ES2540426B1 - Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos y procedimiento de regulación - Google Patents

Abstract

Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos y procedimiento de regulación que es un procedimiento de control automático destinado a la optimización de la regulación del caudal de ventilación de las naves en instalaciones de tratamiento de residuos y el sistema con el que llevarlo a cabo. El control automático comprende un conjunto de lazos cerrados de control individuales integrados en el sistema de control y adquisición de datos de la instalación. Cada uno de los lazos opera en función de la medida de la concentración de diversas sustancias inorgánicas y de compuestos orgánicos volátiles totales en el interior de la nave y, de acuerdo a un valor de consigna de concentración, actúa sobre el ventilador correspondiente.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos y procedimiento de regulacion

Objeto de la invencion

Es objeto de la presente invencion un sistema y el procedimiento, utilizando dicho sistema, para el control automatico y la optimization de la regulacion del caudal de ventilacion de las naves en instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos. El control automatico comprende un conjunto de lazos cerrados de control individuales integrados en el sistema de control y adquisicion de datos de la instalacion. Cada uno de los lazos opera en funcion de la medida de la concentration de sustancias quimicas y de los compuestos organicos volatiles totales, tCOVs, en el interior de la nave y, de acuerdo a un valor de consigna de concentracion, actua sobre el ventilador correspondiente.

Antecedentes de la invencion

Los procesos de tratamiento de residuos urbanos siempre se realizan en edificios cerrados que estan mantenidos en presion negativa con el objetivo de controlar las emisiones de polvo y olores. Los sistemas de tratamiento de aire se componen de dos grandes partes: ventilacion y elimination de contaminantes, compuestos odoriferos, particulas, etc.

Para controlar las concentraciones de los diferentes compuestos odoriferos, y la concentracion de particulas en las diferentes areas de proceso de una planta, se aspira el aire asegurando de esta manera unas renovaciones de aire en los diferentes edificios. Los coeficientes de renovation son diferentes segun la zona de la planta, estando siempre en relation con la carga existente en cada una de ellas. Para poder asegurar estas renovaciones unos ventiladores aspiran el aire del ambiente general o bien directamente de los focos de emision y envian el aire a la parte de eliminacion de contaminantes. Estos ventiladores estan funcionando 24h al dia a velocidad constante.

La parte de eliminacion de contaminantes se compone siempre de las etapas siguientes: lavado acido para eliminacion de NH3; humidificador y biofiltro. La funcion del biofiltro es la eliminacion del H2S y de los tCOVs.

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Segun los Kmites de unidades de olores fijados en los contratos se instalan o no etapas posteriores de carbon activo.

Estos sistemas son grandes consumidores de energia, pudiendo oscilar segun el tipo de proceso instalado entre 50 y 70% del consumo electrico total de las plantas.

La presente invention tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante un sistema y procedimiento de utilization y por la realization de un lazo cerrado de control que regula el caudal de aire de ventilation de naves en funcion de la concentration de unos gases seleccionados, preferentemente compuestos organicos volatiles totales, tCOVs, amoniaco y sulfuro de hidrogeno.

Descripcion de la invencion

El sistema de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos objeto de la presente descripcion comprende en cada una de las naves de la instalacion:

• uno o mas sistemas de ventilacion,

• uno o mas conjuntos de sensores de medida de concentracion de gases, cada uno de los sensores es apto para enviar una senal a los dispositivos de control,

• uno o mas dispositivos de control del funcionamiento de los sistemas de ventilacion aptos para recibir las senales procedentes de los sensores de medida y decidir una actuation sobre cada uno de los sistemas de ventilacion y

• un sistema de supervision, control y adquisicion de datos, SCADA, apto para el control y supervision remoto del sistema de regulation.

Y en el procedimiento de regulacion utilizando el sistema de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos se predeterminan al menos los siguientes valores de consigna:

• Concentracion maxima de NH3 en la atmosfera de cada una de las naves

• Concentracion maxima de tCOVs en la atmosfera de cada una de las naves

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• Y preferentemente la concentration maxima de H2S en la atmosfera de cada una de las naves

Y cada uno de los dispositivos de control realiza en control de los sistemas de ventilation mediante un lazo cerrado de control individual de cada una de las variables de consigna teniendo preferencia la regulation de las variables de consigna de NH3 y H2S sobre la variable de consigna de tCOVs.

Description de las figuras

1,2, 3, ..., n S1, S2, S3,..., Sn

Fig. 1: vista esquematica de realization del procedimiento en que se aplica a un conjunto de naves independientes, donde:

Naves de tratamiento en donde se aplica el sistema de control (ej. nave de reception, nave de pretratamiento, nave de compostaje, etc.). Conjuntos de sensores que integran el sistema de medida de concentraciones de gases. Principalmente aunque no limitativamente cada uno de los conjuntos de sensores de medida incluira sensores electroqtimicos de NH3, un sensor de fotoionizacion para el analisis de los tCOVs y, preferentemente, sensores electroqtimicos de H2S. En cada nave se instalara un mmimo de un set de sensores, aunque preferiblemente se instalaran tres sets completos en cada nave. Conjunto de controladores, encargados de recibir la senal de los sensores y decidir una actuation sobre los ventiladores de cada nave. Conjunto de ventiladores responsables de la aireacion de cada nave. Cada nave puede disponer de mas de un ventilador.

PC-SCADA Sistema de Supervision, Control y Adquisicion de Datos (SCADA) que permite controlar y supervisar el proceso a distancia.

C1, C2, C3,...,Cn V1, V2, V3,..., Vn A

Fig. 2: evolution a lo largo del tiempo (expresado en horas) de la concentracion de compuestos organicos volatiles totales en el interior de una nave de pretratamiento de una planta de tratamiento mecanico-bilogico (MBT) de residuos municipales. Durante este periodo de tiempo la concentracion maxima de NH3 fue de 12 ppmv y la minima de 1 ppmv, la concentracion maxima de H2S estuvo por debajo del limite de detection (0.1 ppmv). Por lo tanto, en dicha situation, en donde ningun parametro analizado esta por encima de los limites legales establecidos, no se efectuaria ningun control de seguridad y el caudal estaria

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controlado mediante un control ON-OFF con histeresis de lazo cerrado basado en la concentration de tCOVs, en el que la position OFF coincide con una ventilation que garantice un caudal mmimo predeterminado.

Figura 3: evolution a lo largo del tiempo (expresado en horas) de la concentracion de compuestos organicos volatiles totales y amoniaco en el interior de una nave de compostaje de una planta de tratamiento mecanico-bilogico (MBT) de residuos municipales. Durante este periodo de tiempo la concentracion maxima de NH3 fue de 68 ppmv y la minima de 13 ppmv, la concentracion maxima de H2S estuvo por debajo del limite de detection (0.1 ppmv). Por lo tanto, en dicha situation se realizaria mediante la consigna de seguridad referida al limite legal de exposition en areas de trabajo en las horas en las que la concentracion se amoniaco fuera superior a este, y por el contrario, cuando la concentracion de amoniaco fuera inferior no se efectuaria ningun control de seguridad y el caudal estaria controlado mediante un control ON-OFF con histeresis de lazo cerrado basado en la concentracion de tCOVs, en el que la posicion OFF coincide con una ventilacion que garantice un caudal mmimo predeterminado.

Realization preferente de la invention

La presente invencion, el sistema y el procedimiento son totalmente novedosos ya que actualmente no se regula el caudal de aire de ventilacion de naves en instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos. Esta innovation supone un ahorro significativo en los costes operativos de la instalacion.

La regulacion del caudal de aire de ventilacion en funcion de la concentracion de gases se realizara preferentemente mediante dos tipos de variables de consigna:

(i) unas variables de consigna de seguridad referidas a los limites legales de exposicion en areas de trabajo y

(ii) (ii) una variable de consigna basada en los tCOVs que regulara el caudal de aire de ventilacion de la nave en el caso que no se superen los limites legales de exposicion en areas de trabajo.

El Real Decreto 374/2001, transposition de la Directiva 98/24/CE, sobre la protection de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con los agentes qtimicos durante el trabajo remite a los valores limite de exposicion profesional publicados

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por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) como valores de referencia para la evaluation y control de los riesgos originados por la exposition de los trabajadores a agentes qwmicos. En este sentido y despues de un analisis exhaustivo se concluye que las concentraciones de NH3 y H2S no pueden superar dichos valores Kmites en las instalaciones de tratamiento de residuos.

Por lo tanto, las variables de consigna de seguridad en el sistema de control propuesto se basaran en asegurar unas concentraciones inferiores a los Valores Limites Ambientales, VLA o VLA-EC, propuestos por el INSHT u otros organismos competentes. En este sentido, la regulation se basara preferentemente en las concentraciones de NH3 y H2S. Los VLA para el NH3 y H2S son actualmente 20 y 5 ppmv respectivamente. Este valor esta sujeto a periodicas actualizaciones tanto por la INSHT como por otros organismos, y por lo tanto tambien deberan modificarse en el sistema de control propuesto para amoldarse a los futuros cambios legislativos. En el supuesto que la senal enviada desde los sensores al dispositivo de control indique que la concentration de NH3 o H2S sea superior al VLA o VLA- EC, la respuesta del dispositivo de control debera ser abrir los ventiladores hasta que las concentraciones de dichos compuestos sean inferiores a los VLA o VLA-EC mediante un control de lazo cerrado. En el supuesto que la senal enviada desde los sensores al dispositivo de control indique que la concentracion de dichos compuestos es inferior al VLA o VLA-EC, el dispositivo de control no realizara ninguna actuation a partir de dicha senal y la actuacion sobre los ventiladores sera dictada a partir de la concentracion de tCOVs.

En caso que no se superen los VLA o VLA-EC la ventilation sera regulada a partir de un control de lazo cerrado a partir de un valor de referencia de tCOVs. Experimentalmente se ha observado una variation diaria en la concentracion de tCOVs, esta variation de tCOVs esta positivamente relacionada con la concentracion de H2S y olores. Se propone principalmente aunque no limitativamente un control ON-OFF con histeresis de lazo cerrado en el que la position OFF corresponde con una ventilacion que garantice un caudal de aire predeterminado, que usualmente coincidira con el caudal mmimo de renovation de aire impuesto por las diversas legislaciones.

El valor de consigna de tCOVs debera ser analizado previamente en cada una de las naves en donde se implante el sistema de control propuesto.

Con la presente invention se ha conseguido desarrollar un sistema que permite minimizar el consumo energetico en las naves de las plantas de tratamiento de residuos.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Sistema de regulation de caudales de aire de ventilation en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos caracterizado porque en cada una de las naves de la instalacion se dispone al menos:

   a. uno o mas sistemas de ventilacion,

   b. uno o mas conjuntos de sensores de medida de concentration de gases, cada uno de los sensores es apto para enviar una senal a los dispositivos de control,

   c. uno o mas dispositivos de control del funcionamiento de los sistemas de ventilacion aptos para recibir las senales procedentes de los sensores de medida y decidir una actuation sobre cada uno de los sistemas de ventilacion y

   d. un sistema de supervision, control y adquisicion de datos apto para el control y supervision remoto del sistema de regulacion.
2. 2. Sistema de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos segun reivindicacion 1 caracterizado porque cada uno de los conjuntos de sensores comprende al menos los siguientes sensores:

   a. un sensor de medida electroquimico de medida de la concentracion de N3H y

   b. un sensor de medida por fotoionizacion de medida de la concentracion de compuestos organicos volatiles totales, tCOVs.
3. 3. Sistema de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos segun reivindicacion 2 caracterizado porque cada uno de los conjuntos de sensores comprende un sensor de medida electroquimico de medida de la concentracion de H2S.
4. 4. Procedimiento de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos utilizando el sistema de regulacion segun las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se predeterminan al menos los siguientes valores de consigna.

   • Concentracion maxima de NH3 en la atmosfera de cada una de las naves

   • Concentracion maxima de tCOVs en la atmosfera de cada una de las naves Y porque cada uno de los controladores realiza el control de los sistemas de ventilacion mediante un lazo cerrado de control individual de cada una de las variables de consigna teniendo preferencia la regulacion de la variable de consigna 5 de NH3.
5. 5. Procedimiento de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos segun reivindicacion 4 caracterizado porque se predetermina el siguiente valor de consigna:

   10 • Concentracion maxima de H2S en la atmosfera de cada una de las naves.
6. 6. Procedimiento de regulacion de caudales de aire de ventilacion en naves de instalaciones de tratamiento de residuos solidos urbanos segun reivindicacion 4 o 5 caracterizado porque el lazo cerrado de control de al menos la variable de consigna 15 de tCOVs es un control On - Off con histeresis de lazo cerrado en el que la posicion

   OFF coincide con una ventilacion que produzca un caudal mmimo de renovacion de aire predeterminado.