ES2265927T3 - Un proceso de incineracion de material solido combustible. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para incinerar material sólido combustible en una zona de incineración en un reactor de incineración, comprendiendo este procedimiento las etapas de determinar una cantidad óptima de material que debe estar presente en la zona de incineración, proporcionar material combustible al reactor de incineración, transportar el material combustible hacia y a través de la zona de incineración a una velocidad de transporte mediante un transportador para ello, suministrar aire primario de combustión a la zona de incineración con un caudal de flujo, a través de una entrada de aire situada debajo del transportador, incinerar el material combustible en el reactor de incineración para producir cenizas y gases de escape, determinar la cantidad de material combustible en la zona de incineración, ajustar la cantidad de material combustible en la zona de incineración ajustando al menos una de las cargas o la alimentación de material combustible a través de la zona de incineración para mantenerla cantidad de material en la zona de incineración sustancialmente constante, por lo que el ajuste de la cantidad de material combustible en la zona de incineración comprende las etapas de - medir una presión global de gas Pi de la zona de incineración, - medir una presión primaria de gas debajo del transportador del material combustible Pg, - determinar una diferencia de presión sobre el transportador DeltaPr = Pi - Pg, - determinar DeltaPro que es la diferencia de presión sobre el transportador que corresponde a la cantidad óptima de material en la zona de incineración, - calcular la diferencia DeltaP entre DeltaPro y DeltaPr, - minimizar DeltaP ajustando al menos una de las velocidades de carga del material combustible a la zona de incineración o de alimentación del material combustible a través de la zona de incineración.
Description
Un proceso de incineración de material sólido
combustible.
La presente invención se refiere a un proceso de
incineración de material sólido combustible, en concreto residuos
sólidos combustibles, como se describe en el preámbulo de la primera
reivindicación. En la siguiente descripción, el término residuo se
refiere a material sólido combustible en general así como a material
residual sólido en concreto.
En general, es muy deseable por varias razones
un proceso de incineración en el que puede controlarse la combustión
de material sólido combustible de forma permanente. En primer lugar,
una combustión estable facilita cumplir las normas de emisión que
ordena la ley para los gases de escape, la carbonilla y las cenizas.
Además, limitando las variaciones de temperatura en el incinerador,
pueden minimizarse los costes energéticos de mantenimiento de las
condiciones óptimas de combustión. Por último, limitando las
variaciones de temperatura en el incinerador también pueden
minimizarse las variaciones en las cargas térmicas y mecánicas a las
que está sometido el incinerador, lo que a su vez conllevará un
tiempo de duración más largo del incinerador, en concreto de la
parrilla de alimentación y combustión.
No obstante, el funcionamiento de un incinerador
de residuos puede complicarse por las variaciones que se producen
en, entre otros, el tamaño y la densidad de los residuos que se
suministran en su mayor parte con forma de paquetes más o menos
densos, y por las variaciones en la composición de los residuos, por
ejemplo su contenido en agua, que conllevarán variaciones en el
valor calorífico de los residuos. Las variaciones en estos
parámetros pueden complicar en gran parte el proceso y su sistema de
control, en concreto en caso de que el sistema de control tenga como
objetivo una salida de producción constante de vapor, en el que un
controlador de vapor controla la velocidad de combustión de los
residuos.
En un primer sistema conocido que tiene como
objetivo una producción constante de vapor, el controlador de vapor
controla la cantidad de aire primario de combustión que se
suministra al incinerador, basada en la salida de vapor. El aire
primario de combustión es responsable del mantenimiento del proceso
de combustión. No obstante, este tipo de sistema comporta con
frecuencia el problema de un sistema sobrecargado de parrilla de
combustión y cenizas que no se han quemado por completo.
Concretamente, cuando la salida de vapor disminuye, se suministra
aire primario de combustión adicional al incinerador. Esto conlleva
con frecuencia más reducción de la temperatura de la cámara de
combustión en lugar de un aumento de la misma. El enfriamiento de la
cámara de combustión se produce especialmente en caso de que el aire
primario no sea capaz de penetrar en los residuos, por ejemplo
porque el desecho es demasiado denso, o se forma una gran pila de
residuos mojados. Cuando la velocidad de combustión disminuye y no
obstante aumenta el suministro de aire primario, el horno se enfría.
Simultáneamente, aumenta la concentración de oxígeno en los gases de
combustión.
En un segundo sistema conocido que tiene como
objetivo una salida de vapor constante, esta última se controla
controlando la cantidad de residuos que se suministra al
incinerador. Para ello, varía la velocidad de la parrilla que
suministra los residuos al horno. Este sistema supone con frecuencia
el problema de implicar un sistema de parrilla de combustión
sobrecargada, especialmente en caso de que los residuos sean más
bien densos y que el aire primario apenas pueda penetrar en los
residuos. Como resultado, puede ser que los residuos no se quemen
por completo, incluso cuando se suministra una gran cantidad de aire
primario.
En el documento
US-A-5.398.623 se proporciona una
solución al problema del funcionamiento variable de un incinerador
de residuos. En el procedimiento que se describe en el documento
US-A-5.398.623 se intenta
estabilizar el funcionamiento del incinerador de residuos
manteniendo la cantidad de residuos en el sistema de parrilla de
combustión aproximadamente constante, sin importar el valor
calorífico o la densidad de los residuos. Esto se realiza variando
la velocidad del sistema de parrilla de combustión, es decir la
velocidad con la que los residuos avanzan a través del incinerador.
La cantidad de residuos presente en el sistema de parrilla de
combustión se determina regulando la resistencia que se ejerce en
el mecanismo de accionamiento hidráulico que acciona el sistema de
parrilla de combustión. Esta resistencia se mide como la presión
hidráulica en el mecanismo de accionamiento hidráulico.
El procedimiento que se describe en el documento
US-A-5.398.623 tiene el
inconveniente de que el sistema con el que se regula y controla la
cantidad de residuos del sistema de parrilla de combustión es uno y
el mismo sistema, es decir el mecanismo de accionamiento hidráulico
que acciona el sistema de parrilla de combustión. La velocidad del
sistema de parrilla de combustión se controla ajustando el caudal de
flujo del líquido hidráulico en el mecanismo de accionamiento
hidráulico. No obstante, variando el caudal de flujo del líquido
hidráulico para variar la velocidad del sistema de parrilla de
combustión, varía la presión hidráulica en sí misma en el sistema
de accionamiento y la presión hidráulica medida ya no corresponde a
la cantidad de residuos presente en el sistema de parrilla de
combustión. Como consecuencia, no puede utilizarse el procedimiento
que se describe en el documento
US-A-5.398.623 para controlar la
cantidad de residuos en el sistema de parrilla de combustión, a no
ser que el sistema hidráulico no se controle, es decir que el
mecanismo de accionamiento hidráulico no controle la velocidad del
sistema de parrilla de combustión.
El documento
EP-A-0955499 describe un
procedimiento de incineración de material sólido combustible en un
reactor de incineración según el preámbulo de la reivindicación 1 en
el que se ajusta el caudal de flujo de aire primario a zonas de
combustión del incinerador según los dispositivos de medición
situados en las zonas de combustión. En Patent Abstracts of Japan,
vol. 008, nº 258 (M-340) con respecto al documento
JP 59129316A, se describe un proceso para secar polvo en el que se
controla un alimentador de polvo en respuesta a valores detectados
de presión debajo de las rejillas de secado y el volumen de aire que
debe proporcionarse debajo de las rejillas de secado. Ni los
dispositivos ni los procedimientos que se describen obtienen
lecturas de medición fiables a causa de suciedad y de lecturas
inexactas por parte de los sensores. En consecuencia, la combustión
o el secado no son eficaces.
Así pues, se necesita encontrar un procedimiento
con el que pueda determinarse y controlarse la cantidad de residuos
que se suministra al incinerador, independientemente del sistema
hidráulico responsable de los desplazamientos del sistema de
parrilla de combustión.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento con el que pueda determinarse de forma
fiable la cantidad de residuos que se suministra al incinerador y
pueda funcionar el incinerador de manera estable.
Esto se logra con la presente invención con los
atributos de la parte de características de la primera
reivindicación.
Según el procedimiento de esta invención,
1) primero, se determina \DeltaP^{ro}.
\DeltaP^{ro} es la diferencia de presión de gas óptima sobre el
lecho de residuos en el transportador, que corresponde a un proceso
de incineración óptimo y que es representativo de la cantidad óptima
de residuos del transportador. Como los residuos del transportador
constituyen una resistencia que dificulta el paso del aire primario
de combustión de una posición debajo del transportador a la zona de
incineración encima del transportador, \DeltaP^{ro} es
representativa de la cantidad óptima de residuos en el
transportador
2) se mide la presión real del gas P^{i} en el
incinerador en una posición encima del transportador
3) se mide la presión real del gas P^{g} del
aire primario de combustión en la posición de la entrada del
incinerador, debajo del transportador que transporta los
residuos
4) se calcula la diferencia \DeltaP^{r} =
P^{g} - P^{i}. La diferencia \DeltaP^{r} es proporcional a
la resistencia detectada por el gas, cuando fluye desde la entrada
de aire primario a través de los residuos hacia la zona de
incineración y proporciona una indicación de la cantidad de residuos
del transportador
5) se calcula \DeltaP^{r} – \DeltaP^{ro}
= \DeltaP. \DeltaP^{ro} corresponde a la diferencia de presión
sobre el transportador que corresponde a un proceso de combustión
óptimo. \DeltaP es la diferencia entre una diferencia real de
presión sobre el transportador y la diferencia óptima de presión en
el transportador
6) se ajusta al menos una de las velocidades de
carga del material combustible a la zona de incineración o de la
alimentación del material combustible a través de la zona de
incineración para minimizar \DeltaP.
Realizar la resta \DeltaP^{r} = P^{g} -
P^{i} es, de hecho, una primera corrección que minimiza la
influencia de parámetros de no proceso en la presión del aire
primario debajo del transportador. Mediante esta primera corrección
puede minimizarse la influencia de parámetros de no proceso en el
ajuste de al menos una de las velocidades de la carga del material
combustible a la zona de incineración o de la alimentación del
material combustible a través de la zona de incineración.
Con esta primera corrección en concreto puede
minimizarse la influencia de una presión variable en la zona de
incineración. Estas variaciones de presión pueden ser debidas, por
ejemplo, a la producción variable de gas de combustión en el
incinerador, especialmente con cambios bruscos de las propiedades
físicas o del valor térmico de los residuos. Mediante la corrección
que se ha descrito anteriormente es posible prevenir que la
alimentación o la velocidad de transporte de los residuos se adapte
constantemente a las fluctuaciones de presión que no tienen nada que
hacer con la cantidad de residuos del propio transportador.
En el procedimiento de esta invención, la
velocidad del transportador de los residuos se controla ajustando la
presión hidráulica del mecanismo que acciona el transportador. Por
otra parte, la cantidad de residuos presente en el transportador se
determina midiendo la diferencia de presión de gas sobre el
transportador del incinerador. De este manera el accionamiento del
transportador se desacopla de la medición de la cantidad de residuos
del transportador, de forma que puede prevenirse la interferencia de
ambos fenómenos y puede realizarse una medición fiable de la
cantidad de residuos del transportador.
Este desacoplamiento de ambos mecanismos supone
la ventaja de que el transportador pueda accionarse de manera
continua y pueda funcionar a velocidades variables, y permite con
todo una medición fiable de la cantidad de residuos del
transportador.
Además, con el procedimiento de esta invención
puede controlarse de forma continua la velocidad de la parrilla. El
movimiento del transportador puede describirse concretamente como un
deslizamiento lento, alternado y repetido de un lado a otro de
manera aproximadamente continua, para hacer avanzar los residuos por
el transportador. Como el transportador puede accionarse de una
manera aproximadamente continua, no se necesita proporcionar tiempos
muertos entre el deslizamiento de un lado a otro del transportador y
se puede mantener la velocidad a la que se desplaza el
transportador más bien baja. De esta manera no sólo se puede
conseguir una producción de vapor más constante sino que también
puede reducirse la producción de polvo y pueden evitarse cambios
bruscos en la emisión de contaminantes en los gases de combustión,
conllevando de ese modo un funcionamiento más estable de una planta
de tratamiento de gas de combustión proporcionado después de la
incineración.
Como transportador se utiliza con frecuencia un
sistema de parrilla de combustión, pero pueden utilizarse otros
transportadores generalmente conocidos en la técnica.
Según la invención, \DeltaP se divide por el
cuadrado del caudal de aire primario volumétrico v^{2}_{po}
(m^{3}/s) a través del transportador, cuando una diferencia de
presión sobre un conducto, i.c. un elemento de parrilla de
combustión, siempre es proporcional al cuadrado del flujo a través
de este conducto. Con esta corrección puede minimizarse la
influencia de un caudal de aire primario de combustión variable en
\DeltaP, y así en la velocidad del sistema de parrilla de
combustión.
Además, para permitir un control óptimo de la
incineración de los residuos en todo el incinerador y para
garantizar que el proceso de incineración se realiza de forma tan
completa como sea posible, la zona de incineración se divide en una
pluralidad de zonas individuales de combustión, suministrándose aire
primario de combustión a cada zona individual, ajustándose el caudal
de suministro de aire primario de combustión a cada suministro
individual de aire o zona de incineración. Para ello, se mide la
presión real de gas P^{g}_{z} en cada dispositivo de entrada de
aire primario de combustión y la presión real P^{l}_{z} encima
del transportador en cada zona individual de incineración z y se
calcula \DeltaP^{r}_{z} para cada zona. No obstante, puesto
que las diferencias de presión entre las zonas individuales de
incineración encima del transportador de los residuos son en su
mayor parte pequeñas, los valores de P^{i}_{z} pueden
aproximarse a una exactitud razonable mediante una única medición de
P^{i} en el incinerador. Preferentemente también puede medirse y
ajustarse el caudal de flujo v_{pa} para cada zona.
Se suministra aire primario de combustión al
incinerador a través de un dispositivo de suministro de aire
primario de combustión. El dispositivo de suministro de aire
primario de combustión comprende una entrada por la que se
suministra aire primario de combustión al dispositivo de suministro
de aire primario de combustión y una salida por la que se suministra
aire primario de combustión desde el dispositivo de suministro de
aire primario de combustión hasta una zona de incineración del
incinerador. Se mide el caudal de flujo del aire primario de
combustión en cada zona individual determinando
- la presión del aire primario de combustión en
la entrada y la salida del dispositivo de suministro de aire
primario de combustión,
- determinando la diferencia de presión entre la
entrada y la salida,
- calculando el caudal de flujo correspondiente
a la diferencia de presión medida.
Con las técnicas conocidas, las mediciones de
flujo de aire primario de combustión por zona de combustión con
frecuencia no son fiables cuando los tubos de suministro de aire son
demasiado cortos para alojar los instrumentos requeridos y cuando
los instrumentos aplicados se desvían con frecuencia porque se
ensucian con el polvo presente en el flujo de aire. El inventor ha
resuelto ahora estos problemas determinando el caudal de aire
primario de la siguiente manera:
- se mide la presión del aire primario de
combustión en la entada y la salida del dispositivo de suministro de
aire. Se calcula la diferencia de presión entre la entrada y la
salida,
- cada dispositivo de suministro de aire tiene
una curva característica a partir de la que puede determinarse el
caudal de flujo correspondiente a la diferencia de presión entre la
entrada y la salida del dispositivo de suministro de aire primario
de combustión.
Como dispositivo de suministro de aire pueden
utilizarse dispositivos que son conocidos generalmente en la
técnica, por ejemplo un ventilador o una válvula de suministro de
aire. En caso de que se utilice un ventilador, si se desea, el
cálculo puede corregirse según las variaciones de la velocidad de
rotación de este ventilador. También es posible determinar el caudal
de flujo del aire primario de combustión por zona de combustión
cuando se suministra aire primario mediante la técnica existente de
un único ventilador, desde el que se distribuye el aire primario de
combustión hacia las zonas individuales de incineración a través de
válvulas de control de gas, por ejemplo válvulas mariposa o de
registro. En este caso se mide la diferencia de presión de la
válvula de control, y se realiza un cálculo según la curva
característica de la válvula de control en lugar de la curva
característica del ventilador.
En una segunda forma de realización preferida de
esta invención, se calcula \DeltaP/v^{2}_{pa} a intervalos de
tiempo predeterminados y se calcula el promedio como una función de
tiempo. Esto se realiza preferentemente determinando y calculando el
promedio de \DeltaP^{r} de forma continua, en concreto midiendo
P^{g} y P^{i} y calculando la diferencia \DeltaP^{r} =
P^{g} - P^{i} de forma continua. De esta manera se puede evitar
que la velocidad de alimentación o de transporte de los residuos se
ajuste de forma inestable, debido a las variaciones rápidas de
presión que no son importantes para el proceso de combustión. De
esta manera se lleva a cabo de hecho un filtrado del ruido en la
señal de diferencia de presión. Un ejemplo de variaciones de presión
que no son importantes para el proceso de incineración en sí mismo
es, en caso de que el transportador comprenda una pluralidad de
elementos de parrilla posteriores, la caída de una cantidad de
residuos desde un elemento al siguiente elemento.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo para incinerar material sólido combustible,
comprendiendo el dispositivo un reactor de incineración con al menos
una zona de incineración para quemar el material combustible, un
transportador para transportar el material combustible y
proporcionar el material combustible a través de al menos una zona
de incineración, un dispositivo para suministrar aire de combustión
debajo del transportador y medios para ajustar la cantidad de
material combustible en la zona de incineración.
Una forma de realización de la presente
invención es un dispositivo para incinerar material sólido
combustible en una zona de incineración en un reactor de
incineración de forma que haya una cantidad óptima de material en la
zona de incineración, que comprende:
- un reactor de incineración con al menos una
zona de incineración para quemar el material combustible,
- un transportador para transportar el material
combustible y proporcionar el material combustible a través de al
menos una zona de incineración,
- un medio para suministrar aire de combustión
debajo del transportador y
- medios para ajustar la cantidad de material
combustible en la zona de incineración, por lo que los medios para
ajustar la cantidad de material combustible en la zona de
incineración comprenden medios para:
- medir una presión global de gas P^{i} de la
zona de incineración,
- medir una presión primaria de gas debajo del
transportador para el material combustible P^{g},
- determinar una diferencia de presión sobre el
transportador \DeltaP^{r} = P^{i} - P^{g},
- determinar \DeltaP^{ro} que es la
diferencia de presión sobre el transportador que corresponde a la
cantidad óptima de material en la zona de incineración,
- calcular la diferencia \DeltaP entre
\DeltaP^{ro} y \DeltaP^{r},
- minimizar \DeltaP ajustando al menos una de
las velocidades de la carga del material combustible a la zona de
incineración o la alimentación del material combustible a través de
la zona de incineración, caracterizado porque
- cada zona de incineración está dividida en una
pluralidad de zonas individuales de combustión, comprendiendo el
dispositivo dispositivos separados de suministro de aire para
suministrar aire primario a cada zona individual de combustión y que
comprende medios para ajustar el aire primario que se suministra a
cada zona individual de combustión,
- el dispositivo comprende un medio para ajustar
la velocidad de dicha alimentación o carga del material combustible
según \DeltaP/v^{2}_{pa} en la que v_{pa} es el caudal de
flujo del aire primario de combustión, y
- el dispositivo comprende medios para medir el
caudal de flujo del aire primario de combustión en cada zona
individual, que comprende:
- medios para determinar una presión del aire
primario de combustión en una entrada a través de la que se
suministra aire primario de combustión al dispositivo de suministro
de aire primario de combustión,
- medios para determinar una presión del aire
primario de combustión en una salida del dispositivo de suministro
de aire primario de combustión a través del que se suministra aire
primario de combustión al incinerador,
- medios para determinar la diferencia de
presión entre la entrada y la salida del dispositivo de suministro
de aire primario de combustión,
- medios para calcular el caudal de flujo
correspondiente a la diferencia de presión entre la entrada y la
salida del dispositivo de suministro de aire primario de
combustión.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que el
transportador del material combustible comprende una pluralidad de
elementos individuales de parrilla para hacer avanzar el material
combustible a través de la zona de incineración, estando provisto un
dispositivo de suministro de aire debajo de cada elemento de
parrilla.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que el
transportador del material combustible comprende una pluralidad de
primeros elementos individuales de parrilla de combustión, estando
montados los primeros elementos de parrilla de forma deslizante en
dirección hacia delante y hacia atrás para transportar los residuos
desde una zona anterior de combustión a una siguiente zona de
combustión.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que el sistema
de parrilla de combustión comprende una pluralidad de segundos
elementos de parrilla, alternando los primeros elementos de parrilla
con los segundos elementos de parrilla, estando montados los
segundos elementos de parrilla de forma que pueden voltear para
aumentar la intensidad de la combustión.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que el sistema
de parrilla de combustión comprende entre el segundo elemento de
parrilla y un primer elemento de parrilla posterior, un tercer
elemento de parrilla, estando montado el tercer elemento de parrilla
de forma fija.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que los
primeros y segundos elementos de parrilla se pueden controlar
individualmente.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo como se ha descrito anteriormente, en el que el
dispositivo comprende medios para controlar la velocidad de los
primeros y segundos elementos de parrilla de forma continua.
El transportador del material combustible
comprende preferentemente una pluralidad de elementos individuales
de parrilla para hacer avanzar el material combustible a través de
la zona de incineración, estando provisto un dispositivo de
suministro de aire primario de combustión debajo de cada elemento de
parrilla, para permitir un aumento de control del proceso de
incineración. La técnica más utilizada en este momento para
suministrar aire primario de combustión al incinerador utiliza un
único ventilador. Desde el ventilador se controla la distribución
de aire primario de combustión sobre y a lo largo de los distintos
elementos de parrilla de combustión mediante válvulas mariposa o de
registro. Dividiendo la zona de incineración en una serie de zonas
individuales y controlando el suministro de aire primario de
combustión en cada zona individual, se puede lograr un aumento de
control del proceso de incineración.
El material combustible avanza preferentemente a
través de la zona de incineración mediante un transportador que
comprende una pluralidad de elementos de transportador posteriores,
algunos de los cuales están montados de forma deslizante en
dirección hacia delante y atrás para transportar los residuos desde
una zona de combustión anterior a una siguiente zona de combustión.
Como elementos de transportador se utilizan preferentemente
elementos individuales de parrilla de combustión. Cada elemento de
transportador comprende preferentemente un primer elemento de
parrilla de combustión que está montado de forma deslizante en
dirección hacia delante y hacia atrás para transportar los residuos
desde una zona de combustión anterior a una siguiente zona de
combustión. Entre los primeros elementos de parrilla de combustión
posteriores, se monta preferentemente al menos un segundo elemento
de parrilla de combustión, estando montados los segundos elementos
de parrilla de combustión de manera que pueden voltear,
preferentemente por encima de una ángulo predeterminado para
aumentar la intensidad de la combustión. Junto a un segundo
elemento de parrilla de combustión, es decir entre un segundo
elemento de parrilla de combustión y el siguiente primer elemento de
parrilla de combustión, se proporciona preferentemente un tercer
elemento fijo de parrilla de combustión. Preferentemente los
primeros y segundos elementos de combustión se pueden controlar
individual y separadamente.
El dispositivo también comprende preferentemente
un dispositivo de control de quema para garantizar que el material
sólido combustible se ha quemado por completo antes de extraerlo del
incinerador.
La invención se explica mejor en las figuras
adjuntas y en la descripción de las figuras.
La Figura 1 muestra una sección transversal a
través de un reactor para la incineración de residuos.
La Figura 2 muestra un detalle de un sistema de
parrilla de combustión para utilizarlo en el procedimiento de esta
invención.
El incinerador que se muestra en la figura 1
comprende grúas aéreas para transportar material sólido combustible,
por ejemplo residuos 1 hasta una tolva de alimentación del reactor y
una rampa de carga 3. La rampa funciona de hecho como un cierre
estanco al aire para la parte superior del incinerador, pero también
se proporciona para distribuir los residuos 1 hasta un dispositivo
de suministro de residuos 4 con el que se suministran los residuos
a un transportador 5 para transportar el material combustible a
través de la zona de incineración en la que se quema. El
transportador 5 puede ser cualquier transportador conocido para
aquellos expertos en la materia, pero comprende preferentemente un
sistema de parrilla de combustión 5. El sistema de parrilla de
combustión también se proporciona para secar, encender y quemar el
material combustible en la zona de gasificación y combustión. Para
reforzar la combustión, se suministra aire primario de combustión al
incinerador a través de un dispositivo de suministro de aire
primario de combustión 9, que está situado preferentemente debajo
del sistema de parrilla de combustión. El dispositivo de suministro
de aire primario de combustión 9 puede comprender por ejemplo un
ventilador o una válvula de suministro de aire o cualquier otro
dispositivo de suministro de aire primario de combustión conocido en
la técnica. El dispositivo también comprende preferentemente un
dispositivo de control de quema para garantizar que el material
sólido combustible se quema por completo antes de salir del
incinerador.
Como puede verse en la figura 2, el sistema de
parrilla de combustión 5 que se utiliza en el incinerador de esta
invención comprende preferentemente una pluralidad de elementos de
parrilla de combustión (11-16), aumentando el grado
de combustión del material combustible desde un elemento de parrilla
de combustión anterior a un elemento de parrilla de combustión
posterior. Los elementos de parrilla de combustión
11-16 también funcionan como medios para transportar
el material combustible 1 desde la tolva de alimentación 3 a un
anterior, a un elemento de parrilla de combustión siguiente, y por
último a una descarga de cenizas 6.
En una forma de realización preferida, se
proporciona un dispositivo de suministro de aire debajo de cada
elemento de parrilla 11-16 para proporcionar un
aumento de control del proceso de combustión. Como dispositivo de
suministro de aire se utiliza preferentemente una válvula o un
ventilador, pero también pueden utilizare otros dispositivos de
suministro de aire conocidos en la técnica. Cada dispositivo de
suministro de aire comprende una entrada a través de la que se
suministra aire primario de combustión y una salida a través de la
que el aire primario de combustión sale del dispositivo de
suministro de aire hacia el incinerador. Se proporcionan medios para
determinar el caudal de flujo de aire en la salida del dispositivo
de suministro de aire primario. Esto puede realizarse midiendo
realmente la presión en la entrada y la salida del dispositivo de
suministro de aire primario de combustión y determinando el flujo
correspondiente a partir de la curva característica del dispositivo
de suministro de aire.
El sistema de parrilla de combustión 5 comprende
preferentemente una pluralidad de elementos individuales de
parrilla, preferentemente una pluralidad de gradas deslizantes
posteriores, 11-16, con las que se desplaza la capa
del material combustible sobre la parrilla de combustión. El
movimiento deslizante de las gradas es preferentemente un movimiento
lento y continuo, para evitar generación de polvo en el incinerador
y aumentar el tiempo de duración del incinerador. Además, cuando las
gradas 11-16 se mueven continuamente, puede
garantizarse una producción de vapor prácticamente continua y en
consecuencia, una producción de electricidad prácticamente
continua. Las gradas deslizantes 11-16 determinan el
grosor de la capa del material combustible, el tiempo de residencia
del material combustible en cada zona de combustión y la calidad de
combustión.
Además, el sistema de parrilla de combustión 5
comprende preferentemente una pluralidad de gradas volteadoras
(17-20), que desenredan y ventilan los residuos.
Esto es importante para el secado y la ignición de los residuos,
para activar la combustión cuando sea necesario y para obtener una
quema completa de las cenizas. Esta combinación de acción horizontal
de rendimiento y acción vertical de ventilación (volteo) permite que
el incinerador se adapte a fluctuaciones a corto y largo plazo en la
composición de los residuos. De ese modo, puede controlarse
preferentemente el rendimiento (deslizamiento) y la ventilación
(volteo) de cada zona individual (elemento de parrilla de
combustión). Además, es muy deseable un control independiente de los
dos movimientos, es decir el deslizamiento y el volteo.
Naturalmente, la acción de volteo se para automáticamente a causa
del aumento de riesgo de producción de polvo cuando se está
desenredando y no es necesaria una ventilación más intensa de los
residuos.
Durante la combustión de los residuos, se
generan gases de combustión, que se retiran en su mayor parte del
incinerador mediante un ventilador 17. Un reactor que incinera
residuos está acoplado con frecuencia a una caldera para desechos en
la que se convierte la energía térmica obtenida en los gases de
combustión en vapor. A su vez, este vapor puede utilizarse con fines
de producción de electricidad, precalentamiento del aire de
combustión, procesos industriales, suministro de agua caliente,
etc.
En el procedimiento de esta invención, primero
se determina la cantidad óptima de material combustible que debe
estar presente en la zona de incineración. Se proporciona material
sólido combustible al reactor de incineración y se transporta hacia
y a través de la zona de incineración a una velocidad de transporte
mediante el transportador. La cantidad de material combustible en la
zona de incineración corresponde a
- medir una presión global de gas P^{i} de la
zona de incineración,
- medir una presión primaria de gas debajo del
transportador del material combustible P^{g},
- determinar una diferencia de presión sobre el
transportador \DeltaP^{r} = P^{i} - P^{g},
- determinar \DeltaP^{ro} que es la
diferencia de presión sobre el transportador que corresponde a la
cantidad óptima de material en la zona de incineración,
- calcular la diferencia \DeltaP entre
\DeltaP^{ro} y \DeltaPº.
Para mejorar el proceso de incineración se
ajusta la velocidad de la carga del material combustible a la zona
de incineración o la alimentación del material combustible a través
de la zona de incineración para minimizar \DeltaP. La velocidad de
la alimentación del material combustible se ajusta a
\DeltaP/v^{2}_{pa}, en la que v_{pa} es el caudal de flujo
del aire primario de combustión. Se mide \DeltaP/v^{2}_{pa} a
intervalos de tiempo predeterminados y se calcula el promedio como
una función de tiempo o se filtra \DeltaP/v^{2}_{pa}.
Se mide el caudal de flujo de aire primario en
cada zona individual de combustión determinando una presión del aire
primario en la entrada y la salida del dispositivo de suministro de
aire, determinando la diferencia de presión entre la entrada y la
salida, calculando el caudal de flujo correspondiente a la
diferencia de presión medida.
Claims (9)
1. Un procedimiento para incinerar material
sólido combustible en una zona de incineración en un reactor de
incineración, comprendiendo este procedimiento las etapas de
determinar una cantidad óptima de material que debe estar presente
en la zona de incineración, proporcionar material combustible al
reactor de incineración, transportar el material combustible hacia y
a través de la zona de incineración a una velocidad de transporte
mediante un transportador para ello, suministrar aire primario de
combustión a la zona de incineración con un caudal de flujo, a
través de una entrada de aire situada debajo del transportador,
incinerar el material combustible en el reactor de incineración
para producir cenizas y gases de escape, determinar la cantidad de
material combustible en la zona de incineración, ajustar la cantidad
de material combustible en la zona de incineración ajustando al
menos una de las cargas o la alimentación de material combustible a
través de la zona de incineración para mantener la cantidad de
material en la zona de incineración sustancialmente constante, por
lo que el ajuste de la cantidad de material combustible en la zona
de incineración comprende las etapas de
- medir una presión global de gas P^{i} de la
zona de incineración,
- medir una presión primaria de gas debajo del
transportador del material combustible P^{g},
- determinar una diferencia de presión sobre el
transportador \DeltaP^{r} = P^{i} - P^{g},
- determinar \DeltaP^{ro} que es la
diferencia de presión sobre el transportador que corresponde a la
cantidad óptima de material en la zona de incineración,
- calcular la diferencia \DeltaP entre
\DeltaP^{ro} y \DeltaP^{r},
- minimizar \DeltaP ajustando al menos una de
las velocidades de carga del material combustible a la zona de
incineración o de alimentación del material combustible a través de
la zona de incineración,
caracterizado porque
- la zona de incineración está dividida en una
pluralidad de zonas individuales de combustión, suministrándose aire
primario a cada zona individual de combustión a través de un
dispositivo de suministro de aire separado y ajustándose a cada zona
individual de combustión,
- se ajusta la velocidad de dicha alimentación o
carga del material combustible según \DeltaP/v^{2}_{pa} en la
que v_{pa} es el caudal de flujo del aire primario de combustión,
y
- se mide el caudal de flujo del aire primario
de combustión en cada zona individual
- determinando una presión del aire primario de
combustión en una entrada a través de la que se suministra aire
primario de combustión al dispositivo de suministro de aire primario
de combustión,
- determinando una presión del aire primario de
combustión en una salida del dispositivo de suministro de aire
primario de combustión a través del que se suministra aire primario
de combustión al incinerador,
- determinando la diferencia de presión entre la
entrada y la salida del dispositivo de suministro de aire primario
de combustión,
- calculando el caudal de flujo correspondiente
a la diferencia de presión entre la entrada y la salida del
dispositivo de suministro de aire primario de combustión.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que se mide \DeltaP/v^{2}_{pa} a intervalos de tiempo
predeterminados y se calcula el promedio como una función de tiempo
o se filtra \DeltaP/v^{2}_{pa}.
3. Un dispositivo para incinerar material
sólido combustible en una zona de incineración de un reactor de
incineración de forma que haya una cantidad óptima de material en la
zona de incineración, que comprende:
- un reactor de incineración con al menos una
zona de incineración para quemar el material combustible,
- un transportador para transportar el material
combustible y proporcionar el material combustible a través de al
menos una zona de incineración,
- medios para suministrar aire de combustión
debajo del transportador y
- medios para ajustar la cantidad de material
combustible en la zona de incineración, por lo que los medios para
ajustar la cantidad de material combustible en la zona de
incineración comprenden medios para:
- medir una presión global de gas P^{i} de la
zona de incineración,
- medir una presión primaria de gas debajo del
transportador para el material combustible P^{g},
- determinar una diferencia de presión sobre el
transportador \DeltaP^{r} = P^{i} - P^{g},
- determinar \DeltaP^{ro} que es la
diferencia de presión sobre el transportador que corresponde a la
cantidad óptima de material en la zona de incineración,
- calcular la diferencia \DeltaP entre
\DeltaP^{ro} y \DeltaP^{r},
- minimizar \DeltaP ajustando al menos una de
las velocidades de la carga del material combustible a la zona de
incineración o de la alimentación del material combustible a través
de la zona de incineración, caracterizado porque
- cada zona de incineración está dividida en una
pluralidad de zonas individuales de combustión, comprendiendo el
dispositivo dispositivos separados de suministro de aire para
suministrar aire primario a cada zona individual de combustión y que
comprende medios para ajustar el aire primario que se suministra a
cada zona individual de combustión,
- el dispositivo comprende medios para ajustar
la velocidad de dicha alimentación o carga del material combustible
según \DeltaP/v^{2}_{pa} en la que v_{pa} es el caudal de
flujo del aire primario de combustión, y
- el dispositivo comprende medios para medir el
caudal de flujo del aire primario de combustión en cada zona
individual, que comprende:
- medios para determinar una presión del aire
primario de combustión en una entrada a través de la que se
suministra aire primario de combustión al dispositivo de suministro
de aire primario de combustión,
- medios para determinar una presión del aire
primario de combustión en una salida del dispositivo de suministro
de aire primario de combustión a través del que se suministra aire
primario de combustión al incinerador,
- medios para determinar la diferencia de
presión entre la entrada y la salida del dispositivo de suministro
de aire primario de combustión,
- medios para calcular el caudal de flujo
correspondiente a la diferencia de presión entre la entrada y la
salida del dispositivo de suministro de aire primario de
combustión.
4. Un dispositivo según la reivindicación 3,
en el que el transportador del material combustible comprende una
pluralidad de elementos de parrilla individuales para hacer avanzar
el material combustible a través de la zona de incineración, estando
provisto un dispositivo de suministro de aire debajo de cada
elemento de parrilla.
5. Un dispositivo según las reivindicaciones 3
ó 4, en el que el transportador del material combustible comprende
una pluralidad de primeros elementos individuales de parrilla de
combustión, estando montados los primeros elementos de parrilla de
forma deslizante en dirección hacia delante y hacia atrás para
transportar los residuos desde una zona anterior de combustión a una
siguiente zona de combustión.
6. Un dispositivo según la reivindicación 5,
en el que el sistema de parrilla de combustión comprende una
pluralidad de segundos elementos de parrilla, alternando los
primeros elementos de parrilla con los segundos elementos de
parrilla, estando montados los segundos elementos de parrilla de
forma que pueden voltear para aumentar la intensidad de la
combustión.
7. Un dispositivo según la reivindicación 6,
en el que el sistema de parrilla de combustión comprende entre el
segundo elemento de parrilla y un primer elemento de parrilla
posterior, un tercer elemento de parrilla, estando montado el tercer
elemento de parrilla de forma fija.
8. Un dispositivo según la reivindicación 7,
en el que los primeros y segundos elementos de parrilla se pueden
controlar individualmente.
9. Un dispositivo según la reivindicación 8,
en el que el dispositivo comprende medios para controlar la
velocidad de los primeros y segundos elementos de parrilla de forma
continua.
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