WO2023178400A1 - Processo integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados e o equipamento para sua realização - Google Patents

Processo integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados e o equipamento para sua realização Download PDF

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Definitions

  • solid waste is defined as: waste in solid and semi-solid states, which result from activities of industrial, domestic, hospital, commercial, agricultural, service and sweeping origin.
  • This definition includes sludge from water treatment systems, those generated in pollution control equipment and installations, as well as certain liquids whose particularities make their release into the public sewage system or water bodies unfeasible, or require it to be released. solutions that are technically and economically unfeasible in the face of the best available technology.
  • energy recovery or energy use is defined as: “process of using thermal energy generated from the thermal oxidation of waste destined for combustion processes, gasification and/or pyrolysis, which fundamentally uses thermal energy for industrial purposes or electricity generation, carried out under controlled conditions and with due environmental control and monitoring”.
  • Drying is the endothermic process of removing water from waste and its derivatives, using in this process the heat resulting from the exothermic reactions of gasification processes.
  • Pyrolysis is an endothermic process, which requires an external source of heat. It consists of the thermal degradation of waste in the partial or total absence of an oxidizing agent (oxygen) and with process temperatures that vary, from 400°C, until the beginning of the gasification regime. Pyrolysis is used to transform polymers, or materials containing polymers, into products that at CNTP are liquid (condensable), gaseous (non-condensable) or solid (predominantly coal).
  • Gasification can be defined as partial oxidation of solid or semi-solid carbonaceous material (biomass/wood, waste, coal, etc.), into a combustible gas (synthesis gas, mainly H2, CO, N2, CO2), occurring at high temperature, that is, between 500°C and 1,400°C, and pressure varying between atmospheric and 33 bar.
  • synthesis gas mainly H2, CO, N2, CO2
  • Combustion is characterized by the combustion or oxidation zone established by the entry of oxygen into a reactor.
  • Oxygen reacts with pyrolysis and gasification products, releasing thermal energy (exothermic reaction), which provides heat to the other stages of the process and produces mainly CO2, H2O and N2.
  • the heat produced in the overall process covering the three operations can be used in industrial plants, producing thermal energy for the most varied applications, such as drying or evaporation of various materials, drying of sludge, production of process steam or production of electricity in Rankine cycle.
  • Incineration is one of the most frequent forms of thermal processing of waste and its derivatives that can be applied to a wide variety of types of materials. It occurs when there is a surplus of oxygen for complete oxidation. During the incineration of solid urban waste it is possible to reduce up to 90% of the volume and 75% of the initial weight of the waste.
  • Incineration consists of a high temperature thermal oxidation process, normally ranging between 800°C and 1,300°C. Facilities require additional air pollution control equipment and the energy released by combustion of waste may or may not be reused.
  • the performance of an incinerator is related to several factors, including the variation in the composition of the waste to be incinerated, the temperature, the residence time of the gases in the secondary chamber and the swirl or excess air. Therefore, the operation of an incinerator is based on the tripod of temperature x retention time x quantity of air, necessary for the complete burning of waste, resulting in satisfactory performance of the equipment with a large reduction in the emission of polluting gases.
  • incinerators seek to achieve complete combustion using temperatures in the range of 540 to 1,090°C, to capture the heat generated, and to manage emissions through pollution controls.
  • PCDD Polychlorinated dibenzo-p-dioxins
  • PCDF Polychlorinated dibenzofurans
  • MSW Urban Solid Waste
  • the conveyor belt (1.1) elevates the RSU to the admission which is made by means of a drawer (1.2.1 - Figure 1 ) with a powerful hydraulic drive (1.2.1.1 - Figure 1 ).
  • the intake duct (1.3.1 Figure 1) is designed to always remain full of material compacted by the drawer, preventing the entry of air and the exit of gases into the atmosphere.
  • This catalyst set is necessary for the process C1 1000573-0, as it requires an increase in the calorific value of the gas generated.
  • this catalyst set will be dispensed with and will not be part of the required process, because this new model allows for better conditions for endothermic reactions, producing a gas with better calorific value compared to conventional gasifiers.
  • the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION” presents a new way of achieving this effect appropriately for the proposed process.
  • the pyrolysis process is still at the state of the art.
  • products with added values are generated, such as oil, gases and coal that can be used as a source of fuel or in other uses related to industry.
  • the carbonization pyrolysis process (slow pyrolysis) is aimed specifically at the production of coal
  • fast pyrolysis is considered an advanced process, in which, by controlling the process parameters, considerable quantities of oil can be obtained.
  • it is an endothermic process, it requires that amounts of heat be consumed proportional to the masses of waste and its derivatives for its decomposition.
  • the addition of heat is commonly done indirectly, that is, the heat conductor, whether by steam, thermal oil or even gases, which do not come into contact with the material to be processed. .
  • the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION” was developed to solve the problem of treating fine, powdery, pasty, iodine and liquid waste, which can be treated individually or in blends with other waste such as urban, commercial or industrial solid waste. Such residues with reduced particle size cannot be processed in conventional grid gasification processes.
  • the present invention also offers a comprehensive destination for waste processed by the pyrolysis technique, which generates coals that end up having no application or use when derived from waste containing heavy metals or other organic molecules.
  • the present invention proposes to solve both problems by integrating two distinct processes for a treatment integral, being able to meet a demand for waste that today basically only finds disposal in landfills and also greatly reduce the solid by-products of pyrolytic processes for waste treatment.
  • the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION” aims to make waste treatment with energy recovery available to the market, through an integrated process, in integrated equipment, with capacity to meet the demands for waste that is currently sent to landfills without being used.
  • waste generators with a process that includes waste with characteristics that do not conform to conventional processes with additional energy use, and that fully complies with environmental laws and standards. [0041] Make available to the market a process that effectively treats waste with energy recovery, ensuring the non-production of pollutants such as dioxins and furans.
  • the novelty of the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, comprises the integration of two distinct processes that enables the optimization of the pyrolysis technique, increasing its efficiency in terms of mass effectiveness of treated waste and also increases the range of waste that can be treated by the grid gasification technique, offering: a) an integrated process that allows the treatment of waste in different particle sizes, such as fine waste, powder, pasty, sludge and liquids that may be treated individually or in blends with other waste such as urban, commercial or industrial solid waste; b) an integrated process that allows pyrolytic gases and oils to be produced from waste, without leaving a coal liability that ends up without being used; c) solution for the coal produced in the pyrolysis process to be consumed in the downstream gasification process, to produce thermal energy to be consumed in the pyrolysis reactions; d) the operating conditions of both pyrolysis and gasification do not provide conditions for the
  • Figure 1 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a general schematic drawing in side view in section of the complete set (1), in the best proposed solution, specifying its main parts.
  • Figure 2 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a schematic drawing in side section of the feeding set (1.1).
  • Figure 3 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION”, a schematic drawing in side section of the rotating pyrolysis drum assembly (1.2).
  • Figure 4 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION”, a schematic drawing in side section of the gasifier assembly (1.3).
  • Figure 5 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a schematic drawing in side section of the combustor assembly (1.4).
  • Figure 6 shows the invention “INTEGRATED PROCESS OF PYROLYSIS AND GASIFICATION OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT TO CARRY IT OUT”, a schematic drawing, in side view, of the location of the sensors of the invention.
  • Figure 7 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION”, a perspective of a section (1 .3.1) of fixed grids (1 .3.1 .1) and furniture(1 .3.1 .2).
  • Figure 8 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a perspective of a fixed grid (1 .3.1.1) or mobile grid (1 .3.1. two).
  • Figure 9 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a perspective of a fixed grid (1 .3.1.1) or mobile grid (1 .3.1. two).
  • Figure 10 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a general schematic drawing in side view in section of the complete set (1), in the composition of 1 â variant, with exhaust fan (1 .4.1 1 ), specifying its main parts.
  • Figure 1 1 shows the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR ITS REALIZATION”, a general schematic drawing in a side view in section of the complete set (1), in the composition of the 2 – variant, without the burner (1.4), specifying its main parts.
  • the EQUIPMENT of the present invention presents its functional technical composition comprising 04 basic parts: material feeding and dosing and gas removal set (1.1), rotating pyrolysis set (1.2), gasification set (1. 3) and combustion assembly for the gases generated (1.4).
  • the material feeder and doser and gas removal assembly (1.1) comprises: a) feeder (1.1.1); b) upper hopper (1 .1 .2); c) valve (1 .1 .3) to control the material input volume; d) lower hopper (1 .1 .4); e) pyrolysis rotary drum feeder (1 .1 .5) comprising:
  • the pyrolysis rotating drum assembly (1.2) comprises: a) rotating drum (1 .2.1) comprising:
  • the gasification set (1.3) comprises: a) sections (1 .3.1 ), comprising:
  • the combustion assembly for the gases generated (1.4) comprises: a) extraction fan (1.4.1); b) Venturi(1 .4.3); c) recovery gas supply line (1 .4.4); d) pilot burner for startup (1 .4.5); e) burner fan (1 .4.6); f) damper valve (1 .4.7); g) combustion chamber (1 .4.8) comprising tangential inlet of produced gases (1 .4.8.1); h) hot gas outlet (1 .4.9); i) natural gas or LPG input line for startup (1 .4.10); j) set of sensors (1.5) comprising:
  • the present invention called “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT TO CARRY IT OUT”, integrates the processes of pyrolysis in a rotating drum (1 .2) and gasification on mobile grills in the gasifier (1 .3).
  • the equipment components (l) are built with materials suitable for each phase of the overall process, according to temperature, humidity, electrochemical corrosivity and abrasiveness.
  • control is carried out over the gas exhaust fan (1 .4.1 1).
  • the basic instrumentation seen in Figure 6, comprises: a) pressure transmitter (1 .5.1 ); b) temperature transmitter (1 .5.2); c) O2 analyzer and transmitter (1.5.3), also known as lambda probe ( ⁇ ).
  • Such sensors will be controlled by a control loop that will control the frequency inverters of the fans and exhaust fans (1 .4.1), (1 .4.1 1), (1 .3.9) and (1 .4.6), the frequency inverter of the gear motor (1 .2.2) that drives the rotation of the drum (1 .2.1), the valves (1.1.3), (1.1 .5.3), (1.1 .5.5), (1.3.5), (1.3.10) and (1 .4.7), and the movement of the mobile grates (1 .3.1 .2) by the hydraulic unit (1 .3.3) managing the entire operation of the equipment (1 ).
  • the upper hopper (1 .1 .2) acts as a funnel receiving the material to be processed, which then finds the valve (1 .1 .3) to control the volume of material input.
  • the lower hopper (1 .1 .4) directs the dosed material to the feeder inlet of the rotating pyrolysis drum (1 .1 .5).
  • the feeder of the rotating pyrolysis drum (1 .1 .5) has a body (1 .1 .5.1) with several functions which include offering the material to be processed the path to the assembly (1 .2) through the hopper (1 .1 .5.1 .1 ), and the path of counterflow gases to the exit (1 .1 .5.4) through the valve (1 .1 .5.5).
  • Attached to the body (1 .1.) is also the safety valve (1 .1 .5.2), which directs, in cases of emergencies/abrupt stops, the gases to the chimney (1 .1 .5.3).
  • the feeder/drum seal (1 .1 .5.6) in the region of separation between the moving part of the drum (1 .2.1) and the fixed part of the body (1 .1 .5.1) prevents false air from entering the system.
  • the rotating drum assembly (1 .2) performs the function of pyrolysis of the material in process, which, for this purpose, has its body (1 .2.1 .1) rotated, by the gear motor (1 .2.2), on the clues(1 .2.1.2).
  • the dosing feeder(1 .1) feeds the rotating drum(1 .2) for the pyrolysis reactions, where the seal(1 .1 .5.6) of the feeder assembly /doser(1 .1 ) and the seal(1 .3.1 1 ) of the gasifier assembly(1 .3) guarantee the absence of false air passage and gas leakage between moving parts of the rotating drum(1 .2) and the fixed ones on both sides of this.
  • the gear motor (1 .2.2) determines the rotation speed of the rotating drum (1 .2.1) which provides the revolving and movement of the material so that good pyrolysis occurs and the material is forwarded to the gasifier assembly (1 .3 ).
  • the gasification set (1 .3) comprises sets of grid sections (1 .3.1 ), where, in the direction of material flow, the odd lines are with fixed grids (1 .3.1 .1 ) and the lines pairs are with movable grids (1 .3.1 .2).
  • the movement of the grill sets (1 .3.1 .2) is done by hydraulic actuators (1 .3.2), these can be cylinders or hydraulic motors, where the propulsion is offered by the hydraulic unit with pump and reservoir (1 .3.3 ).
  • the movable grilles (1 .3.1 .2) move with the upper sliding-fitting flaps (1 .3.1 .1 .4) sliding over the adjacent lower sliding-fitting flaps (1 .3.1 .1 .3), promoting the necessary sealing.
  • ash collectors (1.3.4) residual from the process, which, like hoppers, direct such ash to the ash collection valves (1.3.5), screw conveyor of ash(1 .3.6), and finally, by Redler type conveyor(1 .3.8), out of the equipment(l).
  • the Redler-type conveyor (1.3.8) has its lower part covered by a water seal (1.3.7) preventing false air from entering the equipment (1).
  • the air blown into the gasifier (1 .3) is controlled by a frequency inverter that operates the blower (1 .3.9) and drives the blown air damper valves (1 .3.10).
  • the gasifier/drum seal (1 .3.1 1) prevents the entry of fake air.
  • the level sensor/switch (1 .3.12) maintains the seal level at such a height that it does not allow false air to enter through the gasifier Redler (1 .3.8) (1 .3).
  • each grille section (1.3.1) there is a pressure sensor (1.5.1), also providing data for equipment automation (1). Based on the signals from these sensors, the blown air damper valves (1.3.10) are opened, the purpose of which is to maintain constant pressure at these points.
  • the endothermic pyrolysis process that occurs in the set (1.2), and the consequent thermal decomposition of the waste and its derivatives, will be thermally fed with the heat of the gases produced in the exothermic gasification reactions of the set (1. 3).
  • the gas removal duct (1 .1 .5.4), best seen in Figure 2 will be arranged next to the entry of materials into the rotating drum (1 .2.1), so that the flow of gases are countercurrent in relation to solid, pasty and liquid material.
  • Controlling the speed of rotation of the drum (1 .2.1) and controlling the amount of material to be processed must maintain the temperature of the mixture of gasification gases in the set (1 .3) plus the pyrolytic gases in the set (1 .2) at an average value of 400°C (between 300 and 500°C), in order to avoid condensation of the pyrolytic gases.
  • the O2 measuring cell by lambda probe (1.5.3) interconnected to the operating system, allows control and guarantees that there will be no oxygen available for complete combustion in the pyrolysis chamber (1.2).
  • the internal working temperature of the rotating drum (1 .2.1) for pyrolysis reactions should be around 400°C on average, in the gasifier (1 .3) the average internal working temperature will be around 650 °C.
  • blower air insufflation (1 .3.9) which is controlled by the temperature, pressure and oxygen concentration given by sensors (1 .5) above each section (1 .3.1) of grilles and by the pressure sensor (1 .5.1 ) below each section (1 .3.1 ) of grilles.
  • the control will be carried out by the pressure above the grilles (1.3.1) of the gasification chamber, which must be below atmospheric pressure to guarantee a vacuum process.
  • the Venturi effect guarantees the flow of gases and pressure throughout the process, as well as providing the torsional combustor (1.4) with the mixture of combustible gases from the pyrolysis and gasification processes plus the oxidizing atmospheric air coming from the blower (1 .4.6).
  • blower (1 .4.6) is controlled by the valve (1 .4.7) together with a frequency inverter.
  • This ash contains the inorganic fraction present in the waste and its derivatives.
  • the composition of the ash and its quantity will depend on the type of waste to be processed and must be characterized/classified and disposed of appropriately.
  • the gasifier (1 .3) has the function of conditioning the material from the rotating drum (1 .2) for substoichiometric reactions for gas production operating at average temperatures of 650°C, and, for this purpose , it is coated with ceramic material to maintain conditions at these temperatures and not be attacked by corrosive gases.
  • the fixed (1 .3.1 .1 ) and movable (1 .3.1 .2) grates of the gasifier (1 .3) are made of cast iron with special alloys and have the function of pushing the materials.
  • the individual grilles have tabs and recesses on the side edges of the male (1 .3.1 .1 .3) and female (1 .3.1 .1 .4) type, with the purpose of not allowing the passage of fine materials through the gaps and also not allowing air flow.
  • each section (1.3.1) of grids can be activated individually, according to the responses to the sets of sensors (1.5.) located on each set of grids.
  • the ash collectors (1 .3.4) of the gasifier (1 .3) are intended to remove ash, directing it to valves (1 .3.5) that control the ash output flow.
  • valves (1 .3.5) When the valves (1 .3.5) are opened, the ash falls onto a collector (1 .3.6) with a screw conveyor, which directs it to the entrance of a Redler-type conveyor (1 .3.8) submerged by a seal of water with level(1 .3.7).
  • the blower (1 .3.9) is below the grill (1 .3.1), and ensures the appropriate amount of air in each section of it through the damper valves (1 .3.10), in order to keep substoichiometric reactions controlled in each section of the gasifier (1 .3).
  • the gas removal duct (1 .1 .5.4) carries gases from the pyrolysis and gasification processes towards the combustion set (1 .4).
  • the air blower (1 .4.1) is controlled by a frequency inverter.
  • the duct closing safety valve (1 .1 .5.5) acts to close the duct (1 .1 .5.4) in the event of a sudden stop/emergency.
  • the safety chimney (1 .1 .5.3) has the purpose of evacuating the pyrolysis and gasification chambers, with the concomitant action of the chimney opening safety valve (1 .1 .5.2).
  • the combustion assembly (1.4) has the purpose of conditioning perfect combustion of gases produced in the pyrolysis and gasification processes, it is coated with ceramic material in order to withstand temperature conditions of up to 1,400°C.
  • the pilot burner (1 .4.5) operates only for initial heating of the chamber (1 .4.8) or to act in the case of a flame extinguishing emergency.
  • the air blowers (1 .4.6) serve to supply the concentration of air necessary for combustion, this concentration being controlled by the valve (1 .4.7) and frequency inverters.
  • the gases produced (from pyrolysis and gasification) have a tangential entry (1 .4.8.1) into the combustion chamber (1 .4.8), which has this arrangement so that such gases are directed to the internal walls of the combustor in torsional movement or swirl and, consequently, increase turbulence to increase burning efficiency.
  • the hydraulic control unit (1.3.3) has the purpose of activating the mobile grilles, a set of registers with pneumatic actuators.
  • valves (1.3.10) have the function of opening and closing the upward air flow in each section of the gasifier.
  • the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT FOR IMPLEMENTATION” receives waste and its derivatives, carries out the pyrolysis and gasification process sequentially, producing a mixture of gases with combustible contents, which now we can call it “Waste-Derived Combustible Gases” (GCDR).
  • GCDR Wave-Derived Combustible Gases
  • the combustion chamber (1.4) is sized in terms of diameter and length so that it obtains a minimum retention time of 1.5 seconds for the gases inside the chamber at temperatures between 1,000°C and 1,400°C. °C.
  • These combustible gases can be used in different ways, the most common being in industrial dryers, in industrial steam production, in Rankine cycle electrical energy production, or others that can be compatible with these characteristics.
  • step 1 feeding the dosing feeder process (1.1) with waste and/or its derivatives
  • step 2 dose the waste and its derivatives to be inserted into the rotating drum assembly (1 .2)
  • step 3 by action of gases from the exothermic reactions of the gasifier set (1 .3) at a temperature of around 650 °C carry out the endothermic pyrolysis processes of waste and its derivatives in the rotating drum set (1 .2)
  • step 4 direct materials that were not pyrolyzed under the conditions imposed in the rotating drum (1 .2) to the gasifier (1 .3) by rotating the drum (1 .2.1);
  • step 5 move the material in process in the gasifier (1.3) by the advancing and retreating action of the mobile grill sets (1 .3.1 .2), so that they are subjected to the partial oxidation reaction with atmospheric air, used as an
  • the 1st variant of the process is characterized by the fact that it comprises: a) step 1: feeding the dosing feeder process (1.1) with waste and/or its derivatives; b) step 2: dose the waste and its derivatives to be inserted into the rotating drum assembly (1 .2); c) step 3: by action gases from exothermic reactions of the gasifier set (1 .3) at a temperature of around 650°C carry out the endothermic pyrolysis processes of waste and its derivatives in the rotating drum set (1 .2); d) step 4: direct materials that were not pyrolyzed under the conditions imposed in the rotating drum (1 .2) to the gasifier (1 .3) by rotating the drum (1 .2.1); e) step 5: move the material in process in the gasifier (1.3) by the advancing and retreating action of the mobile grill sets (1 .3.1.2), so that they are subjected to the partial oxidation reaction with atmospheric air, used as an agent gasifier, blown by the air blower(1.3.9) in
  • Figure 6 shows the first variant of the invention “INTEGRATED PYROLYSIS AND GASIFICATION PROCESS OF WASTE AND ITS DERIVATIVES AND THE EQUIPMENT TO CARRY IT OUT”, here called equipment(2).
  • the exhaust fan (1.4.1 1) maintains constant pressure in the integrated pyrolysis and gasification processes. In this case, the injection of combustion air will be made exclusively at the inlet of the combustion chamber, by the blower (1.4.6).
  • the 2nd variant of the process is characterized by the fact that it comprises: a) step 1: feeding the dosing feeder process (1.1) with waste and/or its derivatives; b) step 2: dose the waste and its derivatives to be inserted into the rotating drum assembly (1 .2); c) step 3: by action gases from exothermic reactions of the gasifier set (1 .3) at a temperature of around 650°C carry out the endothermic pyrolysis processes of waste and its derivatives in the rotating drum set (1 .2); d) step 4: direct materials that were not pyrolyzed under the conditions imposed in the rotating drum (1 .2) to the gasifier (1 .3) by rotating the drum (1 .2.1 ); e) step 5: move the material in process in the gasifier (1.3) by the advancing and retreating action of the mobile grill sets (1 .3.1.2), so that they are subjected to the partial oxidation reaction with air atmospheric, used as a gasifying agent, blown by the air blower(1.3.9)
  • the second variant is configured by the equipment (3) not combusting the gases directly at the system outlet with Venturi (1 .4.3) of the best proposed solution or at the exhaust fan outlet (1 .4.1 1 ) of the first variant.
  • equipment (3) combustible gases derived from waste will be sent to the outlet (1 .4.15) by an exhaust fan (1 .41 1) controlled by a frequency inverter.
  • the present invention is from the waste treatment and energy recovery industry sector.

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Abstract

Processo e o equipamento que integram de forma contínua os processos de pirólise em tambor rotativo em temperaturas medias de 300 a 500°C com gaseificador em grelhas móveis em temperaturas medias de 500 a 800°C, cujo a finalidade é produzir uma mistura de gases oriundos dos processos de pirólise e de gaseificação de resíduos e seus derivados. Neste processo, a mistura de gases denominada como "Gases Combustíveis Derivados de Resíduos (GCDR) é puxada continuamente por um sistema Venturi ou um sistema de exaustão, e podem ser direcionados para um sistema de combustão ou tratamento e separação das frações combustíveis para posterior recuperação energética. A partir deste processo e suas características inéditas de processamento, resíduos em pó, finos, lodos, pastosos ou líquidos poderão ser tratados termicamente individualmente ou em blendas com outros resíduos tais como resíduos sólidos urbanos, comerciais ou industriais, com adicional recuperação energética.

Description

“PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”
Setor Técnico da Invenção
[001 ] Trata-se de um processo que integra o processo de pirólise em forno rotativo com processo de gaseificação em grelhas, de forma fazer um tratamento térmico com recuperação energética em resíduos e seus derivados com características que não podem ser absorvidos e tratados nestes métodos individualmente. A partir deste processo e suas características inéditas de processamento, os resíduos em pó, finos, lodos, pastosos ou líquidos poderão ser tratados individualmente ou em blendas com outros resíduos tais como resíduos sólidos urbanos, comerciais ou industriais, com a adicional vantagem de recuperação energética.
[002] Segundo a ABNT NBR 10004, resíduos sólidos são definidos como: resíduos nos estados sólido e semissólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face à melhor tecnologia disponível.
[003] Segundo a norma ABNT NBR 16849 de dezembro de 2019, a recuperação energética ou aproveitamento energético é definido como: “processo de utilização da energia térmica gerada a partir da oxidação térmica de resíduos destinados aos processos de combustão, gaseificação e/ou pi rói ise, que fundamentalmente utiliza energia térmica para fins industriais ou de geração de eletricidade, executado sob condições controladas e com o devido controle e monitoramento ambiental”.
[004] As macro-operações do processo definido no presente invento são denominadas: secagem e pirólise, gaseificação e, por fim, a combustão de gases derivados dos processos anteriores.
[005] Os termos e operações utilizados neste documento se definem nos parágrafos seguintes.
[006] Secagem é o processo endotérmico de remoção de água dos resíduos e seus derivados, utilizando neste processo o calor resultante das reações exotérmicas dos processos de gaseificação.
[007] Pirólise é um processo endotérmico, que requer uma fonte externa de calor. Consiste na degradação térmica de resíduos na ausência parcial ou total de um agente oxidante (oxigênio) e com temperaturas do processo que variam, desde os 400°C, até o início do regime de gaseificação. A pirólise é utilizada para transformação de polímeros, ou materiais contendo polímeros, em produtos que na CNTP se apresentam líquidos (condensáveis), gasosos (não condensáveis) ou sólidos( predominantemente carvão).
[008] Gaseificação pode ser definida como oxidação parcial de material carbonáceo sólido ou semissólido (biomassa/madeira, resíduos, carvão, etc.), em um gás combustível (gás de síntese, principalmente H2, CO, N2, CO2), ocorrendo à elevada temperatura, ou seja, entre 500°C e 1 .400°C, e à pressão variável entre a atmosférica e 33 bar.
[009] Combustão é caracterizada pela zona de combustão ou oxidação fica estabelecida pela entrada de oxigênio em um reator. O oxigênio reage com os produtos da pirólise e gaseificação, liberando energia térmica (reação exotérmica), que fornece calor às demais etapas do processo e produz principalmente CO2, H2O e N2. O calor produzido no processo global contemplando as três operações, poderá ser utilizado em plantas industriais, produzindo energia térmica para as mais variadas aplicações, tais como secagem ou evaporação de materiais diversos, secagem de lodos, produção de vapor de processo ou produção de eletricidade em ciclo Rankine.
[0010] Incineração é uma das formas mais frequentes para 0 processamento térmico de resíduos e seus derivados que pode ser aplicada a uma grande variedade de tipos de materiais. Ela ocorre quando há um excedente de oxigênio para completa oxidação. Durante a incineração de resíduos sólidos urbanos é possível reduzir até 90% do volume e 75% do peso inicial dos resíduos.
[001 1] A incineração consiste em um processo de oxidação térmica à alta temperatura, normalmente variando entre 800°C e 1 .300°C. As instalações requerem equipamentos adicionais de controle de poluição do ar e a energia liberada pela combustão dos resíduos pode ou não ser reaproveitada.
[0012] O desempenho de um incinerador está relacionado com vários fatores, dentre eles a variação na composição dos resíduos a serem incinerados, a temperatura, 0 tempo de residência dos gases na câmara secundária e 0 turbilhonamento ou excesso de ar. Portanto, a operação de um incinerador baseia-se no tripé temperatura x tempo de retenção x quantidade de ar, necessário para a queima completa dos resíduos, resultando em um desempenho satisfatório do equipamento com grande redução na emissão de gases poluentes.
O Estado da Técnica e seus problemas
[0013] O estado da técnica apresenta processos de pirólise, processos de gaseificação e processos de incineração de resíduos e seus derivados em equipamentos distintos, ou seja, processos ou equipamentos dedicados à pirólise para obtenção de seus subprodutos, processos ou equipamentos dedicados à gaseificação para obtenção de seus subprodutos e processos ou equipamentos dedicados à incineração para obtenção de seus subprodutos.
[0014] Os incineradores do estado da técnica procuram atingir a combustão completa empregando temperaturas na faixa de 540 a 1 .090°C, para captar o calor gerado, e para gerenciar as emissões por meio de controles de poluição.
[0015] As cinzas produzidas são normalmente depositadas em aterros, e muitas vezes são tratadas como resíduos perigosos. Os incineradores de RSU têm sido alvo de pesquisas envolvendo a formação de poluentes atmosféricos denominados Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) e Polychlorinated dibenzofurans (PCDF), conhecidos comumente como dioxinas e furanos, visto que as concentrações destes encontradas tanto nas cinzas volantes quanto no fluxo de gás destes processos, apresentam valores acima do permitido pelas legislações ambientais. Comumente estes tipos de equipamentos requerem grandes volumes de resíduos e seus derivados, sendo necessário volumes a partir de 800 toneladas/dia que que tenham viabilidade econômica, isto se deve principalmente para que ocorra maior estabilidade no processo, visto que todas as reações (secagem, pirólise, gaseificação e combustão) ocorrem na mesma câmara e mesmas condições de pressão, temperatura, turbulência e agente oxidante (oxigênio).
[0016] Pelo fato de se produzir além dos gases normais de combustão (CO2, H2O e N2) também produtos de combustão incompleta, tais como compostos orgânicos voláteis e produtos de síntese orgânicas, tais como dioxinas e furanos, o tratamento destes gases acabam tornado o processo demasiadamente oneroso e inviabilizando para plantas de pequeno e médio porte, considerando de 100 toneladas/dia para pequenas e 400 toneladas/dia para médias.
[0017] Também no estado da técnica se apresenta a invenção PI 1000573-0 B1 intitulada, “PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL INDUSTRIAL A PARTIR DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS”, também chamado de processo de gaseificação, que é composto por uma sequência de operações que possibilitam a geração de uma mistura de gases combustíveis, a partir de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), utilizável em plantas industriais, produzindo energia térmica para as mais variadas aplicações, preservando os metais pesados e tóxicos presentes no RSU, ao contato com ambientes oxidativos e de altas temperaturas, ou seja, entre 1.000 e 1.400 °C, ocasionando volatilização e transformações químicas destes.
[0018] Como mostrado no fluxograma (FIGURA 1 ) da PI 1000573-0 B1 , todas as reações térmicas, sendo as endotérmicas (secagem e pirólise) e as exotérmicas (combustão subestequiométrica) para a produção dos gases se fazem na mesma câmara, onde os Resíduos Sólidos Urbanos blendas de resíduos sólidos com potenciais combustíveis, incluindo pneus são movimentados “exclusivamente” por um sistema de grelhas móveis.
[0019] Neste caso, onde todas as reações ocorrem na mesma câmara, com a mesma morfologia do grelhado, mesma morfologia da parte superior e lateral desta mesma câmara, os materiais vão se modificando fisicamente com o passar do processo, pela perda da massa superficial ocasionada pela degradação por temperatura nas reações de secagem e pirólise que ocorrem até as temperaturas em torno de 400°C e, posteriormente, pela perda de massa pela oxidação dos carbono fixos pelas reações subestequiométricas nas reações de gaseificação que ocorrem em temperaturas acima de 400°C. Para materiais com diferentes características físicas, tais como peso específico, densidade absoluta, compactação, umidade, teor de voláteis, teor de cinzas, etc., se faz necessário condições distintas e este tipo de reator não oferece esta possibilidade.
[0020] Como se tratam de reações de superfícies, ou seja, ocorrem preferencialmente de fora para dentro nas partículas, se não houver uma distribuição deste material em contato com as altas temperaturas, não haverá a possibilidade destes receberem este calor de forma homogênea, e fazendo assim que sua produtividade seja muito baixa. Para que o material a ser processado esteja apto para receber as irradiações de calor para as reações endotérmicas, se faz necessário um modelo diferente de movimentação por grelhas, com maior agitação e consequente maior produtividade, como será apresentado aqui no presente documento.
[0021] Como mostrado nas Figuras 3, 4, 5, 6 e 7 da PI 1000573-0 B1 , as grelhas individuais que movimentam os materiais a serem tratados termicamente durante os processos endotérmicos e exotérmicos apresentam a mesma configuração em toda a extensão desta única câmara, com a seguinte descrição no parágrafo 53 “Os furos (1.7.1.5 - Figura 5 e 6) na região saliente têm a função de dar passagem uniforme ao fluído ou ar vindo das câmaras de equalização da mistura ar/fumos sob os conjuntos das grelhas que têm, também, a função de coletar finos que eventualmente perpassam as grelhas”.
[0022] Ocorre que as reações iniciais do processo, ou seja, as reações endotérmicas não necessitam de ar para combustão, visto que são reações de secagem e pirólise. Desta forma estes furos além de não serem necessários, impedem de que sejam processados materiais denominados “finos”, ou seja, com diâmetro de partícula menor que as “furos”, pois passariam ou vazariam por estas furações. Assim sendo, este modelo de gaseificador não permite o processamento de materiais contendo finos, tais como lodos de estação de tratamento de efluentes, materiais poliméricos em forma de pó oriundos de sistema de secagens ou de processos industriais, carvão em pó ou moinhas de carvão, assim como materiais na fase líquida tais como óleos contaminados, solventes contaminados entre uma infinidade de outras possibilidades. O que torna este modelo limitado à materiais no estado sólido com tamanho de partículas superiores às furações de seu grelhado.
[0023] Além das furações normais do grelhado que não permitem o processamento de finos, este tipo de grelha em ferro fundido descrido no parágrafo 49 da PI 1000573-0 B1 , uma vez aquecida acaba se expandindo por dilatação térmica, ocasionando frestas nos encaixes. Também, com o passar do tempo de utilização, o desgaste natural destes materiais por abrasão ocasionada pela movimentação entre a parte fixa e a parte móvel, acarretam em frestas ainda maiores, que para resíduos sólidos não devem apresentar problemas, mas a gama de materiais finos, pastosos ou líquidos, não podem ser processados, deixando o equipamento ainda mais limitado.
[0024] Como mostrado no fluxograma (FIGURA 1 ) da PI 1000573-0 B1 e assim descrito no parágrafo 40, a correia transportadora (1 .1 ) eleva os RSU até a admissão que é feita por meio de uma gaveta (1 .2.1 - Figura 1 ) com um potente acionamento hidráulico (1.2.1.1 - Figura 1 ). O duto de admissão (1 .3.1 Figura 1 ) é projetado para manter-se sempre cheio de material compactado pela gaveta, impedindo a entrada de ar e a saída de gases para a atmosfera.
[0025] Este tipo de abastecimento por meio de gaveta no processo se aplica apenas para o processo característico daquele invento, outros processos com material em menores diâmetros, tal qual será aqui apresentado, não faz sentido. Outro grave problema neste tipo de abastecimento a compactação do material para evitar passagem de ar e saídas de gases, que acaba entupindo a boca de entrada e impedindo o bom desempenho do processo.
[0026] Na invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” outro método diferente e original para o abastecimento será apresentado.
[0027] No Certificado de Adição Ns C1 1000573-0, no parágrafo 45 é descrito assim “Ainda como inédito neste certificado de adição podemos verificar a adição como variante, na saída da câmara de gaseificação(1 .4), o inédito conjunto catalisador(1 .10) de placas(1 10.1 ) metálicas onduladas, paralelas e revestidas com níquel para a provocar a reação de Fischer Tropsch. Esta disposição e conformação possui como finalidade maior área de contato entre o catalisador e os gases reagentes, sem grandes perdas de carga (perda de pressão) devido a passagem dos gases em direção à câmara(120)”.
[0028] Este conjunto catalisador se faz necessário para o tal processo C1 1000573-0, pelo fato deste necessitar de um incremento no poder calorífico do gás gerado.
[0029] No modelo proposto pelo presente documento, este conjunto catalizador será dispensado e não fará parte do processo requerido, isto porque este novo modelo permite uma melhor condição para as reações endotérmicas produzindo um gás com melhor poder calorífico em relação aos gaseificadores convencionais.
[0030] No Certificado de Adição Ns C1 1000573-0, no parágrafo [52], é descrito que apresenta como novidade a possibilidade de os gases gerados na primeira etapa do processo, ou seja, da câmara de gaseificação(1 .4), ao invés de serem direcionados aos Venturi(5) da patente original, serem direcionados a uma câmara de combustão opcional(120) do tipo torcional que dispensa chama piloto(1.1 1 ) de ativação. Isto se deve ao fato descrito no parágrafo [62] assim: “A velocidade do ar do de combustão do soprador(1 .6) deve ser superior à velocidade do fluxo de gases vindos da câmara de gaseificação(1 .4) para formar o efeito Venturi”.
[0031] A injeção de ar de combustão somente na câmara de combustão torcional, não causa o efeito Venturi requerido para se obter uma vazão constante de gases, ou seja, não possui capacidade de puxar de gases produzidos nos processos de pirólise e gaseificação, e consequentemente não se consegue um controle vazão adequado, impedindo que se possa operar com maiores volumes de materiais a serem processados.
[0032] Para resolver este problema técnico, é apresentado na invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” uma nova forma de fazer este efeito adequadamente para o processo proposto.
[0033] Ainda no estado da arte encontra-se processo de pirólise, nesse processo térmico, são gerados produtos com valores agregados, tais como, óleo, gases e carvão que podem ser utilizados como fonte de combustíveis ou em outros usos relacionados à indústria. Enquanto o processo de pirólise de carbonização (pirólise lenta) é dirigido, especificamente para a produção de carvão, a pirólise rápida é considerada um processo avançado, no qual, controlando-se os parâmetros de processo, podem ser obtidas quantidades consideráveis de óleo. Por ser um processo endotérmico, requer que sejam consumidas quantidades de calor proporcional às massas de resíduos e seus derivados para sua decomposição. Para que os produtos da pirolise mantenham suas características, adição de calor é feita comumente de forma indireta, ou seja, o condutor de calor, seja por vapor, óleo térmico ou até mesmo gases, que não entram em contato com o material a ser processado.
[0034] No presente requerimento este fato não será relevante, conforme será apresentado adiante, pois o produto final do processo não serão os mesmos produzidos nos processos de pirólise pura e sim uma blenda de gases contendo os produtos da secagem, pirólise e gaseificação. Por este motivo não foi encontrado nenhuma referência em bases de patentes e de tecnologia no assunto para que se pudesse fazer comparativos dos processos.
Problema técnico a ser resolvido
[0035] A invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” foi desenvolvida para resolver o problema de tratamento de resíduos finos, em pó, pastosos, Iodos e líquidos, poderão ser tratados individualmente ou em blendas com outros resíduos tais como resíduos sólidos urbanos, comerciais ou industriais. Tais resíduos com tamanho de partícula reduzido, nos processos convencionais de gaseificação em grelha não podem ser processados.
[0036] A presente invenção também oferece uma destinação integral aos resíduos processados pela técnica de pirólise, a qual gera carvões que acabam não tendo aplicação ou aproveitamento quando derivados de resíduos contendo metais pesados ou outras moléculas orgânicas.
[0037] Desta forma o presente invento se propõe a resolver ambos os problemas integrando dois processos distintos para um tratamento integral, podendo atender uma demanda de resíduos que hoje basicamente só encontram destinação em aterros e também reduzir muito os subprodutos sólidos de processos pirolíticos para tratamento de resíduos.
[0038] A integração dos processos de pirólise em forno rotativo com a gaseificação em grelhas potencializa o volume de tratamento de resíduos e seus derivados por unidade de processamento, diminui consideravelmente o volume de resíduos que iriam para aterros sem seu aproveitamento, disponibiliza ao mercado um processo que garante a não condições de formação de poluentes persistentes tais como dioxinas e furanos, vem de encontro a uma necessidade dos geradores de resíduos para um tratamento ambientalmente adequado e que atenda as legislações ambientais e ainda gera um aproveitamento energético destes resíduos, diminuindo a demanda de combustíveis fósseis para geração de energia térmica.
Objetivos da invenção e suas vantagens
[0039] A invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” tem por objetivo disponibilizar ao mercado um tratamento de resíduos com recuperação energética, através de um processo integrado, em um equipamento integrado, com capacidade de atender as demandas de resíduos que são atualmente encaminhados para aterros sem seu aproveitamento.
[0040] Também oportunizar aos geradores de resíduos um processo que contemple resíduos com características não conforme para processos convencionais com adicional aproveitamento energético, e que atenda integralmente o que determina as leis e normas ambientais. [0041] Disponibilizar ao mercado um processo que trata efetivamente os resíduos com aproveitamento energético, garantindo a não produção de poluentes tais como dioxinas e furanos.
Novidade e efeito técnico alcançado
[0042] A novidade da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, compreende a integração de dois processos distintos que possibilita a otimização da técnica de pirólise aumentando sua eficiência quanto a efetividade de massa de resíduo tratado e também aumenta a gama de resíduos que podem ser tratados pela técnica de gaseificação em grelhas, oferecendo: a) um processo integrado que permite o tratamento de resíduos em granulometrias diferentes, tais como resíduos finos, em pó, pastosos, lodos e líquidos que poderão ser tratados individualmente ou em blendas com outros resíduos tais como resíduos sólidos urbanos, comerciais ou industriais; b) um processo integrado que permite que se produza gases e óleos pirolíticos a partir de resíduos, sem deixar um passivo de carvão que acaba sem seu aproveitamento; c) solução para que o carvão produzido no processo de pirólise ser consumido no processo de gaseificação à jusante, para produção de energia térmica a ser consumida nas reações de pirólise; d) as condições de operação tanto da pirólise quanto da gaseificação não proporcionem condições de produção de dioxinas e furanos; e) a combustão dos gases produzidos na câmara de pirólise e na câmara de gaseificação em sistema integrado de combustão, garantindo uma combustão completa e não geração de poluentes ou então serem direcionados para sistema de tratamento e separação das frações combustíveis; f) um processo a combustão perfeita, com alta turbulência, temperaturas em média de 1 .200°C e tempo de retenção de até 2 segundos, como é o caso da câmara de combustão da melhor solução proposta do presente invento, se dispensando a necessidade de sistemas complexos de tratamento de gases de combustão dando maior viabilidade econômica e ambiental ao processo; g) modelo de grelhas que proporciona processo de gaseificação que poderá receber materiais advindos do processo de pirólise, pois os furos para passagem de ar na grelha são posicionados transversalmente; h) tambor rotativo para as reações de pirólise com controle de velocidade de rotação para atender diferentes materiais, sendo a velocidade dependente da umidade e granulometria dos resíduos tratados; i) o grelhado (conjunto completo de grelhas com seções de grelhas móveis e fixas) do gaseificador disposto em seções com controle de velocidade independentes, de forma controlar as velocidades conforme a velocidade de consumo e degradação dos materiais sobre cada seção da grelha; j) a extração das cinzas no final do processo de gaseificação feita por transportador de correntes tipo Redler, que deve ser selado por água ou selo mecânico, mantendo o processo bastante hermético para que não haja entrada de ar falso, visto que se trata de um sistema que trabalha em baixas pressão ou vácuo; k) o sistema de abastecimento dos materiais na etapa de pirólise que contempla um conjunto de válvulas mecânicas de forma garantir a vedação para entrada de ar ou saída de gases do processo, visto que a região de entrada de materiais coincide com a região de extração dos gases oriundos dos processos de pirólise e gaseificação; l) a conexão entre as partes móveis do tambor rotativo com a região de entrada de materiais e extração de gases, assim como com a saída do carvão com a entrada do gaseificador são projetadas para garantir uma vedação de forma não haver fuga de gases e nem entrada de ar falso; m) controle de pressão adequado aos processos de pirólise e gaseificação, por um sistema de sucção eficiente, consistindo em um sistema Venturi montado no duto que liga o tambor de pirólise trazendo os gases de pirólise e gaseificação à cara de combustão; n) um sistema Venturi para controle de pressão no sistema utiliza ar atmosférico soprado em local estratégico no duto que entra na câmara de combustão opcional, sendo que este ar já fará parte do ar de combustão necessário nesta câmara; o) possibilidade de variante deste invento, no tocante ao sistema Venturi, este poderá ser substituído por um sistema de exaustor de gases com controle de velocidade e vazão, mantendo assim a pressão constante nos processos de pirólise e gaseificação integrados; p) pressão exercida pela mistura de gases combustíveis e ar que permite que essa mistura entre com pressão dentro da câmara cilíndrica de combustão tangenciando as paredes e assim facilitando a turbulência e combustão; q) possibilidade de câmara de combustão da mistura de gases provenientes da pirólise e gaseificação é do tipo torcional, onde os gases combustíveis produzidos são inseridos tangenciais ao fluxo de ar de combustão soprado; r) presença de válvulas de segurança para paradas repentinas, consistindo em válvula de fechamento do duto de gases a abertura da válvula para saída de dos gases para a chaminé de segurança com sistema de chama piloto. Relação de figuras
[0043] Para a melhor compreensão da presente invenção, é feita em seguida, uma descrição detalhada da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, fazendo-se referências aos desenhos anexos.
[0044] A Figura 1 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático geral em vista lateral em corte do conjunto completo(1 ), na melhor solução proposta, especificando suas partes principais.
[0045] A Figura 2 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático em corte lateral do conjunto de alimentação(1 .1 ).
[0046] A Figura 3 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático em corte lateral do conjunto tambor rotativo de pirólise(1 .2).
[0047] A Figura 4 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático em corte lateral do conjunto gaseificador(1 .3).
[0048] A Figura 5 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático em corte lateral do conjunto combustor(1.4).
[0049] A Figura 6 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático, em vista lateral, da localização dos sensores do invento. [0050] A Figura 7 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, uma perspectiva de uma seção(1 .3.1 ) de grelhas fixas(1 .3.1 .1 ) e móveis(1 .3.1 .2).
[0051] A Figura 8 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, uma perspectiva de uma grelha fixa(1 .3.1.1 ) ou grelha móvel(1 .3.1.2).
[0052] A Figura 9 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, uma perspectiva de uma grelha fixa(1 .3.1.1 ) ou grelha móvel(1 .3.1.2).
[0053] A Figura 10 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático geral em vista lateral em corte do conjunto completo(1 ), na composição da 1 â variante, com exaustor(1 .4.1 1 ), especificando suas partes principais.
[0054] A Figura 1 1 mostra da invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, um desenho esquemático geral em vista em lateral em corte do conjunto completo(1 ), na composição da 2â variante, sem o queimador(1 .4), especificando suas partes principais.
Descrição da Melhor Solução Proposta. [0055] O EQUIPAMENTO da presente invenção apresenta sua composição técnica funcional compreendendo 04 partes básicas: conjunto de alimentação e dosagem de material e de retirada de gases(1.1), conjunto rotativo de pirólise(1 .2), conjunto de gaseificação(1 .3) e conjunto de combustão dos gases gerados(1 .4).
[0056] O conjunto alimentador e dosador de material e de retirada de gases (1.1) compreende: a) alimentador(1 .1.1); b) moega superior(1 .1 .2); c) válvula(1 .1 .3) para controle do volume de entrada de material; d) moega inferior(1 .1 .4); e) alimentador do tambor rotativo de pirólise(1 .1 .5) compreendendo:
- corpo(1 .1 .5.1), com moega(1 .1 .5.1 .1 );
- válvula de emergência(1 .1 .5.2);
- chaminé de segurança(1 .1 .5.3);
- duto saída de gases combustíveis(1 .1 .5.4);
- válvula(1 .1 .5.5) de emergência;
- vedação do alimentador/tambor(1 .1 .5.6).
[0057] O conjunto tambor rotativo de pirólise(1.2), compreende: a) tambor rotativo(1 .2.1) compreendendo:
- corpo(1 .2.1 .1);
- pistas(1 .2.1 .2); b) moto redutor (1 .2.2) de acionamento do giro do tambor; c) conjunto de sensores(1 .5) compreendendo:
- transmissor de pressão(1 .5.1 );
- transmissor de temperatura(1 .5.2);
- analisador e transmissor de O2 (1 .5.3), também dita sonda lambda (À). [0058] O conjunto de gaseificação(1.3) compreende: a) seções(1 .3.1 ), compreendendo:
- grelhas fixas(1 .3.1 .1) com: i) rampa(1 .3.1 .1 .1 ); ii) furos horizontais(1.3.1.1.2); iii) aba inferior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .3), e; iv) aba superior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .4);
- grelhas móveis(1 .3.1 .2) com: i) rampa(1 .3.1 .1 .1 ); ii) furos horizontais(1.3.1.1.2); iii) aba inferior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .3), e; iv) aba superior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .4); b) acionamentos hidráulicos(1 .3.2) das grelhas móveis(1 .3.1 .2) de cada seção(1 .3.1); c) central hidráulica com bomba e reservatório(1 .3.3); d) coletores de cinza(1 .3.4); e) válvulas para coleta de cinzas(1 .3.5); f) rosca transportadora de cinzas(1 .3.6); g)selo de água(1 .3.7); h) transportador tipo Redler(1 .3.8); i) soprador(1 .3.9); j) válvulas damper do ar soprado(1 .3.10); k) vedação gaseificador/tambor(1 .3.11); l) sensor/chave de nível(1 .3.12); m) conjuntos de sensores(1 .5) sobre cada seção(1.3.1) do grelhado, compreendendo:
- transmissores de pressão(1 .5.1);
- transmissores de temperatura(1 .5.2);
- analisadores e transmissores de O2 (1.5.3), também dita sonda lambda (À);
- transmissores de pressão(1 .5.1) sob cada seção(1 .3.1 ).
[0059] O conjunto de combustão dos gases gerados(1.4) compreende: a) ventilador de extração(1 .4.1 ); b) Venturi(1 .4.3); c) linha de alimentação de gases de recuperação(1 .4.4); d) queimador piloto para startup(1 .4.5); e) ventilador do queimador(1 .4.6); f) válvula damper(1 .4.7); g) câmara de combustão(1 .4.8) compreendendo entrada tangencial de gases produzidos(1 .4.8.1); h) saída de gases quentes(1 .4.9); i) linha de entrada de gás natural ou GLP para startup(1 .4.10); j) conjunto de sensores(1 .5) compreendendo:
- transmissor de pressão(1 .5.1 );
- transmissor de temperatura(1 .5.2);
- analisador e transmissor de O2 (1 .5.3), também dita sonda lambda (À).
[0060] Durante 0 funcionamento do equipamento (1 ) há um fluxo de frações sólidas, pastosas e líquidas do conjunto de entrada(1 .1), passando para 0 conjunto tambor(1.2), e, por fim, ao conjunto gaseificador(1 .3), onde 0 carvão residual é retirado pelo Redler(1 .3.8).
[0061] Concomitantemente há um fluxo gasoso vindo do gaseificador(1 .3), passando pelo conjunto de pirólise(1 .2), e , que é extraído pelo duto(1 .1 .5.4) e direcionado ao conjunto combustor(1 .4).
[0062] Conforme principalmente visto na Figura 1 a presente invenção denominada “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, integra os processos de pirólise em tambor rotativo(1 .2) e da gaseificação em grelhas móveis no gaseificador(1 .3).
[0063] Os componentes do equipamento(l ) são construídos com materiais adequados à cada fase do processo global, de acordo com a temperatura, umidade, corrosividade eletroquímica e abrasividade.
[0064] Trata-se de um processo que pode ser operado eletronicamente através de respostas ao sensores de pressão(1.5.1 ), temperatura(1 .5.2), e teor de oxigênio(1 .5.3), atuando no controle de velocidade do moto redutor(1 .2.2) de giro do tambor rotativo(1 .2.1 ), velocidade de avanço e recuo das grelhas móveis(1 .3.1.2) do conjuntos de grelhas(1 .3.1 ) do gaseificador, temporizador das válvulas mecânicas (1 .1 .3) de entrada de materiais, velocidade do Redler(1 .3.8) de extração de cinzas, velocidade/vazão de ar soprador(1 .4.1 ) no sistema Venturi(1 .4.3), velocidade/vazão de ar no sistema de gaseificação(1 .3) pelo controle do soprador(1 .3.9) e das válvulas(1 .3.10), vazão de ar no soprador(1 .4.6) da câmara de combustão(1 .4), sendo todo o processo interligado ao sistema de válvulas de segurança (1.1.5.1 ), (1.1.5.2) e (1 .4.7).
[0065] Como melhor descrito mais adiante na 1 â variante do equipamento(l ), ao invés de controle sobre o soprador(1 .4.6), se faz o controle sobre o exaustor de gases(1 .4.1 1 ).
[0066] A instrumentação básica, vista na Figura 6, compreende: a) transmissor de pressão(1 .5.1 ); b) transmissor de temperatura(1 .5.2); c) analisador e transmissor de O2 (1.5.3), também dita sonda lambda (À).
[0067] Tais sensores serão controlados por uma malha de controle que atuará no controle dos inversores de frequência dos ventiladores e exaustores (1 .4.1 ), (1 .4.1 1 ), (1 .3.9) e (1 .4.6), do inversor de frequência do moto redutor(1 .2.2) que aciona a rotação do tambor(1 .2.1 ), das válvulas (1.1.3), (1.1 .5.3), (1.1 .5.5), (1.3.5), (1.3.10) e (1 .4.7), e da movimentação das grelhas móveis(1 .3.1 .2) pela unidade hidráulica(1 .3.3) gerindo todo o funcionamento do equipamento(1 ).
[0068] No conjunto alimentador e dosador de material e de retirada de gases (1 .1 ) o alimentador(1 .1 .1 ); poderá ser de diversos tipos, tais como o de correia representado nas figuras, ou de garras, ou de canecas, entre outros.
[0069] A moega superior(1 .1 .2) atua como funil recebendo o material a ser processado, que após esta encontra a válvula(1 .1 .3) para controle do volume de entrada de material.
[0070] A moega inferior(1 .1 .4) direciona o material dosado para a entrada do alimentador do tambor rotativo de pirólise(1 .1 .5).
[0071] Já o alimentador do tambor rotativo de pirólise(1 .1 .5) possui o corpo(1 .1 .5.1 ) diversas funções nas quais estão a de oferecer ao material a ser processado o caminho ao conjunto(1 .2) do através da moega(1 .1 .5.1 .1 ), e, o caminho dos gases em contrafluxo para a saída(1 .1 .5.4) pela válvula(1 .1 .5.5).
[0072] Acoplado ao corpo(1 .1.) também está a válvula de segurança(1 .1 .5.2), que direciona, em casos de emergências/paradas abruptas, os gases para a chaminé(1 .1 .5.3).
[0073] A vedação do alimentador/tambor(1 .1 .5.6) na região de separação entre parte móvel do tambor(1 .2.1 ) e fixa do corpo(1 .1 .5.1 ) impede a entra de ar falso no sistema.
[0074] No processo de produção de calor deste invento são incorporados continuamente dois métodos distintos de tratamento de resíduos e seus derivados, a saber, pirólise e gaseificação, gerando gases a serem queimados em uma câmara de combustão(1 .4).
[0075] Desta forma é possível sanar os problemas que limitam tais processos para um tratamento integral de resíduos e seus derivados com recuperação de energia. O processo de pirólise simples é limitado pelo alto teor de carvão que produz além dos gases e óleos que produz no estado gasoso.
[0076] No processo integrado dado pela invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” a fração gasosa dos processos pirolíticos no conjunto(1 .2) e de gaseificação no conjunto(1 .3) são puxados, pela ação do Venturi(1 .4.3), para o duto(1 .1 .5.4), e, então, direcionados para o conjunto câmara de combustão(1 .4), sendo o carvão é direcionado para o conjunto câmara de gaseificação(1 .3).
[0077] Pela invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, no processo de pirólise em tambor rotativo(1 .2) é possível processar e pirolisar materiais finos, em pó, lodos, pastosos e líquidos, incluindo blendas destes materiais com resíduos sólidos urbanos, comerciais e industriais.
[0078] O conjunto tambor rotativo(1 .2) efetua a função de pirólise do material em processo, que, para tal, tem seu corpo(1 .2.1 .1 ) girado, pelo moto redutor(1 .2.2), sobre as pistas(1 .2.1.2).
[0079] Conforme a Figura 6, fornecendo dados para automação do equipamento(l ), internamente do tambor(1 .2.1 ), há um conjunto de sensores(1 .5) compreendendo transmissor de pressão(1 .5.1 ), transmissor de temperatura(1 .5.2), analisador e transmissor de Ü2(1 .5.3), também dita sonda lambda (À).
[0080] Na invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, o alimentador dosador(1 .1 ) alimenta o tambor rotativo(1 .2) para as reações de pirólise, onde a vedação(1 .1 .5.6) do conjunto alimentador/dosador(1 .1 ) e a vedação(1 .3.1 1 ) do conjunto gaseificador(1 .3) garantem a ausência de passagem de ar falso e fuga de gases entre partes móveis do tambor rotativo(1 .2) e as fixas em ambos os lados deste.
[0081] O moto redutor(1 .2.2) determina a velocidade de giro do tambor rotativo(1 .2.1 ) que proporciona o revolvimento e movimento do material para que ocorra uma boa pirólise e encaminhamento do material para o conjunto gaseificador(1 .3).
[0082] Os processos convencionais de gaseificação por grelhas móveis não permitem processar determinados materiais devido suas formas físicas, tais como materiais finos, em pó, lodos, pastosos e líquidos.
[0083] No entanto, na invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” o processo de gaseificação em grelhas móveis dado no conjunto de gaseificação(1 .3) poderá processar as cinzas do processo de pirólise em grelhas com fu rações transversais.
[0084] Desta forma os processos se complementam assumindo cada um para si a tarefa não executada pelo outro.
[0085] O conjunto de gaseificação(1 .3) compreende conjuntos de seções de grelhas(1 .3.1 ), onde, no sentido do fluxo do material, as linhas ímpares são com grelhas fixas(1 .3.1 .1 ) e as linhas pares são com grelhas móveis(1 .3.1 .2).
[0086] A quantidade de linhas de grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1.3.1.2) por cada seção(1 .3.1 ) independente, bem como a quantidade de grelhas por linha par ou ímpar depende da capacidade de processamento ou tamanho de cada equipamento.
[0087] No presente invento pode-se controlar, individualmente para cada seção(1 .3.1 ) de grelhas, tanto a velocidade de avanço e recuo das grelhas móveis(1 .3.1 .2), assim como o tempo entre cada acionamento, de acordo com as respostas aos dados dos conjuntos de sensores(1 .5) localizados sobre cada conjunto.
[0088] A movimentação dos conjuntos grelhas(1 .3.1 .2) é feito por acionadores hidráulicos(1 .3.2), estes podendo ser cilindros ou motores hidráulicos, onde a propulsão é oferecida pela central hidráulica com bomba e reservatório(1 .3.3).
[0089] As grelhas móveis(1 .3.1 .2) se movimentam com as abas superiores de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .4) deslizando sobre as abas inferiores de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .3) adjacente, promovendo a vedação necessária.
[0090] Durante o movimento, o material desce por sobre as grelhas, principalmente pelas rampas(1 .3.1 .1 .1 ), enquanto é soprado pelo ar injetado pelos furos(1 .3.1 .1 .2).
[0091] Também no conjunto de gaseificação(1 .3) há os coletores de cinza(1.3.4) residuais do processo, que, como moegas, direcionam tais cinzas para as válvulas para coleta de cinzas(1 .3.5), rosca transportadora de cinzas(1 .3.6), e por fim, por transportador tipo Redler(1 .3.8), para fora do equipamento(l ).
[0092] O transportador tipo Redler(1 .3.8) está com sua parte inferior coberta por selo de água(1.3.7) impedindo a entrada de ar falso no equipamento(l ).
[0093] O ar insuflado no gaseificador(1 .3) é controlado por inversor de frequência que atua o soprador(1 .3.9) e acionamentos nas válvulas damper do ar soprado(1 .3.10).
[0094] A vedação gaseif icador/tambor(1 .3.1 1 ) previne contra entrada de ar falso.
[0095] O sensor/chave de nível(1 .3.12) mantém o nível do selo em altura tal que não permita entrada de ar falso pelo Redler(1 .3.8) do gaseificador(1 .3).
[0096] Conforme a Figura 7, fornecendo dados para automação do equipamento(l ), internamente do gaseificador(1 .3), acima de cada seção de grelhas(1 .3.1 ), há um conjunto de sensores(1 .5) compreendendo transmissor de pressão(1 .5.1 ), transmissor de temperatura(1 .5.2), analisador e transmissor de Ü2(1 .5.3), também dita sonda lambda (À).
[0097] Já abaixo de cada seção(1.3.1 ) de grelhas há um sensor de pressão(1 .5.1 ), também fornecendo dados para automação do equipamento(l ). A partir dos sinais destes sensores são abertas á válvulas dos dampers do ar soprado (1 .3.10), cuja finalidade é manter a pressão constante nestes pontos.
[0098] No presente invento o processo endotérmico de pirólise que ocorre no conjunto(1 .2), e, consequente decomposição térmica dos resíduos e seus derivados será alimentado termicamente com o calor dos gases produzidos nas reações exotérmicas de gaseificação do conjunto(1 .3).
[0099] Isto é possível pela passagem do fluxo dos gases de gaseificação, que está aquecido à temperatura média de 650°C (entre 500 e 800°C), por dentro do tambor rotativo(1 .2.1 ), que ao girar promove o contato dos materiais a serem processados com este gás aquecido.
[00100] Para que isso seja possível o duto de retirada dos gases(1 .1 .5.4), mais bem visto na Figura 2, estará disposto junto à entrada de materiais no tambor rotativo(1 .2.1 ), para que o fluxo de gases seja contracorrente em relação ao material sólido, pastoso e líquido. [00101] O controle da velocidade de giro do tambor(1 .2.1 ) e controle da quantidade de material a ser processado deverá manter a temperatura da mistura dos gases da gaseificação do conjunto(1 .3) mais dos gases pirolíticos do conjunto(1 .2) em um valor médio de 400°C (entre 300 e 500°C), de forma evitar a condensação dos gases pirolíticos.
[00102] A célula de medição de O2 por sonda lambda(1 .5.3) interligada ao sistema operacional, permite 0 controle e garante que não haverá oxigênio disponível para combustão completa na câmara de pirólise(1 .2).
[00103] A temperatura interna de trabalho do tambor rotativo(1 .2.1 ) para as reações de pirólise deverão ser em torno de 400°C em média, no gaseificador(1 .3) a temperatura interna média de trabalho ficará em torno de 650°C.
[00104] O controle das reações subestequiométricas se dão por insuflação de ar do soprador(1 .3.9) que é controlado pela temperatura, pressão e concentração de oxigênio dados pelos sensores(1 .5) acima de cada seção(1 .3.1 ) de grelhas e pelo sensor de pressão(1 .5.1 ) abaixo de cada seção(1 .3.1 ) de grelhas.
[00105] O controle do fluxo de gases no gaseificador e no tambor rotativo será feito pelo inversor de frequência do soprador de ar(1 .4.1 ) acoplado no duto para que se faça 0 efeito Venturi no Venturi(1 .4.3).
[00106] O controle será feito pela pressão acima das grelhas(1 .3.1 ) da câmara de gaseificação, que deverá estar abaixo da pressão atmosférica para garantir um processo à vácuo.
[00107] O efeito Venturi garante 0 fluxo de gases e a pressão em todo 0 processo, assim como provê a alimentação do combustor torcional(1 .4) com a mistura de gases combustíveis oriundos dos processos de pirólise e gaseificação mais 0 comburente ar atmosférico proveniente do soprador(1 .4.6).
[00108] O soprador(1 .4.6) é controlado pela válvula(1 .4.7) em conjunto com inversor de frequência.
[00109] Na invenção denominada “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, é gerado um resíduo que é denominado cinzas de processo.
[001 10] Estas cinzas contém a fração inorgânica presentes nos resíduos e seus derivados. A composição das cinzas assim com seu quantitativo dependerá do tipo de resíduo a ser processado e deverão ser caracterizadas/classificadas e destinadas adequadamente.
[001 1 1] O gaseificador(1 .3) tem a função de condicionar o material proveniente do tambor rotativo(1 .2) para as reações subestequiométricas para produção de gás operando com temperaturas médias de 650°C, e, para este fim, ele é revestido com material cerâmico para manter as condições nestas temperaturas e não ser agredido por gases corrosivos.
[001 12] As grelhas fixas(1 .3.1 .1 ) e móveis(1 .3.1 .2) do gaseificador(1 .3) são feitas em ferro fundido com ligas especiais e tem a função de empurrar os materiais.
[001 13] Conforme a Figura 7 as fileiras ímpares de grelhas são fixas(1 .3.1 .1 ) e as fileiras pares são móveis(1 .3.1 .2) possuindo movimento de avanço e recuo no sentido do fluxo do material.
[001 14] Conforme as Figuras 7, 8 e 9 as grelhas individuais que movimentam os materiais a serem tratados termicamente durante os processos exotérmicos, tem em sua face superior um rebaixamento(1 .3.1 .1 .1 ) em forma de rampa descendente, fora da área de curso, ou seja, fora da área de contato entre a grelha móvel e fixa durante a movimentação do conjunto grelhado. [001 15] Este rebaixamento(1 .3.1 .1 .1 ) permite sejam feitas as furações transversais(1 .3.1 .1 .2) ao sentido de passagem de materiais, diminuindo a possibilidade de passagens de materiais finos para parte inferior do gaseificador(1 .3) e/ou obstrução dos furos, e, também, beneficiando o controle do fluxo de ar dado pelo soprador(1 .3.9) para as reações de oxidação sobre a grelha.
[001 16] Conforme as Figuras 8 e 9 as grelhas individuais apresentam abas e rebaixos nas bordas laterais do tipo macho(1 .3.1 .1 .3) e fêmea(1 .3.1 .1 .4), com a finalidade de não permitir a passagem de materiais finos pelas frestas e também não permitir a o fluxo de ar.
[001 17] Na Figura 7 é possível verificar a montagem do conjunto grelhado(1 .3.1 ), com as grelhas individuais lado a lado e as abas laterais (1 .3.1 .1 .3) e (1 .3.1 .1 .4) sobrepostas.
[001 18] Como informado anteriormente a quantidade de linhas de grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1 .3.1.2) por cada seção(1.3.1 ) independente, bem como a quantidade de grelhas por linha par ou ímpar depende da capacidade de processamento ou tamanho de cada equipamento, sendo assim, cada seção(1.3.1 ) de grelhas pode ser acionada individualmente, de acordo com as respostas aos conjuntos de sensores (1 .5.) localizados sobre cada conjunto de grelhas.
[001 19] Pode-se variar o movimento das grelhas móveis(1 .3.1 .2) de cada seção quanto a velocidade de avanço e recuo bem como pelo tempo entre acionamentos de movimento.
[00120] Os coletores de cinza(1 .3.4) do gaseificador(1 .3) tem a finalidade de retirada das cinzas direcionando-as para válvulas(1 .3.5) que controlam o fluxo de saída das cinzas.
[00121] Quando as válvulas(1 .3.5) são abertas as cinzas caem sobre coletor(1 .3.6) com transportador de parafuso, que as direciona para a entrada de um transportador tipo Redler(1 .3.8) submerso por um selo de água com nível(1 .3.7).
[00122] Desta forma a vedação da extração de cinzas é feita por selo de água vedando para que não haja entrada de ar falso.
[00123] O soprador(1 .3.9) fica abaixo do grelhado(1 .3.1 ), e, garante a quantidade adequada de ar em cada seção deste através das válvulas damper(1 .3.10), de modo a manter as reações subestequiométricas controladas em cada seção do gaseificador(1 .3).
[00124] O duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) carrega os gases provenientes dos processos de pirólise e gaseificação em direção ao conjunto de combustão(1 .4).
[00125] Para que este fluxo ocorra de forma adequada o soprador de ar(1 .4.1 ) é controlado por inversor de frequência.
[00126] O ar do soprador(1 .4.1 ) segue para um Venturi(1 .4.3) que arrasta os gases provenientes do duto(1 .5.5.4) em direção ao conjunto de combustão(1 .4).
[00127] A válvula(1 .1 .5.5) de segurança de fechamento do duto atua para fechar o duto(1 .1 .5.4) em caso de parada repentina/emergência. Nestes casos de parada repentina a chaminé de segurança(1 .1 .5.3) tem a finalidade de evacuar as câmaras de pirólise e gaseificação, com a ação concomitante da válvula de segurança de abertura da chaminé(1 .1 .5.2).
[00128] A conjunto de combustão(1 .4) tem a finalidade de condicionar uma combustão perfeita dos gases produzidos nos processos de pirólise e gaseificação, ela é revestida com material cerâmico de forma suportar as condições de temperaturas até 1 .400°C.
[00129] O queimador piloto(1 .4.5) opera somente para aquecimento inicial da câmara(1 .4.8) ou atuar no caso de emergência de extinção de chama.
[00130] O sopradores de ar(1 .4.6) serve para suprir a concentração de ar necessário para a combustão, sendo esta concentração controlada pela válvula(1 .4.7) e inversores de frequência.
[00131] Os gases produzidos (da pirólise e gaseificação) possuem entrada tangencial(1 .4.8.1 ) na câmara de combustão(1 .4.8), que, possui esta disposição para que tais gases sejam direcionados para as paredes internas do combustor em movimento torcional ou redemoinho (swirl) e, consequentemente, aumentar a turbulência para incrementar a eficiência da queima.
[00132] A central hidráulica(1 .3.3) tem a finalidade de acionar as grelhas moveis, conjunto de registros com atuadores pneumáticos.
[00133] As válvulas(1 .3.10) tem a função de abrir e fechar o fluxo de ar ascendente em cada seção do gaseificador.
[00134] Portanto a invenção “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO” recebe resíduos e seus derivados, faz o processamento de pirólise, gaseificação sequencialmente, produzindo uma mistura de gases com teores combustíveis, que agora podemos denominar “Gases Combustíveis Derivados de Resíduos” (GCDR).
[00135] Estes gases poderão ser submetidos diretamente ao conjunto de combustão(1 .4) e produzir gases quentes em temperatura em torno 1.200°C.
[00136] Para controle das reações de combustão na câmara de combustão(1 .4.8) são utilizados sensores de pressão (1.5.1 ), de temperatura(1 .5.2), e teor de oxigênio(1 .5.3).
[00137] A câmara de combustão (1.4), é dimensionada nas relações de diâmetro e comprimento de forma que obtenha um tempo de retenção mínimo de 1 ,5 segundos dos gases dentro da câmara em temperaturas entre 1 .000°C e 1 .400°C. [00138] Estes gases combustos poderão ser utilizados de diversas formas, sendo as mais comuns em secadores industriais, em produção de vapor industrial, em produção de energia elétrica em ciclo Rankine, ou outras que possam ser compatibilizadas com estas características.
[00139] O PROCESSO integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados é caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) etapa 1 : alimentar o processo alimentador dosador(1.1) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650 °C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador (1.3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1 .2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos das grelhas(1 .3.1 .1) e (1.3.1.2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente subestequiométricas, são utilizados sensores de pressão (1.5.1), temperatura(1 .5.2) ,e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação (1.3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos passantes pelas furações das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) que é ocasionado pelo sistema composto pelo soprador de ar(1 .4.1 ), Venturi(1 .4.3), que geram um efeito Venturi puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo efeito Venturi(1 .4.3) para a entrada da câmara de combustão(1 .4.8.1 ) de forma tangencial à câmara(1 .4.8); k) etapa 11 : concomitantemente à etapa 10 insuflar fluxo de ar, através de soprador(1 .4.6) e controle por válvula(1 .4.7), no mesmo sentido do rotacional dos gases combustíveis derivados de resíduos que entram tangencialmente na câmara de combustão(1 .4.8) oferecendo um tempo de retenção mínimo de 1 ,5 segundos dos gases dentro da câmara em temperaturas entre 1 .000°C e 1 .400°C; I) etapa 12: efetuar o aproveitamento da energia térmica gerada.
Descrição da 1a variante de solução (processo)
[00140] A 1- variante do processo é caracterizada pelo fato de compreender: a) etapa 1 : alimentar o processo alimentador dosador(1.1) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650°C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador (1.3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1.2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos das grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1 .3.1.2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente substequimétricas, são utilizados sensores de pressão (1.5.1), temperatura(1 .5.2) ,e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação(1 .3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos passantes pelas furações das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) que é ocasionado pelo exaustor(1 .4.1 1 ) puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo exaustor(1 .4.1 1 ) para a entrada da câmara de combustão(1 .4.8.1 ) de forma tangencial à câmara(1 .4.8); k) etapa 11 : concomitantemente à etapa 10 insuflar o único fluxo de ar na câmara de combustão(1 .4) através de soprador(1 .4.6) e controle por válvula(1 .4.7), no mesmo sentido do rotacional dos gases combustíveis derivados de resíduos que entram tangencialmente na câmara de combustão(1 .4.8); l) etapa 12: efetuar o aproveitamento da energia térmica gerada.
Descrição da 1a variante de solução (equipamento)
[00141] A figura 6 apresenta a primeira variante do invento “PROCESSO INTEGRADO DE PIRÓLISE E GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS E SEUS DERIVADOS E O EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO”, aqui chamado de equipamento(2).
[00142] Na 1 â variante, equipamento(2), em substituição ao sistema com Venturi(1 .4.3) e soprador(1 .4.1 ), se utiliza um sistema com o exaustor(1 .4.1 1 ) de gases quentes com controle de velocidade e vazão por inversores de frequência
[00143] O exaustor (1.4.1 1 ) mantém a pressão constante nos processos de pirólise e gaseificação integrados. Neste caso a injeção de ar de combustão será feita exclusivamente na entrada da câmara de combustão, pelo soprador (1 .4.6).
Descrição da 2a variante de solução (processo)
[00144] A 2- variante do processo é caracterizada pelo fato de compreender: a) etapa 1 : alimentar o processo alimentador dosador(1.1 ) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650°C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1 ); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador (1.3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1.2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos das grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1 .3.1.2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente substequimétricas, são utilizados sensores de pressão (1 .5.1 ), temperatura(1 .5.2) ,e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação(1 .3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos passantes pelas furações das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) que é ocasionado pelo exaustor(1 .4.1 1 ) puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo exaustor(1 .4.1 1 ) para a sistema de tratamento e separação das frações combustíveis, e encaminhados para processos diversos de aproveitamento energético.
Descrição da 2a variante de solução (equipamento)
[00145] Conforme a figura 7 a segunda variante se configura pelo equipamento(3) não efetuar a combustão dos gases diretamente na saída do sistema com Venturi(1 .4.3) da melhor solução proposta ou na saída do exaustor(1 .4.1 1 ) da primeira variante.
[00146] Na 2â variante, equipamento(3), os gases combustíveis derivados de resíduos serão encaminhados para a saída(1 .4.15) por um exaustor(1 .41 1 ) controlado por inversor de frequência.
[00147] Estes gases combustíveis derivados de resíduos deverão ser utilizados em um sistema de tratamento e separação das frações combustíveis, e encaminhados para processos diversos de aproveitamento energético.
[00148] Esta outra possibilidade de aproveitamento dos “Gases Combustíveis Derivados de Resíduos” (GCDR), onde estes sejam submetidos a processos de tratamento e separação em frações combustíveis tais como óleos e gases. O tratamento deverá ser de acordo com as utilizações, tais como queima em motores, queima direta em turbinas a gases, obtenção de óleos combustíveis, entre outras.
Aplicação industrial
[00149] A presente invenção é do setor da indústria de tratamento de resíduos e recuperação energética.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. PROCESSO integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) etapa 1 : alimentar o processo alimentador dosador(1.1) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650 °C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador (1.3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1 .2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos(1 .3.1 .1 .2) das grelhas(1 .3.1 .1) e (1 .3.1 .2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente substequimétricas, são utilizados sensores de pressão (1.5.1 ), temperatura(1 .5.2), e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação(1 .3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos que passam pelas furações(1 .3.1 .1 .2) das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), que é ocasionado pelo sistema composto pelo soprador de ar(1 .4.1 ) e Venturi(1 .4.3), geram um efeito Venturi puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo efeito Venturi(1 .4.3) para a entrada da câmara de combustão(1 .4.8.1 ) de forma tangencial à câmara(1 .4.8); k) etapa 11 : concomitantemente à etapa 10 insuflar fluxo de ar, através de soprador(1 .4.6) e controle por válvula(1 .4.7), no mesmo sentido do rotacional dos gases combustíveis derivados de resíduos que entram tangencialmente na câmara de combustão(1 .4.8) oferecendo um tempo de retenção mínimo de 1 ,5 segundos dos gases dentro da câmara em temperaturas entre 1 .000°C e 1 .400°C; l) etapa 12: efetuar o aproveitamento da energia térmica gerada na saída(1 .4.9).
2. EQUIPAMENTO(I) integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados, para realização do processo descrito na reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de compreender o conjunto de alimentação e dosagem de material e de retirada de gases(1 .1 ), conjunto rotativo de pirólise(1 .2), o conjunto de gaseificação(1 .3) e o conjunto de combustão dos gases gerados(1 .4).
3. Conjunto alimentador e dosador de material e de retirada de gases(1.1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender: a) alimentador(1 .1.1 ); b) moega superior(1 .1 .2); c) válvula(1 .1 .3) para controle do volume de entrada de material; d) moega inferior(1 .1 .4); e) alimentador do tambor rotativo de pirólise(1 .1 .5) compreendendo:
- corpo(1 .1 .5.1 ), com moega(1 .1 .5.1 .1 );
- válvula de emergência(1 .1 .5.2);
- chaminé de segurança(1 .1 .5.3);
- duto saída de gases combustíveis(1 .1 .5.4);
- válvula(1 .1 .5.5) de emergência;
- vedação do alimentador/tambor(1 .1 .5.6).
4. Conjunto tambor rotativo de pirólise(1 .2), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender: a) tambor rotativo(1 .2.1 ) compreendendo:
- corpo(1 .2.1 .1 );
- pistas(1 .2.1 .2); b) moto redutor (1 .2.2) de acionamento do giro do tambor; c) conjunto de sensores(1 .5) compreendendo:
- transmissor de pressão(1 .5.1 ); - transmissor de temperatura(1 .5.2);
- analisador e transmissor de O2 (1 .5.3).
5. Conjunto de gaseificação(1.3) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender: a) seções(1 .3.1 ), compreendendo:
- grelhas fixas(1 .3.1 .1) com: i) rampa(1 .3.1 .1 .1 ); ii) furos horizontais(1.3.1.1.2); iii) aba inferior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .3), e; iv) aba superior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .4);
- grelhas móveis(1 .3.1 .2) com: i) rampa(1 .3.1 .1 .1 ); ii) furos horizontais(1.3.1.1.2); iii) aba inferior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .3), e; iv) aba superior de encaixe deslizante(1 .3.1 .1 .4); b) acionamento hidráulico das grelhas móveis(1 .3.2) das grelhas móveis(1 .3.1.2) de cada seção(1 .3.1); c) central hidráulica com bomba e reservatório(1 .3.3); d) coletores de cinza(1 .3.4); e) válvulas para coleta de cinzas(1 .3.5); f) rosca transportadora de cinzas(1 .3.6); g)selo de água(1.3.7); h) transportador tipo Redler(1 .3.8); i) soprador(1 .3.9); j) válvulas damper do ar soprado(1 .3.10); k) vedação gaseificador/tambor(1 .3.1 1); l) sensor/chave de nível(1 .3.12); m) conjuntos de sensores(1 .5) sobre cada seção(1.3.1 ) compreendendo: - transmissores de pressão(1 .5.1 );
- transmissores de temperatura(1 .5.2);
- analisadores e transmissores de O2 (1 .5.3);
- transmissores de pressão(1 .5.1 ) sob cada conjunto de grelhas(1 .3.1 ).
6. Conjunto de combustão dos gases gerados(1 .4), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender: a) ventilador de extração(1 .4.1 ); b) Venturi(1 .4.3); c) linha de alimentação de gases de recuperação(1 .4.4); d) queimador piloto para startup(1 .4.5); e) ventilador do queimador(1 .4.6); f) válvula damper(1 .4.7); g) câmara de combustão(1 .4.8) compreendendo entrada tangencial de gases produzidos(1 .4.8.1 ); h) saída de gases quentes(1 .4.9); i) linha de entrada de gás natural ou GLP para startup(1 .4.10); j) conjunto de sensores(1 .5) compreendendo:
- transmissor de pressão(1 .5.1 );
- transmissor de temperatura(1 .5.2);
- analisador e transmissor de O2 (1 .5.3).
7. PROCESSO integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por apresentar a primeira variante do processo compreendendo as seguintes etapas: a) etapa 1 : alimentar 0 processo alimentador dosador(1.1 ) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650°C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1 ); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador(1 .3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1.2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos das grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1 .3.1.2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente substequimétricas, são utilizados sensores de pressão (1 .5.1 ), temperatura(1 .5.2) ,e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação(1 .3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos passantes pelas furações das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) que é ocasionado pelo exaustor(1 .4.1 1 ) puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo exaustor(1 .4.1 1 ) para a entrada da câmara de combustão(1 .4.8.1 ) de forma tangencial à câmara(1 .4.8); k) etapa 11 : concomitantemente à etapa 10 insuflar o único fluxo de ar na câmara de combustão(1 .4) através de soprador(1 .4.6) e controle por válvula(1 .4.7), no mesmo sentido do rotacional dos gases combustíveis derivados de resíduos que entram tangencialmente na câmara de combustão(1 .4.8); l) etapa 12: efetuar o aproveitamento da energia térmica gerada.
8. EQUIPAMENTO(2) integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados, para realização do processo descrito na reivindicação 7, caracterizado pelo fato de se apresentar como primeira variante do equipamento(1 ) dado na reivindicação 2, compreendendo a substituição do sistema com Venturi(1 .4.3) e soprador(1 .4.1 ) por um exaustor(1 .4.1 1 ) de gases quentes com controle de velocidade e vazão por inversores de frequência, sendo injeção do ar de combustão feita exclusivamente na entrada da câmara de combustão, pelo soprador (1 .4.6).
9. PROCESSO integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por apresentar a segunda variante do processo compreendendo as seguintes etapas: a) etapa 1 : alimentar o processo alimentador dosador(1.1) com resíduos e/ou seus derivados; b) etapa 2: dosar os resíduos e seus derivados a serem inseridos no conjunto tambor rotativo(1 .2); c) etapa 3: por ação gases provenientes das reações exotérmicas do conjunto gaseificador(1 .3) em temperatura em torno de 650°C realizar os processos endotérmicos de pirólise dos resíduos e seus derivados no conjunto tambor rotativo(1 .2); d) etapa 4: direcionar ao gaseificador(1 .3) os materiais que não foram pirolisados nas condições impostas no tambor rotativo (1 .2) através da rotação do tambor(1 .2.1); e) etapa 5: movimentar o material em processo no gaseificador(1 .3) pela ação de avanço e recuo dos conjuntos de grelhas móveis(1 .3.1.2), para que sejam submetidos à reação de oxidação parcial com ar atmosférico, utilizado como agente gaseificante, soprados pelos soprador de ar(1.3.9) em fluxo ascendente que passa pelos furos das grelhas(1 .3.1 .1 ) e (1 .3.1.2) para realizar as reações de combustão subestequiométricas de gaseificação, sofrendo controle das reações predominantemente substequimétricas, são utilizados sensores de pressão (1 .5.1), temperatura(1 .5.2) ,e teor de oxigênio(1 .5.3); f) etapa 6: concomitante à etapa 6 os materiais não gaseificados na câmara de gaseificação(1 .3) serão empurrados pelas grelhas móveis(1 .3.1 .2) das seções(1 .3.1 ) de grelhas para a extrator de cinzas(1 .3.8), assim como os materiais finos passantes pelas furações das grelhas seguem pelas válvulas(1 .3.5), pelo transportador de parafuso(1 .3.6), juntando-se ao restante das cinzas no transportador(1.3.8), passando pelos selo de água ou mecânico(1 .3.7) se dirigir ao exterior do gaseificador(1 .3) evitando entrada de ar falso no gaseificador(1 .3); g) etapa 7: os gases produzidos no gaseificador(1 .3) pelas reações de gaseificação a partir da reação de oxidação subestequiométrica dos resíduos e seus derivados, serão puxados pelo duto de retirada de gases(1 .1 .5.4), passando pelo interior do tambor rotativo(1 .2.1 ), colaborando com a reação da etapa 3 acima; h) etapa 8: os gases produzidos no conjunto tambor rotativo(1 .2) pelas reações pirolíticas a partir da decomposição dos resíduos e seus derivados, em conjunto com os gases derivados dos processos de gaseificação efetuados no gaseificador(1 .3) são sugados para o duto de retirada de gases(1 .1 .5.4); i) etapa 9: fluxo do duto de retirada de gases(1 .1 .5.4) que é ocasionado pelo exaustor(1 .4.1 1 ) puxando os gases; j) etapa 10: direcionar os gases puxados pelo exaustor(1 .4.1 1 ) para a sistema de tratamento e separação das frações combustíveis, e encaminhados para processos diversos de aproveitamento energético.
10. EQUIPAMENTO(3) integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados, para realização do processo descrito na reivindicação 9, caracterizado pelo fato de se apresentar como segunda variante do equipamento(l ) dado na reivindicação 2, compreendendo exaustor(1 .4.1 ) e ausência de câmara de combustão(1 .4) e direcionamento dos gases puxados pelo exaustor(1 .4.1 1 ) para a sistema de tratamento e separação das frações combustíveis, e encaminhados para processos diversos de aproveitamento energético.
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