Procedimiento para la incineración de sustancias residuales.

Procedimiento para la incineración de una sustancia residual líquida,

suministrándose un medio de funcionamiento con un contenido de oxígeno de al menos un 90% en volumen y la sustancia residual a la incineración a través de al menos un pulverizador de ultrasonidos (1), produciéndose mediante el medio de funcionamiento ondas de ultrasonidos y pulverizándose de manera fina la sustancia residual, favoreciéndose la incineración mediante un quemador principal (4), al que se suministra al menos una sustancia combustible auxiliar, suministrándose la sustancia combustible auxiliar al menos a uno de los siguientes elementos:

a) al quemador principal (4) y

b) a la sustancia residual,

y controlándose el suministro de la sustancia combustible auxiliar en dependencia del contenido de agua de la sustancia residual líquida.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068051.

Solicitante: L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 75, QUAI D'ORSAY 75007 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: GROSS, GERHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F1/36 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por vibraciones ultrasónicas.
  • C02F1/72 C02F 1/00 […] › por oxidación.
  • C02F11/06 C02F […] › C02F 11/00 Tratamiento de los fangos; Dispositivos a este efecto. › por oxidación.
  • F23G7/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23G HORNOS CREMATORIOS; COMBUSTION DE DESECHOS O DE COMBUSTIBLES DE BAJA CALIDAD.F23G 7/00 Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o combustibles de baja calidad particulares, p. ej. productos químicos (F23G 1/00  tiene prioridad; retretes con incineración A47K 11/02; oxidación de fangos C02F 11/06; incineración de desechos radiactivos G21F 9/00). › de licores residuales, p. ej. licores sulfíticos.

PDF original: ES-2534097_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la incineración de sustancias residuales La presente invención se refiere a un procedimiento para la incineración de una sustancia residual. La invención se utiliza particularmente en la incineración de líquidos contaminados, que no pueden ser desechados en una instalación de depuración.

Los líquidos que están contaminados con componentes inorgánicos y orgánicos, y en los que no es posible un reciclado o un desechado en instalaciones de depuración debido a una biodegradabilidad mala, tienen que ser desechados térmicamente mediante reacciones de incineración. Habitualmente este tipo de residuos se incineran con aire como medio de oxidación en una llama auxiliar. Para ello se lleva el líquido contaminado mediante pulverización y vaporizado a la fase gaseosa, se mezcla con aire y se calienta a temperaturas entre 850º C y 1400º C. Las sustancias orgánicas se oxidan en este caso completamente dando lugar a CO2 y H2O, y el azufre a SO2. Como productos se obtienen sustancias inorgánicas inertes, que se presentan en forma de polvo o en una fase líquida. Aunque las reacciones de la mayoría de los componentes se producen principalmente de manera exotérmica, la incineración en su mayor parte no es autotérmica debido a las altas y a menudo oscilantes concentraciones de agua, esto quiere decir, que se necesitan sustancias combustibles auxiliares adicionales. Habitualmente estos líquidos se incineran por lo tanto en instalaciones de monocombustión con hornos dispuestos verticalmente fijos, que pueden alimentarse desde arriba.

Dado que los líquidos contaminados están ensuciados habitualmente con sustancias sólidas y/o productos polimerizables, se utilizan para la inyección de los líquidos ensuciados boquillas pulverizadoras mezcladoras en el interior y mezcladoras en el exterior con una sección transversal de boquilla grande. Como medio pulverizador se utiliza por norma aire o vapor. Al utilizar pulverizadores de presión o de vapor, se pulveriza el líquido en gotas con diámetros de entre 200 μm y 400 μm. Este diámetro relativamente grande de las gotas es desventajoso, dado que se necesita un periodo de permanencia más largo en la llama para la evaporación completa. Al utilizar vapor como medio pulverizador, éste puede representar hasta un 10% del volumen del gas de combustión y se obstaculiza la reacción de la llama con el oxígeno. No se utilizan boquillas pulverizadoras de solo presión, dado que éstas tienden a atascos debido a las sustancias sólidas en los líquidos contaminados.

Debido a las contaminaciones en los líquidos, el gas de combustión del proceso de incineración también está contaminado con sustancias en forma de polvo y de gas, como por ejemplo SO2, CI, CO, NOx, que tienen que retirarse de manera laboriosa del gas de combustión. La refrigeración y purificación laboriosa del gas de combustión es decisivamente responsable de los altos costes de funcionamiento de las instalaciones de incineración. El volumen del gas de combustión que se genera es por lo tanto el factor limitador del proceso de incineración.

Es conocido suministrar oxígeno al proceso de incineración para aumentar la eficiencia del proceso de incineración manteniendo un volumen de gas de combustión igual, reduciéndose la proporción de nitrógeno en el gas de combustión y aumentándose la proporción de los otros componentes del gas de combustión, como dióxido de carbono, vapor de agua y dióxido de azufre. Un aumento del contenido de oxígeno tiene no obstante también como consecuencia, un aumento de la temperatura de la incineración, para la cual no están configuradas a menudo las instalaciones de incineración. La proporción de monóxido de carbono se reduce debido al aumento de la temperatura, ya que éste se oxida completamente. Además de ello, debido al aumento de la temperatura aumenta de manera desventajosa la proporción de óxido de nitrógeno. El oxígeno adicional se introduce en la cámara de combustión mediante el enriquecimiento del aire de incineración, debido a la inyección directa en la llama o el espacio de reacción, o mediante quemadores de oxígeno separados.

Del documento DE 2506438 A1 se conoce un procedimiento para la disociación térmica de ácido sulfúrico residual. En este caso se describe que el ácido sulfúrico se inyecta en un campo ultrasónico y se transforma mediante la formación de un gas con contenido de SO2. Este procedimiento no ha podido imponerse en el mercado debido a problemas de materiales y al alto esfuerzo técnico necesario para su realización, que conduce a una alta intensidad de mantenimiento y a duraciones reducidas.

Del documento DE 2548110 A1 se conoce un procedimiento para incinerar sustancias residuales líquidas, en el que se suministran aire comprimido y la sustancia residual a través de un pulverizador de ultrasonidos a una incineración.

La tarea de la invención es por lo tanto, solucionar al menos parcialmente los problemas descritos en relación con el estado de la técnica, e indicar particularmente un procedimiento que aumente la eficiencia de una incineración de líquidos sin que aumente el volumen del gas de combustión.

Estas tareas se solucionan con un procedimiento según las características de la reivindicación independiente. Otras configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones formuladas independientemente. Las características indicadas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse entre sí de cualquier manera

tecnológicamente razonable y pueden complementarse mediante supuestos explicativos de la descripción, indicándose otras variantes de realización de la invención.

El procedimiento según la invención para la incineración de una sustancia residual líquida, se caracteriza por que se suministran un medio de funcionamiento con un contenido de oxígeno de más de un 90% en volumen (% en volumen) , preferiblemente oxígeno técnicamente puro, y la sustancia residual de la incineración a través de al menos un pulverizador de ultrasonidos. Mediante el medio de funcionamiento se generan ondas de ultrasonidos y la sustancia residual se pulveriza finamente. El medio de funcionamiento tiene por lo tanto dos funciones. Por un lado genera ondas de ultrasonidos, que pulverizan la sustancia residual en gotas finas, que presentan un diámetro de entre 50 μm y 100 μm, de manera que se produce una superficie total mayor de la sustancia residual. Por otro lado, el medio de funcionamiento (oxígeno técnicamente puro) está a disposición como componente de reacción de la sustancia residual pulverizada finamente. El proceso de incineración puede llevarse a cabo de esta manera de forma más eficiente. El procedimiento según la invención proporciona a un proceso de incineración gotas de la sustancia residual a incinerar con un diámetro más pequeño y un gas con una proporción de oxígeno mayor, sin aumentar la temperatura del proceso de incineración, ni el volumen del gas de combustión, ni la emisión de óxidos más allá de los límites condicionados por el funcionamiento.

Como medio de funcionamiento se utiliza una mezcla de gases con una proporción de oxígeno de más del 90% en volumen, preferiblemente oxígeno técnicamente puro con una proporción de oxígeno de más del 99% en volumen, preferiblemente más del 99, 9% en volumen. También es ventajoso además, que puede ajustarse la concentración de oxígeno en el horno durante el proceso de incineración a los parámetros de la incineración, como la cantidad de sustancia residual, la temperatura, la cantidad de gas de combustión y/o la concentración de gas. La cantidad de medio de funcionamiento a suministrar, puede variarse preferiblemente entre la cantidad necesaria para la pulverización, la cantidad de oxígeno necesaria para la incineración completa o una cantidad cualquiera por encima de ella.

Con pulverizador de ultrasonidos se entiende una boquilla binaria, a la que se suministra tanto la sustancia residual, como también el medio de funcionamiento. El medio de funcionamiento se suministra en este caso de tal manera al pulverizador de ultrasonidos, que en una cámara de resonancia del pulverizador de ultrasonidos, se estimulan ondas de ultrasonidos preferiblemente con frecuencias de entre 20 kHz y 100 kHz, que están dirigidas hacia un área delante del pulverizador de ultrasonidos. La sustancia residual sale en forma de gotas del pulverizador de ultrasonidos y continúa siendo pulverizada delante de éste mediante ondas de ultrasonidos. La sustancia residual se incinera por ejemplo, en reacción con el medio de funcionamiento. Con sustancia residual líquida se entiende una sustancia residual, que en condiciones estándar se presenta como líquido y que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la incineración de una sustancia residual líquida, suministrándose un medio de funcionamiento con un contenido de oxígeno de al menos un 90% en volumen y la sustancia residual a la incineración a través de al menos un pulverizador de ultrasonidos (1) , produciéndose mediante el medio de funcionamiento ondas de ultrasonidos y pulverizándose de manera fina la sustancia residual, favoreciéndose la incineración mediante un quemador principal (4) , al que se suministra al menos una sustancia combustible auxiliar, suministrándose la sustancia combustible auxiliar al menos a uno de los siguientes elementos:

a) al quemador principal (4) y b) a la sustancia residual, y controlándose el suministro de la sustancia combustible auxiliar en dependencia del contenido de agua de la sustancia residual líquida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se suministra la sustancia combustible auxiliar a al menos uno de los siguientes elementos: a) al quemador principal y

b) a la sustancia residual, cuando durante la incineración la temperatura cae por debajo de un límite predeterminable.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se suministra la sustancia combustible auxiliar a al menos uno de los siguientes elementos: a) al quemador principal y

b) a la sustancia residual, y la adición de la sustancia combustible auxiliar se regula de tal manera, que durante la incineración la temperatura se encuentra en un rango de temperaturas predeterminable.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la sustancia combustible auxiliar una sustancia combustible convencional.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, suministrándose al pulverizador de ultrasonidos (1) una cantidad de medio de funcionamiento, que es mayor que la cantidad necesaria para la pulverización.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, estando la temperatura de la incineración entre 800 º C y 1400 º C.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, produciéndose una mezcla de sustancia residual y medio de funcionamiento fuera del pulverizador de ultrasonidos (1) .

8. procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, suministrándose el medio de funcionamiento con una velocidad vz a una cámara de resonancia (6) del pulverizador de ultrasonidos (1) , formando la velocidad vz junto con la velocidad del sonido del medio de funcionamiento vc un cociente vz/vc, que se encuentra entre 0, 9 y 1, 1.

 

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