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7/26/2019 INCINERADOR-TERMAL-TERMINADO.doc

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INCINERADORES TERMALES

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

FILIAL AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

INCINERADOR TERMAL

ASIGNATURA: ANALISIS Y CONTROL DE LA

CONTAMINACION EN AIRE

INTEGRANTES

HUAMANI HUARACA ALEX

BACA ESCOBAR FRANK

DOCENTE

Mg. SONIA YUFRA

SEMESTRE: VIICICLO

SECCION: I

AREQUIPA PERU

201


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INDICE


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INTRODUCCION

La incineracin, como la adsorcin con carbn, es uno de los mtodosmejor conocidos de disosicin de !as residual industrial" Contrario a la

adsorcin con carbn, sin embar!o, la incineracin es un mtodo dedisosicin #nal en el $ue los comuestos combustibles objetables en el!as residual son con%ertidos en %e& de recolectados" 'or otro lado, laadsorcin con carbn ermite la recueracin de comuestos or!(nicos,los cuales ueden tener m(s %alor como sustancias $u)micas $ue or susolo %alor calor)#co" *na !ran %entaja de la incineracin es $ue,%irtualmente, cual$uier corriente or!(nica !aseosa uede ser incineradase!ura + limiamente, siemre $ue se utilice un diseo de in!enier)aaroiado"

A$u) se discute la alicacin articular de la incineracion trmica tantocomo la incineracin catal)tica a corrientes residuales !aseosasconteniendo comuestos or!(nicos %ol(tiles -CO./" La *"S"En%ironmental 'rotection A!enc+ 0 E'A, la A!encia de 'roteccinAmbiental de los EE"**" de#ne $ue cual$uier comuesto or!(nico es unCO. a menos $ue se determine esec)#camente $ue no es un CO." Ene1ecto, un n2mero de or!(nicos -%"!", metano/ se eseci#can como noCO.s" Aun$ue ambos comuestos or!(nicos CO. + no0CO. soncombustibles + or consi!uiente, son imortantes en el diseo delincinerador, esta distincin es imortante, uesto $ue es el control delos CO.s lo $ue est( re!ulado.


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I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1. DESCRIPCION

A este tipo de incinerador tambin se le refiere como un incinerador de llama directa, unoxidador termal, o quemador auxiliar. Sin embargo, el trmino quemador auxiliar esgeneralmente apropiado slo para describir a un oxidador termal utilizado para controlargases provenientes de un proceso en donde la combustin es incompleta.

El proceso ms importante de estos ltimos aos es la destruccin trmica de losresiduos, que implica la utilizacin de altas temperaturas para neutralizar o destruir los

residuos peligrosos. ! como proceso ms importante de destruccin trmica, tenemos elproceso de "#$"#E%A$" ' $'()*S+" E# A+(&SE%A '-"A#+E.

2. OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO TRMICO

%educcin del volumen /0o destruccin del residuo. ependiendo de la composicin, la "ncineracin logra reducciones del volumen del

orden del 123 / del peso del orden del 423. lo cual supone 5enta6as ambientales5enta6as econmicas7 (enor demanda de espacio para su disposicin final%educcin de los costes de transporte para su adecuacin

Estabilizacin del residuo.

8as cenizas resultantes del incinerador son considerablemente ms inertes que elmaterial de entrada

%ecuperacin de energ9a de los residuos. +ambin denominada :valorizacinenergtica: de los residuos.

esinfeccin de los residuos. undamentalmente de residuos orgnicos en los quese consigue la destruccin de patgenos previa a la eliminacin final.


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II. IMPORTANCIA

TIPO DE TECNOLOGA: oxidacin termal

2.- FUNCIONAMIENTO

Es la incineracin trmica la corriente contaminada es usada como combustible delincinerador la temperatura de la corriente de gas residual en generalmente muc;a msba6a que la requerida para la combustin, debe suministrarse energ9a la incinerador paraaumentar la temperatura del gas residual

2.1.- PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO

'xidacin termal es un proceso que permite oxidar materiales de combustibles elevados atemperatura material por encima del punto automocin con presencia de ox9geno.

2.2.- Conta!nant"# A$%!&a'%"#

En primer lugar, a los compuestos orgnicos voltiles


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III. FUNDAMENTOS TEORICOS DE LA INVESTIGACION

III.1 MARCO TEORICO

La incineracin uede de#nirse como un roceso $ue trans1orma los

desec3os slidos en !ases de combustin, escorias + ceni&as,e1ectu(ndose una reduccin en romedio de los desec3os slidos de

un 456 en %olumen, + un 786 en eso"

Est( en1ocado al estudio comleto de una nue%a alternati%a detratamiento de los desec3os slidos, cuente con un incinerador $uesir%a ara $uemar los desec3os slidos

El 1uncionamiento de un incinerador deende directamente de lacantidad + tio de desec3os $ue en el se %an a tratar" Actualmentese utili&an en ma+or medida ara reducir desec3os como aeles +l(sticos, debido a sus caracter)stica de ser combustibles + or lotanto aortar su ener!)a a la combustin, $ue #nalmente radica en la

cantidad de combustible au9iliar ara $uemar los desec3os, el cualreresenta el ma+or costo de oeracin del incinerador"

'or esta ra&n con%iene incinerar los desec3os con m(s alto odercalor)#co, donde los ar(metros tales como la temeratura, eltiemo de residencia, la turbulencia + el e9ceso de o9i!eno est(neseci#cados con l)mites recisos" Asimismo las sustancias $ue seueden emitir, deben 3acerlo dentro de los l)mites establecidos orle+"

Asimismo, a$uellas instalaciones $ue incineren residuos $ue

conten!an cloro deber(n reducir al m)nimo osible el tiemo deen1riamiento entre :55;C +


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consumo de combustible es alto, as) $ue las unidades recuerati%asson las mejores indicadas ara las alicaciones en rocesos m(se$ueos con car!as de CO. de moderadas a altas"

III.2 ESTUDIO PREVIO

El cora&n del incinerador trmico es una =ama estabili&ada ormedio de una bo$uilla, mantenida or una combinacin decombustible au9iliar, comuestos del !as residual + aire au9iliar $uees a!re!ado cuando es necesario" Al asar or la =ama, el !asresidual es calentado desde su temeratura de entrada, 3asta sutemeratura de i!nicin" La temeratura de i!nicin %ar)a aradi1erentes comuestos + usualmente es determinada em)ricamente"Esta es la temeratura a la cual la roorcin de reaccin decombustin -+ consecuentemente la roorcin de roduccin deener!)a/, e9cede la roorcin de rdidas de calor, ele%ando oreso la temeratura de los !ases a al!2n %alor m(s alto" As), cual$uierme&cla or!(nicos>aire se encender( si sus temeraturas sonele%adas a un ni%el su#cientemente alto"

La me&cla conteniendo or!(nicos arde a una temeratura entre latemeratura de recalentado + la temeratura de la reaccin" Es

decir, la i!nicin, tal como se de#ne en esta seccin, ocurre en al!2nunto durante el calentamiento de la corriente residual a medida $ueasa a tra%s de la =ama estabili&ada or medio de una bo$uilla, sinimortar su concentracin" La me&cla contin2a reaccionando amedida $ue =u+e a tra%s de la c(mara de combustin"

El ni%el de control re$uerido de CO. del !as residual $ue debealcan&arse durante el tiemo $ue asa en la c(mara de combustintrmica, dicta la temeratura del reactor" A tiemo de residencia m(scorto, ma+or debe ser la temeratura del reactor" El tiemo deresidencia nominal del !as residual reaccionando en la c(mara de

combustin, est( de#nido como el %olumen de la c(mara decombustin di%idido or la ra&n de =ujo %olumtrico del !as" Lama+or)a de las unidades trmicas est(n diseadas ara roorcionarno m(s de ? se!undo de tiemo de residencia al !as residual contemeraturas t)icas de ?,


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una 1uncin de las esecies !aseosas articulares + del ni%el decontrol deseado"

En la r(ctica, la ma+or)a de las corrientes son me&clas decomuestos, de tal modo $ue comlican a2n m(s la rediccin deesta temeratura" Otros estudios B7,B,B4, los cuales est(nbasados en datos de ruebas reales de camo, muestran $ue losincineradores comerciales !eneralmente deben ser oerados a?,B55o @ con un tiemo de residencia nominal de 5"78 se!undosara ase!urar 46 de destruccin de or!(nicos no 3alo!enados" Enal!unos Estados, se eseci#can la temeratura del reactor + eltiemo de residencia de la unidad, en lu!ar de tratar de medir losni%eles reales de control de CO." La temeratura seleccionada debede mantenerse ara todo el tiemo de residencia seleccionado, ara$ue la combustin sea comleta"

R"()!#!to# $a*a "% P*"-t*ata!"nto +" %a Co**!"nt" +" E!#!,n

+9picamente, no se requiere preCtratamiento alguno, sin embargo, en algunos casos sepuede utilizar un condensador para reducir el volumen total del gas a ser tratado por elincinerador ms costoso.

Lo# !n&!n"*a+o*"# #on )t!%!a+o# $a*a &ont*o%a* %o# COV $*o"n!"nt"# +" )naa$%!a a*!"+a+ +" $*o&"#o# !n+)#t*!a%"# !n&%)/"n+o0 $"*o no %!!tn+o#"0 a %o##!)!"nt"#

Almacenamiento / carga0descarga de productos de petrleo / otros l9quidos

orgnicos voltiles 8impieza de recipientes


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8a eficiencia de destruccin de $'5 depende de los criterios de diseo en incineradores por lo general no estn disponibles en la literatura.Sin embargo, los factores de emisin para (> en los procesos de an;9drido ftlico con

incineradores estn disponibles.

8a tabla B presenta un anlisis detallado de los rangos de eficiencia de control de (>B2por industria, para los incineradores recuperativos. 8a eficiencia de control de $'5reportada para estos dispositivos vari dentro de un rango de 2 a 11.13. Estos rangos deeficiencia de control son grandes porque inclu/en localidades que no poseen emisionesde $'5 / controlan nicamente (>.

Ta'%a 1. E6!&!"n&!a# +" D"#t*)&&!,n +" MP17 +" %o# In&!n"*a+o*"# R"&)$"*at!o# $o*In+)#t*!a 8R"6. EPA0 199';


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3.


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*n incinerador termal sencillo est compuesto por la cmara de combustin / no inclu/eninguna recuperacin de calor del aire de escape por medio de un intercambiador de caloror tanto, cualquier mezclaorgnica0aire se encender si su temperatura es elevada a un nivel suficientemente altoA, B11Ia=. El nivel requerido de control de los $'5 del gas de desec;o que debeser alcanzado dentro del tiempo que este pasa en la cmara de combustin termal dicta latemperatura del reactor. Entre ms corta sea el tiempo de residencia, ms alta deber serla temperatura del reactor. El tiempo de residencia nominal del gas de desec;oreaccionando en la cmara de combustin se define como el volumen de la cmara de

combustin dividido por la velocidad del flu6o volumtrico del gas. 8a ma/or9a de lasunidades trmicas estn diseadas para proporcionar no ms que un segundo de tiempode residencia al gas de desec;o con temperaturas t9picas de I2 a BB22H$


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J 8a operacin de los mismos se derivan una serie de residuos, en forma depolvos, lodos / aguas contaminadas, a los que ;an de aadirse las cenizasfi6as del ;orno de combustin.

J Sobre todos estos residuos secundarios ;an de practicarse los controlesanal9ticos necesarios para determinar si se trata o no de %+> / establecerla v9a de gestin ms adecuada.

J ada la diversidad de situaciones posibles, el coste de la incineracinpuede variar entre mrgenes mu/ amplios, aunque, en general, resulta unaoperacin cara en trminos comparativos. Sin embargo, en no pocos casospuede resultar la opcin ms indicada e incluso la nica capaz de cubrircon garant9as el tratamiento residuos de alta peligrosidad.

J #ecesidad de adecuar el tamao del residuo al incinerador.

IV. HIPOTESIS Y VARIABLE

IV.1 HIPTESIS:

Centrados en la necesidad de crear un rototio de naturale&a

ractica + 1uncional, sobre un (rea donde +a e9isten di1erentes

ociones disonibles + or tanto, no e9iste una incertidumbre,

in3erente lo $ue se retende es incidir sobre las caracter)sticas delsistema, de modo $ue, la 3itesis sobre la cual se retende

obtener una conclusin esF

Emleando conocimientos b(sicos de in!enier)a, as) como material

+ e$uios disonibles en el mercado es osible el diseo + la

construccin de un sistema de o9idar los CO. mediante la

temeratura ara una alicacin ecuaria simle el cual cumla

con la remisa de ser econmico, adem(s de ser con#able +

cometiti%o con sus contraartes del mercado comercial"

IV.2 IDENTIFICACION DE VARIABLES

+emperatura'x9geno$ombustin

Ca*a&t"*4#t!&a# +" %a Co**!"nt" +" E!#!,n:


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a. F%)>o +" A!*": 8as velocidades t9picas del flu6o de aire para los incineradoresrecuperativos son de 2.@KC@K metros cbicos estndar por segundo ara calcular la cantidad de '@ de un residuo/ disear el sistema de incineracin es necesario conocer la composicinelemental de los residuos.


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J >ara el aire de operacin se determina el aire m9nimo necesario para unacombustin completa


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J R">!%%a# +" !n&!n"*a&!,n7 8os residuos depositados en la re6illa se giran o muevenpara asegurar la aireacin de la masa de residuos a travs de los agu6eros de lare6illa. *sadas para residuos slidos municipales, no l9quidos o lodos.

@o*no# *otato*!o#: 8os residuos se depositan en un ;orno rotatorio lento. $onvenientespara slidos, lodos / l9quidos.

E% $*!"* $a#o ant"# +" +"&!+!* %a In&!n"*a&!,n +" )n R"#!+)o "# &ono&"* #)#&a*a&t"*4#t!&a#:

-G"n"*a%"#

Cuente del residuo C+ipo de recipienteC>recauciones de mane6o C#aturaleza del riesgoC$alidad del residuo7 qu sea ;omogneo o ;eterogneo.C$ambio de composicin con el tiempo

C$aracter9sticas de los recipientes

-F4#!&a#

CEstado f9sicoCracciones en pesoC$aracter9sticas de la alimentacinC$alor espec9fico C#ecesidad de '@C+emperatura de la llamaC$ontenido de ;umedadC$ontenido en voltilesC>roductos de la combustin

C$ontenido / caracter9sticas de las cenizasC$ondiciones tiempoCtemperatura de descomposicin de %esiduos comple6os

-)4!&a#

Anlisis inmediato / elementalC Sustancias txicas7 $, ?, ', S, #, $l, )r, !C (etales pesados7 ?g, >b, $d, $u, #i, $r, As, Se, )e, asbestosC $ompuestos especiales7 benceno, >$)Ns, dioxinas, furanos.


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En general se puede decir que al menos es necesario BB, O0g para una combustineconmica. >ara valores ms ba6os se ;ace necesario la adicin de$antidades importantes de combustible para mantener la temperatura de incineracinJ 5alor calor9fico superior7 El agua producida en la combustin ;a$ondensado como l9quido

J 5alor calor9fico inferior7 El agua producida en la combustin>ermanece en estado gaseoso

T)*')%"n&!a:

@L22P %e P B2222

=.3 E6!&!"n&!a +" "%!!na&!,n +"% &onta!nant":

8as incineradoras de residuos peligrosos, deben asegurar una eficiencia el 11,113respecto al principal residuo orgnico peligroso.

J Qin M lu6o de masa del principal contam9nate al incinerador a la entrada

J Qout M lu6o de masa del principal contam9nate en los gases de salida armetros del )alance de materia en el incinerador

#ormalmente como flu6os de7

=.


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Estos tres estudios tambin conclu/en que el mezclado es un factor cr9tico en ladeterminacin de la eficiencia de destruccin. Aun cuando no pueda medirse, elmezclado es un factor de igual o ma/or importancia que otros parmetros, tales como latemperatura. 8a manera ms viable / eficiente de me6orar el mezclado en un incineradores a6ustndolo despus del arranque. El nivel de control de 1F3 discutido en los prrafosprevios presume un a6uste tal.

>or ltimo, una vez que la unidad est construida, es responsabilidad del usuario operar /mantener al incinerador para asegurar el cumplimiento con las regulaciones aplicables.

In&!n"*a+o*"# +" F%aa D!*"&ta

Existen muc;as configuraciones de incineradores con el mismo ob6etivo llevar lacorriente conteniendo $'5 a la temperatura requerida de reaccin / mantenerla a;9 porel tiempo dado de reaccin, para alcanzar la eficiencia requerida de destruccin. Ele6emplo ms simple de tal sistema es el incinerador de flama directa. $on referencia a laigura @.B, el incinerador de flama directa se compone solo de la cmara de combustin.El precalentador del gas residual / el intercambiador de calor de recuperacin secundaria

de energ9a, son dispositivos de recuperacin de energ9a / no estn incluidos como partedel incinerador de flama directa.

In&!n"*a+o*"# R"&)$"*at!o#

8os incineradores recuperativos tienen una eficiencia energtica me6orada como resultadode colocar intercambiadores de calor en las corrientes calientes de gas de salida. $onreferencia a la igura @.B, el incinerador recuperativo se compone de una cmara decombustin, el precalentador del gas residual /, de ser apropiado, el intercambiador decalor recuperador secundario de energ9a.

%ecuperacin >rimaria de Energ9a recalentamiento de las $orrientes de Entrada= C>ueden realizarse considerables a;orros de combustible utilizando el gas de salida


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suministrada por la combustin de combustible en la cmara de combustin / en laprctica solo se procuran temperaturas de precalentado moderadas.


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TRANSFERENCIA DE CALOR AISLAMIENTO TRMICO

>ara definir la proteccin trmica que debern tener las cmaras del incinerador, seconsiderarn las experiencias de equipos /a construidos, tomando los datos desdecatlogos TB1 @2 @B @@ @LU.

$on el ob6eto de permitir el traba6o a altas temperaturas de operacin, se debe protegercon materiales refractarios


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Se utilizaran las siguientes temperaturas de operacin7 422H$ en la cmara primariaosibilidad de tratar una amplia gama de residuos.

>osee carcter de solucin final, en cuanto que consigue la destruccin de loscontaminantes. #o obstante, dic;a destruccin no conduce a la ausencia total deresiduos, pero esto constitu/e una caracter9stica general de cualquier sistema detratamiento

Supone una importante disminucin del volumen / peso final de residuos respectoa las cantidades procesadas / en la eliminacin o reduccin sustancial de la toxicidad/0o peligrosidad de los mismos, como resultado de la destruccin efectiva, v9acombustin, de los componentes orgnicos responsables de dic;a peligrosidad.


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lexibilidad operativa /a que con un mismo reactor pueden darse distintastemperaturas, turbulencias, tiempos, etc. segn el tipo residuo. $apacidad deinstalacin variable

>ara residuos con una proporcin relativamente alta de materia orgnicaconstitu/e, en principio, una opcin interesante, por su carcter destructivo / laposibilidad de aprovec;amiento energtico, que permite considerarla como una v9a devalorizacin.

>osibilidad de incineracin inCsitu sin transporte a reas distantes

>osibilidad de control de las descargas de aire para minimizar el impactoambientas

cil finalizacin que no supone riesgos para el generador u operador.

=..-D"#"nta>a#:

8os costos de operacin de los incineradores termales son relativamente altos debidoa los costos del combustible suplemental.

8os incineradores termales no estn bien indicados para corrientes con flu6oaltamente variable debido al tiempo reducido de residencia / al mezclado deficientedurante condiciones de flu6o incrementado los cuales disminu/en lo completo de lacombustin. Esto causa que la temperatura de la cmara de combustin descienda, / de estemodo disminu/a la eficiencia de destruccin A, B11B=. 8os incineradores, en general, no son recomendables para controlar gases quecontengan compuestos que contienen ;algeno o azufre debido a la formacin degases altamente corrosivos. En tales casos, pudiera ser necesario instalar un sistema de tratamiento de gasescidos de postCoxidacin, dependiendo de la concentracin en la salida A,

B11Ia=. 8os incineradores termales adems no son generalmente efectivos en costo paralas corrientes de vapor orgnico de ba6a concentracin / alto flu6o A, B11=.


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VI.- CONCLUSIONES

8a incineracin es una medida de tipo corrector ambiental ms. Su utilizacindepender del tipo de residuo / de las condiciones particulares de cada zona, nopudindose nunca descartar como posibilidad real de gestin.

8a incineracin es compatible con la minimizacin


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los %esiduos, lo que les lleva a actuar :tarde / mal:, primando ms las razoneselectorales que las tcnicas / ambientales, se debe uniformizar criterios, teniendocomo ob6etivo el (edio Ambiente / dedicando los medios necesarios para unacorrecta inspeccin / control.

VII. REFERENCIAS

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Nostrand Reinhold, New or!.EPA, 1991. ".#. EPA, $%%ice o% Research and e'elo(ment, )*ontrol

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