alcanzar e incluso sobrepasar los 1.200ºC, en base al aporte de oxígeno y gas natural, tiene lugar la correspondiente gasificación, ya que debido a las altas temperaturas producidas en los residuos se provoca una disociación molecular completa de los compuestos orgánicos, los cuales bajo estrictamente condiciones de temperatura y control de oxígeno en el reactor, se combinan para producir el gas de síntesis, siendo éste evacuado desde el reactor, por la parte superior del mismo, para ser sometido posteriormente a una etapa de limpieza.

En cuanto a los compuestos inorgánicos resultantes, se funden y son recogidos en el fondo del reactor en forma de basalto fundido, que por efecto de la gravedad cae al fondo del reactor y desde el cual son extraídos y recogidos en unos depósitos húmedos diseñados para este fin.

La instalación comprende además unos medios de enfriamiento del gas de síntesis y a continuación unos medios de limpieza de dicho gas de síntesis, de manera que los medios de enfriamiento consisten en un quencher, donde por medio de la evacuación del agua se produce el enfriamiento de dichos gases de síntesis, ya que el agua que alimenta el circuito absorbe el calor y se evapora. En este proceso de enfriamiento se produce además la separación de las partículas que pudiera contener el gas de síntesis, separación que se realiza por...

1. Procedimiento de gasificación de residuos, que teniendo por finalidad el tratamiento y valorización de cualquier tipo de residuo, ya sea sólido, líquido u otros, se caracteriza porque comprende las siguientes fases operativas:

- Pre-tratamiento de los residuos, en el que tiene lugar una trituración de los mismos, así como una separación de los materiales férricos y no férricos, y correspondiente almacenamiento del producto resultante;

- Calentamiento de los residuos pre-tratados en la fase anterior, a una temperatura de, al menos, 1.200ºC, mediante aporte de oxígeno y gas natural;

- Generación de gas de síntesis por disociación molecular completa de los compuestos orgánicos debido a las altas temperaturas.

- Fundición de los compuestos inorgánicos que conllevan los residuos gasificados en la fase anterior, como basalto fundido que es recogido para conseguir componentes utilizables en la construcción;

- Limpieza del gas de síntesis obtenido en el calentamiento de los residuos, previo enfriamiento de dicho gas de síntesis, obteniéndose en ese enfriamiento una separación del propio gas de síntesis y de las partículas que puede contener el mismo, teniendo lugar la recogida de dichas partículas;

- Lavado del gas de síntesis tras la fase de enfriamiento, haciéndose pasar finalmente por un electro-filtro de completación de la limpieza del mismo, siendo este aplicado por último a una planta de generación eléctrica para producir electricidad.

2. Instalación para la gasificación de residuos, de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1ª, caracterizado porque comprende una etapa (1) de pre-tratamiento de los residuos, en cuya etapa se incluyen unas cintas transportadoras (2) de introducción de los residuos hacia un reductor (3) en el que tiene lugar la trituración de los propios residuos, existiendo a continuación de dicho reductor (3) un sistema separador (4) que mediante separadores electromagnéticos (5) y no férricos (6), tiene lugar la separación de impurezas férricas (7) y materiales no férricos (8); comprendiendo además dicha etapa de pre-tratamiento (1) un foso (9) de almacenamiento de los residuos triturados y exentos de esos materiales e impurezas férricas y no férricas; con la particularidad de que a continuación de dichos fosos de almacenamiento se ha previsto una tolva (11) con cintas transportadoras u otros medios para alimentar los residuos tratados en la etapa (1) a un reactor (10) en cuyo interior existe una temperatura superior a los 1.200ºC mediante aportación de oxígeno (12) y gas natural (13), con la particularidad de que en ese reactor (10) tiene lugar la gasificación de los compuestos orgánicos, consiguiéndose un gas de síntesis y partículas correspondientes a compuestos inorgánicos que se funden y son recogidos en depósitos húmedos (14) para su posterior utilización en el campo de la construcción; habiéndose previsto igualmente a continuación del reactor (10) una etapa de limpieza (19) del gas de síntesis, previo paso de éste a través de una etapa de enfriamiento (15) que incluye un enfriador (16) para enfriar el gas de síntesis hasta 90ºC, a continuación del cual se ha previsto un separador ciclónico (17) donde las partículas que contiene el gas de síntesis son separadas y recogidas en un decantador (18) previsto a continuación, incluyendo la etapa de limpieza (19) unas torres de lavado (20) con ácidos y un electro-filtro (21) por el que finalmente es pasado el gas de síntesis, como componentes totalmente limpio, el cual es susceptible de aplicarse a una planta de generación eléctrica (23).

3. Instalación para la gasificación de residuos, según reivindicación 2, caracterizado porque el agua resultante en las fases de enfriamiento (15) y de limpieza (19) del gas de síntesis, es recogida en una planta (22) para tratamiento y depuración de dicha agua.

4. Instalación para la gasificación de residuos, según reivindicación 2, caracterizado porque la planta de generación eléctrica (23) incluye una turbina de gas (25) para generación eléctrica (26), recibiendo dicha turbina de gas (25) el gas de síntesis previo paso por un compresor (24); habiéndose previsto que los gases resultantes de esa turbina de gas se hagan pasar por una caldera (28) a continuación de la cual se ha previsto una turbina de vapor (27) mediante la que se consigue la energía eléctrica (29) en una segunda etapa de generación eléctrica.