Conversión Térmica

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En este capitulo se plantean los diferentes tipos de tratamiento termico que existen para los residuos solidos.

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  • TRATAMIENTOS TRMICOS

    Ing. William Villacis MSc.

    TRATAMIENTO DE DESECHOS

    SLIDOS

  • INTRODUCCIN

    Se considera como tratamiento trmico de los

    residuos procesos destinados a la transformacin

    de estos mediante la aplicacin de energa

    calorfica

    Existen distintos tipos de tecnologas de

    tratamiento trmico: incineracin, desorcin

    trmica, gasificacin, pirolisis y

    gasificacin por plasma.

  • INTRODUCCIN

    De estas tecnologas, tan solo la incineracin

    est ampliamente desarrollada y probada.

    Sin embargo, la tendencia de crecimiento en la

    implantacin de instalaciones de gasificacin,

    pirolisis y gasificacin por plasma, se debe

    tanto por una baja aceptacin a nivel social de la

    incineracin, como por la voluntad y expectativa

    de conseguir una recuperacin energtica ms

    eficiente.

  • USO DEL TRATAMIENTO TRMICO

    Adecuado para residuos orgnicos

    Procesos de tratamiento trmico:

    Requieren una alta inversin

    Estn exhaustivamente regulados

    Requieren personal experto (capacitado)

    Requieren estrictas normas de seguridad y funcionamiento

    Tienen costos de operacin de medios a altos.

  • 3Ts:

    Tiempo (mn. 2 seg. en la zona de combustin)

    Temperatura (al menos 850C)

    Turbulencia

    PRCTICA CORRECTA EN LA COMBUSTIN DE

    RESIDUOS PELIGROSOS

    Sistemas de limpieza de los conductores de gas

  • CARACTERSTICAS DE LOS RESIDUOS

    Tipos diferentes de residuos tienen valores de calores diferentes, es decir, la cantidad de calor liberado durante la combustin completa Valor Calorfico(VC).

    El Valor Calorfico (VC) Bruto incluye el calor liberado mediante la condensacin de vapor.

    El Valor Calorfico Neto no incluye el calor de la condensacin.

    Tambin es importante:

    El punto de inflamacin

    La viscosidad

    El cloro, flor, azufre y los metales pesados

  • EJEMPLOS DE VALOR CALORFICO

  • INCINERACIN Reaccin qumica de oxidacin que requiere un exceso de O2 y temperaturas de combustin comprendidas entre los 900C y 1200C.

    Parmetros bsicos para el clculo de las instalaciones de incineracin los siguientes:

    Densidad de los residuos

    Heterogeneidad

    Humedad

    Material inerte

    Poder calorfico

  • INCINERACIN

  • INCINERACIN - CARACTERSTICAS

    Se usa para desinfeccin, esterilizacin recuperacin de

    energa, reduccin de volumen (reduce el 90% del

    volumen y el 75% del peso)

    Destruye, adems, los frmacos citotxicos

    (medicamentos usados en el tratamiento del cncer y

    enfermedades autoinmunes)

    Requiere controles de cenizas, escorias y de gases

    producidos.

    Los incineradores necesitan limpieza peridica con agua,

    lo que provoca desechos lquidos cidos que deben

    neutralizarse.

  • INCINERACIN PASOS

    a. Pretratamiento

    b. Combustin en la cmara

    c. Tratamiento de las emisiones a la salida

    d. Disposicin de residuos

  • INCINERACIN REQUISITOS

    a. El incinerador deber disponer de una cmara de combustin primaria, una cmara secundaria y alcanzar una temperatura de 800 y 1000 C respectivamente.

    En la cmara primaria se queman los desechos producindose cenizas y gases, entre los cuales se encuentran las dioxinas.

    En la secundaria, estos gases son combustionados completamente convirtindose en vapor de agua, CO2 y restos de xidos de nitrgeno y cido clorhdrico. Para esto se requiere un tiempo de permanencia de los gases de por lo menos 2 segundos, y una concentracin de oxgeno mayor del 6%.

  • INCINERACIN REQUISITOS

    b. Para que los desechos sean destruidos en la cmara

    primaria, se requiere un tiempo de permanencia de por lo

    menos 1 hora, temperatura de 800 C y turbulencia

    suficiente para movilizar los residuos.

    c. Las cenizas resultantes del proceso de incineracin deben

    considerarse como residuos peligrosos ya que contienen

    plomo, cadmio, cromo, mercurio y arsnico. Deben ser enviadas

    en una funda debidamente etiquetada como residuo peligroso al

    relleno de seguridad.

  • SUBPRODUCTOS DE LA INCINERACIN

    Pueden ser:

    Slidos

    Lquidos

    Gaseosos

    Comprenden:

    Materiales recuperados como metales, HCl

    Gases de combustin

    Escorias y ceniza

    Productos de tratamiento de los gases de combustin,

    tambin denominados residuos de control de la contaminacin

    Aguas residuales

  • INCINERACIN CONTROL

    control de emisiones a la atmsfera: especialmente partculas y

    cido clorhdrico que pueden dar una idea general del nivel de la

    eficiencia del incinerador. CO2, H2O, O2 no reaccionado, N2 del

    aire, gases cidos derivados de reacciones de halgenos, azufre,

    compuestos orgnicos (como dioxinas y furanos) que no se hayan

    oxidado

    control de temperatura: 1000 C en la cmara secundaria

    la altura de la chimenea

    las determinaciones de las emisiones deben realizarse por lo menos

    cada 6 meses.

    no debera observarse humo ni existir olor desagradable en la

    chimenea.

  • INCINERACIN CONTROL

    Residuo slido

    Escorias inertes, cenizas y residuos del sistema de depuracin de

    los gases de combustin.

    Deben contar con dispositivos para remover y recoger las

    cenizas, y con un sistema de lavado de gases.

    La ceniza del fondo puede ser eliminada o usada como un sustituto

    agregado. Ejm: para construccin de carreteras.

  • INCINERACIN CONTROL

    Aprovechamiento de energa

    El calor que llevan los gases a la salida de la cmara de postcombustin, se puede aprovechar para calentar agua, que se utiliza como calefaccin o como generador de vapor para usos industriales o para generar energa elctrica mediante un conjunto de turbina de vapor y alternador.

  • INCINERACIN CONTROL DE CONTAMINACIN

    Por lo general, los desechos infecciosos tienen un alto

    valor calorfico por lo que no requieren un excesivo uso

    de combustible adicional.

    No es conveniente incinerar desechos con bajo contenido

    calrico, ya que esto demandar el uso de combustible

    extra. Se usa combustible extra cuando el poder

    calorfico est entre 2500 a 8500 Btu/lb

  • Art. 5.- Norma Tcnica para emisiones a la atmsfera de fuente fija.

    (Resolucin 002-SA-2014 del 20 de enero de 2014)

  • Art. 5.- Anexo I, Obligaciones del Regulado, II De las Plataformas.

    (Resolucin 002-SA-2014 del 20 de enero de 2014)

    CHIMENEA

  • GASIFICACIN

    Proceso de oxidacin parcial del residuo, en presencia de cantidades de oxgeno inferiores a las requeridas estequiomtricamente.

    Utilidad: limitada en tratamiento de residuos por el contenido de humedad y la produccin de gas de bajo poder calrico. Ejemplos: gasificacin de neumticos y biomasa.

    Caractersticas para el proceso de gasificacin de residuos:

    Se usa aire, oxgeno o vapor como fuente de oxgeno.

    La temperatura de trabajo es tpicamente superior a los 750C.

  • GASIFICACIN

    Gasificacin = combustin

    incompleta en ausencia

    parcial de oxgeno

    Permite la destruccin eficaz

    de residuos peligrosos a

    temperaturas inferiores a las

    de la incineracin.

    RESUMEN

    Productos:

    Gases tiles ejm: H2, CO.

    Hulla slida

  • GASIFICACIN

    Como resultado del proceso de gasificacin se obtiene:

    Emisiones gaseosas

    Gas, denominado gas de sntesis, compuesto principalmente por CO, CO2, H2, N2 (si se emplea aire como gasificante) y CH4 en menor proporcin.

    Como productos secundarios se encuentran alquitranes, compuestos halogenados y partculas.

    Residuos slidos

    Residuo compuesto por materiales no combustibles e inertes presentes en el residuo alimentado; generalmente contiene parte del carbono sin gasificar.

    Las caractersticas de este residuo son similares a las escorias de los hornos en las instalaciones de incineracin

  • PIROLISIS

    Degradacin trmica de una sustancia en ausencia de

    oxgeno, descomponindose mediante calor, sin que se

    produzcan las reacciones de combustin.

    Utilidad: en combinacin con gasificacin, se justifica

    por la recuperacin de materias primas. Ejemplo:

    recuperacin de metales en pilas y baterias

    Caractersticas bsicas del proceso:

    El oxgeno presente es el contenido en el residuo a tratar.

    Las temperaturas de trabajo son inferiores a las de la

    gasificacin, oscilando entre 300C y 500C.

  • PIROLISIS, TIPOS DE PROCESOS

    Baja temperatura (menor a 500 C)

    Produccin de aceites y lubricantes

    Temperatura media (500 a 800 C)

    Produccin de metano e hidrocarburos

    superiores

    Temperatura alta (mayor a 800 C)

    Produccin de gas de bajo poder calrico

  • PIROLISIS

    Como resultado del proceso se obtiene:

    Emisiones gaseosas: CO, CO2, H2, CH4 y compuestos

    voltiles procedentes del cracking de las molculas orgnicas,

    conjuntamente con los ya existentes en los residuos.

    Este gas es muy similar al gas de sntesis obtenido en la

    gasificacin, pero hay una mayor presencia de alquitranes,

    ceras, etc.

    Residuo lquido, compuesto por hidrocarburos de cadenas

    largas como alquitranes, aceites, fenoles, ceras, formados al

    condensar a temperatura ambiente.

    Residuo slido, compuesto por metales pesados y otros

    componentes inertes de los residuos. Puede utilizarse como

    combustible (uso en plantas cementeras).

  • VENTAJAS DE LA PIROLISIS

    Temperatura de funcionamiento baja (nunca excede los 500 C).

    No se necesita aire adicional, por lo tanto menos gas de combustin.

    Los subproductos son combustibles (Carbn mineral).

  • USO DE LA PIROLISIS

    Para corrientes de residuos nicas como:

    Piezas de neumticos.

    Residuos plsticos.

    Para tratamiento de suelos

    contaminados

  • TIPOS DE PIROLISIS

  • TIPOS DE INSTALACIONES PARA LA CARBONIZACIN

  • GASIFICACIN POR PLASMA

    Las caractersticas de este proceso son :

    Temperaturas de trabajo varan entre

    5.000C y 15.000C.

    Se utiliza como fuente de calor la energa

    trmica contenida en el propio plasma a

    partir de la energa (normalmente

    elctrica) consumida para la generacin

    del mismo.

    Proceso que genera 5 veces ms de

    energa de la que consume para

    producirla

  • GASIFICACIN POR PLASMA

    En el interior de un vaso de acero inoxidable sellado y repleto de

    aire comn, se hace pasar un alto voltaje entre dos electrodos

    que arranca electrones del aire, convirtiendo al gas en plasma.

    En el proceso se crea dos subproductos:

    Gas sinttico compuesto principalmente por hidrgeno y

    monxido de carbono, que puede convertirse en un

    combustible limpio.

    Residuo de forma de cristal vitrificado que puede

    emplearse como relleno inerte para la construccin de

    carreteras, ladrillos u otros usos. Dependiendo de la

    naturaleza del material suministrado a unidad de conversin

    de la mquina, el cristal puede ser utilizado para crear

    baldosas o encimeras.

  • Desventajas Ventajas

    GASIFICACIN POR PLASMA

  • FUENTES DE CONSULTA

    http://www.magrama.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-

    ambiental/temas/prevencion-y-gestion-

    residuos/flujos/domesticos/gestion/sistema-

    tratamiento/VALORIZACION-ENERGETICA-

    TRATAMIENTOS-TERMICOS-Introduccion.aspx

    http://www.bvsde.paho.org/bvsair/e/repindex/repi62/guiamane/m

    anuma.html

  • OTROS TRATAMIENTOS

  • OTROS TRATAMIENTOS

    Desorcin trmica

    Microondas

    Irradiacin

    Calor seco