TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS. 10 de julio de 2008 D. Alberto Lleó Alonso Director Dpto. Desarrollo de Infraestructuras de Residuos y Calidad Ambiental. VAERSA.

TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS. MTD’S ESPECÍFICAS PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS: NUEVAS PROPUESTAS

MTD’S ESPECÍFICAS PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS: NUEVAS PROPUESTAS

• Incineración. • Gasificación. • Pirólisis. • Plasma.

MTD’S ESPECÍFICAS PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS: NUEVAS PROPUESTAS

• Incineración. • Gasificación. • Pirólisis. • Plasma.

INCINERACIÓN

La incineración de residuos. Se entiende por incineración al procesamiento de residuos en cualquier unidad técnica, equipo fijo o móvil, que involucre un proceso de combustión a altas temperaturas. Es una combustión oxidativa completa. Es una oxidación rápida de la materia combustible con desprendimiento de calor.

INCINERACIÓN

Esquema de una incineradora. Foso residuos Horno

Cámara oxidación

Enfriador gases

Caldera recuperación Lavado gases

Chimenea Torre lavadora Cenizas volantes

Salida escorias

Precipitador electrostático

INCINERACIÓN

Esquema de una incineradora. Horno

INCINERACIÓN

Misión del horno. La función del horno es vaporizar, gasificar y pirolizar los residuos, provocando la combustión de los mismos. El horno debe garantizar una temperatura superior a 850 ºC, así como proporcionar un tiempo de residencia de los sólidos suficiente pare evitar inquemados.

INCINERACIÓN

Temperatura en los hornos. • Temperatura entre 100 y 250 ºC: Secado. • Temperatura entre 250 y 600 ºC: Desprendimiento de gases y combustión de destilados volátiles. • Temperatura entre 600 y 800 ºC: Combustión generalizada de la masa de combustible. • Temperatura entre 800 y 1200 ºC: Combustión de productos de la carbonización y formación de escorias.

INCINERACIÓN

Incineración de residuos. Volátiles + CO + O2

CO2 + H2O

INCINERACIÓN

Tipos de hornos para incinerar residuos. •Horno de parrilla. •Hornos de lecho fluidizado. •Hornos rotatorios. •Incineradores de inyección líquida.

INCINERACIÓN

Tipos de hornos para incinerar residuos. •Horno de parrilla. •Hornos de lecho fluidizado fluidizado.. •Hornos rotatorios rotatorios.. •Incineradores de inyección líquida. líquida.

INCINERACIÓN

Hornos de parrilla. La función de la parrilla es transportar el residuo a través del horno. Dicho movimiento favorece la combustión de RSU, aunque también incrementa el contenido de partículas en el flujo gaseoso de salida.

INCINERACIÓN

Hornos de parrilla.

INCINERACIÓN

Hornos de parrilla. Residuos. Residuos municipales mezclados, residuos de origen comercial e industrial, lodos de alcantarillado (previamente secados), residuos “todo uno”, sin separación previa. Adecuado para residuos grandes e irregulares. Algunos tipos de residuos peligrosos y hospitalarios. Residuos de origen vegetal (con aporte de combustible auxiliar cuando el PCI < 1000 Kcal/Kg). Posibilidad de incineración de gases.

INCINERACIÓN

Hornos de parrilla. Características. Las parrillas son metálicas, refrigeradas por aire o agua, con una inclinación aprox. de 25º. Se inyecta el aire primario por la parte inferior, en un exceso aproximado del 100%. La velocidad del aire es alta, se produce arrastre de partículas. El tiempo de residencia del sólido combustible es constante. El coste de mantenimiento es elevado.

INCINERACIÓN

Tipos de hornos para incinerar residuos. •Horno de parrilla parrilla.. •Hornos de lecho fluidizado. •Hornos rotatorios rotatorios.. •Incineradores de inyección líquida. líquida.

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado.

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado. Residuos. Residuos finamente divididos (combustible particulado). CDR (Combustible derivado de residuos). Lodos de alcantarillado, fangos, carbón, lignito, biomasa y otros. Permite la incineración de combustibles de bajo PCI.

INCINERACIÓN

Tipos de lecho fluidizado. Tipos de lecho, según la velocidad del flujo: Lecho burbujeante (LFB). Lecho circulante (LFC).

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado.

(760 ºC – 870 ºC)

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado. Características. Masa en suspensión de partículas de inerte y adsorbente, junto con cenizas y combustibles, que se fluidiza mediante una corriente ascendente de aire de combustión. Empleo de un ciclón para la recirculación del material inerte (arena o alúmina). Temperatura en la zona libre sobre el lecho: 850 – 950 ºC. Alto grado de uniformidad de temperaturas. Alta tasa transferencia de calor. Temperatura en la zona de post-combustión: 980 – 1400 ºC. (Limitada fusibilidad cenizas). Tiempo de residencia: hasta 2,5 sg.(de 1 a 5sg).

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado. Características. Inyección de aire primario por la parte inferior del lecho. Introducción de aire secundario precalentado. Inyección de combustible auxiliar en el propio lecho. El residuo sólido (y la alúmina o arena recirculadas), se introducen por la parte superior del lecho. Inyección de lodos en el propio lecho. Exceso de aire: 25% - 125%.

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado. Ventajas. Temperaturas sensiblemente inferiores, se evita fusión de cenizas, se reduce erosión y corrosión. Mejor transmisión de calor. Requiere menor exceso de aire (10 – 50% respecto estquiométrico, frente al 75 – 100% de los convencionales). Mayor inercia térmica del reactor. Instalaciones más compactas. Empleo de mezclas heterogéneas de combustible.

INCINERACIÓN

Hornos de lecho fluidizado. Inconvenientes. Necesidad de una trituración previa de los residuos (80 mm para LFC y 300 mm para LFB). Para el caso del LFC, se debe garantizar que no existan diferencias en la granulometría entre el “ballast” (árido del lecho) y el residuo. La temperatura de trabajo está limitada por la temperatura de fusión de los componentes inertes del residuo. La recirculación del material provoca una abrasión sobre los refractarios. Corrosión. Peligro de formación de aglomerados.

INCINERACIÓN

Comparación LFB vs LFC. COINCIDENCIAS: Posibilidad de quemar combustibles que otras tecnologías no pueden. Gran flexibilidad de alimentación. Transferencia de calor elevada. Aumento de la eficacia térmica (eliminación todo SO3 y casi todo SO2, mediante el empleo de carbonatos). Menor masa de gases a la salida.

INCINERACIÓN

Comparación LFB vs LFC. DIFERENCIAS: Abrasión: superior en LFC por arrastre de partículas. El LFC controla mejor las emisiones de NOx pues la introducción de aire en diversos puntos de la cámara de combustión reduce el nivel térmico. Dado que en el LFC, la turbulencia es mayor respecto al LFB, se inhibe la formación de zonas de combustión incompleta, se inhibe la formación de CO.

INCINERACIÓN

Comparación LFB vs LFC. DIFERENCIAS: Las emisiones de SOx se reducen por adición de dolomita o caliza en la cámara de combustión. La reacción de paso de SOx a sulfatos se favorece por la turbulencia (LFC). Las variaciones de carga son más fácilmente absorbibles en un LFC. Tiempo de residencia mayor en el LFB

INCINERACIÓN

Tipos de hornos para incinerar residuos. •Horno de parrilla parrilla.. •Hornos de lecho fluidizado fluidizado.. •Hornos rotatorios. •Incineradores de inyección líquida líquida..

INCINERACIÓN

Hornos rotatorios.

INCINERACIÓN

Hornos rotatorios. Residuos admitidos. Casi cualquier tipo de sólido. Gases introducidos adecuadamente en el incinerador. Líquidos en hornos equipados con toberas. En general, cualquier residuo industrial, residuos cárnicos y mezclas de residuos con PCI no bien definidos. Material con humedad o producción de reacciones químicas endotérmicas (sistema contra corriente). Caso contrario: sistema equicorriente.

INCINERACIÓN

Hornos rotatorios. Características. Cilindro recubierto con materiales aislantes y refractarios (capa interior). Avance del residuo por la inclinación y la velocidad de rotación. Tiempo de permanencia del residuo (de 30 a 60 minutos). Funciones del horno y de la cámara de postcombustión (tiempo residencia gases). Temperaturas de 800-1000ºC (ashing, cenizas sólidas), o >1000ºC (slagging, cenizas fundidas)

INCINERACIÓN

Tipos de hornos para incinerar residuos. •Horno de parrilla parrilla.. •Hornos de lecho fluidizado fluidizado.. •Hornos rotatorios rotatorios.. •Incineradores de inyección líquida.

INCINERACIÓN

Incineradores de inyección líquida.

INCINERACIÓN

Inyección líquida. Residuos. Residuos líquidos que se pueden bombear. Con poca viscosidad. Bajo potencial de polimerización. Escasa corrosividad. Exentos de material en suspensión que obstruya las boquillas.

INCINERACIÓN

Inyección líquida. Características. Cilindros horizontales o verticales. Paredes recubiertas de refractarios. Equipados con uno o más quemadores. Necesidad de combustible auxiliar. Equipados con atomizadores (diám.