PT1501622E

PT1501622E - Método e aparelho de tratamento de efluentes gasosos provenientes de um sistema de tratamento de resíduos

Info

Publication number: PT1501622E
Application number: PT37221280T
Authority: PT
Inventors: Benjamin Chun Pong Chan
Original assignee: Benjamin Chun Pong Chan; Edmund Kin On Lau
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2013-09-19
Also published as: EP2386347B1; CA2484472C; US20030209174A1; NZ536529A; AU2003229428B2; WO2003095072A1; AU2003229428B8; JP4219889B2; ES2686868T3; US6810821B2; CN100413564C; EP2386347A1; RU2004135820A; ZA200408708B; AU2003229428A1; KR100636853B1; HK1074416A1; RU2286837C2; KR20050018671A; CA2484472A1

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO E APARELHO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES GASOSOS PROVENIENTES DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção relaciona-se com o tratamento de efluentes gasosos a partir de um sistema de tratamento de residuos industriais ou perigosos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os residuos perigosos afetam a saúde humana pela sua toxicidade, e combustão, corrosividade, reatividade e infecção, além de ser uma fonte de poluição grave. Os residuos perigosos têm sido geralmente despejados na terra, incinerados e reciclados. No entanto, como casos de inadequado descarte de residuos, tais como a emissão de substâncias tóxicas provenientes da incineração e aterros sanitários (por exemplo, dioxinas provenientes da incineração e lixiviados tóxicos dos aterros sanitários) começam a criar graves problemas ecológicos e de saúde, a atenção pública tem levado ao aumento da legislação e a políticas ambientais de protecção mais rigorosas. Essas políticas levaram a procurar outras alternativas de eliminação eficiente, confiáveis e eficazes nos custos da eliminação.

Um número de métodos baseados em arco de plasma têm sido propostos para destruir residuos perigosos orgânicos e inorgânicos em todas as formas, para converter residuos perigosos num gás combustível sintético para geração de electricidade e para vitrificar todos os materiais não combustíveis para um vidro estável, que pode ser eliminado de forma segura. No entanto, esses métodos são considerados 1 ineficazes e têm custos operacionais e de capital muito elevados.

Em geral, duas tecnologias básicas de arco de plasma, a tocha de plasma (modos transferidos e não-transferidos) e o arco plasma de eléctrodo de grafite (A.C. ou D.C.) têm sido propostas para gerar o arco de plasma para a destruição de resíduos perigosos ou processos de conversão.

Sistemas que utilizem uma tocha de plasma geralmente não são tão eficientes em termos energéticos, como aqueles que utilizam eléctrodos de grafite, devido a uma maior perda de energia para a tocha de plasma de arrefecimento a água. A eficiência de tochas de plasma é usualmente inferior a 70%, especialmente quando a tocha de plasma de metal é colocada e operada no interior de um reactor/depósito quente. Portanto, tochas de plasma só são eficazes para aquecimento a gás e especialidade processamento de material ou fabricação, e não são práticas e económicas para a fusão do material. Além disso, quando o ar é utilizado como gás de trabalho do plasma, os óxidos de azoto (NOx) e cianeto de hidrogénio (HCN) são produzidos devido às reacções do azoto no gás de trabalho do plasma de ar com o oxigénio e os hidrocarbonetos no reactor/depósito a temperaturas elevadas. Por outro lado, o vapor gerado no depósito irá condensar-se na superfície da cobertura de metal da tocha de plasma. Por conseguinte, o negro de carbono/fuligem, juntamente com os materiais tóxicos não dissociadas vão depositar e acumular-se no frio molhado de metal mortalha levando à destruição incompleta dos resíduos perigosos. Quando a tocha de plasma é removida a partir do vaso para manutenção, em seguida, os trabalhadores são sujeitos à exposição aos materiais tóxicos. 2 A vida útil dos eléctrodos e a estabilidade (desempenho) do arco de plasma gerado por tochas de plasma também depende da atmosfera no interior do depósito/reactor. Portanto, o funcionamento do sistema de tocha de plasma é mais complicado do que a dos sistemas de arco de plasma de arco de eléctrodo de grafite. Tochas de plasma de metal requerem água de arrefecimento de alta pressão para o arrefecimento dos componentes internos. A quimica e a condutividade eléctrica de arrefecimento de água devem ser monitorizadas e ajustadas para evitar a corrosão quimica e deposições minerais dentro da tocha. Esses requisitos exigem equipamento auxiliar caro o que aumenta os custos de capital e operacionais.

Outros sistemas empregam tecnologias de arco de plasma de grafite eléctrodo eléctrico. Estes sistemas podem levar a uma severa oxidação dos eléctrodos de grafite ou de formação excessiva de negro de carbono/fuligem no fluxo de derivado de gás. Um sistema de eléctrodos de grafite combinados CA e CC foi desenvolvido para proporcionar a geração de arco eléctrico de aquecimento por resistência e por efeito de Joule no banho simultaneamente. Outras tecnologias empregam sistema de eléctrodos concêntricos e eléctrodo de grafite de top DC único com um fundo condutor para a fusão e gaseificação. Contudo, a condutividade eléctrica do eléctrodo de fundo tem que ser mantida todas as vezes na parte superior única do sistema de eléctrodos de grafite D.C. especialmente quando o eléctrodo de depósito/reactor de frio é coberto por uma camada de escória, que não é electricamente condutora a baixas temperaturas.

Verificou-se que a cinética de formação de negro de carbono era muito elevada durante a alta temperatura "cracking" de hidrocarbonetos sob uma condição ligeiramente redutora. Portanto, negro de carbono/fuligem é sempre produzido no 3 processo de gaseificação de redução do arco de plasma e tem de ser removido antes de o sistema de controlo da poluição do ar a jusante. Aumentar o tempo de residência dos derivados no interior do depósito/reactor ou o aumento da temperatura operacional auxilia na remoção de negro de carbono. No entanto, aumentando o tempo de residência que requer a utilização de um aparelho maior ou reduzir o caudal de residuos de alimentação. Por conseguinte, alguns sistemas têm sido propostos, que incluem uma pós-combustão ou oxidação térmica para aumentar a cinética da reacção pelo ambiente turbulento como um processo de tratamento de gás secundário para assegurar uma combustão completa. Entretanto, o ar e combustível são utilizados nesses métodos para gerar o calor elevado durante o processo de oxidação. Por conseguinte, um fluxo de resíduos secundários, tais como os óxidos de azoto pode ser produzido nestes sistemas sob uma atmosfera oxidante.

Seria vantajoso ter um sistema e um método para o tratamento do efluente gasoso proveniente de sistemas de tratamento de resíduos que, pelo menos em parte, resolve estes problemas. A US-A-4438706 e WO 02/068114 AI divulgam conceitos para o tratamento de resíduos. De acordo com um aspecto da invenção, é proporcionado um método para o tratamento de um efluente gasoso a partir de um sistema de tratamento de resíduos que compreende as etapas de receber o efluente gasoso numa porta de entrada de uma câmara cilíndrica de revestimento refractário, o aquecimento da câmara de através de ionização de um gás de trabalho, utilizando uma tocha de plasma com energia DC na proximidade da porta de entrada no interior da câmara, o gás de trabalho, inclui uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio, convertendo assim o efluente gasoso para uma saída de gás, e expelindo o um gás de saída através da 4 câmara, em que a etapa de ionizar o gás de trabalho inclui a etapa de ionização de um gás de trabalho livre de azoto.

De acordo com outro aspecto da invenção é proporcionado um aparelho para o tratamento de um efluente gasoso a partir de um sistema para o tratamento de resíduos compreendendo um câmara cilíndrica com revestimento refractário com uma porta de entrada para receber o efluente gasoso e uma porta de saída, uma tocha de plasma com energia DC próxima da porta de entrada no interior da referida câmara e fornecimento de gás de trabalho, o referido gás de trabalho inclui uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio, sendo a referida tocha de plasma configurada para receber o referido gás de trabalho para aquecer a referida câmara tal como o efluente gasoso é convertido num gás de saída, que é ejectado através da referida porta de saída em que o fornecimento de gás de trabalho compreende um misturador dinâmico que providencia um gás de trabalho livre de azoto e acoplado à referida tocha de plasma, o referido misturado dinâmico que recebe um fornecimento de gás de oxigénio e um fornecimento de gás de dióxido de carbono e um fornecimento de gás de dióxido de carbono e mistura dos referidos fornecimentos de gases, em que a referida câmara é disposta de modo horizontal e em que a referida câmara inclui uma extremidade a montante, uma extremidade a jusante e uma parede lateral entre as extremidades, a referida porta de entrada inclui um tubo de entrada e o referido tubo penetra a referida parede lateral tangencial e a proximidade da referida extremidade a montante. A presente invenção proporciona um sistema para tratamento de efluentes gasosos a partir de um sistema de tratamento de resíduos, tais como um sistema de gaseificação de eléctrodo de arco grafite, que reduz o negro carbono presente no 5 efluente gasoso, evitando a produção de óxidos de nitrogénio e outros poluentes. 0 sistema inclui uma pós-combustão utilizando uma tocha de plasma com gás de trabalho livre de azoto, que é uma mistura de oxigénio e dióxido de carbono. 0 arco de plasma ioniza o gás de trabalho, criando assim o oxigénio atómico, que auxilia na remoção de negro de carbono do efluente gasoso.

De acordo com um outro aspecto da invenção é proporcionado um sistema de tratamento de resíduos para tratar resíduos perigosos que compreendem uma fase de tratamento de resíduos primário, a referida fase de tratamento de resíduos primário recebe os resíduos perigosos e produzindo um derivado de efluentes gasosos; uma fase de tratamento de resíduos secundária acoplada à referida fase de tratamento de resíduos primária e recepção do referido efluente gasoso; a referida fase de tratamento de resíduos secundária, incluindo: uma câmara cilíndrica de revestimento refractário possuindo uma porta de entrada para tangencialmente receber o referido efluente gasoso e uma porta de saída; uma tocha de plasma de energia DC na proximidade da porta de entrada no interior da referida câmara, e um fornecimento de gás de trabalho, o referido o gás de trabalho inclui uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio; a referida tocha de plasma, sendo configurada para receber o referido gás de trabalho para aquecer a referida câmara de modo que o referido efluente gasoso é convertido num gás de saída, que é ejectado através do referida porta de saída, em que o fornecimento de gás de trabalho compreende um misturador dinâmico proporcionando um gás de trabalho livre de azoto e acoplado à referida tocha de plasma, o referido misturador dinâmico que recebe um fornecimento de gás de oxigénio e fornecimento de gás de dióxido de carbono e mistura dos referidos fornecimentos de gás, em que a referida câmara está disposta 6 horizontalmente e em que a referida câmara inclui uma extremidade a montante, uma extremidade a jusante, e uma parede lateral entre elas, e em que o referido tocha de plasma penetra a referida extremidade a montante, a referida porta de entrada inclui um tubo de entrada, e o referido tubo de entrada penetra a referida parede lateral tangencialmente e próximo da referida extremidade a montante.

Outros aspectos e características da presente invenção tornar-se-ão aparentes para os peritos na técnica após a revisão da descrição que se segue de especifico formas de realização da invenção, em conjugação com o figuras que acompanham.

Referência será feita agora, a titulo de exemplo, aos desenhos anexos que mostram uma forma de realização da presente invenção, e nos quais: A Figura 1 mostra um diagrama de um sistema de tratamento de resíduos, de acordo com a presente invenção; A Figura 2 mostra um diagrama de bloco com um plano de vista superior do sistema de tratamento de resíduos, e A Figura 3 mostra uma vista em transversal de um oxidador ciclónico , de acordo com a presente invenção. Números semelhantes são utilizados em figuras diferentes para designar componentes semelhantes.

Faz-se referência em primeiro lugar à Figura 1, a qual mostra um diagrama de um sistema de tratamento de resíduos 100, de acordo com a presente invenção, e a Figura 2, que mostra um diagrama de blocos com um plano de vista superior do sistema 7 de tratamento de resíduos 100. O sistema 100 inclui um gaseificador/fundidor de arco de plasma de DC de eléctrodo de grafite 4 e um oxidador ciclónico de tocha de plasma 3. Os resíduos são inseridos no gaseificador/fundidor 4, que funde os materiais não-combustíveis e dissocia os materiais orgânicos. O gaseificador/fundidor 4 produz efluente gasoso, que é encaminhado para o oxidador ciclónico 3. O oxidador ciclónico 3 trata então o efluente gasoso, de acordo com a presente invenção. O gaseificador/fundidor 4 pode também ser referido como uma câmara de gaseificação/vitrificação.

Antes do fornecimento de resíduos perigosos para dentro do gaseificador/fundidor 4 do arco de DC de eléctrodo de grafite para destruição, o gaseificador/fundidor 4 é pré-aquecido a uma temperatura acima de 1500 °C fundindo a sucata no gaseificador/fundidor 4. O gaseificador/fundidor 4 está revestido com refractário e as paredes laterais e o telhado do gaseif icador/fundidor do arco de DC 4 são arrefecidos com água para prolongar a vida do refractário minimizando a erosão mecânica e a corrosão química pela fusão 4. O sistema refractário serve também para conter o fundido e minimizar as perdas de calor do gaseificador/fundidor 4. O refractário é também compatível quimicamente com a escória e o derivado de gás gerado.

Como mostrado na Figura 2, dois eléctrodos de grafite penetram através do teto do gaseificador/fundidor 4. As braçadeiras de eléctrodo 16 e 17 mantêm os eléctrodos de grafite e estão ligados a uma fonte de energia DC 2. A braçadeira do eléctrodo 16 está ligada ao cátodo, e braçadeira de eléctrodo 17 está ligada ao ânodo da fonte de alimentação 2. As braçadeiras dos eléctrodos 16 e 17 estão acopladas aos braços dos eléctrodos 15 como parte de um sistema automático que responde ao guiamento do eléctrodo que desloca os braços do eléctrodo 15. Sistema automático que actua em resposta ao guiamento do eléctrodo move os braços do eléctrodo 15, de modo a ajustar o posicionamento do dois eléctrodos de grafite em relação um ao outro e em relação ao material fundido no centro do gaseificador/fundidor 4. 0 ajustamento da posição relativa dos eléctrodos de grafite que afecta o comprimento do arco. Uma vedação de eléctrodo no telhado é usado para permitir o ajuste dos eléctrodos, impedindo assim a entrada de ar ambiente e que o derivado de gás escape do gaseificador/fundidor 4 de arco de DC.

Uma porta de vista 25 no gaseificador/fundidor 4 permite a até mesmo a inserção de sucata de aço. 0 eléctrodo de ânodo suportado pela braçadeira do eléctrodo 17 é enterrado na sucata de aço e o eléctrodo do cátodo suportada pela braçadeira do eléctrodo 16 que está posicionada por cima da sucata de aço sólida . Em seguida o eléctrodo do cátodo é baixado lentamente até que é estabelecido um arco eléctrico entre o eléctrodo de cátodo e a sucata de aço. A sucata de aço começa a fundir-se para formar um banho de fusão a uma temperatura acima de 1500 °C. Quando a sucata de aço é completamente derretida no forno, o cátodo eléctrodo é então aumentado para atingir um longo comprimento de arco e o eléctrodo do ânodo permanece submerso no banho de fundição. O sistema 100 inclui um mecanismo de alimentação para a introdução de resíduos sólidos perigosos dentro do gaseificador/fundidor 4. Numa outra forma de realização, em vez de receber directamente resíduos perigosos sólidos, o gaseificador/fundidor 4 pode receber derivados tóxicos de processos de incineração ou principalmente substâncias químicas. O principal processo de incineração ou de substância química ou gera derivados tóxicos que são 9 reduzidas a uma escória estável não tóxica no gaseificador/fundidor 4.

Na presente forma de realização, o mecanismo de alimentação inclui um transportador 20 e uma câmara estanque de gás 22, a qual está ligada ao gaseificador/fundidor 4. Uma porta estanque de gás 21 separa o transportador 20 e a câmara estanque de gás 22, e uma porta estanque de água 24 separa a câmara estanque ao gás 22 e o gaseificador/fundidor 4.

Os residuos podem ser fornecidos através do transportador 20 para a câmara estanque de gás 22 através da porta estanque de gás 21. Depois de um lote de residuos ter sido entregue na câmara estanque de gás 22, a porta à prova de gás 21 é então fechada. A câmara de gás estanque 22 é então esvaziada para remover o ar na câmara estanque 22 através da abertura de um válvula de controlo de vácuo 14. Em seguida, a válvula de controlo de vácuo 14 é fechada e uma válvula de controlo de dióxido de carbono 13 é aberta para encher de volta à câmara estanque de gás 22 com dióxido de carbono para evitar que o derivado de gás saia gaseif icador/fundidor do arco de DC 4, quando a porta estanque de gás arrefecida com água 24 começa a abrir. A câmara estanque de gás 22 inclui um êmbolo hidráulico resistência a altas temperaturas 23 para levar os residuos para a frente na câmara estanque de gás 22. Quando a porta estanque de gás 24 está completamente aberta, o êmbolo 23 empurra os residuos no gaseificador/fundidor de arco de DC 4 por meio de uma calha na parede lateral ou no tecto. Uma vez que os residuos são empurrados para o gaseificador/fundidor 4, o êmbolo 23 retrai-se para a sua posição original na câmara estanque 22. Então a porta estanque de gás é fechada que é arrefecida com água 24, a válvula 13 é fechada e a válvula de vácuo 14 é aberta para remover o dióxido de carbono na câmara estanque de gás 22 até 10 a porta estanque de gás 21 começa a abrir-se para receber mais resíduos do transportador 20 para completar a o ciclo de alimentação de resíduos sólidos.

Para os resíduos perigosos líquidos e gasosos, o resíduo é doseado e bombeado através de um bocal de atomização retráctil de resistência à alta temperatura da parede lateral para o banho fundido no gaseificador/fundidor do arco 4 DC. 0 vapor é usado como gás transportador e para purgar a linha de fornecimento do líquido/gás para limpeza.

Dentro do gaseificador/fundidor 4, os resíduos são expostos a uma atmosfera extremamente quente e o arco eléctrico gerado entre o eléctrodo de cátodo 16 e o ferro fundido. As matérias orgânicas dos resíduos são dissociadas das suas formas atómicas. Devido à condição de temperatura extremamente alta, a formação de dioxina/furano pode ser totalmente evitada. As matérias não combustíveis incluindo metais e vidros são derretidas e misturadas com o ferro derretido para a produção de escória líquida e metal no forno. A escória e metal, ocasionalmente, são removidos do gaseificador/fundidor de arco de DC 4, abrindo um buraco de vazamento 19 com uma broca. Os termopares são instalados nas paredes laterais, a parte inferior do telhado e para monitorizar o bordo livre e temperatura refractária. Se o refratário e bordo livre a temperatura começar a diminuir, a potência para o eléctrodos é aumentada pelo aumento da corrente ou a tensão para o eléctrodo de cátodo. A pressão no interior da DC arco gaseificador/fundidor 4 de fusão é mantida a Negativo evitar a libertação de derivado de gás -produto para a atmosfera ambiente por um ventilador de escape de um sistema de controlo da poluição do ar 8. 11 0 gás produzido pelo gaseificador/fundidor 4 é tratado no oxidador ciclónico 3. 0 oxidador ciclónico 3 é acoplado ao gaseificador/fundidor 4, de modo a receber o gás derivado produzido pelo gaseificador/fundidor 4. 0 gás derivado gerado no arco gaseif icador/fundidor de fusão DC 4, numa forma de realização, pode incluir o monóxido de carbono, hidrogénio, hidrocarbonetos leves, negro de carbono e uma pequena quantidade de dióxido de carbono. Negro de carbono/fuligem apresenta sempre um sério problema de operação na recuperação de energia a jusante e sistemas de controlo de poluição do ar devido ao tamanho das partículas, finas. Além disso, o negro de carbono/fuligem pode agir como um local de nucleação para a reforma dos compostos orgânicos tóxicos. Este efluente gasoso entra no oxidador ciclónico 3 tangencialmente a alta velocidade, criando assim uma condição ciclónica dentro do oxidador ciclónico 3. Numa forma de realização, o oxidador ciclónico 3 está disposto aproximadamente na horizontal, com uma ligeira inclinação para baixo de uma extremidade a montante para uma extremidade de jusante. É agora feita referência à Figura 3, a qual mostra uma vista transversal do dispositivo oxidador ciclónico 3, de acordo com a presente invenção. Um tubo de efluente gasoso de revestimento refractário vertical 26 é utilizado para ligar o gaseificador/fundidor de arco DC 4 e o oxidador ciclónico 3. 0 tubo de efluente gasoso 26 injeta derivado de tangencialmente na parte inferior do oxidador ciclónico 3 perto da sua extremidade a montante. 0 tubo de efluente gasoso vertical recto 26 minimiza a queda de pressão entre o gaseificador/fundidor de arco DC 4 e o oxidador ciclónico 3, a fim de melhorar o fluxo de efluente gasoso para o oxidador ciclónico 3. A eficiência de reacção de oxidação é aumentada pela mistura interna entre o derivado de gás e o oxigénio 12 atomizado injectado e vapor causado pelo vigor da acção ciclónica dentro do oxidador ciclónico 3.

Numa outra forma de realização, o oxidador ciclónico 3 trata efluente gasoso gerado a partir de uma reação química principal ou o processo de incineração, caso em que o efluente gasoso é entregue directamente para o oxidador ciclónico 3. Em tal caso, o gaseificador/fundidor 4 pode ser desnecessário. 0 oxidador ciclónico 3 inclui uma tocha de plasma DC 18 localizado na sua extremidade a montante. A tocha de plasma 18 pré-aquece o oxidador ciclónico acima de 1300 °C. A tocha de plasma DC 18 é alimentada por uma fonte de alimentação DC 1. O fornecimento de energia DC 1 para a tocha de plasma 18 é, de uma forma de realização, separada da alimentação de energia DC 2, para o gaseificador/fundidor 4, de modo a assegurar que o oxidador ciclónico 3 continua a funcionar se o fornecimento de energia 2 do gaseificador/fundidor 4 falhar. O oxidador ciclónico 3 está revestido com refratário 32 e encontram-se instalados os termopares 27, 28 e 29, estão instalados ao longo da face interna refractária 32 para monitorizar as temperaturas de da superfície quente. Se as temperaturas caem abaixo de 1350 °C durante o processo de tratamento, a energia para a tocha de plasma 18, ou a injecção de oxigénio é aumentada. Operação do tocha de plasma 18 pode ser controlada por um controlador de processo 6 (Fig. 2) através de um circuito de retro alimentação. O controlador do processo 6 pode incluir um micro controlador devidamente programado para executar um conjunto de instruções ou funções para implementar etapas de controlo e proporcionar sinais de controlo, de acordo com a presente invenção. 13 A tocha de plasma 18 emprega uma mistura de dióxido de carbono e de oxigénio como gás de trabalho de plasma. Os gases são inicialmente misturados num misturador dinâmico 5 que regula responsivamente a composição da mistura de gás e controla o caudal da mistura de gás de acordo com as condições de funcionamento a exigência de gás de plasma desejado. Numa forma de realização, o teor de oxigénio na mistura de gás é de 15% a 25% em volume, e é preferencialmente de 21%. Um sensor de oxigénio é incluído no misturador dinâmico 5 para monitorizar o teor de oxigénio na mistura gasosa. A mistura de dióxido de carbono e oxigénio como gás de trabalho plasma evita as formações de óxidos de azoto e de hidrogénio e cianeto. 0 misturador dinâmico 5 pode receber sinais de controlo a partir do controlador de processo 6.

Quando a mistura de gás é ionizada na zona de arco de plasma , em que a temperatura excede os 5000 °C, o dióxido de carbono é dissociado do monóxido de carbono e oxigénio atómico o qual é muito reativo. Combinando a presença de oxigénio atómico reativo e o ambiente turbulento aumentado no interior do oxidador ciclónico 3, podem-se converter e destruir de modo efetivo o negro de carbono/fuligem e os materiais tóxicos evasivos dos gases derivados. Os particulados nos gases derivados são derretidos para formar uma camada de produto derretida retida na parede lateral pela força centrífuga criada pela acção de oxidador ciclónico 3. O material fundido flui para o lado debaixo do fluxo inferior, que está equipado com um bico 33 acoplado a um recipiente 34 para receber o material em fusão. Os materiais fundido em seguida, solidificam-se no recipiente 34 e são removidos e devolvido ao gaseif icador/fundidor de arco DC 4 para vitrificação de escória. 14

Oxigénio e vapor são medidos e injetados no oxidador ciclónico 3 como um agente de oxidação através das válvulas de controlo 10 e 11. Os gases são atomizados por bocais de atomização de resistência a altas temperaturas 30 e 31. O controlador de processo 6 inclui um sensor de monitorização de efluente gasoso "on-line" para analisar a composição do gás derivado para monóxido de carbono, hidrogénio, hidrocarbonetos e dióxido de carbono. A partir dos dados analisados, o controlador de processo 6 envia rapidamente um sinal de controlo de processo às válvulas de controlo 10 e 11 para controlar as injecções de oxigénio e vapor . Com residuos de valor de aquecimento baixo, o oxidador ciclónico 3 converte o gás derivado completamente em água e dióxido de carbono para produzir um efluente gasoso limpo para a atmosfera aumentando a injecção de oxigénio e vapor até que a concentração total de hidrocarbonetos leves e de monóxido de carbono seja inferior a 20 ppm. Com residuos de alto valor de aquecimento, o gás derivado final pode ser um gás combustível sintético de elevada qualidade para geração de energia elétrica. Quando a concentração do dióxido de carbono é superior a 3%, a injecção de vapor e/ou oxigénio é diminuída. E, quando a concentração do dióxido de carbono é inferior a 1%, a injeção de oxigénio e vapor é aumentada.

Referindo-nos novamente à Figura 1, o calor sensível nos gases derivado gerado a partir do oxidador ciclónico 3 é recuperado através de um permutador de calor 7 para produzir água quente ou vapor para melhorar a eficiência global do processo. O vapor é reciclado para um sistema de fornecimento de resíduos líquidos/água como gás portador e o oxidador ciclónico 3 como um agente de oxidação. O gás arrefecido é tratado pelo sistema de controlo de poluição 8 antes que o gás do produto final seja armazenado como um gás sintético combustível que contém principalmente hidrogénio e monóxido 15 de carbono, compressor 9 ou o produto final de gás é comprimido num para produzir um dióxido de carbono liquefeito. 16

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Um método para o tratamento de um efluente gasoso proveniente de um sistema de tratamento de resíduos, compreendendo as etapas de recepção de um efluente gasoso numa porta de entrada de uma câmara cilíndrica revestida com refractário; aquecimento da referida câmara através da ionização de um gás de trabalho usando uma tocha de plasma de energia de corrente continua (18) próxima da porta de entrada dentro da referida câmara, o referido gás de trabalho inclui uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio, convertendo assim o referido efluente gasoso num efluente gasoso; e expelindo o efluente gasoso da referida câmara, caracterizado por a etapa de ionização de um gás de trabalho incluir a etapa de ionização de um gás de trabalho livre de azoto. 2. 0 método reivindicado na reivindicação 1, em que a referida mistura de dióxido de carbono e oxigénio inclui entre 15% e 25 % de oxigénio em volume. 3. 0 método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, incluindo ainda uma etapa de injecção de oxigénio atomizado e vapor atomizado dentro da referida câmara. 4. 0 método reivindicado na reivindicação 3, incluindo ainda as etapas de analisar o conteúdo do referido efluente gasoso e controlar a referida injecção de oxigénio e vapor com base na referida etapa de análise. 5. 0 método reivindicado na reivindicação 4, incluindo ainda uma etapa de misturar um fornecimento de oxigénio gasoso e um fornecimento de dióxido de carbono gasoso para criar o referido gás de trabalho num misturador dinâmico. 1 6. 0 método reivindicado em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que a referida etapa de ionização é conduzida numa zona de plasma a uma temperatura operacional superior a 5000 °C.
7. O método reivindicado em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, inclui ainda uma etapa de medição de uma temperatura no interior da referida câmara, em que a referida temperatura é mantida acima de 1300 °C.
8. O método reivindicado em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o referido gás de trabalho é constituído por dióxido de carbono e oxigénio.
9. Um aparelho para o tratamento de um efluente gasoso proveniente de um sistema de tratamento de resíduos, que compreende: uma câmara cilíndrica com revestimento refractário interior com uma porta de entrada para receber o efluente gasoso e uma porta de saída; uma tocha de plasma de energia de corrente contínua (18), na proximidade da porta de entrada no interior da referida câmara e uma alimentação de gás de trabalho, o referido gás de trabalho, incluindo uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio; a referida tocha de plasma (18) sendo configurado para receber o referido gás de trabalho para aquecer a referida câmara de tal modo que o efluente gasoso é convertido numa saída de gás, que é ejectada através da referida porta de saída, caracterizado pelo fornecimento do gás de trabalho compreender uma misturadora dinâmica (5) proporcionando um gás de trabalho livre de azoto e acoplado à referida tocha de plasma (18), o referido misturador dinâmico (5) 2 que recebe um fornecimento de gás de oxigénio e um fornecimento de gás de dióxido de carbono e mistura dos referidos fornecidos gases, em que a referida câmara está disposta horizontalmente e em que a referida câmara inclui uma extremidade a montante, uma extremidade a jusante, e uma parede lateral ali no meio, e em que o referida tocha de plasma (18) penetra a referida extremidade a montante, e a referida a porta de entrada inclui um tubo de entrada (2 6), o referido tubo de entrada (26) penetra o referido flanco tangencialmente e próxima da referida extremidade a montante.
10. O aparelho reivindicado na reivindicação 9, em que a referida mistura de dióxido de carbono e oxigénio inclui entre 15 % e 25 % de oxigénio em volume.
11. O aparelho reivindicado na reivindicação 9 ou 10, incluindo ainda um injector de oxigénio (30), em comunicação com a referida câmara para injectar oxigénio atomizada e um injector de vapor (31), em comunicação com a referida câmara de injecção de vapor atomizado. 12. 0 aparelho reivindicado na reivindicação 11, em que o referido injector de oxigénio e o referido injector de vapor (31) incluem bicos atomizadores resistentes ao calor em comunicação de fluido com a referida câmara.
13. O aparelho reivindicado na reivindicação 11, incluindo ainda um sensor acoplado à referida porta de saida para análise do teor do referido gás de saida, e um controlador do processo (6), acoplado ao referido sensor para receber dados a partir do referido sensor e acoplados aos referidos injectores (30, 31) para controlar a injecção de oxigénio e vapor de água. 3 14. 0 aparelho reivindicado na reivindicação 13, em que a referida misturadora mistura o referido fornecimento de gás em resposta a sinais de controlo a partir do referido controlador de processo (6). 15. 0 aparelho reivindicado em qualquer uma das reivindicações 9 a 14, em que a referida tocha de plasma (18) inclui uma zona de plasma operando a uma temperatura superior a 5000 °C.
16. O aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15, incluindo ainda os sensores de temperatura no interior da referida câmara, e em que a temperatura no interior da referida câmara é mantida acima de 1300 °C. 17. 0 aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 16, em que o referido gás de trabalho é constituído por dióxido de carbono e oxigénio.
18. Um sistema de tratamento de residuos para o tratamento de residuos perigosos, que compreende: uma fase de tratamento de residuos primária, a referida fase primária de tratamento de residuos que recebe os residuos perigosos e produzindo um derivado de efluente gasoso; uma fase de tratamento de residuos secundária acoplada à referida fase primária de tratamento de residuos e receber o referido efluente gasoso, a referida fase secundária de tratamento de residuos, inclui: câmara cilíndrica com revestimento refractário com uma porta de entrada para receber o referido tangencialmente o referido efluente gasoso e uma porta de saida; uma tocha de plasma com energia de corrente continua (18), na proximidade da porta de entrada no interior da referida câmara, e um fornecimento de gás de trabalho, o referido gás de trabalho, incluindo uma mistura de dióxido de carbono e oxigénio; o referido tocha de 4 plasma (18) sendo configurada para receber o referido gás de trabalho para aquecer a referida câmara modo que o referido efluente gasoso é convertida para uma saida de gás, que é ejectada através da referida porta de saida, caracterizado pelo facto de o fornecimento de gás de trabalho compreender uma misturadora dinâmica (5) que proporciona um gás de trabalho livre de azoto do gás de trabalho e acoplado à referida tocha de plasma (18), o referido misturador dinâmico (5) que recebe um fornecimento de gás de oxigénio e um fornecimento de gás de dióxido de carbono e mistura do referido gás, em que a referida câmara se encontra disposta horizontalmente e em que a referida câmara inclui uma extremidade a montante, uma extremidade a jusante, e uma parede lateral entre elas, e em que o referido tocha de plasma (18) penetra a referida extremidade a montante, a referida abertura de entrada inclui um tubo de entrada (26) e o referido tubo de entrada (26) penetra a referida parede lateral e tangencialmente e na proximidade da referida extremidade a montante. 19. 0 sistema de tratamento de resíduos reivindicado na reivindicação 18, em que a referida mistura de dióxido de carbono e oxigénio inclui entre 15 % e 25 % de oxigénio em volume.
20. O sistema de tratamento de resíduos reivindicado na reivindicação 18 ou 19, em que a referida fase primária de tratamento de resíduos inclui uma câmara de gaseificação/vitrificação (22) e um sistema transportador (20), acoplado à referida câmara de gaseificação/vitrificação (22) através de uma porta estanque (21), o referido sistema transportador (20) que alimenta os resíduos sólidos perigosos na referida câmara gaseificadora/vitrificadora (22) . 5 21. 0 sistema de tratamento de resíduos de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, em que o referido sistema de tratamento de resíduos primária inclui uma câmara de gaseificação/vitrificação (22) e um tubo de entrada acoplado ao referido gaseificador/vitrificação câmara, o referido tubo de entrada de alimentação de resíduos perigosos, líquidos ou gasosos no referido gaseificador/vitrificação câmara (22).
22. O sistema de tratamento de resíduos reivindicado em qualquer uma das reivindicações 18 a 21, em que a referida fase primária de tratamento de resíduos inclui um eléctrodo de plasma a arco de grafite gaseificador/aparelho de fusão (4) .
23. O sistema de tratamento de resíduos reivindicado na reivindicação 22, em que o referido sistema de gaseificação/fusão por arco de plasma (4) que usa o eléctrodo de grafite inclui um par de eléctrodos em grafite espaçados, cada um suportado por uma respectiva braçadeira de eléctrodo (16, 17) ligado a um braço de eléctrodo móvel (15), em que os referidos braços de eléctrodos (15) são operáveis para ajustar a distância relativa entre o referido par de eléctrodos de grafite espaçados ou entre os referidos eléctrodos e um material fundido no interior do referido sistema de gasificação/fusão por arco de plasma (4) usando os eléctrodos de grafite ajustando assim o comprimento do arco.
24. O sistema de tratamento de resíduos reivindicado em qualquer uma das reivindicações 18 a 23, em que o referido gás de trabalho consiste em dióxido de carbono e oxigénio. 6