Capítulo 6.5 Tratamiento térmico

TRP Chapter 6.5 1

Capítulo 6.5 Tratamiento térmico

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Definiciones

Tratamiento térmico = destrucción de los residuos peligrosos mediante descomposición térmica

Los métodos de tratamiento térmico incluyen: - la incineración - combustión completa utilizando el oxígeno excedente- la gasificación - combustión incompleta en ausencia parcial de oxígeno- la pirólisis - descomposición térmica en ausencia total de oxígeno

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Uso del tratamiento térmico

Adecuado para residuos orgánicos

Procesos de tratamiento térmico:- requieren una alta inversión de capital - están exhaustivamente regulados- requieren personal experto- requieren estrictas normas de seguridad y funcionamiento - tienen costos de operacion de medios a altos

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Práctica correcta en la combustión de residuos peligrosos

3 Ts:

- Tiempo

- Temperatura

- Turbulencia

Sistemas de limpieza de los conductos de gas

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Características de los residuos

Tipos diferentes de residuos tienen valores de calor diferentes, es decir, la cantidad de calor liberado durante la combustión completa - Valor Calorífico (VC)

- El Valor Calorífico (VC) Bruto incluye el calor liberado mediante la condensación de vapor- El Valor calorífico Neto no incluye el calor de la condensación

También es importante: - El punto de inflamación- La viscosidad- El cloro, flúor, azufre y los metales pesados

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Ejemplos de Valor Calorífico

Residuos mixtos de las operaciones

de limpieza de la planta 10,000 - 30,000 kj/kg

Aguas residuales 5,000 kj/kg

(0 - 10,000kj/kg dependiendo del contenido orgánico)

Lodo industrial 1,000 - 10,000 kj/kg

Pinturas y barnices > 20,000 kj/kg

Hidrocarburos clorados 5,000 - 20,000 kj/kg

En comparación, RSU = ~10,000kj/kg

Fuente: Indaver

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CombustiónRequiere: - añadir aire excedente - mezcla mecánica de los residuos- distribución y aireación uniforme de los residuos

El comportamiento de los residuos durante la combustión varía dependiendo de su valor calorífico y su formaAlgunos residuos con bajo VC arden fácilmente = la pajaAlgunos residuos con bajo VC son difíciles de arder = lodos mojadosAlgunos residuos con alto VC arden fácilmente = fondo de los tanques Algunos residuos con alto VC son difíciles de arder = suelos contaminados, ciertos plásticos

Determinados residuos cambian sus características físicas durante la combustión

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Técnicas de combustión

Hornos de placas: utilizan la gravedad para mezclar los residuos - usados para residuos homogéneos y mojados como tortas de lodo

Hornos de placas fluidizadas: los residuos son introducidos en un lecho de arena que se mantiene en suspensión - usados para residuos de tamaño y densidad similar

Rejillas de incineración: los residuos depositados en la rejilla se giran o mueven para asegurar la aireación de la masa de residuos a través de los agujeros de la rejilla - usadas para residuos sólidos ej residuos municipales, no líquidos o lodos

Hornos rotatorios: los residuos se depositan en un horno rotatorio lento - convenientes para sólidos, lodos y líquidos

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Funcionamiento del horno

• Buen conocimiento de las características de los residuos

• Habilidades técnicas• Control del suministro de residuos• Mezcla de residuos• Temperatura a nivel requerido a pesar

de variaciones en los residuos• Aire excedente• Control de los gases de combustión• Mantenimiento regular

Debe ser coherente Necesidades:

Fuente: David C Wilson

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Recuperación de la energía

La combustión de residuos produce calor pero la combustión de residuos con bajo VC pudiera no ser

autosuficiente

La recuperación de energía se da a través de la producción de vapor para generar electricidad

- Sólo producción de vapor: promedio de eficacia del 80 % - El vapor puede ser usado para la demanda interna- El vapor puede entregarse a usuarios adyacentes ej: otras

plantas industriales- Puede generarse electricidad : promedio de eficacia del 25 %

Las oportunidades para vender el calor aumentan cuando las instalaciones estan en áreas industriales

La venta de energía sobrante mejora la economía de la planta

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Subproductos de la incineración

Pueden ser: • sólidos • líquidos • gaseosos

Comprenden: • materiales recuperados como metales, HCl • gases de combustión • escorias y ceniza • productos de tratamiento de los gases de combustión, también denominados residuos del control de la contaminación del aire (APC) • aguas residuales

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Residuos sólidos

• ceniza del fondo o escoria

• ceniza flotante

• residuos del control de la contaminación del aire (APC)

• Los términos y las regulaciones sobre el tratamiento y la eliminación de los residuos sólidos se diferencian entre países

• La ceniza del fondo puede ser eliminada o usada como un substituto agregado ej para la construcción de carreteras

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Gases de combustiónLa cantidad y el tipo de contaminantes de las emisiones dependen de:

- contaminantes en los residuos

- tecnología

- eficacia de la operatividad

Promedio 6 - 7 Nm3 de gas de combustión por Kg de residuo

Recogida/tratamiento específicos para:

Polvo - filtros graduales

Cloro - neutralizado mediante limpieza con cal

Azufre - etapa de lavado

Dioxinas - control de la combustión, carbono activoFuente: David C Wilson

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Dioxinas• Familia de alrededor de 200 compuestos orgánicos

clorados, algunos de los cuales son muy tóxicos

• Extendidas en el medio ambiente

• Presentes en residuos destinados a la incineración

• Pueden ser reproducidas en etapas de enfriamiento de postcombustión

• Las 3 Ts contribuyen a destruir las dioxinas en los residuos, reducen la reproducción

• Empleo de carbono activo para filtrar gases de combustión

• Los limites de emisión son sumamente bajos

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Ejemplo de tecnología de limpieza del gas de combustión

Fuente: Indaver

Incinerador de horno rotatorio

Tanques de almacenaje de residuos líquidos y pastosos

Chimenea

Cámara de post-combustión

Generador de vapor

Filtro electrostático

Limpieza de gas en 4 etapas

Filtro de dioxinas

Purificación de aguaCeniza volante

Caldera de ceniza

Incinerador de ceniza

Almacenaje de bidones

Elevador de bidones


Búnker para residuos sólidos

Tolva de alimentación

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Aguas residuales de incineración

•Los controles varían entre países•Cantidad:

• bajo la inflluencia de la tecnología de limpieza del gas que se elija, es decir, húmeda, semiseca, seca

•Tratamiento:• en lagunas aireadas• extensamente usado• bajo coste• podría no alcanzar las normas exigidas• también puede ser necesario el tratamiento fisico-químico

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MediciónDe qué:

- parámetros controlados ej monóxido de carbono

Cómo: - regular

- continua

Disponer de:- regulaciones nacionales

- condiciones de funcionamiento permitidas

Problemas:·El equipo de medición puede ser impreciso

·Errores de correlación

·Errores en las pruebas

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Medición: ejemplo

Emisiones del incinerador de horno rotatorio

Supervisión continua de:

HCl, CO, polvo, SO2, HF, TOC, Nox, O2

Medición mensual de:

9 metales pesados

Dos veces al año (previo paso a ser continuo):

PCDD/PCDF

TAMBIÉN supervisados: residuos sólidos y aguas residuales

Fuente: Indaver, Bélgica

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Costos• Relacionados con factores específicos de la planta y

el país

• Nivel alto de sofisticación y control = elevados costos de construcción

• Costos del control de la contaminación del aire = 30-40 % del total

• Costos de tratamiento por tonelada, similar a otras tecnologías

• Ahorros de costo porque el volumen, peso y riesgo de los residuos destinados a la eliminación se reduce enormemente

• La recuperación y venta de energía/calor del proceso sanean la economía

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Incineración en horno de cemento

Extensamente usado para gamas de residuos peligrosos, ej residuos oleosos, aguas residuales, lodos, solventes, compuestos orgánicos

Provee:. buenas condiciones de combustión

. atmósfera alcalina

. operación de absorción

. alta inercia térmica

. ningún impacto en la calidad del cemento

. Posibilidad de recuperación de energía contenida en el residuo

. no subproductos

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Exigencias para la co-combustión en hornos de cemento

• Adecuada para residuos orgánicos bombeables

• No apropiada para residuos con gran contenido de agua, azufre, cloro, metales pesados

• Los residuos necesitan pre-tratamiento/mezcla para su empleo como combustible

• Pudieran requerirse modificaciones, por ej, suministro de combustible, controles del polvo

• Debe cumplir las normas de Salud y Seguridad relacionadas con el manejo de residuos peligrosos

• Depende de la demanda del producto

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Mezcla de combustible

Recepción/almacenaje de

residuos en bidones y a granel

Desfibrado y separación de

sólidos y líquidos

Tratamiento de sólidos

Almacenaje 'Mezcla caliente'

Tratamiento de líquidos

Lavado y recuperación

de metal

Recepción de residuos líquidos

al por mayorTanque

Edificios y construcciones civiles

Control y sistemas de seguridad

Sistemas auxiliares

NORCEM

Proceso principal

Exportación

Venta

Fuente: Ian Miller

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Ejemplos de tecnología 1 Incinerador de horno rotatorio

Fuente: Guyer, Howard H Procesos Industriales y gestión de corriente de residuos, Wiley


Aire de combustión

Residuos líquidos

Combustible auxiliar

Residuos sólidos

Residuos en bidones

Lodos

Pantalla de horno

Inclinación

Residuos

Cámara de combustión primaria

Ceniza

Ceniza



Residuos líquidos

Aire

Cámara de combustión secundaria

Almacén de recogida

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Ejemplos de tecnología 2 Combustión de lecho fluidizado

Lecho fluidizado por circulación Lecho fluidizado por combustión

Fuente: Guyer, Howard H Procesos industriales y gestión de corriente de residuos, Wiley

Mecanismos de control de la contaminación del aire

Entrada de arena

Tapón de presión

Puertas de acceso

Combustión secundaria

Quemador de precalentamiento

Termopar

Arena flluidizada

Boca de combustible

Entrada de aire

Apertura de visión

Combustión primaria

Generador de vapor

Vapor generado

Agua calienteChimenea

Intercambiador de calor

Ventilador

Horno de filtración

Intercambiador de calor

Entrada de agua

Caldera

Clasificador de polvos

Incinerador

Entrada de sólidos

Entrada de líquidos

Arena fluidizada

Aire de alta vcelocidad Sistema de conversión de ceniza

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Pirólisis

Pirólisis = proceso de descomposición térmica que se da en ausencia total de oxígeno

Productos de pirólisis: - gases combustibles- residuos líquidos mixtos

Ventajas: - temperatura de funcionamiento baja - no se necesita aire adicional, por lo tanto, menos gas de conmbustión- los subproductos son combustibles

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Uso de la pirólisis

Para corrientes de residuos únicas como:

- piezas de neumáticos- residuos plásticos

Para tratamiento de suelos contaminados

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Gasificación

Gasificación = combustión incompleta en ausencia parcial de oxígeno

Permite la destrucción eficaz de residuos peligrosos a temperaturas inferiores a las de la incineración

Se garantiza la destrucción térmica mediante una combinación de oxidación a alta temperatura, seguida de una reducción a alta temperatura

Productos:- gases útiles ej. hidrógeno, monóxido de carbono- hulla sólida

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Principales consideraciones• Reducir los residuos y evitarlos siempre debería

constituir una prioridad para los generadores

• Necesidad de considerar residuos de procesos de tratamiento y su eliminación

• El tratamiento térmico es la mejor tecnología disponible para ciertos residuos peligrosos orgánicos - siempre y cuando sea diseñado, gestionado y puesto en funcionamiento correctamente

• Existe a menudo oposición por parte del público y de grupos ecológicos, en gran parte, basada en preocupaciones sobre las dioxina

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Capítulo 6.5 Resumen

Tratamiento térmico:

• Es apropiado para residuos orgánicos

• Incluye tecnologías diferentes, todas requieren una alta inversión de capital

• Está fuertemente regulado, requiere estrictas normas de funcionamiento y seguridad

• Requiere personal experto

• Costos de funcionamiento medios o altos

• Genera energía útil

• Produce subproductos que necesitan un cuidadoso manejo

• A menudo tiene detractores

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