TP INCINERACION.

5/12/2018 TP INCINERACION. - slidepdf.com

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IntroducciónLa incineración es la combustión completa de la materia orgánica hasta

su conversión en cenizas, usada sobre todo en el tratamiento de basuras:

residuos sólidos urbanos, industriales peligrosos y hospitalarios, entre otros. Tanto la incineración, como otros procesos de tratamiento de basuras a altatemperaturas son descritos como "tratamiento térmico".

La incineración se lleva a cabo hornos mediante oxidación química enexceso de oxígeno. Algunos de los motivos por los que se usa este tratamientopueden ser la destrucción de información (incineradora de documentos) o ladestrucción de productos o compuestos químicos peligrosos (incineradora deresiduos sólidos orgánicos). Los productos de la combustión son cenizas, gases,partículas tóxicas y algunas con efectos cancerígenos, así como calor, quepuede ser usado para generar energía eléctrica. Por sus efectos nocivos sobrela salud, su alto precio económico, y su insostenibilidad es un método deeliminación de residuos fuertemente criticado.

Marco teóricoUna incineradora de desechos orgánicos sólidos es un sistema de

tratamiento de la basura que consiste en incinerar a altas temperaturas losdesechos sólidos, con lo que se reduce su volumen un 90% y su peso hasta un75%. De esta combustión resultan cenizas, escoria o residuos inertes y gasestóxicos que pueden afectar gravemente a la salud de las personas.

Ventajas e inconvenientesEste sistema de procesamiento de los residuos presenta una serie de

ventajas frente a otras técnicas de tratamiento como son:1. Posibilidad de recuperación de energía.2. Posibilidad de tratamiento de numerosos tipos de residuos.3. Posibilidad de implantarlo cerca de núcleos urbanos.4. Es necesaria poca superficie de terreno.5. Reduce el volumen de residuos un 90% - 96%.

También presenta una serie de inconvenientes bastante importantescomo son:

1. No elimina totalmente los residuos, por lo que se necesita un vertederopara el depósito de cenizas procedentes de la incineración.

2. Se generan gases tóxicos (por ejemplo las dioxinas pueden tener unefecto cancerígeno) que deben ser tratados.

3. Necesitan un aporte de energía exterior para su funcionamiento.4. Baja flexibilidad para adaptarse a variaciones estacionales de la

generación de residuos.5. La inversión económica y los costes del tratamiento son elevados. (250

millones de euros para una planta de tratamiento de unas 450.000 ton/año6. Posibilidad de averías, por lo que se necesita un sistema alternativo de

tratamiento.

Parámetros a controlarEn primer lugar se deben controlar el tipo de residuos que vamos a

incinerar, podemos tener una mezcla de residuos que no han sidoseleccionados previamente (residuo bruto), en este caso la combustión es másdifícil de controlar ya que tenemos una mezcla heterogénea de materiales yparte de estos pueden ser no combustibles. Otra opción es que ya hubiésemostratado los residuos previamente, para lograr una mezcla homogénea demateriales combustibles (combustible derivado de residuos), de modo que elcontrol de la combustión será mucho mejor.Para conseguir una incineración correcta de los residuos y una minimización delos gases contaminantes, se deben controlar, además del tipo de residuos, lossiguientes parámetros:



2 Tratamientos de residuos sólidos vía incineración

1. El tiempo de residencia de los residuos en contacto con el oxígenodentro de la cámara de incineración (tiempo de retención).

2. La relación entre las cantidades de oxígeno y de residuos que semezclan.

3. La temperatura.

El control de estos tres parámetros es imprescindible para una correctaincineración, y además están relacionados, de modo que si variamos uno,tendremos que variar los otros en su justa medida para no perder laefectividad en la combustión.

Componentes principales de los residuosLos elementos principales que se encuentran en los residuos son

carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre; también están presentes enpequeñas cantidades otros elementos como metales, halógenos, etc.Los productos que se obtienen de la incineración en función de cadacomponente:Componentes en el residuo------------------>ProductosCarbono ----------------------------------------->Cenizas (s) y Dióxido de Carbono (g)Oxígeno ----------------------------------------->Dióxido de Carbono (g)Hidrógeno --------------------------------------->Vapor de aguaHalógenos -------------------------------------->Ácidos halogenados, Br2, I2 (g)Azufre -------------------------------------------->Óxidos de Azufre (g)Nitrógeno --------------------------------------->Óxidos de Nitrógeno (g)Fósforo ------------------------------------------>Pentóxidos de Fósforo (g)Metales ----------------------------------------->Óxidos metálicos (s)Metales Alcalinos --------------------------->Hidróxidos (s), "Inquemados" (g)

Reacciones de oxidación

Bajo condiciones ideales, usando solo la cantidad estequiométrica de O2

y que este reaccione solo en su estado elemental, los productos gaseososderivados de la incineración de residuos estarían constituidos por CO2, H2O, N2

y SO2 en menor cantidad. Las reacciones de combustión (oxidación) que seproducirán entre el carbono, el hidrógeno y el azufre contenidos en los residuosy el oxígeno del aire, serían básicamente las siguientes:

C (orgánico) + O2 -------> CO2 + calor 4H2 (orgánico) + O2 ------> 2H2O + calor

S + O2 ------> SO2

Pero en la práctica una cantidad estequiométrica de O2 no es suficientepara el proceso de incineración, además el O2 participa en todos sus estadosde oxidación (O2.- ,RO. ,ROO., O., HO. ). Esto sumado a que algunos productosde las reacciones de oxidación pueden reaccionar entre sí, nos aleja de lascondiciones ideales y crea muchos problemas, en forma de contaminantes, enlas plantas incineradoras.

Emisiones de la incineracióna) Residuos sin quemar Los residuos sin quemar son parte de los residuos originales y pueden

liberarse al medio ambiente a través de la chimenea (como vapores odepositados sobre pequeñas partículas), por emisiones fugitivas, por derramesaccidentales, como constituyentes de las cenizas de fondo o volantes y através de los efluentes de los dispositivos de control de la contaminación.

A pesar de su amplia distribución, sólo aquellos residuos sin quemar que sedetectan a la salida de la chimenea son los que se consideran al momento decalcular la eficiencia de destrucción y eliminación de un incinerador (DRE) -elcriterio más ampliamente utilizado para determinar y aceptar o rechazar laoperación de un incinerador.

b) Productos de Combustión Incompleta




Un Producto de Combustión Incompleta (PIC) es cualquier compuesto queno haya sido identificado a través de los análisis de los residuos que alimentanel incinerador, pero que se encuentra en los gases de salida (Tessitore, 1990).

Estos PICs, algunos de los cuales pueden ser más complejos que losresiduos originales, son a veces más tóxicos y difíciles de destruir que loscompuestos que les dieron origen. Las cantidades de PICs que se forman

dependen de la composición de los residuos que se queman, las condiciones decombustión y -potencialmente- hasta de las condiciones meteorológicas.

Los PICs formados durante las condiciones normales de operación y losvolúmenes aún mayores formados durante desajustes del funcionamiento, sonliberados al medio ambiente a través de la chimenea, en las cenizas y en losefluentes de los dispositivos de control de la contaminación. Los desajustes enla operación de los incineradores de residuos peligrosos ocurrenfrecuentemente aún en los más modernos y mejor manejados, y puedenprovocar la formación de dioxinas y furanos policlorados.

Las dioxinas y furanos policlorados (PCDDs y PCDFs) representan tal vez losPICs más preocupantes y existen altas probabilidades de que se produzcan enlos procesos de combustión a altas temperaturas de prácticamente cualquiercombustible con una base de carbono y en presencia de cualquier fuente decloro.

Las dioxinas y furanos merecen especial atención debido a su extremadatoxicidad, persistencia en el ambiente y tendencia a bioacumularse.

c) Metales PesadosLos metales pesados no pueden ser destruidos por el proceso de

incineración. La misma cantidad de metales presente en los residuos a quemares liberada al medio ambiente a través de la chimenea (en la forma deemisiones gaseosas o pequeñas partículas), en las cenizas volantes y de fondoo en los efluentes de los dispositivos de control de la contaminación.

En algunos casos los incineradores cambian la forma física o química de losmetales de su forma elemental a óxidos metálicos o complejosorganometálicos; o de estado sólido a la forma de vapor o finas partículas.Estos cambios pueden resultar en un incremento de la toxicidad. Por ejemplo,los óxidos de cromo, hierro y zinc y ciertas formas organometálicas demercurio, manganeso o níquel son más tóxicas que los metales en su formaelemental (Dreisbach, 1987).

La distribución de los metales entre las emisiones aéreas de losincineradores, las cenizas de fondo y los residuos de los dispositivos de controlde la contaminación está determinada por factores tales como temperatura,contenido de cloro en los residuos a incinerar y la eficiencia de los dispositivosde control de la contaminación.

Componentes de una planta incineradora de residuosSe tienen distintos tipos de plantas incineradoras según el tipo de

residuo que se vaya a tratar en ellas ya sean residuos sólidos urbanos,hospitalarios o industriales. Pero el esquema inicial es el mismo en todos loscasos, lo que varían son los tratamientos posteriores de los efluentes gaseosos,los líquidos y las cenizas para eliminar los contaminantes de los que hemoshablado (que varían en cada caso). El esquema básico es el siguiente:

1. Depósito donde se introducen los residuos que se van a tratar.2. De aquí pasan al horno de combustión donde se introduce la cantidad

necesaria de aire.3. Las cenizas y escorias caen por debajo de un depósito.

4. Los gases van a una cámara de post-combustión de donde salen haciaunos equipos de control de contaminación de aire.5. De aquí salen los gases limpios y a baja temperatura hacia la atmósfera

por la chimenea y las cenizas solidas que se han formado, sonarrastradas por agua hacia otro depósito para su posterior tratamiento.Las incineradoras de residuos urbanos se pueden diseñar para operarcon dos tipos de residuos sólidos como combustible: residuos brutos oresiduos ya procesados.




La mayoría de las incineradoras actuales usan un horno rotatorio, paraproducir una mezcla lo más homogénea posible, construido de materialrefractario, en el cual se queman los residuos a una temperatura comprendidaentre 950°C y 1.200°C.

El residuo que queda de la combustión se recoge por la parte inferior delhorno, mientras que los gases generados son conducidos a una cámara

secundaria de combustión. Esta cámara asegura una mezcla eficiente del airede combustión con el combustible extra que en ocasiones se añade y tambiénproporciona el tiempo de residencia necesario para homogeneizar el caudal deaire. En la cámara secundaria, que trabaja a unos 1.000°C, los gases seterminan de quemar. El tiempo de residencia en esta cámara suele ser de unos2 a 4 segundos. Los gases de salida además de poseer una temperatura baja,deben estar exentos de contaminantes. Para disminuir la generación decontaminantes, es importante controlar los gases de la parte superior delhorno, que es donde se producen el CO, los NOx y otros compuestos antesvistos. Los NOx se forman donde hay más exceso de oxígeno y lastemperaturas son más elevadas. El CO se genera en las zonas más frías ydonde hay defecto de oxígeno.

Para controlar la contaminación atmosférica, la planta incineradorapuede incluir, por ejemplo, la inyección de amoníaco en la propia zona decombustión para controlar los óxidos de nitrógeno, una depuradora seca ohúmeda (por ejemplo, con lechada de cal) para controlar los óxidos de azufre yun filtro de mangas para separar partículas.

Los gases limpios se conducen a la chimenea para salir a la atmósfera.Las escorias procedentes de la combustión caen desde el horno en una tolvade rechazos localizada debajo, para ser gestionadas junto con las cenizasformadas en la cámara de post combustión y las cenizas volantes procedentesdel filtro de mangas.

Este esquema muestra los principales componentes de un incinerador“moderno” con recuperación de energía. Las plantas individuales varíanconsiderablemente en cuanto a sus equipos.

Fosa (Garbage Pit): el camión recolector vierte los residuos municipales en lafosa, lo suficientemente grande como para almacenar residuos de varios días.Una grúa luego transporta los residuos y los lleva a la tolva, que luego alimenta

el horno.Horno (Furnace): hay varios diseños de hornos, para facilitar supuestamentela oxigenación y el quemado completo de los residuos. Las cenizas y loscomponentes no combustibles que caen del horno se llaman cenizas de fondo.Intercambiador de calor (Heat Exchanger): los gases calientes que salendel horno al intercambiador de calor o la caldera, donde el calor se usa parahacer funcionar una turbina. Esto es lo que genera electricidad.




Desafortunadamente, este paso también tiende a aumentar el riesgo de que segeneren más dioxinas.Enfriador (Quench): Se usa un spray de secado, o depurador, para llevarrápidamente los gases de salida a una temperatura menor a los 200ºC.Generalmente se mezcla carbón activado y cal con el agua que se rocía a losgases de salida. El carbón adsorbe tanto las dioxinas como el mercurio, que de

otra forma atravesarían el sistema de filtrado sin problema. La cal reaccionacon los gases ácidos y los neutraliza.Filtro de tela (Baghouse Filter): esto funciona como una aspiradoragigante, forzando a los gases de salida a pasar a través de los filtros de telapara capturar las partículas, incluyendo al carbón y la cal agregadas.Reducción catalítica selectiva (Selective catalytic reduction – RCS): seinyecta amoníaco o urea para reducir la formación de óxidos de nitrógeno.Según un estudio realizado por la Alianza Global para Alternativas a laIncineración (GAIA), actualmente, la incineración es una tecnología muriendo.Ha fallado en todo lo que se puede imaginar:

• Como tecnología de tratamiento de residuos no es confiable y produceuna corriente de residuos secundarios más peligrosos que los originales.

• Como método de producción de energía es ineficiente y derrocharecursos.

• Como herramienta de desarrollo económico es una catástrofe.• Sus problemas ambientales todavía están siendo identificados.• Es profundamente impopular y poco democrática.




Anexos

Incineración de basuras

Planta incineradora en Malmö – Suecia

Planta de incineración de Darmstadt (Hesse, Alemania)

Bibliografía

• http://es.wikipedia.org/wiki/Incineraci%C3%B3n• http://es.wikipedia.org/wiki/Incineradora_de_residuos_s%C3%B3lidos_org

%C3%A1nicos• http://www.no-burn.org/section.php?id=135

http://es.wikipedia.org/wiki/Incineraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Incineradora_de_residuos_s%C3%B3lidos_org%C3%A1nicos


http://www.no-burn.org/section.php?id=135

http://es.wikipedia.org/wiki/Incineraci%C3%B3n



http://www.no-burn.org/section.php?id=135

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