Capítulo 6.5 Tratamiento térmico

1. Capítulo 6.5 Tratamiento térmico TRP Chapter 6.5 1

2. Definiciones Tratamiento térmico= destrucción de los residuos peligrosos mediante descomposición térmica Los métodos de tratamiento térmico incluyen: - la incineración - combustión completa utilizando el oxígeno excedente - la gasificación - combustión incompleta en ausencia parcial de oxígeno - la pirólisis - descomposición térmica en ausencia total de oxígeno TRP Chapter 6.5 2

3. Uso del tratamiento térmico Adecuado para residuos orgánicos Procesos de tratamiento térmico: - requieren una alta inversión de capital - están exhaustivamente regulados - requieren personal experto - requieren estrictas normas de seguridad y funcionamiento - tienen costos de operacion de medios a altos TRP Chapter 6.5 3

4. Práctica correcta en la combustión de residuos peligrosos 3 Ts: - Tiempo - Temperatura - Turbulencia Sistemas de limpieza de los conductos de gas TRP Chapter 6.5 4

5. Características de los residuos Tipos diferentes de residuos tienen valores de calor diferentes, es decir, la cantidad de calor liberado durante la combustión completa - Valor Calorífico (VC) - El Valor Calorífico (VC) Bruto incluye el calor liberado mediante la condensación de vapor - El Valor calorífico Neto no incluye el calor de la condensación También es importante: - El punto de inflamación - La viscosidad - El cloro, flúor, azufre y los metales pesados TRP Chapter 6.5 5

6. Ejemplos de Valor Calorífico Residuos mixtos de las operaciones de limpieza de la planta 10,000 - 30,000 kj/kg Aguas residuales 5,000 kj/kg (0 - 10,000kj/kg dependiendo del contenido orgánico) Lodo industrial 1,000 - 10,000 kj/kg Pinturas y barnices > 20,000 kj/kg Hidrocarburos clorados 5,000 - 20,000 kj/kg En comparación, RSU = ~10,000kj/kg Fuente: Indaver TRP Chapter 6.5 6

7. Combustión Requiere: - añadir aire excedente - mezcla mecánica de los residuos - distribución y aireación uniforme de los residuos El comportamiento de los residuos durante la combustión varía dependiendo de su valor calorífico y su forma Algunos residuos con bajo VC arden fácilmente = la paja Algunos residuos con bajo VC son difíciles de arder = lodos mojados Algunos residuos con alto VC arden fácilmente = fondo de los tanques Algunos residuos con alto VC son difíciles de arder = suelos contaminados, ciertos plásticos Determinados residuos cambian sus características físicas durante la combustión TRP Chapter 6.5 7

8. Técnicas de combustión Hornos de placas: utilizan la gravedad para mezclar los residuos - usados para residuos homogéneos y mojados como tortas de lodo Hornos de placas fluidizadas: los residuos son introducidos en un lecho de arena que se mantiene en suspensión - usados para residuos de tamaño y densidad similar Rejillas de incineración: los residuos depositados en la rejilla se giran o mueven para asegurar la aireación de la masa de residuos a través de los agujeros de la rejilla - usadas para residuos sólidos ej residuos municipales, no líquidos o lodos Hornos rotatorios: los residuos se depositan en un horno rotatorio lento - convenientes para sólidos, lodos y líquidos TRP Chapter 6.5 8

9. Funcionamiento del horno Debe ser coherente Necesidades: • Buen conocimiento de las características de los residuos • Habilidades técnicas • Control del suministro de residuos • Mezcla de residuos • Temperatura a nivel requerido a pesar de variaciones en los residuos • Aire excedente • Control de los gases de combustión • Mantenimiento regular TRP Chapter 6.5 9 Fuente: David C Wilson

10. Recuperación de la energía La combustión de residuos produce calor pero la combustión de residuos con bajo VC pudiera no ser autosuficiente La recuperación de energía se da a través de la producción de vapor para generar electricidad - Sólo producción de vapor: promedio de eficacia del 80 % - El vapor puede ser usado para la demanda interna - El vapor puede entregarse a usuarios adyacentes ej: otras plantas industriales - Puede generarse electricidad : promedio de eficacia del 25 % Las oportunidades para vender el calor aumentan cuando las instalaciones estan en áreas industriales La venta de energía sobrante mejora la economía de la planta TRP Chapter 6.5 10

11. Subproductos de la incineración Pueden ser: • sólidos • líquidos • gaseosos Comprenden: • materiales recuperados como metales, HCl • gases de combustión • escorias y ceniza • productos de tratamiento de los gases de combustión, también denominados residuos del control de la contaminación del aire (APC) • aguas residuales TRP Chapter 6.5 11

12. Residuos sólidos • ceniza del fondo o escoria • ceniza flotante • residuos del control de la contaminación del aire (APC) • Los términos y las regulaciones sobre el tratamiento y la eliminación de los residuos sólidos se diferencian entre países • La ceniza del fondo puede ser eliminada o usada como un substituto agregado ej para la construcción de carreteras TRP Chapter 6.5 12

13. Gases de combustión La cantidad y el tipo de contaminantes de las emisiones dependen de: - contaminantes en los residuos - tecnología - eficacia de la operatividad Promedio 6 - 7 Nm3 de gas de combustión por Kg de residuo Recogida/tratamiento específicos para: Polvo - filtros graduales Cloro - neutralizado mediante limpieza con cal Azufre - etapa de lavado Dioxinas - control de la combustión, carbono activo TRP Chapter 6.5 13 Fuente: David C Wilson

14. Dioxinas • Familia de alrededor de 200 compuestos orgánicos clorados, algunos de los cuales son muy tóxicos • Extendidas en el medio ambiente • Presentes en residuos destinados a la incineración • Pueden ser reproducidas en etapas de enfriamiento de postcombustión • Las 3 Ts contribuyen a destruir las dioxinas en los residuos, reducen la reproducción • Empleo de carbono activo para filtrar gases de combustión • Los limites de emisión son sumamente bajos TRP Chapter 6.5 14

15. Ejemplo de tecnología de limpieza del gas de combustión Chimenea Incinerador de horno rotatorio Tanques de almacenaje de residuos líquidos y pastosos Cámara de post-combustión Generador de vapor Filtro electrostático Limpieza de gas en 4 etapas Filtro de dioxinas Tolva de alimentación Búnker para residuos sólidos Incinerador de horno rotatorio Elevador de bidones Purificación de agua Almacenaje de bidones Incinerador de ceniza Caldera de ceniza Ceniza volante TRP Chapter 6.5 15 Fuente: Indaver

16. Aguas residuales de incineración • Los controles varían entre países • Cantidad: • bajo la inflluencia de la tecnología de limpieza del gas que se elija, es decir, húmeda, semiseca, seca • Tratamiento: • en lagunas aireadas • extensamente usado • bajo coste • podría no alcanzar las normas exigidas • también puede ser necesario el tratamiento fisico-químico TRP Chapter 6.5 16

17. Medición De qué: - parámetros controlados ej monóxido de carbono Cómo: - regular - continua Disponer de: - regulaciones nacionales - condiciones de funcionamiento permitidas Problemas: ·El equipo de medición puede ser impreciso ·Errores de correlación ·Errores en las pruebas TRP Chapter 6.5 17

18. Medición: ejemplo Emisiones del incinerador de horno rotatorio Supervisión continua de: HCl, CO, polvo, SO2, HF, TOC, Nox, O2 Medición mensual de: 9 metales pesados Dos veces al año (previo paso a ser continuo): PCDD/PCDF TAMBIÉN supervisados: residuos sólidos y aguas residuales Fuente: Indaver, Bélgica TRP Chapter 6.5 18

19. Costos • Relacionados con factores específicos de la planta y el país • Nivel alto de sofisticación y control = elevados costos de construcción • Costos del control de la contaminación del aire = 30-40 % del total • Costos de tratamiento por tonelada, similar a otras tecnologías • Ahorros de costo porque el volumen, peso y riesgo de los residuos destinados a la eliminación se reduce enormemente • La recuperación y venta de energía/calor del proceso sanean la economía TRP Chapter 6.5 19

20. Incineración en horno de cemento Extensamente usado para gamas de residuos peligrosos, ej residuos oleosos, aguas residuales, lodos, solventes, compuestos orgánicos Provee: . buenas condiciones de combustión . atmósfera alcalina . operación de absorción . alta inercia térmica . ningún impacto en la calidad del cemento . Posibilidad de recuperación de energía contenida en el residuo . no subproductos TRP Chapter 6.5 20

21. Exigencias para la co-combustión en hornos de cemento • Adecuada para residuos orgánicos bombeables • No apropiada para residuos con gran contenido de agua, azufre, cloro, metales pesados • Los residuos necesitan pre-tratamiento/mezcla para su empleo como combustible • Pudieran requerirse modificaciones, por ej, suministro de combustible, controles del polvo • Debe cumplir las normas de Salud y Seguridad relacionadas con el manejo de residuos peligrosos • Depende de la demanda del producto TRP Chapter 6.5 21

22. Mezcla de combustible Edificios y construcciones civiles Proceso principal NORCEM Recepción/almacenaje de residuos en bidones y a granel Desfibrado y separación de sólidos y líquidos Tratamiento de sólidos Almacenaje 'Mezcla caliente' Lavado y recuperación de metal Exportación Tratamiento de líquidos Recepción de residuos líquidos al por mayor Venta Tanque Control y sistemas de seguridad Sistemas auxiliares Fuente: Ian Miller TRP Chapter 6.5 22

23. Almacén de recogida Incinerador de horno rotatorio Aire Combustible auxiliar Residuos líquidos Cámara de combustión secundaria Aire de combustión Residuos líquidos Combustible auxiliar Residuos Residuos sólidos Residuos en bidones Lodos Inclinación Combustible auxiliar Pantalla de horno Cámara de combustión primaria Ceniza Ceniza Ejemplos de tecnología 1 Incinerador de horno rotatorio TRP Chapter 6.5 23 Fuente: Guyer, Howard H Procesos Industriales y gestión de corriente de residuos, Wiley

24. Ejemplos de tecnología 2 Combustión de lecho fluidizado Vapor generado Mecanismos de control de la contaminación del aire Entrada de arena Tapón de presión Puertas de acceso Apertura de visión Generador de vapor Combustión secundaria Quemador de precalentamiento Termopar Arena flluidizada Boca de combustible Entrada de aire Chimenea Agua caliente Incinerador Intercambiador de calor Combustión primaria Entrada de sólidos Horno de filtración Caldera Intercambiador de calor Entrada de líquidos Clasificador de polvos Entrada de agua Arena fluidizada Ventilador Sistema de conversión de ceniza Aire de alta vcelocidad Lecho fluidizado por circulación Lecho fluidizado por combustión TRP Chapter 6.5 24 Fuente: Guyer, Howard H Procesos industriales y gestión de corriente de residuos, Wiley

25. Pirólisis Pirólisis = proceso de descomposición térmica que se da en ausencia total de oxígeno Productos de pirólisis: - gases combustibles - residuos líquidos mixtos Ventajas: - temperatura de funcionamiento baja - no se necesita aire adicional, por lo tanto, menos gas de conmbustión - los subproductos son combustibles TRP Chapter 6.5 25

26. Uso de la pirólisis Para corrientes de residuos únicas como: - piezas de neumáticos - residuos plásticos Para tratamiento de suelos contaminados TRP Chapter 6.5 26

27. Gasificación Gasificación = combustión incompleta en ausencia parcial de oxígeno Permite la destrucción eficaz de residuos peligrosos a temperaturas inferiores a las de la incineración Se garantiza la destrucción térmica mediante una combinación de oxidación a alta temperatura, seguida de una reducción a alta temperatura Productos: - gases útiles ej. hidrógeno, monóxido de carbono - hulla sólida TRP Chapter 6.5 27

28. Principales consideraciones • Reducir los residuos y evitarlos siempre debería constituir una prioridad para los generadores • Necesidad de considerar residuos de procesos de tratamiento y su eliminación • El tratamiento térmico es la mejor tecnología disponible para ciertos residuos peligrosos orgánicos - siempre y cuando sea diseñado, gestionado y puesto en funcionamiento correctamente • Existe a menudo oposición por parte del público y de grupos ecológicos, en gran parte, basada en preocupaciones sobre las dioxina TRP Chapter 6.5 28

29. Capítulo 6.5 Resumen Tratamiento térmico: • Es apropiado para residuos orgánicos • Incluye tecnologías diferentes, todas requieren una alta inversión de capital • Está fuertemente regulado, requiere estrictas normas de funcionamiento y seguridad • Requiere personal experto • Costos de funcionamiento medios o altos • Genera energía útil • Produce subproductos que necesitan un cuidadoso manejo • A menudo tiene detractores TRP Chapter 6.5 29