ES2330183B1 - Sistema para la eliminacion de los gases contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos urbanos. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la eliminación de los gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos.
Como se observa en el esquema gráfico de la
figura número 1, los gases tóxicos de la combustión de la planta
incineradora (1), se introducen a través de la tubería (2), dentro
de un deposito de reacción (3) el cual contiene una disolución de
NH_{3}(ac)-amoniaco acuoso-; al mismo
tiempo y por la tolva (4) suministramos el
CaSO_{4}-sulfato de calcio- dentro del deposito
de reacción (3) donde se produce todo el proceso de transformación
de los gases tóxicos en CaCO_{3}-carbonato
cálcico- los cuales son recogidos por decantación dentro del
deposito (3) y evacuados a través de la tubería (5), mientras que
el (NH_{4})_{2}SO_{4}-sulfato de
amonio- es extraído del deposito de reacción (3) a través de la
tubería de salida (6) para su proceso de cristalización por
nebulización.
Posteriormente el
(NH_{4})_{2}SO_{4}-sulfato de amonio-
ya cristalizado estrasladado a través de la tubería (8) hasta la
instalación (9) donde se somete a un proceso de descomposición
térmica para obtener el H_{2}SO_{4}-acido
sulfúrico-, el cual es recogido a través de tubería de salida (10).
Los gases NH_{3}-amoniaco- producidos en esta
fase del proceso, son enviados mediante tubería (11) hasta el
deposito de reacción (3), donde vuelven el inicio del proceso.
Con este sistema hemos procedido a la
eliminación de los gases contaminantes,
CO_{2}-dióxido de carbono-,
NO_{x}-oxido nítrico- y
SO_{x}-oxido de azufre-, producidos en la
combustión de los residuos urbanos dentro de la incineradora para
la generación de energía eléctrica mediante una caldera de vapor
(12) y una turbina (13).
Description
Sistema para la eliminación de los gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos.
La eliminación de los residuos sólidos se ha
convertido en un grave problema para las grandes ciudades, ya que
después de seleccionar los residuos en plantas de reciclaje, el
resto de los elementos a de ser transportado a los vertederos. En
los vertederos la materia orgánica se descompone por la acción de
las bacterias, en CO_{2} y H_{2}O, produciéndose con ello la
emisión de gases de efecto invernadero y la contaminación de las
aguas subterráneas, si el vertedero no está totalmente sellado.
Por otro lado los vecinos de poblaciones
cercanas donde se ubican estos vertederos de residuos sólidos, se
oponen a su instalación por los efectos indeseables que
producen.
Como consecuencia de todo ello, los vertederos
han de ser situados en municipios cada vez más alejados de los
grandes núcleos de población, lo que supone mayores gastos de
transporte y una mayor contaminación producida por los camiones en
su largo recorrido hasta el vertedero.
Por ello y para paliar esta situación, se ideó
como mejor sistema para la eliminación de los residuos sólidos, la
utilización de las incineradoras, que aprovechaban el calor de la
combustión de la materia, para producir vapor de agua y como
consecuencia y mediante una turbina, la generación de
electricidad.
El grave inconveniente de las incineradoras y
por ello su caída en desuso, es la gran emisión de los gases
CO_{2} -dióxido de carbono-, NO_{x} -oxido nítrico- y SO_{x}
-oxido de azufre- producidos por la combustión lo que hace que
estas instalaciones sean poco deseables en la mayor parte de los
grandes municipios, a pesar de tener gran necesidad de ellas para
la eliminación de sus residuos urbanos.
\vskip1.000000\baselineskip
Por todo ello el motivo de la presente invención
trata de la eliminación, por solidificación, de los gases
producidos en la combustión, haciendo de nuevo viable e interesante
el uso de las incineradoras, con el doble objetivo de eliminar los
residuos sólidos y eliminar los vertederos, recuperando de nuevo la
posibilidad de producir energía eléctrica con el calor generado
por la combustión procedente de la incineradora.
Con este sistema, donde se elimina la emisión de
gases a la atmósfera procedentes de la incineradora, se permite que
dicha instalación pueda ser ubicada en cualquier polígono
industrial, próximo a los grandes núcleos de población, eliminado
de esta forma los altos costes de transporte y contaminación.
La presente invención, tal y como expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un nuevo
"Sistema para la eliminación de los gases contaminantes
procedentes de una planta incineradora de residuos urbanos",
cuyo funcionamiento viene determinado por la introducción de la
tubería de salida de los gases contaminantes procedente de la
incineradora, o de cualquier otra instalación industrial generadora
de gases contaminantes a la atmósfera, dentro de un depósito el
cual denominaremos "depósito de reacción", a temperatura y
presión para que reaccione con el agua, previamente saturada de
amoniaco, formándose de esta forma el carbonato amónico. Una vez
obtenido el carbonato amónico, introduciremos dentro del depósito
de reacción sulfato de calcio, para provocar una serie de
reacciones químicas en cadena, las cuales desarrollaremos a
continuación, y que nos llevan a la obtención de carbonato cálcico
y sulfato de amonio. El carbonato cálcico lo recuperamos del
depósito por decantación, mientras que el sulfato de amonio se
extrae del depósito y se somete a un tratamiento de cristalización
por nebulización para alcanzar su estado sólido y posteriormente,
por descomposición térmica, ser transformado en ácido
sulfúrico.
Finalmente y como complemento muy importante de
la función principal, que es la eliminación de emisión de gases
contaminantes a la atmósfera, tenemos la posibilidad del
aprovechamiento de la energía calorífica producida en la combustión
de la incineradora, para alimentar una caldera de vapor y mediante
una turbina, producir energía eléctrica.
\vskip1.000000\baselineskip
1.- "Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos", que consiste, tal como hemos indicado
anteriormente, en un depósito de reacción donde se introducen de
forma continua, los gases contaminantes procedentes de la planta
incineradora de residuos. Dentro del depósito de reacción se
recepcionan los gases CO_{2} -dióxido de carbono-, NO_{x}
-óxido nítrico- y SO_{x}, -óxido de azufre- a temperatura y
presión para que reaccionen con el agua existente dentro del
tanque, saturada de NH_{3}(ac), -amoniaco acuoso-,
formándose de esta forma el (NH_{4})_{2}CO_{3},
-carbonato amónico-, (NH_{4})_{2}NH_{3} -nitrato
amónico- y (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-.
Una vez obtenido el
(NH_{4})_{2}CO_{3}, -carbonato amónico-, introducimos
dentro del depósito de reacción, una cantidad de CaSO_{4},
-sulfato de calcio-, con lo que se formará CaCO_{3}, -carbonato
cálcico- y (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-. En
esta fase del proceso los gases contaminantes, NO_{x} -óxido
nítrico- y SO_{x}, -óxido de azufre-, han sido transformados por
la reacción química, en pequeñas cantidades de
Ca(NO_{3})_{2} -nitrato cálcico- y en
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-.
Finalizada esta fase del proceso en el depósito
de reacción, el CaCO_{3}, -carbonato cálcico-, es recuperado por
decantación y el (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de
amonio-, lo someteremos a un tratamiento de cristalización por
nebulización para alcanzar su estado sólido, donde posteriormente y
por descomposición térmica, obtendremos el H_{2}SO_{4} -ácido
sulfúrico-.
La emanación de NH_{3}, -amoniaco-, que se
produce durante esta fase del proceso, se recupera y vuelve a ser
introducida dentro del depósito de reacción para su reutilización
de una forma continuada. Las cantidades de CaSO_{4} -sulfato de
calcio- que requiere el proceso, son suministradas al depósito de
reacción de acuerdo a sus necesidades.
Como ya hemos indicado anteriormente, toda la
energía calorífica que genera la incineradora en su proceso de
combustión es utilizada para alimentar una caldera de vapor que
mueva una turbina para la generación de energía eléctrica.
En la Figura número 1, se representa de forma
gráfica, el conjunto que forma la instalación de este nuevo
"Sistema para la incineración de residuos urbanos sin emisiones
de CO_{2} y gases NO y SO", cuya principal novedad es la
eliminación del CO_{2} -dióxido de carbono- y de los gases
NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x} -óxido de azufre-, procedentes
de la combustión en una planta incineradora, de los residuos
previamente clasificados, y donde, (1) representa la propia planta
incineradora o cualquier otro tipo de instalación industrial que
sea generadora de gases contaminantes; (2) es la tubería procedente
de la planta incineradora y portadora de los gases de CO_{2}
-dióxido de carbono-, NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x} -óxido de
azufre- para su introducción en el depósito de reacción; (3) es el
propio depósito de reacción donde se gesta todo el proceso de
eliminación de los gases contaminantes; (4) representa la tolva de
alimentación al depósito de reacción, del CaSO_{4}O -sulfato
cálcico-; (5) representa la tubería de evacuación del depósito de
reacción (3), del producto obtenido en forma de CaCO_{3}
-carbonato cálcico-; (6) es la tubería de evacuación, del
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- del interior del
depósito de reacción (3) hasta el sistema de cristalización por
nebulización; (7) representa la instalación para la cristalización
por nebulización del (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de
amonio-; (8) es la tubería de traslado del
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-, solidificado
hasta la instalación para su tratamiento de descomposición térmica;
(9) es propiamente donde se produce la descomposición térmica del
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-, para su
transformación en H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico-; (10) es la
tubería de evacuación del H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico- obtenido
en proceso de descomposición térmica (9); (11) es la tubería que
recoge las emanaciones de NH_{3} -amoniaco-, surgidas durante
esta fase del proceso y su traslado hasta la introducción de nuevo
en el depósito de reacción (3), con lo que concluye el proceso de
eliminación del CO_{2} -dióxido de carbono- y gases NO_{x}
-oxido nítrico- y SO_{x} -oxido de azufre-, generados en la
combustión de residuos en la planta incineradora (1); (12) y (13)
es la representación de la caldera de vapor que recoge el calor de
la combustión de la incineradora (1) y la representación de la
turbina para la generación de energía eléctrica, cuya posibilidad
vuelve a ser real al haberse eliminado los gases contaminantes
producidos por la combustión de los residuos en la incineradora. En
la Figura número 2, se representa de forma gráfica, el proceso de
reacciones en cadena que se produce en el interior de depósito de
reacción y el tratamiento de cristalización por nebulización, así
como la obtención de H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico- por
descomposición térmica, donde en su conjunto, forman el
"Sistema para la incineración de residuos urbanos sin
emisiones de CO_{2} y gases NO y SO", donde se determina,
de acuerdo con el siguiente esquema, que, (1) es el primer paso del
proceso donde se introduce a temperatura y presión, el CO_{2}
-dióxido de carbono- y los gases NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x}
-óxido de azufre- procedentes de la planta incineradora, para que
reaccionen con el NH_{3}(ac), -amoniaco acuoso-, es decir,
agua saturada de amoniaco para la formación del
(NH_{4})_{2}CO_{3} -carbonato amónico-,
(NH_{4})_{2}NH_{3} -nitrato amónico- y
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-; (2) es lo que determinaremos como segundo paso del proceso, donde una vez obtenido el (NH_{4})_{2}CO_{3} -carbonato amónico-, introducimos dentro del depósito de reacción, CaSO_{4} -sulfato de calcio-, para su transformación en (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- CaCO_{3} -carbonato cálcico- y Ca(NO_{3})_{2} -nitrato cálcico-, este último componente en ínfimas cantidades; (3) es el tercer paso del proceso en el que, una vez obtenida la formación de CaCO_{3} -carbonato cálcico-, podremos recoger este producto por decantación en el fondo del depósito. Al mismo tiempo a través de una tubería de salida se produce la evacuación del interior del depósito del (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-,
para ser sometido a un tratamiento de cristalización por nebulización, para lograr la solidificación del producto; (4) es la fase del proceso, donde se procede al tratamiento de cristalización por nebulización y solidificación del
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-; (5) es la fase del proceso donde, una vez obtenida la solidificación del (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-, se procede a su descomposición térmica, obteniendo así, el H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico-. El NH_{3} -amoniaco-, desprendido en esta fase del proceso, vuelve al sistema, es decir nuevamente al interior del tanque, para formar de nuevo el NH_{3}(ac) -amoniaco acuoso- del inicio del sistema.
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-; (2) es lo que determinaremos como segundo paso del proceso, donde una vez obtenido el (NH_{4})_{2}CO_{3} -carbonato amónico-, introducimos dentro del depósito de reacción, CaSO_{4} -sulfato de calcio-, para su transformación en (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- CaCO_{3} -carbonato cálcico- y Ca(NO_{3})_{2} -nitrato cálcico-, este último componente en ínfimas cantidades; (3) es el tercer paso del proceso en el que, una vez obtenida la formación de CaCO_{3} -carbonato cálcico-, podremos recoger este producto por decantación en el fondo del depósito. Al mismo tiempo a través de una tubería de salida se produce la evacuación del interior del depósito del (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-,
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(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-; (5) es la fase del proceso donde, una vez obtenida la solidificación del (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-, se procede a su descomposición térmica, obteniendo así, el H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico-. El NH_{3} -amoniaco-, desprendido en esta fase del proceso, vuelve al sistema, es decir nuevamente al interior del tanque, para formar de nuevo el NH_{3}(ac) -amoniaco acuoso- del inicio del sistema.
A continuación se realiza una breve descripción
de la invención, para la aplicación del "Sistema para la
incineración de residuos urbanos sin emisiones de CO_{2} y gases
NO y SO", como podemos observar a través del esquema de la
figura número 1 descrita, introducimos los gases tóxicos
procedentes de la combustión de la planta incineradora (1), dentro
del depósito de reacción (3) a través de la tubería (2); al mismo
tiempo y por la tolva (4) suministramos el CaSO_{4} -sulfato de
calcio- dentro del depósito de reacción (3) donde se produce todo
el proceso de transformación de los gases tóxicos en CaCO_{3}
-carbonato cálcico- los cuales son recogidos por decantación dentro
del depósito (3) y evacuados a través de la tubería (5), mientras
que el (NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- es
extraído del depósito de reacción (3) a través de la tubería (6)
para su proceso de cristalización por nebulización (7).
Posteriormente el
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- ya Cristalizado
es trasladado a través de tubería (8) hasta la instalación (9)
donde se somete a descomposición térmica para obtener el
H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico-, el cual es recogido a través de
tubería de salida (10). Los gases NH_{3} -amoniaco- producidos en
esta fase del proceso, son enviados mediante tubería (11) hasta el
depósito de reacción (3), donde vuelven al inicio del proceso.
Con este sistema hemos procedido a la
eliminación de los gases contaminantes producidos en la combustión
de los residuos urbanos dentro de la incineradora, y además, nos
permite el aprovechamiento calorífico producido en la combustión
para la generación de energía eléctrica mediante una caldera de
vapor (12) y una turbina (13).
Claims (6)
1. Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos, que se caracteriza por que los gases contaminantes
CO_{2} -dióxido de carbono- NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x}
-óxido de azufre-, son introducidos a temperatura y presión, dentro
de un depósito de reacción (3), para ser tratados con una mezcla de
NH_{3}(ac) -amoniaco acuoso- formándose así el
(NH_{4})_{2}CO_{3} -carbonato amónico-, el
(NH_{4})_{2}NH_{3} -nitrato amónico- y el
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-.
2. Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos, según reivindicación primera, que se caracteriza
porque una vez transformados los gases contaminantes CO_{2}
-dióxido de carbono-, NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x} -óxido de
azufre-, según el proceso descrito, en
(NH_{4})_{2}CO_{3} -carbonato amónico-, en el
(NH_{4})_{2}NH_{3} -nitrato amónico- y en
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-, se añade al
proceso mediante una tolva (4), una cantidad de CaSO_{4} -sulfato
de cálcio- que al mezclarlo con el (NH_{4})_{2}CO_{3}
-carbonato amónico- reacciona de manera que se desprende en
CaCO_{3} - carbonato cálcico-, Ca(NO_{3})_{2}
-nitrato cálcico-, este en cantidades ínfimas y en
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio-.
3. Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos, según reivindicaciones anteriores que se
caracteriza por que el producto obtenido, el CaCO_{3}
-carbonato cálcico- es evacuado a un depósito de reacción (3) a
través de tubería (5) y puede ser ya destinado a fines comerciales,
el otro producto, es decir el (NH_{4})_{2}SO_{4}
-sulfato de amonio-, es extraído del depósito de reacción (3) a
través de tubería (6) y pasa a una siguiente fase de tratamiento
para su cristalización por nebulización (7).
4. Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos, según reivindicaciones anteriores, que se
caracteriza por disponer de un proceso donde el
(NH_{4})_{2}SO_{4} -sulfato de amonio- ya cristalizado,
es transformado mediante la descomposición térmica (9) en
H_{2}SO_{4} -ácido sulfúrico- y dispuesto para fines comerciales
tras su salida por tubería de evacuación (10).
5. Sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza
porque los gases NH_{3} producidos en el proceso de
descomposición térmica (9) del (NH_{4})_{2}SO_{4}
-sulfato de amonio- ya cristalizado, son utilizados nuevamente en
el inicio del proceso donde son enviados a través 25 de tubería
(11).
6. Uso del sistema para la eliminación de gases
contaminantes procedentes de una planta incineradora de residuos
urbanos según reivindicaciones anteriores para la eliminación de los
gases CO_{2} -dióxido de carbono-, NO_{x} -óxido nítrico- y
SO_{x} -óxido de azufre-, producidos en la combustión de todo
tipo de residuos, cualquiera que sea su origen, así como para la
eliminación de los gases de cualquier tipo de industria que por su
actividad, produzca emisiones de CO_{2} -dióxido de carbono-,
NO_{x} -óxido nítrico- y SO_{x} -óxido de azufre- vertidos a la
atmósfera.
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