ES2164620T3 - Dispositivo para realizar la inyeccion de lodos en un incinerador. - Google Patents

Abstract

Dispositivo que permite realizar la inyección de lodos procedentes particularmente de estaciones depuradoras de aguas residuales, en la cámara de combustión de un incinerador, en particular de un incinerador de basuras domésticas de rejilla que comprende inyectores de pequeño diámetro (2) que atraviesan los medios de protección térmica (3) de la cámara de combustión y que son alimentados por mediación de una cámara de distribución, estando cada inyector, constituido por un tubo, provisto de medios que permiten asegurar el destaponado y/o la limpieza y/o la obturación, caracterizándose este dispositivo porque los indicados inyectores (2) están regularmente repartidos por todo lo ancho de la rejilla del incinerador, según una pluralidad de grupos (6) que comprenden cada uno una pluralidad de inyectores, siendo los indicados grupos alimentados con lodo por al menos una cámara de alimentación (4), en un punto situado en el tercio central de la longitud de esta última, y preferentemente en la proximidad o en el centro de la longitud de la indicada cámara.

Description

Dispositivo para realizar la inyección de lodos en un incinerador.

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite realizar una introducción de lodos, particularmente de estaciones depuradoras, por inyección en la cámara de combustión de un incinerador, por ejemplo un incinerador de basuras domésticas.

Se conoce por (el documento WO 91/04445) un dispositivo que permite realizar la inyección de lodos en la cámara de combustión de un incinerador que comprende al menos un inyector de pequeño diámetro, que atraviesa los medios de protección térmica de la cámara de combustión y que es alimentado por mediación de una cámara de distribución, realizándose la regulación térmica de cada inyector con el fin de obtener en el inyector, la formación, a medida que se va produciendo la inyección, de un redondo calibrado de lodos que comprende una corteza superficial en la zona próxima a la zona de combustión.

En este estado anterior de la técnica, están igualmente previstos medios que permiten asegurar un destaponamiento y/o una limpieza y/o la obturación de los distintos inyectores, estando cada uno de estos medios constituido por un vástago, que atraviesa la pared de la cámara de distribución y que penetra en el inyector, pudiendo los indicados vástagos ser maniobrados manualmente o por cualquier medio apropiado, particularmente gatos.

La realización industrial de un dispositivo de este tipo ha producido un cierto número de dificultades o de carencias que resultan particularmente de una mala integración de las condiciones que deben respetarse para realizar una inyección homogénea del lodo en la cámara de combustión, que conduzca a una incineración satisfactoria del lodo, lo cual constituye el objetivo buscado, resultando estos inconvenientes igualmente de una mala toma en cuenta de las altas temperaturas en el incinerador.

La experiencia muestra que conviene respetar un cierto número de condiciones de realización con el fin de llegar a una combustión efectiva y de rendimiento del lodo inyectado, a saber:

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en el caso de un incinerador de rejilla, que constituye el caso muy corriente en el parque actual de los incineradores de basuras domésticas, conviene evitar que las inyección de los redondos de lodos esté demasiado localizada en el lecho de basuras domésticas, debiendo este último ser ventilado (es decir presentar una densidad de 0,4 a 0,5) y corriendo así el riesgo de recibir una "chapée" andanada de lodos (de densidad 1,1) que conduce a una mala combustión y por consiguiente a la producción de productos inquemados. Resulta por consiguiente necesario realizar una inyección regular del lodo por todo lo ancho de la rejilla del incinerador. Ahora bien, las rejillas de los incineradores presentan corrientemente una anchura de 3 a 5 metros, incluso de 10 metros, lo cual impone una construcción particular de la cámara de alimentación de los inyectores así como puntos de inyección en esta última, con el fin de que una cámara de alimentación de tales dimensiones pueda ser realizable y que los inyectores más alejados de la alimentación de lodos no sean sub-alimentados debido a pérdidas de carga en línea;

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con el fin de obtener un equirreparto del caudal de lodos sobre el conjunto de inyectores, la experiencia ha mostrado que era necesario dimensionar el número de inyectores de forma tal que el caudal de lodos para un inyector con un diámetro de 22 mm se sitúe entre 50 y 250 kg/h. Con menos de 50 kg/h por inyector, el lodo corre el riesgo de secarse al contacto con el inyector y de pegarse a él lo cual produce riesgos de taponados repetidos. Ahora bien el dispositivo según el estado anterior de la técnica mencionado anteriormente no prevé medios que permitan inyectar el lodo de forma flexible y con caudal variable, con posibilidad de bajar, con la misma fiabilidad, por debajo del umbral de los 50 kg/h de lodo por inyector.

Por otro lado, en el dispositivo descrito en la publicación mencionada anteriormente se observa una carencia de la toma en cuenta de los efectos de las altas temperaturas. Estos efectos son de diversos órdenes particularmente:

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un efecto de dilatación de los medios de protección térmica cuando estos integran haces tubulares del sistema de recuperación del calor del incinerador, lo cual constituye una configuración muy entendida en el parque actual de incineradores de basuras domésticas. El no tener en cuenta esta dilatación conduce a riesgos de deformación irreversible de los inyectores los cuales son fijados en la cámara de alimentación de lodo que permanece a temperatura ambiente, los inyectores no experimentan por consiguiente dilatación. A título de ejemplo, las paredes de los haces tubulares de los sistemas de recuperación se encuentran generalmente a una temperatura de 250ºC (temperatura del vapor sobrecalentado que pasa por estos tubos) lo cual provoca una dilatación entre las fases de parada y de funcionamiento del incinerador de 2,3 mm por metro de ancho del incinerador, o sea 9 mm para un incinerador con una anchura de 4 metros o 23 mm para un incinerador de 10 metros de anchura. Se comprende que estos valores estén lejos de ser desdeñables y que la utilización de inyectores de entreejes fijos de lugar a un cierto número de inconvenien- tes:

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una presencia de cenizas volátiles en el horno de incinerador que, más allá de una temperatura de 1000ºC, valor corrientemente alcanzado en los incineradores, se vuelven adhesivas, incluso vitrificantes, y pueden por consiguiente, al depositarse en los inyectores como consecuencia de una parada de la inyección de lodo dar lugar a incrustaciones que resisten a los medios de destaponamiento/desobstrucción provocando así disfuncionamiento duraderos;

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un riesgo de corrosión de las piezas del sistema de inyección. En efecto, los gases emitidos por la combustión son particularmente corrosivos en la medida en que algunos compuestos, tales como el cloro por ejemplo, pueden recomponerse con valor de agua en forma de ácido clorhídrico. Resulta por consiguiente esencial impedir la introducción de estos gases en el sistema de inyección. Ahora bien, nada se ha previsto en el estado anterior de la técnica para expulsar estos gases cuando la inyección está detenida y cuando el sistema de inyección está vaciado de su lodo;

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el fuego en el incinerador es conocido por tener una acción abrasiva sobre los elementos directamente en contacto con sus llamas. Esta acción es particularmente espectacular, para cualquier elemento metálico de características corrientes, sin carácter refractario particular. Además, la exposición a las llamas hace aparecer un problema de captación importante de calor y de transmisión, por conducción, de este calor intenso en una porción importante del inyector. El inyector, por su terminación en el horno, experimenta por consiguiente un efecto de abrasión y un efecto de deterioro de sus características mecánicas por exposición prolongada a las altas temperaturas.

Partiendo de este estado de la técnica la presente invención se propone aportar a la misma perfeccionamientos que permitan garantizar un funcionamiento fiable del sistema de inyección de lodo que atraviesa los medios de protección térmica de la cámara de combustión del incinerador.

Consecuentemente, esta invención se refiere a un dispositivo que permite realizar la inyección de lodos procedentes particularmente de estaciones depuradoras de aguas usadas, en la cámara de combustión de un incinerador, en particular de un incinerador de basuras domésticas de rejilla que comprende inyectores de diámetro pequeño que atraviesan los medios de protección térmica de la cámara de combustión y que son alimentados por mediación de una cámara de distribución, estando, cada inyector, constituido por un tubo provisto de medios que permiten asegurar con ello el destaponamiento y/o la limpieza y/o la obturación, caracterizándose este dispositivo porque los indicados inyectores están regularmente repartidos por todo lo ancho de la rejilla del incinerador, según una pluralidad de grupos que comprenden cada uno una pluralidad de inyectores, siendo los indicados grupos alimentados con lodo por al menos una cámara de alimentación, en un punto situado en el tercio central de la extensión de esta última, y de preferencia cerca o en el centro de la extensión de la mencionada cámara, y porque comprende una pluralidad de cámaras de alimentación, de preferencia alineadas, que alimentan cada una un grupo de inyectores y que se comunican entre si por sus extremos, realizándose la alimentación con lodo en un punto situado en el tercio central de la extensión del conjunto constituido por las cámaras de alimentación, y de preferencia en la proximidad o en el centro de dicho conjunto, intercalándose válvulas entre las diferentes cámaras con el fin de aislar algunas de las indicadas cámaras de la parte alimentada con lodos.

Según otro modo de realización de la invención el dispositivo comprende al menos dos cámaras de alimentación, alimentando cada una respectivamente una pluralidad de grupos de inyectores, siendo cada cámara alimentada con lodo existente en un punto situado en su tercio central, de preferencia en la proximidad o en el centro de la indicada cámara, por mediación de un conducto y siendo alimentado el conjunto de los indicados conductos por una bomba única por mediación de un conducto central sobre el cual se conectan los indicados conductos de alimentación.

Según la presente invención cada cámara de alimentación de los grupos de inyectores está constituida por varios elementos de preferencia idénticos comprendiendo cada elemento un grupo de inyectores, estando los indicados elementos unidos entre si por compensadores de dilatación.

Según otra característica de la presente invención, con el fin de resolver los problemas resultantes de la dilatación del incinerador se prevén, además de los compensadores de dilatación entre las diferentes cámaras de alimentación inyectores, o los diferentes elementos de las indicadas cámaras, holguras a la altura del travesaño de la pared del incinerador mediante los inyectores.

Según la invención se prevén medios para insuflar aire de ventilación a través de los indicados inyectores, en fases de parada del dispositivo, con el fin de descargar en el horno del incinerador, toda entrada de gas corrosivo o de cenizas volátiles adhesivas y vitrificantes y para refrigerar los inyectores. Según un ejemplo de realización estos medios se realizan bajo la forma de al menos una turbina soplante prevista, por ejemplo, en uno de los extremos de la cámara de alimentación o en una pluralidad de puntos en esta última.

Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la descripción dada a continuación con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran diversos ejemplos de realización de la misma desprovistos de cualquier carácter limitativo. En los dibujos:

- la figura 1 es una vista esquemática que representa un incinerador provisto de los perfeccionamientos según la invención, en sección transversal,

- la figura 2 es una vista en sección similar a la figura 1 que ilustra otro modo de realización de la invención,

- la figura 3 ilustra también otro ejemplo de realización de la invención según una vista similar a las figuras 1 y 2,

- la figura 4 es una vista de detalle, en sección por un plano vertical según el eje de un inyector y

- la figura 5 ilustra en una sección similar a la de la figura 1, la variante del dispositivo de la invención provista del sistema de ventilación de los inyectores.

Como se ha mencionado anteriormente la invención se refiere a perfeccionamientos en el dispositivo descrito en el documento WO 91/04445 al cual rogamos se remita el lector.

En la figura 1 de los dibujos adjuntos se ha esquematizado en 1 la cámara de combustión de un incinerador, particularmente de un incinerador de basuras domésticas. La referencia 2 designa inyectores tubulares que aseguran la introducción del lodo en la cámara de combustión. Los inyectores atraviesan los medios de protección térmica 3 de la cámara de combustión y son alimentados con lodo por mediación de una cámara de alimentación 4. Como se ha descrito en la publicación mencionada anteriormente se prevén medios para asegurar un destaponamiento, una limpieza y/o una obturación de cada tubo de inyección 2. Estos medios se realizan en forma de un vástago que atraviesa el inyector y se desplaza por ejemplo por un gato 5.

Según la presente invención los inyectores están regularmente repartidos por todo lo ancho de la rejilla del incinerador y están dispuestos según una pluralidad de grupos tales como 6 (3 grupos en el ejemplo de realización no limitativo de la figura 1), comprendiendo cada grupo un cierto número de inyectores 2 (4 inyectores en el ejemplo de la figura 1). Los grupos 6 de inyectores 2 son todos alimentados por la cámara de alimentación en un punto situado en el tercio central de la extensión de esta última, de preferencia en la proximidad del centro de la extensión de esta última, o incluso en este centro. En la figura 1 se ha esquematizado en 7 el conducto de alimentación con lodo de la cámara 4.

Según la invención la cámara de alimentación 4 puede subdividirse en un cierto número de elementos idénticos unidos entre si por compensadores de dilatación tales como 8. Los indicados elementos, de longitud comprendida entre 400 y 1500 mm, pueden ser fácilmente realizados en taller, en centros de mecanizado clásicos. La adición de varios de estos elementos, puestos extremo con extremo y unidos por los compensadores de dilatación 8 permite realizar una alimentación de lodo en un incinerador de gran anchura, que puede llegar hasta los 10 metros.

La alimentación con lodo en un punto de inyección situado en el primer tercio de la cámara de alimentación, de preferencia en el centro, o en la proximidad de este centro, de la cámara de alimentación como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 1 es una solución adecuada para anchuras de inyección inferiores a 5 metros. Para cualquier anchura superior es preciso prever una alimentación homogénea y regular de los diferentes inyectores, por ejemplo multiplicando los puntos de llegada del lodo.

La figura 2 ilustra un modo de realización de esta variante de la invención.

En esta variante el dispositivo comprende dos cámaras de alimentación 4a, 4b pudiendo cada una ser realizada en varios elementos idénticos conectados por compensadores de dilatación 8 como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 1. Cada cámara de alimentación alimenta un cierto número de grupos 6 de inyectores (3 grupos que comprenden cada uno 4 inyectores en el ejemplo de realización de la figura 2) y la misma se alimenta con lodo en su centro por mediación de un conducto 9a, 9b respectivamente, estando estos dos conductos conectados a un conducto único 10. Así es posible alimentar el dispositivo con la ayuda de una sola bomba de lodo (no representada) a la salida de la cual se conecta el conducto 10. A título de ejemplo se mencionará que la separación en dos ramales 9a, 9b del conducto de alimentación central 10 se realiza a una distancia de aproximadamente 10 m río arriba de las cámaras de alimentación 4a, 4b, lo cual permite garantizar un reparto equilibrado hacia los dos puntos de alimentación en las cámaras 4a, 4b, gracias a las pérdidas de carga del lodo generadas en los ramales 9a,
9b.

Según la invención, el caudal de lodo para un inyector de 22 mm de diámetro debe estar comprendido entre 50 y 250 kg/h. Esta horquilla puede calcularse a prorrateo de la sección de paso para diámetros de inyectores comprendidos entre 10 y 40 mm.

Según otra característica de la invención, si el caudal total de lodo que se desea inyectar en el horno del incinerador no permite alcanzar el umbral mínimo indicando anteriormente de 50 kg/h de lodo por inyector, se aisla uno o varios elementos de la cámara de alimentación 4 con la ayuda de compuertas de guillotina tales como 11, posicionadas entre los elementos, al lado de los compensadores de dilatación 8. La figura 3 ilustra un ejemplo de realización de esta variante. En esta los lodos se inyectan en el horno del incinerador por mediación de tres grupos 6a, 6b, 6c de inyectores, alimentados respectivamente por tres elementos de cámara de alimentación 4a, 4b, 4c, por mediación del conducto central 7. Los elementos de cámara de alimentación 4a, 4b, 4c están separados los unos de los otros por las compuertas de guillotina 11 situadas por el lado de los compensadores de dilatación 8.

Así en este ejemplo de realización no limitativo un conjunto de doce inyectores repartidos sobre tres elementos de cámara de alimentación permite inyectar de forma fiable al menos 600 kg/h de lodo, expresado en caudal total. Para realizar una inyección de lodo por debajo de este umbral, basta con aislar un elemento lateral 6a o 6c e inyectar así el lodo a partir de un caudal total de 400 kg/h, o aislar (caso de la figura 3) los dos elementos laterales 6a y 6c e inyectar el lodo a partir del grupo central 6b de inyectores 2b, a partir de 200 kg/h de caudal total.

Con el fin de resolver el problema de la dilatación del incinerador en el caso de un incinerador que comprende medios de protección térmica 12 (figura 4), que integran una pared tubular 13, la invención prevé no solamente los compensadores de dilatación 8, mencionados anteriormente, posicionados entre los elementos de las cámaras de alimentación, sino igualmente holguras tales como 14 a nivel del travesaño de las paredes del incinerador por los inyectores tales como 2. Estas holguras 14, permiten absorber la dilatación de la pared entre las fases de parada y de funcionamiento del horno; son necesarias para cualquier pieza solidaria de la pared del horno y atravesada por el inyector.

Con el fin de que el inyector no esté directamente cogido en el hormigón refractario que constituye la pared del horno, se ha envuelto, según la invención, durante la colada de este hormigón refractario, con un espesor de fibras aislantes 16, resistentes a las temperaturas elevadas, por ejemplo del tipo de fieltro cerámico que asegura la flexibilidad necesaria entre el inyector y la pared del horno, cuando esta última se dilata. A título de ejemplo no limitativo se puede mencionar que la holgura 14 debe ser como mínimo del orden de 3 mm.

Según otra característica de la presente invención, el extremo de cada inyector tal como 2 está protegido por un elemento tubular 15 de un material refractario, por ejemplo de fundición de cromo que protege este extremo a la vez de la abrasión de las llamas y de una captación y una conducción excesiva del calor. Este elemento tubular 15 es una pieza sellada en el hormigón refractario de la pared del horno 1 y debe comprender, con relación al inyector 2, la holgura 14 necesaria para la dilatación de la pared.

Según otra característica de la invención se prevén medios de protección de los inyectores de diversos ataques, cuando el sistema de inyección está detenido y cuando ha sido vaciado de su lodo por aclarado. Estos medios (fig. 5) están hechos en forma de al menos una turbina soplante 16 que mantiene una ventilación forzada dirigida hacia el horno. El aire de ventilación puede ser extraído al exterior del horno o en las mangueras de aire secundario del horno. Se introduce por el soplante 16 en la (o las) cámara(s) de alimentación tales como 4, o sea por uno de sus extremos (como se ha ilustrado en el ejemplo de realización de la figura 5), o sea por una multitud de puntos, por ejemplo por las válvulas de lavado de los inyectores. Este aire es expulsado en el horno por los inyectores.

Este aire de ventilación protege los inyectores en contra de un cierto número de riesgos: descarga de los gases corrosivos del horno, descarga de las cenizas adhesivas y vitrificantes, refrigeración de los inyectores permitiendo así prolongar la duración de los inyectores salvaguardando más tiempo sus características mecánicas.

Queda bien entendido que esta invención no se limita a los ejemplos de realización descritos y/o representados aquí, sino que abarca todas las variantes tales como las especificadas en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. Dispositivo que permite realizar la inyección de lodos procedentes particularmente de estaciones depuradoras de aguas residuales, en la cámara de combustión de un incinerador, en particular de un incinerador de basuras domésticas de rejilla que comprende inyectores de pequeño diámetro (2) que atraviesan los medios de protección térmica (3) de la cámara de combustión y que son alimentados por mediación de una cámara de distribución, estando cada inyector, constituido por un tubo provisto de medios que permiten asegurar el destaponado y/o la limpieza y/o la obturación, caracterizándose este dispositivo porque los indicados inyectores (2) están regularmente repartidos por todo lo ancho de la rejilla del incinerador, según una pluralidad de grupos (6) que comprenden cada uno una pluralidad de inyectores, siendo alimentados los indicados grupos con lodo por al menos una cámara de alimentación (4), en un punto situado en el tercio central de la extensión de esta última, y de preferencia en la proximidad o en el centro de la extensión de la indicada cámara, y porque comprende una pluralidad de cámaras de alimentación (4a, 4b, 4c), de preferencia alineadas, alimentando cada una un grupo de inyectores y comunicándose entre si por sus extremos, realizándose la alimentación de lodo en un punto situado en el tercio central de la extensión del conjunto constituido por las indicadas cámaras de alimentación y de preferencia en el centro o en la proximidad del centro de dicho conjunto, intercalándose unas compuertas (11) entre las diferentes cámaras con el fin de aislar algunas de las mencionadas cámaras de la parte alimentada con lodos.

2. Dispositivo que permite realizar la inyección de los lodos procedentes particularmente de estaciones depuradoras de aguas residuales, en la cámara de combustión de un incinerador, en particular de un incinerador de basuras domésticas de rejilla que comprende inyectores de pequeño diámetro (2) que atraviesan los medios de protección térmica (3) de la cámara de combustión y que son alimentados por mediación de una cámara de distribución, estando cada inyector, constituido por un tubo, provisto de medios que permiten asegurar con ello el destaponado y/o la limpieza y/o la obturación, caracterizándose este dispositivo porque los indicados inyectores (2) están regularmente repartidos por todo lo ancho de la rejilla del incinerador, según una pluralidad de grupos (6) incluyendo cada uno una pluralidad de inyectores, siendo los indicados grupos alimentados con lodo por al menos una cámara de alimentación (4), en un punto situado en el tercio central de la extensión de esta última, y de preferencia cerca o en el centro de la extensión de la indicada cámara, y porque comprende al menos dos cámaras de alimentación (4a, 4b), alimentando cada una respectivamente una pluralidad de grupos (6) de inyectores, siendo cada cámara alimentada con lodo en el tercio central de su extensión, de preferencia en su centro o cerca de su centro, por mediación de un conducto (9a, 9b respectivamente) y siendo el conjunto de los indicados conductos alimentado por una bomba única por mediación de un conducto central (10) al cual se conectan los indicados conductos de alimentación (9a, 9b).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada cámara de alimentación de los grupos de inyectores está constituida por varios elementos, de preferencia idénticos, comprendiendo cada elemento un grupo de inyectores, estando los indicados elementos conectados entre si por unos compensadores de dilatación (8).

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque, con el fin de resolver los problemas que resultan de la dilatación del incinerador se prevén, además de los compensadores de dilatación (8) entre las diferentes cámaras de alimentación de los inyectores, o los diferentes elementos de las indicadas cámaras, holguras (14), a la altura del travesaño de la pared del incinerador por los inyectores.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se prevén medios para insuflar aire de ventilación a través de los indicados inyectores (2), durante las fases de parada del dispositivo, con el fin de descargar en el horno del incinerador, toda llegada de gas corrosivo o de cenizas volátiles adhesivas y vitrificantes, y para refrigerar los inyectores.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los indicados medios de insuflación de aire de ventilación se realizan en forma de al menos una turbina soplante (16) prevista bien sea en uno de los extremos de la cámara de alimentación o en una pluralidad de puntos de esta última.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el extremo de cada inyector (2) está protegido por un elemento tubular (15), de un material refractario tal como particularmente fundición de cromo.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el número de inyectores (2) es elegido con el fin de permitir inyectar un caudal total de lodo que respete los valores de caudal de lodo por inyector comprendidos entre 50 y 250 kg/h.