Método y sistema para el reciclaje de residuos sólidos municipales y explotación del combustible recuperado de desechos sólidos.

Método para el reciclaje de residuos sólidos urbanos, y el uso de combustible recuperado de residuos sólidos,

que comprende los siguientes pasos:

- recepción de los residuos sólidos urbanos,

- alimentación de manera continua y homogénea del combustible recuperado de residuos sólidos en un reactor (8) con al menos una cámara de combustión,

- clasificación mecánica de las fracciones secas y húmedas,

- tratamiento de la fracción seca y preparación del combustible recuperado de residuos sólidos,

- la recuperación de los metales,

- tratamiento de la fracción húmeda,

- refinado de la fracción orgánica estabilizada,

- reducción del volumen de los materiales voluminosos,

- tratamiento del aire de proceso

- la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos en un reactor con al menos una cámara de combustión,

- la producción de energía eléctrica a partir del gas derivado del proceso y la producción de hidrógeno,

En donde

el tratamiento de la fracción seca y la preparación del combustible recuperado de residuos sólidos comprende las siguientes etapas:

- la eliminación de los elementos metálicos

- la aplicación de un tamaño por medio de una trituradora con rejilla extensible

- el cribado con viento,

- la mejora de la limpieza y de la calidad;

caracterizado porque:

a) la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos comprende las etapas de:

- la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos por medio de quemadores de oxígeno-biogás (11), - la limpieza del gas obtenido,

- la conversión, por fusión, de los componentes inorgánicos presentes en el combustible recuperado de residuos sólidos en mineral no lixiviable vitrificado y granulado metálico,

en el que el biogás utilizado por los quemadores (11) se deriva del proceso de digestión anaerobia de la fracción orgánica;

b) el tratamiento de la fracción húmeda es un tratamiento aeróbico que consiste en una bio-oxidación que comprende las etapas de:

- la descomposición acelerada de las sustancias orgánicas de 2-3 semanas,

- la separación de los residuos inertes de procesamiento de la biomasa y

- la maduración y estabilización de la fracción orgánica durante 5-6 semanas,

en el que dicha bio-oxidación se mantiene aeróbica mediante aireación forzada, o de vuelco mecánico.

MÉTODO Y SISTEMA PARA EL RECICLAJE DE RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES Y EXPLOTACIÓN DEL COMBUSTIBLE RECUPERADO DE DESECHOS SÓLIDOS

Campo técnico

[0001]La presente invención se refiere a un método y un sistema para el reciclaje completo de los residuos sólidos municipales con un mínimo impacto ambiental y con el uso de combustible recuperado de residuos sólidos (CRRS) para la producción de energía eléctrica y/o hidrógeno.

Antecedentes de la invención [0002]Con el término residuo se entiende todos los productos que ya no son útiles y que han de ser eliminados y cualquier sustancia derivada de la actividad humana o los ciclos naturales que se abandonan o destinan para ser

abandonados. Los sistemas de tratamiento y reciclaje de residuos sólidos municipales se han estudiado durante mucho tiempo, debido a la siempre creciente necesidad de una eliminación efectiva, respetuosa del medio ambiente y de un uso funcional de los residuos como fuente de energía.

[0003]De acuerdo con estas necesidades, un primer objetivo de la presente invención es encontrar un método que permita la máxima recuperación de los productos de desecho con la consiguiente recuperación de energía con un mínimo impacto ambiental; un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema adecuado para la consecución de un proceso de reciclaje rentable y de aprovechamiento de la energía.

[0004]El documento FR-A-2780 320 describe un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un 30 sistema de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 10.

Divulgación de la invención [0005]Según la presente invención, los objetivos anteriormente mencionados se obtienen mediante un método de acuerdo con la reivindicación 1 y un sistema de acuerdo con la reivindicación 10.

[0006]Ventajas adicionales se describen en las reivindicaciones dependientes.

[0007]Se debe señalar que todas las operaciones relacionadas con los diversos procedimientos se llevan a cabo dentro de plantas industriales proporcionadas con suelos adecuados, que están cerradas y que muestran un sistema de ventilación forzada que está en funcionamiento continuo y que mantiene todo el ambiente interior en una condición de ligera reducción en la presión. Este sistema de ventilación se centra en un sistema de purificación centralizada, lo que asegura la reducción de polvo y del olor.

■ Recepción de residuos sólidos municipales.

[0008]Los dispositivos de auto-compactación, que suministran los residuos al sistema después del proceso de 50 pesaje, se envían a la sección de entrada para la descarga.

[0009]El acceso a esta sección por las auto-compactadores se produce a través de grandes puertas con cierres automáticos, que permanecen abiertos sólo durante el tiempo necesario para el tránsito de vehículos. Después de que se descarga el residuo, se transporta a la línea de clasificación mecánica, en la que los residuos se 55 cargan utilizando grúas electro-hidráulicas con cuchara de cangrejo, que sirve para suministrar las líneas de producción y también se acomete a eliminar cualquier material voluminoso para que sea triturado y reducido de tamaño en las líneas de operación especiales.

■ Clasificación mecánica de las fracciones secas y húmedas [0010]El sistema está provisto de una o más líneas de clasificación que tienen capacidad de hasta 100 t/h cada una. Los residuos, cargados en la línea, se someten a la primera etapa de tratamiento que consiste en la separación de los envases en los que originalmente los residuos fueron recogidos, seguida de una etapa de clasificación por tamaño. Un dispositivo de desgarro de baja velocidad actúa para dividir el embalaje y los sacos, para liberar el contenido sin que haya ninguna acción abrasiva o de aplastamiento excesivo, que serviría para anular las diversas propiedades que caracterizan a los diferentes tipos de productos, reduciendo de este modo la eficiencia del proceso de clasificación mecánica.

[0011]La clasificación mecánica posterior de las fracciones secas y húmedas se produce a través de las rejillas de detección de trómeles giratorios con dispositivo de auto-limpieza.

[0012]Este separador giratorio está equipado con mallas de tamaño adecuado para separar los siguientes 10 materiales:

- componentes secos que consisten en materiales con un alto poder calorífico (papel, plásticos, telas, caucho, etc.) -componentes húmedos que consiste principalmente en sustancias orgánicas gruesas (por lo general

todavía mezcladas con vidrios, piedras, etc.) .

■ Tratamiento de la fracción seca y preparación del CRRS

[0013]El tratamiento de la fracción seca, se somete en primer lugar la eliminación de los componentes metálicos, en el que se elimina todo tipo de elemento metálico, antes de someterse a un proceso de dimensionamiento especial, por medio de una trituradora especial equipada con un tipo particular de rejilla extensible, conectada a un sistema de cambio de viento con limpieza posterior y un sistema de mejora de la calidad. La acción combinada de estos dispositivos resulta en la producción de Combustible Recuperado de Residuos Sólidos. El

CRRS es entonces transportado a dos compactadores estacionarios para la carga directa, en forma de pelusa, sobre tractores y semirremolques para el transporte a la planta de termo-explotación. Al mismo tiempo, también hay una línea de envasado que forma el material en balas y las envuelve de forma comprimida con film extensible para un eventual almacenamiento provisional del CRRS durante los intervalos de mantenimiento previstos en el sistema de termo-explotación.

■ Recuperación de metales [0014]El hierro y el aluminio son respectivamente separados por acción electromagnética, es decir, bajo la acción de flujos de corriente de inducción. Los materiales ferrosos se purifican en una línea especial y se convierten en "PROLER". El aluminio se empaca en balas. Posteriormente ambos productos reciclados son enviados a las respectivas industrias de producción para ser reutilizados.

■ Tratamiento aeróbico de la fracción húmeda [0015]La operación consiste en una reacción de bio-oxidación basada en un proceso que tiene lugar en digestores aeróbicos en colectores de maduración, que consisten en tanques rectangulares, paralelos o montados en serie, con una anchura estándar de 22 metros y de longitud variable de hasta más de 150 metros,

como una función de la producción diaria. En ambos, digestores con tanques paralelos posicionados y aquellos con tanques situados en serie, el proceso es de una duración suficiente para asegurar la maduración y la estabilización biológica total de las sustancias orgánicas. Durante esta etapa, la biomasa es sometida a una reacción acelerada intensa, durante la cual se lleva a cabo una intensa actividad biológica que promueve la rápida descomposición de las sustancias biodegradables. Los tanques están instalados en zonas completamente 50 separadas del sistema. La reacción de Bio-oxidación de la biomasa dentro de los tanques en una capa de aproximadamente 3 metros de espesor, se controla y se mantiene totalmente aeróbica por medio de ventilación forzada y con vuelcos mecánicos temporizados. El sistema de ventilación comprende una red de distribución capilar con el fin de asegurar la uniformidad del proceso y evitar la posible formación de alguna capa aeróbica.

[0016]La operación de vuelco, llevada a cabo por puentes especiales equipados con barrenas de tornillo, garantizan el mantenimiento de la porosidad de material, evitando la formación de los canales preferenciales, que de otro modo dan lugar a anomalías en el proceso.

[0017]El tratamiento aerobio comprende, en síntesis, las siguientes etapas de procedimiento y tiempos:

-descomposición acelerada de las sustancias orgánicas de 2-3 semanas, -separación de los residuos inertes de procesamiento de la biomasa y -maduración y estabilización de la fracción orgánica durante 5-6 semanas.

[0018]Todas las operaciones, incluyendo la carga y descarga de materiales, se llevan a cabo de forma automática y no requieren ninguna intervención por parte del personal.

■ Refinado de los bio-residuos estabilizados (o fracción orgánica) .

[0019]Al final de los procesos de tratamiento aeróbico, el componente orgánico digerido y estabilizado se transporta a la línea final de refinado mecánico con el fin de purificarlo de todos los fragmentos inertes tales como vidrio, piedras, plásticos, etc.

[0020]Esta línea también acomete aún más la recuperación de CRRS partir de los residuos de procesamiento.... [Seguir leyendo]

1. Método para el reciclaje de residuos sólidos urbanos, y el uso de combustible recuperado de residuos sólidos, que comprende los siguientes pasos:

-recepción de los residuos sólidos urbanos,

-alimentación de manera continua y homogénea del combustible recuperado de residuos sólidos en un reactor (8) con al menos una cámara de combustión.

10. clasificación mecánica de las fracciones secas y húmedas,

-tratamiento de la fracción seca y preparación del combustible recuperado de residuos sólidos,

-la recuperación de los metales,

-tratamiento de la fracción húmeda,

-refinado de la fracción orgánica estabilizada.

20. reducción del volumen de los materiales voluminosos,

-tratamiento del aire de proceso

-la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos en un reactor con al menos una cámara de combustión,

-la producción de energía eléctrica a partir del gas derivado del proceso y la producción de hidrógeno,

En donde el tratamiento de la fracción seca y la preparación del combustible recuperado de residuos sólidos comprende las siguientes etapas.

35. la eliminación de los elementos metálicos

-la aplicación de un tamaño por medio de una trituradora con rejilla extensible

-el cribado con viento,

-la mejora de la limpieza y de la calidad;

caracterizado porque: 45 a) la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos comprende las etapas de:

-la gasificación del combustible recuperado de residuos sólidos por medio de quemadores de oxígeno-biogás (11) .

50. la limpieza del gas obtenido,

-la conversión, por fusión, de los componentes inorgánicos presentes en el combustible recuperado de residuos sólidos en mineral no lixiviable vitrificado y granulado metálico,

en el que el biogás utilizado por los quemadores (11) se deriva del proceso de digestión anaerobia de la fracción orgánica;

b) el tratamiento de la fracción húmeda es un tratamiento aeróbico que consiste en una bio-oxidación 60 que comprende las etapas de:

-la descomposición acelerada de las sustancias orgánicas de 2-3 semanas,

-la separación de los residuos inertes de procesamiento de la biomasa y -la maduración y estabilización de la fracción orgánica durante 5-6 semanas,

en el que dicha bio-oxidación se mantiene aeróbica mediante aireación forzada, o de vuelco mecánico. 5

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la recepción de los residuos sólidos urbanos se realiza utilizando una línea de alimentación con un dispositivo de clasificación mecánica, que, después del pesado, elimina los materiales voluminosos.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la clasificación mecánica de las fracciones secas y húmedas se produce a través de las rejillas de cribado de trómeles giratorios con dispositivo de auto-limpieza, después de realizar el rechazo de plásticos con apertura de bolsas por medio de abre-bolsas de giro-lento.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la recuperación de los metales se produce por acción de corrientes electromagnéticas y Foucault.

5. Método según la reivindicación 1, en el que:

-la aireación forzada se produce por medio de una red de distribución de aire capilar, mientras que el vuelco mecánico se consigue mediante tornillo de barrenas;

-el refinado de la fracción orgánica estabilizada se consigue en una línea mecánica donde los fragmentos inertes como vidrio y piedras son rechazados y se obtiene combustible recuperado de residuos sólidos, que consiste principalmente de fragmentos de plástico, y fracción orgánica estabilizada;

-la reducción de volumen de los materiales voluminosos se produce por trituración y recuperación contemporánea de los materiales ferrosos;

-el tratamiento del aire de proceso comprende las etapas de:

a) aspiración del aire de cada etapa y el mantenimiento de condiciones de presión negativas del proceso,

b) envío de parte de dicho aire aspirado a los ciclos de combustión del combustible recuperado de residuos sólidos y el resto a un sistema de tratamiento de aire. 40

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, además,

-el reactor y las etapas de tratamiento de gas operan en una ligera condición de exceso de presión en el que la presión es de hasta 450 bar;

-una fracción carbónica del combustible recuperado de residuos sólidos cae en un crisol (9) en la parte inferior del reactor (8) , donde la temperatura comprende entre 1.500 y 1.700ºC, preferiblemente 50 1.600ºC, dicha fracción carbónica se gasifica después de la fracción volátil,

-la temperatura de los gases que salen del reactor (8) está comprendida entre 800 y 1.200°C, preferiblemente de 1.100°C,

-una serie de quemadores en la parte superior (10) del reactor (8) , por encima del sistema de alimentación de combustible recuperado de residuos sólidos, causan una ligera turbulencia que optimiza la homogeneización de la temperatura,

-el crisol (9) se mantiene a la temperatura de trabajo por medio de biogás y oxígeno alimentado por 60 quemadores (11) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el gas procedente de la parte superior (10) del reactor (8) se somete a las siguientes

etapas: -enfriamiento rápido con agua (16, 17)

-lavado con ácido (18) -lavado básico (19, 20) -eliminación inicial de ácido sulfhídrico (21)

- eliminación de partículas finas mediante filtro electrostático húmedo (22) -catálisis para la eliminación de compuestos orgánicos de azufre (27.

15. eliminación de ácido sulfhídrico residual (28)

8. Método según la reivindicación 7, en el que:

-en la etapa de enfriamiento (16, 17) el gas producido se enfría a una temperatura comprendida entre 90 y 95°C; -en la etapa de lavado con ácido (18) el pH es <3;

-en la etapa de lavado básico (19, 20) el pH está comprendido entre 7 y 7, 5.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la producción de hidrógeno comprende las etapas de:

- limpieza de CO por dos etapas de reacción catalizadora de desplazamiento del gas de agua,

-purificación por medio de membranas de separación y adsorción de la oscilación de presión

10. Sistema para el reciclaje de residuos sólidos urbanos y la explotación de combustible recuperado de residuos sólidos, que comprende:

-medios para recibir los residuos sólidos municipale.

40. una o más líneas de clasificación para la clasificación mecánica de las fracciones secas y húmedas

-medios para el tratamiento de la fracción seca y la preparación del combustible recuperado de residuos sólido.

45. medios para recuperar metales electromagnéticamente

-medios para la bio-oxidación de la fracción húmeda

-línea de refinamiento mecánico para el refinamiento de bio-residuos estabilizados

-medios de molienda para la reducción del volumen de los materiales voluminosos

-un sistema para la alimentación continua y homogénea de combustible recuperado de residuos 55 sólidos, que comprende:

-un silo de almacenamiento de combustible recuperado de residuos sólidos

-un sistema de transporte (1) del combustible recuperado de residuos sólidos desde el silo de 60 almacenamiento a un receptor de dosificación (2)

-un sistema de transporte (3) de combustible recuperado de residuos sólidos desde el receptor de dosificación (2) a un sistema de entrada (5) en un reactor de gasificación (8)

-un reactor de gasificación (8) con al menos una cámara de combustión, -un conducto saliente (15) del reactor de gasificación (8) .

5. una sección para la eliminación de partículas similares (22) , -un sistema de ciclos combinados para la producción de energía eléctrica y un sistema para la producción de hidrógeno,

caracterizado porque el sistema comprende: -un depósito de recogida de granulado (13) , -una sección para el enfriamiento del agua (16, 17) ,

- una sección para el lavado con ácido (18) , -una sección para el lavado básico (19, 20) .

20. una sección para la eliminación inicial de ácido sulfhídrico (21) , -un catalizador para la eliminación de compuestos orgánicos de azufre (27) , -una sección para la eliminación de ácido sulfhídrico residual (28) , 25

en el que -el reactor (8) comprende una parte superior (10) y una parte inferior provista de un crisol de fusión (9) ;

- dicho tanque de recolección de granulado (13) está conectado al crisol (9) por medio de un canal (12)

-quemadores de oxígeno-biogás (11) están instalados en la parte superior (10) y en la parte

inferior (9) del reactor (8) , así como en el canal (12) , en el que el sistema para la alimentación continua y homogénea de combustible recuperado de residuos sólidos comprende, además:

-un sistema de sellado doble (4) con válvulas -un sistema de inertización con nitrógeno, -un sistema de transporte (5) para alimentar el combustible recuperado de residuos sólidos en 45 el reactor de gasificación (8) -un sistema excesivo de recuperación de la capacidad (6) y en el que el sistema comprende además medios para recuperar el biogás desde el proceso de 50 digestión anaeróbica y para proporcionarlo a los quemadores (11) .

11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el sistema de transporte (5) para alimentar el combustible recuperado de residuos sólidos en el reactor de gasificación (8) es un alimentador de tornillo refrigerado o una pendiente.

12. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, en donde la sección para la eliminación de partículas finas (22) comprende un electro-filtro húmedo.

13. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 12,

en el que una protección hidráulica (24) conectada directamente a una antorcha de emergencia (25) está dispuesta entre la sección para la eliminación de partículas finas (22) y el catalizador para la eliminación de los compuestos orgánicos de azufre (27) .

14. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 13,

en el que el sistema para la producción de energía eléctrica comprende turbinas de gas y motores.

15. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el sistema para la producción de hidrógeno comprende una unidad de limpieza de CO, unidad de separación de membranas, unidad de adsorción de la oscilación de presión, unidad de compresión y almacenamiento de hidrógeno.