TRATAMIENTOS TRMICOS
Ing. William Villacis MSc.
TRATAMIENTO DE DESECHOS
SLIDOS
INTRODUCCIN
Se considera como tratamiento trmico de los
residuos procesos destinados a la transformacin
de estos mediante la aplicacin de energa
calorfica
Existen distintos tipos de tecnologas de
tratamiento trmico: incineracin, desorcin
trmica, gasificacin, pirolisis y
gasificacin por plasma.
INTRODUCCIN
De estas tecnologas, tan solo la incineracin
est ampliamente desarrollada y probada.
Sin embargo, la tendencia de crecimiento en la
implantacin de instalaciones de gasificacin,
pirolisis y gasificacin por plasma, se debe
tanto por una baja aceptacin a nivel social de la
incineracin, como por la voluntad y expectativa
de conseguir una recuperacin energtica ms
eficiente.
USO DEL TRATAMIENTO TRMICO
Adecuado para residuos orgnicos
Procesos de tratamiento trmico:
Requieren una alta inversin
Estn exhaustivamente regulados
Requieren personal experto (capacitado)
Requieren estrictas normas de seguridad y funcionamiento
Tienen costos de operacin de medios a altos.
3Ts:
Tiempo (mn. 2 seg. en la zona de combustin)
Temperatura (al menos 850C)
Turbulencia
PRCTICA CORRECTA EN LA COMBUSTIN DE
RESIDUOS PELIGROSOS
Sistemas de limpieza de los conductores de gas
CARACTERSTICAS DE LOS RESIDUOS
Tipos diferentes de residuos tienen valores de calores diferentes, es decir, la cantidad de calor liberado durante la combustin completa Valor Calorfico(VC).
El Valor Calorfico (VC) Bruto incluye el calor liberado mediante la condensacin de vapor.
El Valor Calorfico Neto no incluye el calor de la condensacin.
Tambin es importante:
El punto de inflamacin
La viscosidad
El cloro, flor, azufre y los metales pesados
EJEMPLOS DE VALOR CALORFICO
INCINERACIN Reaccin qumica de oxidacin que requiere un exceso de O2 y temperaturas de combustin comprendidas entre los 900C y 1200C.
Parmetros bsicos para el clculo de las instalaciones de incineracin los siguientes:
Densidad de los residuos
Heterogeneidad
Humedad
Material inerte
Poder calorfico
INCINERACIN
INCINERACIN - CARACTERSTICAS
Se usa para desinfeccin, esterilizacin recuperacin de
energa, reduccin de volumen (reduce el 90% del
volumen y el 75% del peso)
Destruye, adems, los frmacos citotxicos
(medicamentos usados en el tratamiento del cncer y
enfermedades autoinmunes)
Requiere controles de cenizas, escorias y de gases
producidos.
Los incineradores necesitan limpieza peridica con agua,
lo que provoca desechos lquidos cidos que deben
neutralizarse.
INCINERACIN PASOS
a. Pretratamiento
b. Combustin en la cmara
c. Tratamiento de las emisiones a la salida
d. Disposicin de residuos
INCINERACIN REQUISITOS
a. El incinerador deber disponer de una cmara de combustin primaria, una cmara secundaria y alcanzar una temperatura de 800 y 1000 C respectivamente.
En la cmara primaria se queman los desechos producindose cenizas y gases, entre los cuales se encuentran las dioxinas.
En la secundaria, estos gases son combustionados completamente convirtindose en vapor de agua, CO2 y restos de xidos de nitrgeno y cido clorhdrico. Para esto se requiere un tiempo de permanencia de los gases de por lo menos 2 segundos, y una concentracin de oxgeno mayor del 6%.
INCINERACIN REQUISITOS
b. Para que los desechos sean destruidos en la cmara
primaria, se requiere un tiempo de permanencia de por lo
menos 1 hora, temperatura de 800 C y turbulencia
suficiente para movilizar los residuos.
c. Las cenizas resultantes del proceso de incineracin deben
considerarse como residuos peligrosos ya que contienen
plomo, cadmio, cromo, mercurio y arsnico. Deben ser enviadas
en una funda debidamente etiquetada como residuo peligroso al
relleno de seguridad.
SUBPRODUCTOS DE LA INCINERACIN
Pueden ser:
Slidos
Lquidos
Gaseosos
Comprenden:
Materiales recuperados como metales, HCl
Gases de combustin
Escorias y ceniza
Productos de tratamiento de los gases de combustin,
tambin denominados residuos de control de la contaminacin
Aguas residuales
INCINERACIN CONTROL
control de emisiones a la atmsfera: especialmente partculas y
cido clorhdrico que pueden dar una idea general del nivel de la
eficiencia del incinerador. CO2, H2O, O2 no reaccionado, N2 del
aire, gases cidos derivados de reacciones de halgenos, azufre,
compuestos orgnicos (como dioxinas y furanos) que no se hayan
oxidado
control de temperatura: 1000 C en la cmara secundaria
la altura de la chimenea
las determinaciones de las emisiones deben realizarse por lo menos
cada 6 meses.
no debera observarse humo ni existir olor desagradable en la
chimenea.
INCINERACIN CONTROL
Residuo slido
Escorias inertes, cenizas y residuos del sistema de depuracin de
los gases de combustin.
Deben contar con dispositivos para remover y recoger las
cenizas, y con un sistema de lavado de gases.
La ceniza del fondo puede ser eliminada o usada como un sustituto
agregado. Ejm: para construccin de carreteras.
INCINERACIN CONTROL
Aprovechamiento de energa
El calor que llevan los gases a la salida de la cmara de postcombustin, se puede aprovechar para calentar agua, que se utiliza como calefaccin o como generador de vapor para usos industriales o para generar energa elctrica mediante un conjunto de turbina de vapor y alternador.
INCINERACIN CONTROL DE CONTAMINACIN
Por lo general, los desechos infecciosos tienen un alto
valor calorfico por lo que no requieren un excesivo uso
de combustible adicional.
No es conveniente incinerar desechos con bajo contenido
calrico, ya que esto demandar el uso de combustible
extra. Se usa combustible extra cuando el poder
calorfico est entre 2500 a 8500 Btu/lb
Art. 5.- Norma Tcnica para emisiones a la atmsfera de fuente fija.
(Resolucin 002-SA-2014 del 20 de enero de 2014)
Art. 5.- Anexo I, Obligaciones del Regulado, II De las Plataformas.
(Resolucin 002-SA-2014 del 20 de enero de 2014)
CHIMENEA
GASIFICACIN
Proceso de oxidacin parcial del residuo, en presencia de cantidades de oxgeno inferiores a las requeridas estequiomtricamente.
Utilidad: limitada en tratamiento de residuos por el contenido de humedad y la produccin de gas de bajo poder calrico. Ejemplos: gasificacin de neumticos y biomasa.
Caractersticas para el proceso de gasificacin de residuos:
Se usa aire, oxgeno o vapor como fuente de oxgeno.
La temperatura de trabajo es tpicamente superior a los 750C.
GASIFICACIN
Gasificacin = combustin
incompleta en ausencia
parcial de oxgeno
Permite la destruccin eficaz
de residuos peligrosos a
temperaturas inferiores a las
de la incineracin.
RESUMEN
Productos:
Gases tiles ejm: H2, CO.
Hulla slida
GASIFICACIN
Como resultado del proceso de gasificacin se obtiene:
Emisiones gaseosas
Gas, denominado gas de sntesis, compuesto principalmente por CO, CO2, H2, N2 (si se emplea aire como gasificante) y CH4 en menor proporcin.
Como productos secundarios se encuentran alquitranes, compuestos halogenados y partculas.
Residuos slidos
Residuo compuesto por materiales no combustibles e inertes presentes en el residuo alimentado; generalmente contiene parte del carbono sin gasificar.
Las caractersticas de este residuo son similares a las escorias de los hornos en las instalaciones de incineracin
PIROLISIS
Degradacin trmica de una sustancia en ausencia de
oxgeno, descomponindose mediante calor, sin que se
produzcan las reacciones de combustin.
Utilidad: en combinacin con gasificacin, se justifica
por la recuperacin de materias primas. Ejemplo:
recuperacin de metales en pilas y baterias
Caractersticas bsicas del proceso:
El oxgeno presente es el contenido en el residuo a tratar.
Las temperaturas de trabajo son inferiores a las de la
gasificacin, oscilando entre 300C y 500C.
PIROLISIS, TIPOS DE PROCESOS
Baja temperatura (menor a 500 C)
Produccin de aceites y lubricantes
Temperatura media (500 a 800 C)
Produccin de metano e hidrocarburos
superiores
Temperatura alta (mayor a 800 C)
Produccin de gas de bajo poder calrico
PIROLISIS
Como resultado del proceso se obtiene:
Emisiones gaseosas: CO, CO2, H2, CH4 y compuestos
voltiles procedentes del cracking de las molculas orgnicas,
conjuntamente con los ya existentes en los residuos.
Este gas es muy similar al gas de sntesis obtenido en la
gasificacin, pero hay una mayor presencia de alquitranes,
ceras, etc.
Residuo lquido, compuesto por hidrocarburos de cadenas
largas como alquitranes, aceites, fenoles, ceras, formados al
condensar a temperatura ambiente.
Residuo slido, compuesto por metales pesados y otros
componentes inertes de los residuos. Puede utilizarse como
combustible (uso en plantas cementeras).
VENTAJAS DE LA PIROLISIS
Temperatura de funcionamiento baja (nunca excede los 500 C).
No se necesita aire adicional, por lo tanto menos gas de combustin.
Los subproductos son combustibles (Carbn mineral).
USO DE LA PIROLISIS
Para corrientes de residuos nicas como:
Piezas de neumticos.
Residuos plsticos.
Para tratamiento de suelos
contaminados
TIPOS DE PIROLISIS
TIPOS DE INSTALACIONES PARA LA CARBONIZACIN
GASIFICACIN POR PLASMA
Las caractersticas de este proceso son :
Temperaturas de trabajo varan entre
5.000C y 15.000C.
Se utiliza como fuente de calor la energa
trmica contenida en el propio plasma a
partir de la energa (normalmente
elctrica) consumida para la generacin
del mismo.
Proceso que genera 5 veces ms de
energa de la que consume para
producirla
GASIFICACIN POR PLASMA
En el interior de un vaso de acero inoxidable sellado y repleto de
aire comn, se hace pasar un alto voltaje entre dos electrodos
que arranca electrones del aire, convirtiendo al gas en plasma.
En el proceso se crea dos subproductos:
Gas sinttico compuesto principalmente por hidrgeno y
monxido de carbono, que puede convertirse en un
combustible limpio.
Residuo de forma de cristal vitrificado que puede
emplearse como relleno inerte para la construccin de
carreteras, ladrillos u otros usos. Dependiendo de la
naturaleza del material suministrado a unidad de conversin
de la mquina, el cristal puede ser utilizado para crear
baldosas o encimeras.
Desventajas Ventajas
GASIFICACIN POR PLASMA
FUENTES DE CONSULTA
http://www.magrama.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-
ambiental/temas/prevencion-y-gestion-
residuos/flujos/domesticos/gestion/sistema-
tratamiento/VALORIZACION-ENERGETICA-
TRATAMIENTOS-TERMICOS-Introduccion.aspx
http://www.bvsde.paho.org/bvsair/e/repindex/repi62/guiamane/m
anuma.html
OTROS TRATAMIENTOS
OTROS TRATAMIENTOS
Desorcin trmica
Microondas
Irradiacin
Calor seco
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