ES2278012T3 - Aparato para el tratamiento de residuos con una camara de distribucion/mezclado para un liquido oxidante y procedimiento correspondiente. - Google Patents

Abstract

Aparato para el tratamiento de residuos que presenta una cámara de tratamiento de residuos (10) sustancialmente longitudinal adaptada para alojar una columna (35) de residuo, en el que dicha cámara de tratamiento comprende una parte superior (14) de cámara unida a una parte inferior (200) de cámara por medio de una transición entre las mismas, comprendiendo dicha parte superior medios de entrada de residuos (20) y por lo menos unos medios de salida de gases, comprendiendo dicha parte inferior por lo menos unos medios de antorcha (40) de plasma que presentan un extremo de salida de la misma que se extiende hacia el interior de dicha parte inferior para proporcionar suficiente calor por lo menos para posibilitar que el residuo orgánico alojado en la misma se convierta en gases combustibles, estando caracterizado el aparato porque dicha transición comprende un cambio en la pendiente del perfil interno de la cámara de tratamiento entre dicha parte superior (14) y dicha parte inferior tomada a lo largo de una dirección longitudinal, de modo que por lo menos una parte de la pared interna de dicha parte inferior está desplazada transversalmente hacia fuera de dicha transición a lo largo de la periferia de la misma con respecto a la pared interna de dicha parte superior formando así un espacio periférico adicional en la parte inferior con respecto a la parte superior de la cámara, sirviendo dicho espacio periférico como por lo menos una cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante (300), comprendiendo dicha cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante por lo menos una entrada (75) de fluido oxidante para proporcionar fluido oxidante a la misma desde una fuente adecuada, estando situada dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante en una posición en la que la sección transversal interna de dicha parte inferior en dicha posición es sustancialmente mayor que la sección transversal interna de dicha parte superior por lo menos justo por encima de dicha transición.

Description

Aparato para el tratamiento de residuos con una cámara de distribución/mezclado para un líquido oxidante y procedimiento correspondiente.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato para la conversión de residuos, incluyendo el tratamiento, tratamiento o eliminación de residuos. En particular, la presente invención se dirige a una disposición mejorada para mezclar, distribuir y precalentar fluidos oxidantes que incluyen gases u otros reactivos proporcionados a un horno en una planta de tratamiento de residuos basada en una antorcha de plasma.

Antecedentes

Se conoce bien el tratamiento de residuos incluyendo los residuos municipales, residuos médicos, residuos tóxicos y radioactivos por medio de plantas de tratamiento basadas en una antorcha de plasma. En referencia a la figura 1, una típica planta (1) de tratamiento basada en plasma de la técnica anterior comprende una cámara de tratamiento (10) normalmente en la forma de un árbol vertical, en el que se introducen normalmente residuos sólidos (20); y también mezclados (es decir, generalmente, sólidos más líquidos y/o semilíquidos), en el extremo superior del mismo por medio de medios de entrada de residuos que comprenden una disposición de esclusa neumática (30). Una o una pluralidad de antorchas (40) de plasma en el extremo inferior de la cámara (10) calienta la columna (35) de residuo en la cámara (10), convirtiendo el residuo en gases que se canalizan hacia fuera por medio de una salida (50), y un material (38) líquido (normalmente metales fundidos y/o escoria) que se recoge periódica o continuamente en el extremo inferior de la cámara (10) por medio de un depósito (60). Pueden proporcionarse fluidos o gases oxidantes, tales como aire oxígeno o vapor (70) en el extremo inferior de la cámara (10) para convertir los residuos carbonizados que comprenden carbono, producidos en el tratamiento de residuos orgánicos, en gases producto tales como CO y H_{2}, por ejemplo. Una disposición similar para ocuparse de residuos sólidos se describe en la patente US nº 5.143.000, el contenido del cual se incorpora en la presente memoria como referencia al mismo.

Por lo menos dos problemas se encuentran comúnmente en relación con la provisión de fluidos oxidantes a la cámara que evitan el funcionamiento suave de tales hornos o plantas de tratamiento. Según se procesa el residuo y pasa a las partes inferiores más calientes de la cámara, pueden depositarse residuos inorgánicos en la forma de material fundido o semifundido (incluyendo metal, óxidos, sales, etc.) en las paredes de la cámara, en ocasiones obstruyendo o por lo menos obstruyendo parcialmente las salidas de fluido o gas oxidantes hacia la cámara, así como las salidas de la antorcha de plasma. Una vez que ha ocurrido esto, el material depositado sólo puede retirarse manualmente, es decir, apagando la planta, y después de que se enfríe retirando mecánicamente o de otra manera la obstrucción, o, aumentando la temperatura en la cámara de modo que el material depositado (metal, óxidos, sales, etc.) se funde y fluye lejos de la salida de gas oxidante. La primera solución da como resultado un tiempo de parada, con las consiguientes consecuencias económicas. La segunda solución no siempre es viable, y requiere proporcionar más energía a la cámara, lo que reduce la eficacia térmica y económica de la planta.

El segundo problema es al proporcionar gases o fluidos oxidantes al residuo meticulosa y rápidamente, de modo que todo el producto carbonizado en el residuo puede convertirse en gases útiles de manera efectiva y eficaz. En muchas plantas de tratamiento de la técnica anterior, los gases oxidantes se dirigen hacia el eje de la cámara, y aunque penetran en la columna de residuo en cierta medida, no se consigue una distribución homogénea. En la patente US nº 5.143.000, se introduce vapor tangencialmente en una parte inferior de la cámara de tratamiento, aproximadamente a medio camino entre el eje longitudinal de la cámara y al pared de la misma. Esta configuración tampoco es muy efectiva al distribuir el fluido oxidante, ya que la composición amorfa y densa del residuo en esta parte de la cámara evita que el fluido oxidante llegue a todas las partes del residuo de manera efectiva. El documento SU 1715107 describe una planta de tratamiento de residuos que presenta un crisol inferior metálico enfriado con agua de doble pared, en el que se usa un inductor para proporcionar calor al residuo, y una parte superior fabricada de material refractario, y que presenta el mismo diámetro interno que el crisol inferior. Se proporciona gas oxidante en una ubicación entre la parte superior y el crisol por medio de una pluralidad de aberturas situadas circunferencialmente en el mismo, suministradas mediante una disposición de tubería anular externa de aire fabricada de metal. Esta disposición se describe específicamente con respecto a una planta basada en calentamiento por inducción, y no sería adecuada para una planta basada en plasma, en la que las temperaturas de funcionamiento son mucho mayores y usualmente se necesitan material refractarios para la parte de crisol de la misma, ya que la tubería metálica se fundiría. De hecho, la configuración de tubería anular, aunque proporciona una multitud de orificios de entrada de fluido oxidante a la cámara, no puede adaptarse fácilmente a las plantas de tratamiento en las que la parte inferior de la cámara de tratamiento está fabricada de un material refractario en vez de metal, ya que un material refractario de este tipo no se presta fácilmente a sí mismo a presentar una pluralidad de perforaciones taladradas en el mismo, ya que, por ejemplo, la resistencia mecánica de la pared del horno se debilita sustancialmente. Además, el proporcionar una pluralidad de ubicaciones individuales y separadas a lo largo de la circunferencia para inyectar los gases oxidantes no es completamente efectivo para posibilitar que los gases penetren en la columna de residuo, en particular las entradas diferenciadas tienden a bloquearse durante el funcionamiento de la cámara, tal como se mencionó anteriormente en la presente memoria, y el enfriamiento con agua proporcionado al crisol da como resultado cierta solidificación y deposición de material sobre el mismo, lo que agrava el bloque de las entradas.

Por tanto, ninguna de las patentes anteriores, cuyo contenido se incorporan en la presente memoria como referencia al mismo, proporcionan una distribución adecuada de los gases oxidantes a la columna de residuo, particularmente en una planta en la que la parte inferior más caliente de la cámara de tratamiento está fabricada de material refractario. Además, ninguna de estas patentes da a conocer o sugiere cómo evitar la obstrucción de los orificios de entrada de gas oxidante o las antorchas de plasma debido a la deposición de residuo inorgánico fundido o semifundido sobre los mismos.

Por tanto un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de entrada de gas oxidante para posibilitar una introducción eficaz y rápida de los gases oxidantes al residuo que supera las limitaciones de las plantas de la técnica anterior.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema tal que permite el mezclado del fluido o los gases oxidantes relativamente fríos con los gases de plasma calientes generados mediante las antorchas de plasma de tal modo que posibilita la reacción uniforme y rápida del fluido o los gases oxidantes precalentados y el producto carbonizado en la zona de gasificación.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema tal que puede incorporarse en un aparato para el tratamiento de residuos sólidos.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para evitar sustancialmente el bloqueo de los orificios de entrada de gas oxidante y/o las antorchas de plasma en un aparato para el tratamiento de tipo antorcha de plasma.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo tal que es relativamente fácil de incorporar mecánica y por tanto económicamente a un diseño de cámara de tratamiento.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema tal incorporado como una parte integrada de un convertidor de residuos mixto de tipo basado en una antorcha de plasma.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema tal que puede ajustarse fácilmente con respecto a por lo menos algunos convertidores de residuos existentes basados en plasma.

La presente invención alcanza estos y otros objetivos proporcionando el aparato para el tratamiento de residuos según se define en la reivindicación 1. Especialmente, se proporciona una cámara o canal de distribución de fluido oxidante incorporado en el diseño de la cámara de tratamiento, presentando el canal por lo menos una entrada u orificio de entrada de fluido oxidante asociado con el mismo para introducir fluido oxidante en el mismo desde una fuente adecuada. El canal está rebajado con respecto a la columna de residuo de modo que los fluidos oxidantes se dividen inicialmente de la columna de residuo, posibilitando que los fluidos oxidantes se distribuyan circunferencialmente o por lo menos periféricamente alrededor de la columna de residuo, posibilitando así que los fluidos oxidantes penetren entonces en la columna de residuo desde todas las direcciones. Un canal de este tipo puede formarse como una parte integrada de la cámara usando material refractario. Las antorchas de plasma pueden ubicarse de manera similar en una forma de tipo rebaje también incorporada en el material refractario, para minimizar la obstrucción mediante el material inorgánico depositado.

Aunque algunas plantas de tratamiento basadas en plasma pueden presentar un rebaje o un canal entre parte de la columna de residuo y parte de la pared de la cámara de tratamiento, tales rebajes no son funcionales en el sentido de la presente invención. En otras palabras, no están dirigidos a proporcionar una distribución circunferencial de fluido oxidante a una parte de la columna de residuo en la que el producto carbonizado se está convirtiendo en gases producto, y de hecho no están adaptados para hacer esto. De hecho, tal como se muestra a modo de ejemplo por la patente US nº 4.881.944, algunas plantas de la técnica anterior de este tipo ni describen ni sugieren ninguna instalación en absoluto para proporcionar fluido oxidante al residuo, mucho menos para la distribución circunferencial del mismo, y ni se dirigen a solucionar los problemas tratados por la presente invención ni proporcionar una solución similar. Las patentes japonesas nº JP 10110917 y JP 10089645 describen cada una un horno de fusión vertical que presenta una sección intermedia con comba en la que se proporciona una pluralidad de orificios de suministro de gas de combustión para formar una cámara de combustión anular. No se usa ninguna antorcha de plasma en estos hornos. Los gases de combustión se proporcionan así al espacio de combustión anular proporcionado en la sección intermedia con el fin de quemar el residuo en la zona de descomposición térmica y evitar así o reducir el relleno de la misma. Se proporciona aire al horno por medio de una pluralidad de orificios de entrada en el extremo inferior del horno, en el que la sección transversal del horno vuelve al tamaño sin comba original. Un sistema de este tipo no es fácilmente adecuado para una planta de tratamiento basada en una antorcha de plasma. Por ejemplo, resultaría un cierto enfriamiento de los materiales inorgánicos fundidos en el extremo inferior de la cámara de tratamiento debido al efecto de enfriamiento del aire proporcionado en el mismo, lo que a su vez podría provocar el bloqueo de los orificios de entrada de fluido solidificando el material inorgánico. Además, durante la combustión, se proporcionan gases en la sección con comba para quemar los gases producto, no se sugiere el suministro de fluido oxidante en la misma exclusivamente con el fin de convertir residuo orgánico tal como producto carbonizado en gases producto. Por el contrario, el objetivo de estas patentes es reducir el relleno y requiere la adición de gases de combustión al interior de la sección con comba para ello, proporcionándose aire oxidante al horno en vez de a la sección con comba por medio de los orificios de entrada inferiores, tal como se describió anteriormente. Un sistema de este tipo no es fácilmente adecuado para precalentar gases oxidantes y producto carbonizado dentro de la cámara de combustión sin la combustión de combustible en la misma.

La patente US nº 5.657.706 se refiere a un aparato para procesar residuos, que está dividido en tres secciones verticales. Los residuos se introducen por medio de la sección intermedia, la cámara de gasificación, y se abastece aire de combustión al mismo por medio de aberturas laterales a nivel con las placas de base (no mostradas en la figura). Sin embargo, parece que no se da a conocer ni se sugiere una cámara de distribución y mezclado para distribuir y mezclar fluido oxidante alrededor de una columna de residuo. En particular, no se describe ni se insinúa ninguna cámara de mezclado y distribución que presente una abertura periférica en comunicación continua del fluido periférico con una columna de residuo, ni que presente una pared externa periférica que está formada tal como en la presente invención.

El documento EP 850.885 se refiere a un aparato de tratamiento de colada que comprende un conducto que está desplazado lateralmente de la cámara principal, y que comprende una entrada para un gas tal como aire. El conducto está proporcionado para la descarga de colada y no es para distribuir fluido oxidante alrededor de ningún residuo (la ubicación de la entrada de gas está sustancialmente aguas abajo del extremo inferior del residuo). No se da a conocer ni se insinúa una cámara de distribución y mezclado para fluidos oxidantes, menos una que presente una abertura periférica en comunicación continua de fluido periférico con una columna de residuo, ni que presente una pared externa periférica que se forma tal como en la presente invención.

El documento EP 837.041 se refiere a un tratamiento de plasma de cenizas, en el que se proporcionan varios electrodos basculantes en un aparato basado en plasma. Aunque la pared de la parte inferior del aparato está desplazada lateralmente con respecto a una parte superior del mismo, las lanzas que se usan para proporcionar aire y vapor se ubican en la parte superior del aparato, y por tanto no están asociadas directamente a la pared desplazada de la parte inferior. Además, existe una falta de comunicación de fluido entre la parte superior de la cámara que comprende estas lanzas, y la parte inferior más ancha de la cámara, debido a un tapón de bloqueo de residuo en la parte superior que está presente durante el funcionamiento de la cámara. No se da a conocer ni se insinúa una cámara de mezclado y distribución para distribuir fluidos oxidantes desde las lanzas alrededor de la columna de residuo, menos tal como en la presente invención.

El documento EP 625.869 se refiere a un aparato de arco de plasma que puede usarse para el tratamiento de residuos. Se proporciona una carcasa de crisol que presenta un diámetro menor que la cubierta de la caldera de fusión externa, proporcionando un hueco anular para permitir el ingreso de aire en el horno de arco de plasma. Por tanto, tal como se ilustra en las figuras, una pared orientada de la parte superior (incluyendo la cubierta) está realmente desplazada hacia fuera con respecto a la parte inferior del aparato (la carcasa de la caldera de fusión), que es lo inverso de la disposición de la presente invención, tal como resultará evidente a continuación en la presente memoria. Además, la única entrada oxidante a la cámara es el orificio central superior, que se encuentra en el medio de la parte superior de la columna de residuo. Por tanto, en una configuración de este tipo, no hay ninguna comunicación de fluido entre la parte superior de la cámara que comprende esta entrada, y la parte inferior de la cámara, debido a un tapón de bloqueo de residuo que está presente en la misma durante el funcionamiento de la cámara. No se da a conocer ni se insinúa una cámara de mezclado y distribución para distribuir fluidos oxidantes desde las lanzas alrededor de la parte inferior de la columna de residuo, menos tal como en la presente
invención.

Estas referencias no dan a conocer ni sugieren una cámara de distribución y mezclado que presenta:

una abertura periférica en comunicación sustancialmente continua de fluido periférico con una parte inferior de una dicha columna de residuo cuando dicha columna de residuo está alojada en dicha parte inferior y en comunicación de fluido con por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante;

una pared externa periférica de la misma formada por un desplazamiento hacia fuera lateral de una pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento con respecto a una pared orientada hacia dentro de dicha parte superior de la cámara de tratamiento; y

en la que por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante está separada de y asociada con dicho por lo menos unos medios de antorcha de plasma de tal modo que durante el funcionamiento de dicho aparato se dirige fluido oxidante que fluye desde la dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado en una zona de temperatura alta proporcionado por el por lo menos unos medios de antorcha de plasma que están asociados con dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante.

Por tanto, no sólo estas referencias no se dirigen a proporcionar una cámara de mezclado y distribución tal como en la presente invención, sino que describen características de cámaras de tratamiento que son diferentes en estructura y función a la cámara de mezclado y distribución de la presente invención.

En general, las plantas de tratamiento basadas en plasma que sólo proporcionan agentes oxidantes por medio de las antorchas de plasma también están limitadas porque si se necesita más fluido oxidante para procesar el producto carbonizado, esto da como resultado una reducción correspondiente de la temperatura producida mediante las antorchas de plasma. Esto a su vez da como resultado mayores depósitos de material inorgánico, lo que a su vez provoca los problemas de congestión tratados anteriormente. Por otro lado, si se desea aumentar la temperatura de las antorchas de plasma, debe reducirse el fluido oxidante proporcionado a las mismas, lo que da como resultado que el producto carbonizado en la columna de residuo no se oxida completamente para dar gases producto o alternativamente la energía que se necesita proporcionar a las antorchas de plasma debe aumentarse, lo que reduce la eficacia del proceso. Por tanto, el proporcionar una entrada de fluido oxidante, independiente de las antorchas de plasma, permite una libertad adicional en la manera en la que puede usarse la planta de tratamiento, ya que esto posibilita que se aumenten simultáneamente tanto la temperatura de los chorros de plasma y el caudal volumétrico del fluido oxidante según sea necesario. Sin embargo, los hornos basados en antorchas de plasma que emplean entradas de fluido oxidante independientes de las antorchas de plasma no están necesariamente sin problemas. Los hornos de este tipo necesitan diseñarse de una manera tal que las entradas de fluido oxidante, que proporcionan fluidos o gases oxidantes relativamente fríos, están suficientemente separados de los productos inorgánicos fundidos, y en particular de las salidas de descarga de los mismos. Por otra parte, la congestión de estas salidas de descarga puede producirse debido al enfriamiento de la colada (y la solidificación de la misma) mediante la acción de los fluidos oxidantes relativamente fríos sobre la colada.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un aparato para el tratamiento de residuos tal como se define en la reivindicación 1, y por tanto, a conseguir los objetivos mencionados anteriormente. Las formas de realización adicionales del aparato se definen en las reivindicaciones dependientes 2 a 34.

Por tanto, normalmente, por lo menos una parte de una pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento está desplazada lateralmente hacia fuera con respecto a una pared orientada hacia dentro de dicha parte superior de la cámara de tratamiento tal como para proporcionar dicha por lo menos una cámara de distribución y mezclado entre dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente hacia fuera y una periferia circunferencial de parte de la columna de residuo puede estar alojada en dicha cámara de tratamiento aguas abajo de dicha parte superior, estando adaptada dicha por lo menos una cámara de distribución y mezclado para proporcionar comunicación de fluido entre dicha periferia de una columna de residuo alojada en dicha parte inferior y dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante.

La pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente y la parte orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento están fabricadas normalmente de un material refractario
adecuado.

La pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente puede estar desplazada lateralmente de dicha pared orientada hacia dentro de dicha parte superior por un primer desplazamiento que es aproximadamente constante a lo largo de dicha pared orientada hacia dentro. Alternativamente, la pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente está desplazada lateralmente de dicha pared orientada hacia dentro de dicha parte superior por un primer desplazamiento que es relativamente mayor en una ubicación en la que está comprendida dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante que un promedio de dicho desplazamiento tomado a lo largo de dicha pared orientada hacia dentro. Un primer desplazamiento de este tipo a aproximadamente 180° de dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante puede ser relativamente menor que un promedio de dicho desplazamiento tomado a lo largo de dicha pared orientada hacia
dentro.

Una parte superior de dicha cámara de distribución y mezclado puede estar unida mediante una pared superior sustancialmente anular que se extiende lateral o radialmente hacia el centro de la misma de dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente mediante un segundo desplazamiento. Normalmente, el segundo desplazamiento es similar en magnitud al de dicho primer desplazamiento. Por lo menos una entrada de fluido oxidante puede estar comprendida en dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente y/o en dicha pared superior anular.

Por lo menos la pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento puede ser de forma sustancialmente troncocónica presentando un semiángulo cónico mayor que el de una pared orientada hacia dentro de dicha parte superior de la cámara de tratamiento, y la parte superior puede ser sustancialmente cilíndrica, presentando un semiángulo cónico de aproximadamente 0°.

Alternativamente, por lo menos dicha pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento es de forma sustancialmente cilíndrica presentando un radio interno mayor que el de dicha parte superior de la cámara de tratamiento, siendo la parte superior sustancialmente cilíndrica.

Alternativamente, la pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento puede ser de forma sustancialmente troncopiramidal presentando secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento. La pared orientada hacia dentro de dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento puede ser de forma sustancialmente troncopiramidal presentando secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento. Las secciones transversales poligonales de dicha parte superior y de dicha parte inferior opcionalmente son sustancialmente rectangulares.

Opcionalmente, una parte inferior de dicha cámara de distribución y mezclado está en comunicación abierta con una parte de fondo de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento que se extiende hacia abajo desde dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente.

Además opcionalmente, una parte inferior de dicha cámara de distribución y mezclado está unida mediante una pared inferior anular que se extiende lateral o radialmente hacia el centro de la misma desde dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente mediante un tercer desplazamiento. Normalmente, el tercer desplazamiento es menor en magnitud que la de dicho segundo desplazamiento. El área superficial de dicha pared inferior anular es preferentemente inferior a un área superficial de dicha pared superior anular en una cantidad S que puede estar comprendida entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 99% de dicha área superficial de dicha pared superior anular.

Opcionalmente, el aparato para el tratamiento de residuos comprende además una segunda cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante desplazada verticalmente hacia abajo con respecto a dicha cámara de distribución y mezclado. Preferentemente, el área superficial de la pared inferior anular de la misma es menor que un área superficial de la pared superior anular de la misma en una cantidad S' que puede estar comprendida entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 99% de dicho área superficial de dicha pared superior anular de dicha segunda cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante.

Opcionalmente, por lo menos unos medios de antorcha de plasma está comprendido en un nicho adecuado formado en dicha parte de fondo de dicha cámara de tratamiento, de tal modo que el extremo de salida de dicha por lo menos una antorcha de plasma está desplazado de una dicha columna de residuo alojada en dicha cámara de tratamiento. Además opcionalmente, por lo menos unos medios de antorcha de plasma están comprendidos en una cámara auxiliar adecuada dispuesta lateralmente con respecto a la cámara de tratamiento y en comunicación con la misma por medio de una embocadura adecuada, de tal modo que el extremo de salida de dicho por lo menos unos medios de antorcha de plasma están desplazados de una dicha columna de residuo alojada en dicha cámara de tratamiento. Alternativamente, la cámara de tratamiento de residuos puede comprender además una pluralidad de dichas cámaras auxiliares, en las que cada dicha cámara auxiliar adicional se dispone lateralmente con respecto a la cámara de tratamiento y en comunicación con la misma por medio de una embocadura adecuada, de tal modo que el extremo de salida de dicho por lo menos unos medios de antorcha de plasma comprendidos en la misma está desplazado de una dicha columna de residuo alojada en dicha cámara de tratamiento. Por lo menos una dicha cámara auxiliar comprende además por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante.

Opcionalmente, se forma una discontinuidad en el perfil interno de la cámara de tratamiento entre dicha parte superior y dicha parte inferior de la misma. En particular, el área de sección transversal de dicha planta de tratamiento tomada a lo largo de planos perpendiculares al eje longitudinal por lo menos entre la posición longitudinal del centro de la parte más alta de dicha entrada de fluido oxidante a la posición longitudinal del centro del extremo de salida de una parte más baja de dichos medios de antorcha de plasma es sustancialmente mayor que el área de sección transversal de dicha parte superior justo por encima de dicha discontinuidad. Opcionalmente, por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante puede proporcionarse en una ubicación en dicha cámara de distribución y mezclado de tal modo que el ángulo \phi entre el eje longitudinal de la cámara de tratamiento y una línea imaginaria que conecta el centro de dicha entrada de fluido oxidante con dicha discontinuidad, tomada a lo largo de un plano que incluye dicho eje y dicho centro, está en el intervalo de entre aproximadamente 0,5° y aproximadamente 120°. Además opcionalmente, por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante se dispone en una ubicación de tal modo que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje longitudinal de la cámara de tratamiento y el centro de dicha entrada de fluido oxidante, y el plano que incluye el dicho eje longitudinal y el centro del extremo de dicha antorcha de plasma, es menor o igual a aproximadamente \pm 170°, y preferentemente aproximadamente
\pm 20°.

Opcionalmente, dicha discontinuidad es de la forma de una pared cilíndrica que pende hacia abajo desde dicha parte superior y desplazada lateralmente hacia dentro con respecto a dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente.

La presente invención se refiere también a un procedimiento que utiliza el aparato para el tratamiento de residuos reivindicado, definiéndose el procedimiento en la reivindicación 35.

Especialmente, la presente invención se dirige a un procedimiento para distribuir y mezclar fluido oxidante a lo largo de y al interior de una periferia de una columna de residuo alojada en una aparato para el tratamiento de residuos que presenta una cámara de tratamiento de residuos adaptada para procesar una columna de residuo de este tipo y que comprende por lo menos unos medios de antorcha de plasma que presentan un extremo de salida del mismo que se extiende hacia el interior de parte inferior de dicha cámara de tratamiento de residuos para proporcionar calor suficiente a dicha parte inferior por lo menos para posibilitar que se convierta el residuo orgánico alojado en la misma en gases combustibles, comprendiendo dicho procedimiento (a) proporcionar una cámara de distribución y mezclado tal como se describió; y (b) durante el funcionamiento de dicha cámara de tratamiento hacer que el fluido oxidante fluya desde la dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante y a dicha cámara de distribución y mezclado y alrededor de la periferia de la columna de residuo alojada en dicha cámara de tratamiento, de tal modo que dicho fluido oxidante se dirige a una zona de temperatura alta proporcionada por el por lo menos unos medios de antorcha de plasma que están asociados con dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra esquemáticamente la composición general y los elementos principales de un típico aparato de plasma para el tratamiento de residuos sólido/mixto de la técnica anterior.

La figura 2(a) muestra esquemáticamente los elementos principales de una primera forma de realización de la presente en relación con un típico aparato de plasma para el tratamiento. Las figuras 2(b) y 2(c) muestran disposiciones alternativas de la realización de la figura 2(a).

La figura 3(a) y la figura 3(b) muestran unas secciones transversales alternativas de la realización de la figura 2(a) tomada a lo largo de X-X.

La figura 4 muestra esquemáticamente los elementos principales de una segunda realización de la presente invención.

La figura 5 muestra esquemáticamente de los elementos principales de una tercera realización de la presente invención.

La figura 6(a) muestra esquemáticamente los elementos principales de una cuarta realización de la presente invención. La figura 6(b) muestra en detalle el perfil de la pared de la cámara de distribución y mezclado fabricada de ladrillos refractarios convencionales.

La figura 7 muestra esquemáticamente los elementos principales de una quinta realización de la presente invención.

La figura 8(a) muestra esquemáticamente los elementos principales de una sexta realización de la presente invención, y la figura 8(b) muestra en detalle el perfil de la pared de la cámara de distribución y mezclado fabricada de ladrillos refractarios convencionales.

La figura 9(a) muestra esquemáticamente los elementos principales de una séptima realización de la presente invención en relación con un típico aparato de plasma para el tratamiento.

Las figuras 9(b), 9(c) y 9(d) muestran secciones transversales de la realización de la figura 9(a) tomadas a lo largo de P-P, Q-Q, y S-S, respectivamente.

Descripción de la invención

La presente invención se define mediante las reivindicaciones, el contenido de las cuales debe leerse como incluido dentro de la descripción de la memoria descriptiva, y se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a las figuras adjuntas.

La presente invención se refiere a un sistema para proporcionar una distribución rápida y efectiva de gases o fluido oxidante precalentado a la columna de residuo en un aparato para la conversión de residuos. La expresión "aparato para la conversión de residuos" en la presente memoria incluye cualquier aparato adaptado para tratar, procesar o eliminar cualquier material de residuo, incluyendo residuos municipales, residuos domésticos, residuos industriales, residuos médicos, residuos nucleares y otros tipos de residuos. La presente invención también se dirige a un aparato para la conversión de residuos de este tipo que presente dicho sistema anterior, y a procedimientos para hacer funcionar tales sistemas y aparatos. El aparato normalmente comprende una cámara de conversión de residuos adaptada para alojar una columna de residuo, por lo menos unos medios de antorcha de plasma para generar un chorro de gas caliente en un extremo de salida del mismo y para dirigir dicho chorro hacia una parte de fondo longitudinal de la cámara. El aparato para la conversión de residuos puede comprender además unos medios de salida de gas en una parte superior longitudinal de la cámara, y por lo menos una salida de producto líquido en una parte inferior longitudinal de la cámara. En particular, el aparato para la conversión de residuos comprende además por lo menos una entrada de fluido oxidante, separada de las antorchas de plasma, y que está también ubicada en la parte inferior, más caliente, de la cámara de tratamiento o de conversión de residuos, para proporcionar fluido oxidante a la misma. La expresión "Fluido oxidante" se refiere en la presente memoria a cualquier gas u otro fluido que puede oxidar por lo menos en parte el producto carbonizado encontrado o producido en las partes inferiores, más calientes, de la cámara de tratamiento del aparato para el tratamiento de residuos, e incluye, por ejemplo, oxígeno, vapor, aire, CO_{2} y cualquier mezcla adecuada de los mismos.

Según la presente invención, se proporciona una cámara de distribución y mezclado, asociada con, y en particular en comunicación de fluido con, la entrada de fluido oxidante. La cámara de distribución y mezclado está configurada para circunscribir la periferia de la columna de residuo y para permitir así la comunicación de fluido entre la periferia circunferencial de la columna de residuo y la entrada de fluido oxidante. Ventajosamente, la cámara de distribución y mezclado está asociada con una discontinuidad tal como una esquina, pliegue o cualquier cambio en la pendiente del perfil de la cámara, proporcionado en la cámara de tratamiento que posibilita a la columna de residuo exceder el mismo según desciende la columna de residuo a la cámara de tratamiento, y posibilita así que la cámara de distribución y mezclado se forme de manera integrada con la cámara de tratamiento.

En particular, la cámara de distribución y mezclado según la presente invención se caracteriza porque presenta una abertura periférica en comunicación de fluido periférica sustancialmente continua con dicha columna de residuo alojada en dicha parte inferior y en comunicación de fluido con por lo menos una dicha entrada de fluido oxidante. Por abertura periférica quiere decirse una abertura hacia la cámara de distribución y mezclado que es sustancialmente continua a lo largo de una periferia de la cámara de distribución y mezclado. En otras palabras la abertura periférica posibilita la comunicación de fluido entre sustancialmente todas las partes de la cámara de distribución y mezclado y sustancialmente todas las partes de la periferia de la columna de residuo en la parte inferior de la cámara de tratamiento durante el funcionamiento de la misma.

Tal como se describirá en más detalle a continuación en la presente memoria, la cámara de distribución y mezclado también se caracteriza porque presenta una pared externa periférica de la misma formada por un desplazamiento lateral hacia fuera de una pared orientada hacia dentro de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento con respecto a una pared orientada hacia dentro de dicha parte superior de la cámara de tratamiento. En otras palabras, una pared de la cámara de distribución y mezclado que circunscribe periféricamente la columna de residuo alojada en una parte inferior de la cámara de distribución y mezclado durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento se desplaza hacia fuera en una dirección lateral con respecto a una parte superior de la cámara de tratamiento.

Además, por lo menos una de las entradas de fluido oxidante está asociada con por lo menos unos medios de antorcha de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos, se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado a una zona de temperatura alta proporcionada por los medios de antorcha de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así la gasificación del producto carbonizado para proporcionar gases producto.

En referencia a las figuras, la figura 2(a) ilustra una primera realización de la presente invención. El aparato de plasma para el tratamiento de residuos, designado con el número (100), comprende una cámara de tratamiento (10), la parte superior (14) de la cual, aunque normalmente es de la forma de un árbol vertical cilíndrico o troncocónico, puede ser de cualquier forma. Normalmente, un sistema de alimentación (20) de residuos sólidos o mixtos introduce normalmente residuo sólido en el extremo superior de la cámara (10) por medio de medios de entrada de residuos que comprenden una disposición de esclusa neumática (30). También puede alimentarse residuo mixto a la cámara (10), aunque generalmente el residuo gaseoso y líquido se extrae del aparato (10) sin tratamiento sustancial. El sistema de alimentación (20) de residuos sólidos/mixtos puede comprender cualquier medio transportador adecuado o similar, y puede comprender además una trituradora para romper el residuo en fragmentos más pequeños. La disposición de esclusa neumática (30) puede comprender una válvula superior (32) y una válvula inferior (34) que define una cámara de carga (36) entre las mismas. Las válvulas (32), (34) son preferentemente válvulas de compuerta accionadas eléctrica, neumática o hidráulicamente para abrirse y cerrarse independientemente según sea necesario. Una disposición de salto (39) que puede cerrarse canaliza normalmente residuo sólido y/o mixto desde el sistema de alimentación (20) a la cámara de carga (36) cuando la válvula superior (32) está abierta, y la válvula inferior (34) está en la posición cerrada. La alimentación de residuo a la cámara de carga (36) normalmente continúa hasta que el nivel de residuo en la cámara de carga (36) alcanza un punto predeterminado por debajo de la capacidad completa, para minimizar la posibilidad de cualquier residuo que interfiere con el cierre de la válvula superior (32). La válvula superior (32) está entonces cerrada. En la posición cerrada, cada una de las válvulas (32), (34) proporcionan un cierre hermético de aire. Cuando se requiere, la válvula inferior (34) se abre entonces posibilitando que se pueda alimentar el residuo a la cámara de tratamiento (10) con relativamente poco o nada de aire sacada de la misma. La apertura y el cierre de las válvulas (32), (34), y la alimentación del residuo desde el alimentador (20) pueden controlarse mediante cualquier elemento de control (500) adecuado, lo que puede comprender un elemento de control humano y/o un sistema de control informático adecuado, conectado funcionalmente al mismo y a otros componentes del aparato (100). Preferentemente, un sistema de detección (530) del flujo de residuo se proporciona y está conectado funcionalmente al elemento de control (500). El sistema de detección (530) normalmente comprende uno o más detectores (33) adecuados en una parte superior o nivel (F) de la cámara (10) para detectar cuándo el nivel de residuo alcanza este nivel. De manera similar, el sistema de detección (530) normalmente también comprende uno o más detectores (33') adecuados a un nivel (E), desplazados verticalmente hacia abajo con respecto al nivel (F) de la cámara (10), para detectar cuándo el nivel de residuo alcanza este nivel. El nivel (F) puede representar ventajosamente el límite de seguridad máximo para el residuo en la cámara (10), mientras que el nivel (E) puede representar un nivel de residuo en la cámara (10) en el que es eficaz proporcionar más residuo a la cámara (10). Por tanto, el volumen en la cámara (10) entre el nivel (E) y el nivel (F) puede ser aproximadamente iguales al volumen de residuo que puede alojarse en la cámara de carga (36). Alternativa o adicionalmente, la ubicación de los sensores (33) y (33') en los niveles (F) y (E) puede elegirse para proporcionar datos adecuados para determinar una velocidad de flujo real del residuo a través de la cámara (10) midiendo el intervalo de tiempo entre el tiempo en el que el nivel de residuo está al nivel (F) y en el que alcanza el nivel (E), por ejemplo. El elemento de control (500) también puede estar conectado funcionalmente a válvulas (32), (34) para coordinar la carga de la cámara de carga (36) desde el sistema de alimentación (20), y descargar el residuo desde la cámara de carga (36) hasta la cámara de tratamiento (10).

Opcionalmente, la disposición de salto (39) puede comprender un sistema de pulverización (31) desinfectante para pulverizar de manera periódica o continua la misma con desinfectante, según se requiera, particularmente cuando el aparato (100) está procesando residuos médicos.

La cámara de tratamiento (10) presenta un extremo de fondo que comprende una zona de recogida (41) de producto líquido, normalmente en la forma de un crisol, que presenta por lo menos una salida (65) asociada con uno o más depósitos (60) de recogida. La cámara de tratamiento (10) comprende además en el extremo superior de la misma por lo menos una salida de gas (50), principalmente para recoger gases producto del tratamiento de residuo. El extremo superior de la cámara de tratamiento (10) comprende dicha disposición de esclusa neumática (30), y la cámara de tratamiento (10) se rellena normalmente con material residual por medio de la disposición de esclusa neumática (30) hasta aproximadamente el nivel de la salida de gas (50) primaria. El sistema de detección (530) detecta cuándo el nivel de residuo cae suficientemente (como resultado del tratamiento en la cámara (10)) y avisa al elemento de control (500) para posibilitar la alimentación de otro lote de residuos a la cámara de tratamiento (10) por medio de la cámara de carga (36). El elemento de control (500) cierra entonces la válvula inferior (34) y abre la válvula superior (32) para posibilitar que vuelva a cargarse la cámara de carga (36) por medio del sistema de alimentación (20), y entonces cierra la válvula superior (32), lista para el ciclo siguiente.

Una o una pluralidad de antorchas (40) de plasma en el extremo inferior de la cámara de tratamiento (10) están conectadas funcionalmente a fuentes de refrigerantes (45) de agua, de gas y de energía eléctrica adecuadas, y las antorchas (40) de plasma pueden ser de los tipo de transferencia o no transferencia. Las antorchas (40) se montan en la cámara (10) por medio de manguitos sellados de manera adecuada, lo que facilita la sustitución o la puesta en servicio de las antorchas (40). Las antorchas (40) generan gases calientes que se dirigen hacia abajo con un ángulo hacia el interior del extremo de fondo de la columna de residuo. Las antorchas (40) se distribuyen en el extremo de fondo de la cámara (10) de tal modo que en funcionamiento, los penachos de las antorchas (40) calientan el fondo de la columna de residuo, de la manera más homogénea posible, hasta una temperatura alta, normalmente en el orden de aproximadamente 1600°C o más. Las antorchas (40) generan en sus extremos aguas abajo chorros de gas caliente, o penachos de plasma, presentando una temperatura promedio de desde aproximadamente 2000°C hasta aproximadamente 7000°C. El calor que emana de las antorchas (40) asciende a través de la columna de residuo, y por tanto se establece un gradiente de temperatura en la cámara de tratamiento (10). Los gases calientes generados por las antorchas (40) de plasma soportan el nivel de temperatura en la cámara (10). Este nivel de temperatura es suficiente por lo menos en la parte inferior de la cámara (10) para convertir de manera continua el residuo en gases producto que se canalizan hacia fuera por medio de la salida (50), y en un material (38) líquido que puede incluir metal fundido y/o escoria, que puede recogerse de manera periódica o continua en el extremo inferior de la cámara (10) por medio de uno o más depósitos (60).

El aparato (100) puede comprender además un sistema de lavado químico (no mostrado) conectado funcionalmente a la salida (50), para extraer materia particulada y/u otras gotitas de líquido (incluyendo brea), así como cualquier gas indeseado (tal como HCl, H_{2}S, HF, por ejemplo) de la corriente de gas producto que sale de la cámara (10) por medio de la salida (50). La materia particulada puede incluir componentes orgánicos e inorgánicos. La brea puede estar contenida en la corriente de gas que sale de la salida (50). Los lavadores químicos que pueden realizar dichas tareas son muy conocidos en la técnica y no requieren ampliarse más en la presente memoria. El lavador químico normalmente está conectado funcionalmente aguas abajo del mismo a medios de tratamiento de gas (no mostrados) tal como una central eléctrica de turbina de gas una planta de fabricación, por ejemplo, para utilizar de manera económica los gases producto depurados, que comprenden normalmente en esta etapa H_{2}, CO, CH_{4}, CO_{2} y N_{2}. El lavador químico comprende además un depósito (no mostrado) para recoger la materia particulada, brea y materia líquida extraída de los productos de gas por el lavador químico. Tal materia particulada y materia líquida (incluyendo brea) requiere un tratamiento adicional.

Opcionalmente, el aparato (100) puede comprender además un postquemador (no mostrado) conectado funcionalmente a la salida (50) para quemar componentes orgánicos u otros componentes combustibles en los gases producto y conectado a sistemas adecuados de utilización de energía de postquemador y también a sistemas de depuración de gas (no mostrados). Tales sistemas de utilización de energía pueden incluir una caldera y una disposición de turbina de vapor acopladas a un generador eléctrico. Los sistemas de depuración de gas pueden producir materiales residuales sólidos tales como ceniza volante con reactivos, y/o disoluciones líquidas que comprenden materiales residuales que requieren un tratamiento adicional.

Puede proporcionarse fluido oxidante tal como aire, oxígeno o vapor desde una fuente (70) adecuada para convertir producto carbonizado, producido durante la pirolisis de residuo orgánico, en gases útiles tales como CO y H_{2}, por ejemplo. El fluido oxidante se introduce en la parte inferior de la cámara (10) por medio de uno o más orificios de entrada (75) adecuados.

La cámara de tratamiento (10) comprende una parte inferior (200) y una parte superior (14) en comunicación abierta la una con la otra, permitiendo de este modo que el residuo en la columna de residuo descienda hasta las partes más calientes de la misma. La parte superior (14) de la cámara (10) es normalmente, pero no necesariamente, de la forma de un árbol cilíndrico que presenta un eje (18) longitudinal sustancialmente vertical, y comprende la salida de productos de gas (50). La parte inferior (200) de la cámara (10) incluye el crisol (41), una o más antorchas (40) de plasma y uno o más orificios (75) de entrada de fluido oxidante, y por tanto comprende la parte de la cámara (10) en la que se producen la gasificación y la fusión del residuo. Las superficies orientadas hacia el interior de la cámara de tratamiento (10), por lo menos de la parte inferior (200) de la misma, están fabricadas normalmente de uno varios materiales refractarios adecuados, tales como por ejemplo alúmina, alúmina-sílice, magnesita, cromo-magnesita, chamota o ladrillo refractario. Normalmente, la cámara de tratamiento (10), y generalmente el aparato (100) como una totalidad, está cubierto por una envoltura o capa metálica (no mostrada) para mejorar la integridad mecánica del mismo y para posibilitar el sellado hermético de la cámara de tratamiento con respecto al ambiente externo.

La presente invención se caracteriza porque proporciona una cámara de distribución y mezclado (300) de fluido oxidante incorporada principal o completamente en la parte inferior (200) de la cámara de tratamiento (10). En referencia a la figura 3(a), la cámara de distribución y mezclado (300) proporciona un espacio entre la pared o superficie orientada hacia dentro (222) de la cámara de tratamiento (10) y la columna (35) de residuo alrededor de la periferia de la misma, y comprende así una abertura periférica sustancialmente continua (142) en comunicación de fluido periférica sustancialmente continua con dicha columna de residuo, de tal modo que el fluido oxidante que se proporciona a la cámara de distribución y mezclado (300) por medio de una o más entradas (75) u orificios de fluido oxidante puede alcanzar sustancialmente todas las partes de la columna (35) de residuo circunferencial o periféricamente. La abertura periférica continua (142) a la que se hace referencia anteriormente está definida así por el perímetro (37) externo de la columna (35) de residuo. El fluido oxidante puede entonces penetrar en la columna (35) de residuo en una dirección normalmente más o menos lateral o radial hacia el centro de la columna de residuo, y más o menos igualmente desde todos los lados de la misma, posibilitando la conversión eficaz del producto carbonizado, principalmente en la forma de carbón o coque, en productos de gas deseados.

Por tanto, la cámara de distribución y mezclado (300) puede configurarse de una manera para proporcionar un nicho o ranura periférica entre la pared orientada hacia dentro (222), que es parte de la pared de la cámara (250), y la columna (35) de residuo. La ranura o nicho es de una anchura (t) predeterminada alrededor de la columna (35) de residuo, es decir, alrededor del perímetro (37) de la misma, incluyendo la ubicación de la entrada (75) de fluido oxidante. En otras palabras, la pared orientada hacia dentro (222) está desplazada lateral o radialmente hacia fuera mediante un primer desplazamiento (D1) con respecto a pared orientada hacia dentro de dicha parte superior (14) (figura 2(a)). Este primer desplazamiento (D1) es generalmente igual a (t), dependiendo del ensanchamiento de la columna (35) de residuo en la parte inferior (200). La anchura (t) de la cámara de distribución y mezclado (300) puede ser aproximadamente uniforme, tal como se ilustra en la figura 3(a), dependiendo de la composición física y la homogeneidad del residuo en la columna (35), particularmente en el perímetro (37) de la misma. Alternativamente, la cámara de distribución y mezclado (300) puede configurarse para proporcionar diferentes anchuras en diferentes ubicaciones periféricas. Por ejemplo, tal como se ilustra en la figura 3(b), la anchura de la cámara de distribución y mezclado (300) en ubicaciones próximas a las entradas (75) de fluido oxidante, t_{máx}, puede ser mayor que en una ubicación a 180° de la misma, t_{\text{mín}}, para compensar la reducción en el área de flujo del fluido oxidante debido a su penetración continua en la columna (35) de residuo tras salir de las entradas (75). Las diferentes anchuras t_{máx} y t_{\text{mín}}, se consiguen desplazando la pared (222) mediante primeros desplazamientos (D1) diferentes de manera correspondientes alrededor de la periferia de la misma alrededor de la cámara (10).

En muchas formas de realización de la presente invención, la cámara de distribución y mezclado (300) se forma proporcionando una "discontinuidad" (400) en el perfil de sección transversal de la cámara de tratamiento (10) en la dirección longitudinal, desplazando de manera eficiente la pared orientada hacia dentro (222) de la parte inferior (200) de la cámara de tratamiento (10) lateralmente, y en muchas configuraciones radialmente, hacia fuera normalmente en la entrada (75) de fluido oxidante con respecto a una pared orientada hacia dentro de una parte superior de la cámara de tratamiento (10) directamente por encima de esta entrada. El término discontinuidad se toma en la presente memoria para hacer referencia a cualquier esquina, pliegue, cambio en punta, proyección longitudinal o cualquier otro cambio en la pendiente del perfil de la cámara de tratamiento tomada a lo largo de la dirección longitudinal, es decir, paralelo al eje (18). Ya que este residuo no muestra las características de flujo de un fluido perfecto, ni está compuesto de partículas homogéneas o de un fluido de movimiento lento, el residuo excede la discontinuidad según se mueve hacia abajo a través de la cámara de tratamiento (10), proporcionando así un espacio lateral o radial entre la columna (35) de residuo y la pared (222). En otras realizaciones, la discontinuidad (400) puede estar en la forma de una transición suave o curvada hacia la parte inferior (200), siempre que la transición esté configurada para garantizar que el residuo exceda la misma y proporcione el hueco radial o por lo menos lateral entre la pared orientada hacia dentro (222) desplazada lateralmente y la columna (35) de residuo. Aún en otras formas de realización, la discontinuidad es de la forma de una pared periférica (y normalmente cilíndrica) que pende hacia abajo de la parte superior y desplazada lateralmente hacia dentro con respecto a la pared orientada hacia dentro (222) desplazada lateralmente.

Puede proporcionarse una segunda cámara rebajada (600) para cada antorcha (40) de plasma de tal modo que la punta de la misma está desplazada hacia fuera con respecto al perímetro (37) de la columna (35) de residuo, minimizando de este modo la deposición de productos fundidos sobre la misma y reduciendo así la posibilidad de congestión de la
misma.

Por tanto, en referencia a la figura 2(a), en la primera realización de la presente invención, una porción periférica que comprende una pared orientada hacia dentro (222), que es por lo menos parte de dicha pared interna (250) de dicha parte inferior (200), está desplazada lateralmente hacia fuera con respecto a la parte superior (14) mediante dicho primer desplazamiento (D1). Por tanto, la discontinuidad (400) se forma aumentando la sección o radio de la cámara de tratamiento (10) justo por encima de la ubicación de la entrada (75) de fluido oxidante, en un cambio de etapa. La cámara de distribución y mezclado (300) se proporciona así entre la pared (222) y la periferia (37) circunferencial de la parte de la columna (35) de residuo que está alojada en la cámara de tratamiento (10) en una estación longitudinal que corresponde a la pared (222), definiendo dicha periferia por lo menos una parte de la abertura periférica (142) de la cámara de distribución y mezclado (300). En esta realización, la por lo menos una entrada (75) de fluido oxidante se proporciona en la pared (222). También, la cámara de distribución y mezclado (300) comprende además una pared superior anular (224) que se extiende hacia dentro desde la pared (222) hacia el eje (18), mediante un segundo desplazamiento (D2) para conectar, directa o indirectamente la pared orientada hacia dentro (222) con la discontinuidad (400). Por tanto, normalmente, el segundo desplazamiento (D2) es igual en magnitud que dicho primer desplazamiento (D1). En otras realizaciones, por ejemplo la forma de realización de la figura 7, el segundo desplazamiento (D2) es de hecho menor que el primer desplazamiento (D1). La pared periférica (222) puede ser cilíndrica tal como se muestra, o de hecho troncocónica o de cualquier otra forma adecuada.

Por tanto, en referencia a la figura 2(a), el área de sección transversal de dicha cámara de tratamiento (10) tomada a lo largo de planos perpendiculares al eje (18) longitudinal por lo menos entre la posición longitudinal (A2) de la parte más alta de dicha entrada (75) de fluido oxidante con respecto a la posición longitudinal (A3) de la parte más baja de dicha antorcha (40) de plasma es sustancialmente mayor que el área de sección transversal de dicha parte superior (14) justo por encima de la discontinuidad (400) en (A1).

En general, cada dicha entrada (75) de fluido oxidante puede proporcionarse en una ubicación en dicha cámara de distribución y mezclado (300) tal como para definir un ángulo \phi entre el eje (18) longitudinal de la cámara de tratamiento (10) y una línea imaginaria que conecta el centro de dicha entrada (75) de fluido oxidante con dicha discontinuidad (400), tomada a lo largo de un plano que incluye dicho eje y dicho centro de entrada de fluido oxidante, en el que \phi está normalmente en el intervalo de entre aproximadamente 0,5° y aproximadamente 1,20°. Por tanto, en ciertos casos, tal como en la quinta realización, por ejemplo, que se ilustra en la figura 7 y que a continuación se describe en la presente memoria, \phi es mayor de 90°, y puede alcanzar, a saber, aproximadamente 120°, por ejemplo.

Adicional o alternativamente, y tal como se ilustra en la figura 2(b), pueden proporcionarse una o más entradas (75) oxidantes en la pared anular (224). Tales entradas verticales pueden proporcionarse talandrando una perforación o árbol horizontal en un ladrillo refractario tal como para intersecar un árbol vertical también perforado en el mismo, para formar un conducto en forma de L que se extiende desde una parte inferior del ladrillo hasta un extremo horizontal del ladrillo. La abertura formada por el conducto en la parte inferior del ladrillo sirve como dicha entrada (75) de fluido oxidante, mientras que la abertura en el extremo horizontal del mismo está conectado de manera adecuada a una fuente de fluido oxidante adecuada.

Alternativamente, y tal como se ilustra en la figura 2(c), la cámara de distribución y mezclado (300) comprende además una pared superior troncocónica (223) que se extiende hacia dentro desde la pared (222) hacia el eje (18), mediante un segundo desplazamiento lateral (D2) para conectar, directa o indirectamente la pared orientada hacia dentro (222) a la discontinuidad (400). Por tanto, normalmente, dicho segundo desplazamiento lateral (D2) es también igual en magnitud a dicho primer desplazamiento (D1) para esta realización. Puede proporcionarse una entrada (75) de fluido oxidante adecuada en la pared troncocónica orientada hacia dentro (223) perforando un árbol con el ángulo adecuado en un ladrillo refractario tal como para intersecar un árbol horizontal también perforado en el mismo, para formar un conducto en forma de codo que se extiende desde una parte inferior inclinada del ladrillo hasta un extremo horizontal del ladrillo. La abertura formada mediante el conducto en la parte inclinada del ladrillo sirve como dicha entrada (75) de fluido oxidante, mientras que la abertura en el extremo horizontal del mismo está conectada de manera adecuada a una fuente de fluido oxidante adecuada.

En la realización ilustrada en las figuras 2(a), 2(b) y 2(c), el extremo inferior de la cámara de distribución y mezclado (300) está abierto, y también proporciona una comunicación de fluido con la columna de residuo de una manera periférica, y de hecho en la parte inferior (200) de la cámara de tratamiento (10) aumenta la sección o el radio una segunda vez justo por encima de la ubicación de las antorchas (40) de plasma para proporcionar dicha segunda cámara (600). La cámara de distribución y mezclado (300) está por tanto también en comunicación de fluido con la segunda cámara (600). Por tanto, la una o más entradas (75) de fluido oxidante están cada una asociadas con por lo menos una antorcha (40) de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos (100), se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas (75) de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (300) en una zona de temperatura alta proporcionada por la antorcha (40) de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así la gasificación del producto carbonizado para proporcionar gases producto. Preferentemente, y tal como se ilustra en las figuras 3(a) y 3(b), por ejemplo, el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro de una entrada (75) de fluido oxidante, y el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro del extremo de dicha antorcha (40) de plasma es menor o igual a aproximadamente \pm170°, y preferentemente a aproximadamente \pm90°, y más preferentemente a aproximadamente \pm20°.

Una segunda forma de realización de la presente invención, que se ilustra en la figura 4, comprende los mismos elementos estructurales que la primera realización, con la excepción de dicha parte inferior (200), discontinuidad (400), y cámara de distribución y mezclado (300), tal como se describió anteriormente, mutatis mutandis. En la segunda realización de la presente invención, se forma una discontinuidad (402) entre la parte superior (14) de la cámara de tratamiento (10) y la parte inferior (202) de la misma aumentando la sección o el radio de la cámara de tratamiento (10) justo por encima de la ubicación de la entrada (75) de fluido oxidante, aunque de manera menos abrupta que en la primera realización. Por tanto, la pared orientada hacia dentro de la parte inferior (202) de la cámara de tratamiento (10) puede ser de forma troncocónica, presentando un ángulo semicónico, a saber \alpha, mientras que la parte superior (14) puede ser cilíndrica, por ejemplo, o también troncocónica pero con un ángulo cónico algo menor que \alpha. En esta realización, el ángulo \alpha coincide con y es igual que el ángulo \phi. El ángulo \alpha puede presentar cualquier valor adecuado que oscile desde aproximadamente 0,5° hasta aproximadamente 90°. Por tanto, en la segunda realización de la presente invención, por lo menos una parte de una pared orientada hacia dentro (252) de dicha parte inferior (202) está desplazada lateralmente hacia fuera con respecto a una porción superior de la parte inferior (200), o de hecho con respecto a la parte superior (14), en la que el desplazamiento lateral o radial aumenta con la progresión aguas abajo a lo largo del eje (18) longitudinal. En otras palabras, el primer desplazamiento (D1) y el segundo desplazamiento (D2) son iguales de manera nominal en cualquier plano tomado en ángulos correctos con respecto a dicho eje (18), y (D1) y (D2) aumentan hacia abajo a lo largo del eje (18), aunque a velocidades diferentes.

Tal como con la primera forma de realización, la cámara de distribución y mezclado (302) presenta una abertura periférica (242) en comunicación sustancialmente continua de fluido periférico con dicha columna (35) de residuo, definida mediante la periferia (37) de la columna (35) de residuo que está alojada en la misma durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento. Además, el extremo inferior de la cámara de distribución y mezclado (302) está abierto, y de hecho en la segunda realización, la parte inferior (202) de la cámara de tratamiento (10) también aumenta la sección o el radio alrededor de la ubicación de las antorchas (40) de plasma, aunque esto se consigue de una manera continua desde la discontinuidad (402), y la cámara de distribución y mezclado (302) está así también en comunicación de fluido con las antorchas (40). De manera similar, por lo menos una y preferentemente todas la entradas (75) de fluido oxidante están asociadas cada una con por lo menos una antorcha (40) de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos (100), se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas (75) de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (302) en una zona de temperatura alta proporcionada por la antorcha (40) de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así una gasificación rápida y uniforme del producto carbonizado para proporcionar gases producto. Tal como con la primera realización, las entradas (75) de fluido oxidante se disponen cada una preferentemente en una ubicación de tal modo que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro de dicha entrada (75) de fluido oxidante, y el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro del extremo de una dicha antorcha (40) de plasma, es menor o igual a aproximadamente \pm170°, y preferentemente a aproximadamente \pm20°.

Una tercera forma de realización de la presente invención, que se ilustra en la figura 5, comprende los mismos elementos estructurales que la primera realización, con la excepción de dicha parte inferior (200), discontinuidad (400), y cámara de distribución y mezclado (300), tal como se describieron anteriormente en la presente memoria, mutatis mutandis. En la tercera forma de realización de la presente invención se forma una discontinuidad (403) entre la parte superior (14) de la cámara de tratamiento (10) y la parte inferior (203) de la misma aumentando la sección o el radio de la cámara de tratamiento (10) en o justo por encima de la ubicación de la entrada (75) de fluido oxidante, en un cambio de etapa, de una manera similar a la primera realización. Sin embargo, en esta forma de realización, la cámara de distribución y mezclado (303) está unida mediante una pared inferior anular (260) formada en la pared (253), junto con la pared superior anular (224) que conecta la discontinuidad (403) con la pared orientada hacia dentro (253). Dicha pared inferior anular (260) se extiende así hacia dentro hacia el eje (18) mediante un tercer desplazamiento (D3), que es generalmente menor en magnitud que dicho segundo desplazamiento (D2) para esta realización. Por tanto, la cámara de distribución y mezclado (303) está en la forma de un rebaje anular formado en la pared orientada hacia el interior (253), que puede ser cilíndrica tal como se ilustra en la figura 5, o de hecho troncocónica o de cualquier otra forma adecuada, y comprende una abertura periférica (342) en comunicación de fluido periférica sustancialmente continua con dicha columna (35) de residuo, definida mediante la periferia (37) de la columna (35) de residuo que está alojada en la misma durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento. Los orificios de entrada (75) de fluido oxidante pueden ubicarse en cualquier parte adecuada de la cámara (303), por ejemplo en la pared externa (222) o paredes anulares (224), (260) del rebaje (313). El área superficial de la pared inferior anular (260) es menor que el área superficial de la pared superior anular (224) en una cantidad S que puede oscilar desde el 1% hasta aproximadamente el 99% del área de la pared superior anular (224). La diferencia en las áreas S es suficiente para posibilitar que los gases de plasma calientes generados por las antorchas (40) de plasma penetren en la cámara de distribución y mezclado (303). En esta realización, la parte inferior (203) de la cámara de tratamiento (10) aumenta en sección o radio una segunda vez justo por encima de la ubicación de las antorchas (40) de plasma, y la cámara de distribución y mezclado (303) está así también en comunicación de fluido con la misma por medio de la columna (35) de residuo.

Una cuarta realización de la presente invención, que se ilustra en la figura 6(a), comprende los mismos elementos estructurales que la tercera realización, tal como se describió anteriormente, mutatis mutandis. En la cuarta realización de la presente invención, se proporciona una segunda cámara de distribución y mezclado (304) aguas abajo de la primera cámara de distribución y mezclado (303), y presenta una segunda discontinuidad (404) formada en la parte inferior (202) de la cámara de tratamiento (10) aumentando la sección o el radio de la misma, en o justo por encima de la ubicación de las entradas (75) de fluido oxidante adicionales, en un cambio de etapa, de una manera similar a la cámara de distribución y mezclado superior (303). La segunda cámara de distribución y mezclado (304) también está unida mediante una pared inferior anular (262) y mediante una pared superior anular (264) formada en la pared (253). Por tanto, la segunda cámara de distribución y mezclado (304) está en la forma de un rebaje anular (314) formado en la pared (253), que puede ser cilíndrico tal como se ilustra en la figura 6(a), o de hecho troncocónico o de cualquier otra forma. Tal como con la primera cámara de distribución y mezclado (303), la segunda cámara de distribución y mezclado (304) presenta una abertura periférica (442) en comunicación de fluido periférico sustancialmente continua con dicha columna (35) de residuo, definida por la periferia (37) de la columna (35) de residuo que está alojada en la misma durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento. El uno o más orificios de entrada (75) de fluido oxidante adicionales pueden ubicarse en cualquier parte adecuada de la segunda cámara de distribución y mezclado (304), por ejemplo en las porciones cilíndricas o anulares del rebaje (314). El área superficial de la pared inferior anular (262) es menor que el área superficial de la pared superior anular (264) en una cantidad S' que puede oscilar desde el 1% hasta aproximadamente el 99% del área de la pared superior anular (264). La diferencia en las áreas S' es suficiente para posibilitar que los gases de plasma calientes generados por las antorchas (40) de plasma penetren en la cámara de distribución y mezclado (304). La pared superior anular (264) de la segunda cámara (304) también está normalmente menos desplazada lateralmente que la pared inferior anular (260) de la primera cámara (303), por lo menos lo suficiente para posibilitar que los gases de plasma calientes generados por las antorchas (40) de plasma penetren en la primera cámara de distribución y mezclado (303) desde la cámara de distribución y mezclado inferior (304) y/o directamente desde las antorchas (40) de plasma. En esta realización, la parte inferior (204) de la cámara de tratamiento (10) aumenta en sección o radio o desplazamiento lateral una tercera vez justo por encima de la ubicación de las antorchas (40) de plasma, y la primera cámara de distribución y mezclado (303) y la segunda cámara de distribución y mezclado está así también en comunicación de fluido con la misma por medio de la columna (35) de residuo.

Una quinta forma de realización de la presente invención, que se ilustra en la figura 7, comprende los mismos elementos estructurales que la primera realización, con la excepción de dicha parte inferior (200), discontinuidad (400), y cámara de distribución y mezclado (300), tal como se describieron anteriormente en la presente memoria, cambiando lo que haya que cambiar. En la quinta realización de la presente invención, se proporciona una discontinuidad (405) en la forma de una pared o un saliente cilíndrico (405') que se extiende desde la parte superior (14) de la cámara de tratamiento (10) hacia el interior de la parte inferior (205) de la misma. En esta realización, la cámara de distribución y mezclado (305) comprende por lo menos un rebaje anular (315) que se extiende hacia arriba hacia el interior de la pared (255) de la parte inferior (205), que presenta una sección o radio aumentado con respecto a la parte superior (14) de la cámara de tratamiento (10), y la cámara de distribución y mezclado (305) opcionalmente se extiende también hacia abajo en la parte inferior (205). En otras palabras, se proporciona una pared cilíndrica (405') que pende hacia abajo de dicha parte superior (14) y desplazada lateralmente hacia dentro con respecto a dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente (255). Alternativamente, puede considerarse que la pared (405') forma parte de la parte superior (14), en cuyo caso por lo menos una parte superior de la cámara de distribución y mezclado (305) puede concebirse como que está comprendida en una parte superior del aparato (100), superponiéndose longitudinalmente con una porción inferior de la parte superior (14). Por tanto, en la cámara de distribución y mezclado (305) la abertura orientada hacia abajo (410) del rebaje (315) constituye por lo menos parte de la abertura periférica (542) en comunicación de fluido periférica sustancialmente continua con dicha columna (35) de residuo. Además, si la cámara de distribución y mezclado (305) se extiende hacia abajo más allá del nivel de la discontinuidad (405) tal como se ilustra en la figura 7, la abertura periférica continua (542) de la cámara de distribución y mezclado (305) se define adicionalmente mediante la periferia (37) de la columna (35) de residuo que está alojada en la misma durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento. Las entradas (75) de fluido oxidante se proporcionan ventajosamente en el interior del rebaje (315), protegiéndolos además de la deposición de productos fundidos, y facilitando la distribución circunferencial de fluido oxidante. La quinta forma de realización también es particularmente adecuada para su utilización con residuos que presentan una fluidez elevada, que por otro lado se expandirían radialmente para rellenar o congestionar las cámaras de distribución y mezclado de otras realizaciones. La parte inferior del rebaje (315) está en comunicación abierta con la columna (35) de residuo, posibilitando que el gas oxidante penetre libremente en el mismo desde todos los lados. En esta forma de realización, la parte inferior (205) de la cámara de tratamiento (10) aumenta la sección o el radio una segunda vez justo por encima de la ubicación de las antorchas (40) de plasma, y la cámara de distribución y mezclado (305) está así también en comunicación de fluido con la misma. Los orificios de entrada (75) de fluido oxidante pueden ubicarse en cualquier parte de la cámara (305), por ejemplo en las porciones cilíndrica o superior anular del rebaje (315). Además, por lo menos una y preferentemente todas las entradas (75) de fluido oxidante están asociadas cada una con por lo menos una antorcha (40) de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos(100), se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas (75) de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (305) en una zona de temperatura elevada proporcionada mediante la antorcha (40) de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así la combustión del producto carbonizado para proporcionar gases producto. Tal como con la primera forma de realización, las entradas (75) de fluido oxidante se disponen cada uno preferentemente en una ubicación de tal modo que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro de dicha entrada (75) de fluido oxidante, y el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro del extremo de una dicha antorcha (40) de plasma, es menor que o igual a aproximadamente \pm170°, y preferentemente de aproximadamente \pm20°.

Una sexta forma de realización de la presente invención, que se ilustra en la figura 8(a), comprende los mismos elementos estructurales que la segunda realización, con la excepción de dicha discontinuidad (402), tal como se describió anteriormente en la presente memoria, mutatis mutandis. En la sexta forma de realización de la presente invención, una discontinuidad (406) está en la forma de una pared o un saliente cilíndrico (406') que se extiende desde la parte superior (14) de la cámara de tratamiento (10) y hacia el interior de la parte inferior (202) de la misma. En otras palabras, se proporciona una pared cilíndrica (406') que pende hacia abajo de dicha parte superior (14) y desplazada lateralmente hacia dentro con respecto a dicha pared orientada hacia dentro desplazada lateralmente (252). Alternativamente, puede considerarse que la pared (406') forma parte de la parte superior (14), en cuyo caso por lo menos una parte superior de la cámara de distribución y mezclado (302) puede concebirse como que está comprendida en una parte superior del aparato (100), superponiéndose longitudinalmente con una porción inferior de la parte superior (14). Por tanto, en la cámara de distribución y mezclado (302) la abertura anular orientada hacia abajo (411) del rebaje (315') constituye por lo menos una parte de la abertura periférica (642) en comunicación de fluido periférica sustancialmente continua con dicha columna (35) de residuo. Además, como la cámara de distribución y mezclado (305) opcional y ventajosamente se extiende hacia abajo más allá del nivel de la discontinuidad (406) tal como se ilustra en la figura 8(a), la abertura periférica continua (642) de la cámara de distribución y mezclado (306) se define adicionalmente mediante la periferia (37) de la columna (35) de residuo que está alojada en la misma durante el funcionamiento de la cámara de tratamiento. De manera similar a la segunda forma de realización, la una o más entradas (75) de fluido oxidante se asocian cada una con por lo menos una antorcha (40) de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos (100), se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas (75) de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (302) en una zona de temperatura alta proporcionada por la antorcha (40) de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así la combustión del producto carbonizado para proporcionar gases producto. Por tanto, en la sexta forma de realización de la presente invención, por lo menos una parte de una pared orientada hacia dentro (252) de dicha parte inferior (202) está desplazada lateralmente hacia fuera con respecto a una pared orientada hacia dentro de dicha parte superior (14), en la que el desplazamiento lateral o radial aumenta con la progresión aguas abajo a lo largo del eje (18) longitudinal. En esta forma de realización, el primer desplazamiento (D1) es mayor que el segundo desplazamiento (D2) en una cantidad igual a la anchura lateral de la pared (406') en cualquier plano tomado en ángulos correctos con respecto a dicho eje (18), y tanto (D1) como (D2) aumentan hacia abajo a lo largo del eje (18). Tal como con la primera realización, las entradas (75) de fluido oxidante se disponen preferentemente cada una en una ubicación de tal modo que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro de dicha entrada (75) de fluido oxidante, y el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro del extremo de una dicha antorcha (40) de plasma, es menor o igual a aproximadamente \pm170°, y preferentemente a aproximadamente \pm20°.

Por tanto, en todas las formas de realización, la provisión de una porción periférica en la forma de una pared orientada hacia dentro de la parte inferior de la cámara de tratamiento (10) que está desplazada lateral o radialmente hacia fuera con respecto a una pared orientada hacia dentro de la parte superior de la cámara de tratamiento (10) sirve para formar una cámara de distribución y mezclado, que comprende una abertura periférica para proporcionar una comunicación de fluido sustancialmente continua entre la cámara de distribución y mezclado y la periferia de la columna de residuo que está alojada en la parte inferior de la cámara de tratamiento durante el funcionamiento de la misma. Una cámara de distribución y mezclado de este tipo, cuando se acopla a una o más entradas de fluido oxidante, posibilita que se precaliente el fluido oxidante, principalmente mezclando con gases de plasma calientes que fluyen desde las antorchas (40) de plasma, y que se distribuya circunferencial o periféricamente con respecto a una periferia (37) correspondiente de la columna (35) de residuo. Además, ya que las entradas (75) de fluido oxidante están desplazadas radial o lateralmente con respecto a la columna de residuo hay una menor probabilidad de que estas entradas (75) se obstruyan mediante material residual fundido. De manera similar, la provisión de rebajes (600) posibilita que los extremos de salida de las antorchas (40) de plasma estén desplazados radialmente con respecto a la columna (35) de residuo, dando como resultado ventajas similares, mutatis mutandis.

En todas las realizaciones, la cámara de distribución y mezclado correspondiente, y preferentemente la discontinuidad correspondiente, se incorporan ventajosamente en el perfil de la cámara de tratamiento (10), y son así una parte integrada de la misma fabricándose a partir de material refractario, tal como en otras partes o en la totalidad de la parte inferior de la cámara de tratamiento (10). En las formas de realización descritas anteriormente en la presente memoria, las cámaras de distribución y mezclado correspondientes pueden estar fabricadas de material refractario fundido en losas de forma y tamaño apropiados. Alternativamente, el material refractario puede conformarse en la forma de ladrillos regulares de forma y tamaño convencionales, y se colocan los ladrillos de manera apropiada de tal modo que se proporciona el perfil requerido. Por ejemplo, el perfil inclinado de la parte inferior de la cámara de tratamiento de la segunda y sexta realizaciones puede comprender realmente una disposición escalonada de ladrillos, en la que cada capa superior sucesiva de ladrillos se desvía lateralmente un poco más hacia el eje (18), tal como se ilustra en la figura 8(b), por ejemplo. De manera similar, el perfil anular de las cámaras de mezclado o de distribución y mezclados de la primera, tercera, cuarta y quinta realizaciones puede estar aproximado por, y por tanto comprender, una disposición escalonada diferente de ladrillos, en la que cada capa superior sucesiva de ladrillos está en primer lugar desviada lateralmente un poco más lejos del eje (18) hasta un desplazamiento máximo, y después cada capa superior sucesiva de ladrillos puede desviarse lateralmente un poco más hacia el eje (18) tal como se ilustra en la figura 6(b), por ejemplo para proporcionar una cámara de distribución y mezclado "anular" idealizada. Particularmente cuando se usan ladrillos refractarios convencionales, el perfil de sección transversal longitudinal de la cámara de tratamiento (10) puede ser sustancialmente rectangular o poligonal, en vez de circular.

Una séptima realización de la presente invención, que se ilustra en las figuras 9(a) hasta 9(d), comprende los mismos elementos estructurales que la primera realización tal como se describió anteriormente en la presente memoria, mutatis mutandis, con la excepción de los detalles siguientes. En la séptima realización de la presente invención, que es particularmente adecuado para el tratamiento de residuos a pequeña escala, la cámara de tratamiento (107) comprende una parte inferior de la misma que es de forma sustancialmente troncopiramidal que presenta secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento. El término "troncopiramidal" se toma en la presente memoria para hacer referencia a una estructura de tipo piramidal que presenta tres o más lados con forma triangular que se levantan desde una base con forma poligonal (que presenta de manera correspondiente tres o más bordes) hacia un vértice, y en el que el vértice de la estructura piramidal está truncado. Preferentemente, la parte superior es de forma también sustancialmente troncopiramidal que presenta secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento. Las secciones transversales poligonales de dicha parte superior y de dicha parte inferior son normalmente similares, y en esta realización son sustancialmente rectangulares en sección transversal longitudinal, tal como se ilustra en la figura 9(d), aunque en otras realizaciones pueden comprender cualquier número de lados que sea necesario. La porción superior (147) está compuesta de paredes inclinadas de un ángulo \delta reducido con respecto al eje (18) longitudinal, normalmente, pero no necesariamente restringido a, desde aproximadamente 0,1° hasta aproximadamente 0,4°. La porción inferior (207) también está compuesta de paredes inclinadas, pero con un ángulo \theta con respecto al eje (18) longitudinal, normalmente, pero no necesariamente restringido, al intervalo de ángulos entre desde aproximadamente 0,5° hasta aproximadamente 30°, en el que \theta>\delta. Los ángulos \delta y \theta se consideran en la presente memoria que son equivalentes a semiángulos cónicos. Se forma así una discontinuidad (407) entre la parte superior (147) y la parte inferior (207). La cámara de tratamiento (107) está fabricada normalmente a partir de ladrillos rectangulares convencionales, en un perfil localmente escalonado, y por tanto puede definirse la discontinuidad (407) como el cambio en la pendiente de la línea imaginaria correspondiente que representa una funda que comprende los ladrillos. Se proporciona una capa externa metálica (770) para mejorar la integridad mecánica del aparato como una totalidad y para mantenerlo sellado o hermético para el aire con respecto al entorno externo. En esta forma de realización, la una o más antorchas (40) de plasma están comprendidas en una cámara lateral auxiliar (750), que está en comunicación abierta con la cámara de tratamiento (107) en una parte inferior de la misma, y en particular con respecto a la cámara de distribución y mezclado (307), por medio de un embocadura (755) adecuado que está normalmente en la forma de un arco de entrada. Opcionalmente, pueden proporcionarse cámaras auxiliares adicionales alrededor de la parte inferior (207) de la cámara de tratamiento (107), para aumentar adicionalmente el número de antorchas (40) de plasma y mejorar la distribución de las mismas. Las cámaras laterales auxiliares adicionales están también en comunicación abierta con la cámara de tratamiento (107) en una parte inferior de la misma por medio de una embocadura o arco de entrada adecuado, por ejemplo. En esta forma de realización, la cámara de distribución y mezclado (307) es de forma sustancialmente rectangular, y la abertura periférica (742) de la misma circunscribe periféricamente la columna (35) de residuo para posibilitar que el fluido oxidante se distribuya dentro de la misma de una manera periférica por medio de una o mas entradas (75) de fluido oxidante que pueden estar comprendidas en la misma, tal como se ilustra en la figura 9(d). Los gases calientes proporcionados por las antorchas (40) de plasma proporcionan una zona de temperatura alta que se extiende desde la cámara auxiliar (750) hasta la cámara de distribución y mezclado (307) por medio del embocadura (755). Alternativa o adicionalmente, pueden proporcionarse una o más entradas de fluido (75) en la cámara auxiliar (750) de modo que el fluido oxidante está inicialmente en proximidad cercana a las antorchas (40) de plasma, fluyendo posteriormente el fluido oxidante hasta la cámara de distribución y mezclado (307) por medio del embocadura (755).

Por tanto, la una o más entradas (75) de fluido oxidante están asociadas cada una con por lo menos una antorcha (40) de plasma de tal modo que durante el funcionamiento del aparato para el tratamiento de residuos (100), se dirige el fluido oxidante que fluye desde las entradas (75) de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (307) en una zona de temperatura alta proporcionada por la antorcha (40) de plasma con el fin de calentar el fluido oxidante y promover así la gasificación del producto carbonizado para proporcionar gases producto. Tal como con la primera realización, las entradas (75) de fluido oxidante se disponen cada una preferentemente en una ubicación tal que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro de dicha entrada (75) de fluido oxidante, y el plano que incluye el eje (18) longitudinal y el centro del extremo de una dicha antorcha (40) de plasma, es menor o igual a aproximadamente \pm170°, y preferentemente a aproximadamente \pm20°.

Por tanto, el primer desplazamiento (D1) es la distancia que se desplaza lateralmente hacia fuera la pared orientada hacia dentro de la parte inferior de la cámara de tratamiento desde la pared orientada hacia dentro de la parte superior (14). En cámaras de distribución y mezclado anulares tales como se muestran a modo de ejemplo en las realizaciones de las figuras 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 5, 6(a) y 7, (D1) es aproximadamente constante en cualquier dirección lateral dada. En cámaras de distribución y mezclado cónicas tales como se muestran a modo de ejemplo en las realizaciones de las figuras 4, 8 y también en la realización de la figura 9(a), la distancia o el desplazamiento (D1) aumenta hacia abajo a lo largo del eje (18). El segundo desplazamiento (D2) se refiere a la extensión lateral de la pared superior que conecta la pared orientada hacia dentro de la cámara de distribución y mezclado con la discontinuidad. En las realizaciones mostradas a modo de ejemplo en las figuras 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 4, 5, 6(a) y 9, (D1) y (D2) son idénticos de manera nominal. Sin embargo, en las formas de realización mostradas a modo de ejemplo en las figuras 7 y 8(a), la pared superior de la cámara de distribución y mezclado no se extiende lateralmente por toda la discontinuidad, y por tanto (D2) es menor que (D1) en una cantidad igual de manera nominal a la anchura de la pared que pende hacia abajo de la discontinuidad. Tal como se describió anteriormente en la presente memoria, la discontinuidad en estas realizaciones está en la forma de una pared o extensión que se proyecta longitudinalmente desde la porción inferior de la parte superior hacia el interior de la parte inferior correspondiente. El tercer desplazamiento (D3) se refiere a la extensión lateral de la pared inferior de la cámara de distribución y mezclado, comprendiéndose una pared inferior de este tipo en las realizaciones mostradas a modo de ejemplo en las figuras 5 y 6(a), siendo (D3) normalmente menor que (D2). Sin embargo, en las otras realizaciones ilustradas en las figuras, la cámara de distribución y mezclado no comprende una pared inferior de este tipo.

Por tanto, la presente invención se refiere también a un procedimiento para distribuir y mezclar fluido oxidante a lo largo y hacia el interior de una periferia de una columna de residuo alojada en un aparato para el tratamiento de residuos que presenta una cámara para el tratamiento de residuos adaptada para procesar una columna de residuo de este tipo y que comprende por lo menos unos medios de antorcha de plasma que presentan un extremo de salida del mismo que se extiende hacia el interior de una parte inferior de dicha cámara de tratamiento de residuos para proporcionar calor suficiente a dicha parte inferior por lo menos para posibilitar que el residuo orgánico alojado en la misma se convierta en gases combustibles, comprendiendo dicho procedimiento

(a) proporcionar una cámara de distribución y mezclado tal como se describió en la presente memoria;

(b) durante el funcionamiento de dicha planta de tratamiento hacer que el fluido oxidante fluya desde dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante y hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado y alrededor de la periferia de la columna de residuo alojado en dicha cámara de tratamiento, de tal modo que dicho fluido oxidante se dirige en una zona de temperatura alta proporcionada por el por lo menos unos medios de antorcha de plasma que están asociados con dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante.

Aunque la cámara de distribución y mezclado según la presente invención se incorpora de la mejor manera como una parte integrada de un aparato para el tratamiento o la conversión de residuos de tipo plasma, la cámara de distribución y mezclado de la presente invención también puede ajustarse en muchos aparatos existentes para el tratamiento de residuos basados en plasma, según las circunstancias individuales, cambiando lo que haya que cambiar.

Claims (35)

1. Aparato para el tratamiento de residuos que presenta una cámara de tratamiento de residuos (10) sustancialmente longitudinal adaptada para alojar una columna (35) de residuo, en el que dicha cámara de tratamiento comprende una parte superior (14) de cámara unida a una parte inferior (200) de cámara por medio de una transición entre las mismas, comprendiendo dicha parte superior medios de entrada de residuos (20) y por lo menos unos medios de salida de gases, comprendiendo dicha parte inferior por lo menos unos medios de antorcha (40) de plasma que presentan un extremo de salida de la misma que se extiende hacia el interior de dicha parte inferior para proporcionar suficiente calor por lo menos para posibilitar que el residuo orgánico alojado en la misma se convierta en gases combustibles, estando caracterizado el aparato porque dicha transición comprende un cambio en la pendiente del perfil interno de la cámara de tratamiento entre dicha parte superior (14) y dicha parte inferior tomada a lo largo de una dirección longitudinal, de modo que por lo menos una parte de la pared interna de dicha parte inferior está desplazada transversalmente hacia fuera de dicha transición a lo largo de la periferia de la misma con respecto a la pared interna de dicha parte superior formando así un espacio periférico adicional en la parte inferior con respecto a la parte superior de la cámara, sirviendo dicho espacio periférico como por lo menos una cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante (300), comprendiendo dicha cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante por lo menos una entrada (75) de fluido oxidante para proporcionar fluido oxidante a la misma desde una fuente adecuada, estando situada dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante en una posición en la que la sección transversal interna de dicha parte inferior en dicha posición es sustancialmente mayor que la sección transversal interna de dicha parte superior por lo menos justo por encima de dicha transición.

2. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dichos por lo menos unos medios de antorcha de plasma presentan el extremo de salida del mismo ubicado por debajo de la ubicación de dicha por lo menos una entrada de fluido
oxidante.

3. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que por lo menos una de dicha pared interna de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento y dicha pared interna de dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento está fabricada de un material refractario adecuado.

4. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado está desplazada lateralmente de dicha pared interna de dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento de una manera sustancialmente uniforme mediante un primer desplazamiento que es aproximadamente constante a lo largo de la periferia de dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado, estando definido dicho primer desplazamiento a lo largo de cualquier plano adecuado sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la cámara de tratamiento.

5. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha cámara de distribución y mezclado comprende dicha una entrada de fluido oxidante, y en el que el desplazamiento lateral de dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado con respecto a la pared interna de dicha parte superior es mayor en la ubicación de dicha entrada de fluido oxidante que en cualquier otra ubicación a lo largo de la periferia de dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado en un plano sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la cámara.

6. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 5, en el que dicho desplazamiento lateral de dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado con respecto a dicha pared interna de dicha parte superior es un máximo en la ubicación de dicha entrada de fluido oxidante y un mínimo en la ubicación lateralmente opuesta a dicha entrada de fluido oxidante.

7. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha cámara de distribución y mezclado está en la forma de un nicho periférico que presenta una pared superior sustancialmente anular que se extiende radialmente desde dicha transición.

8. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 7, en el que dicha cámara de distribución y mezclado comprende una pared interna sustancialmente cilíndrica, sustancialmente coaxial con un eje longitudinal de la cámara de tratamiento.

9. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante está comprendida en dicha pared interna cilíndrica.

10. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 7, en el que por lo menos dicha una entrada de fluido oxidante está comprendida en dicha pared superior anular.

11. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha cámara de distribución y mezclado es una porción superior de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento y está en la forma de una pared periférica troncocónica que se extiende desde dicha transición que presenta un semiángulo cónico que es mayor que el de la pared interna de dicha parte superior de la cámara de tratamiento.

12. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 11, en el que dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento es sustancialmente cilíndrica, presentando un semiángulo cónico de aproximadamente 0º.

13. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que por lo menos dicha pared interna de dicha cámara de distribución y mezclado es sustancialmente cilíndrica en forma presentando un radio interno mayor que esa dicha pared interna de dicha parte superior de la cámara de tratamiento por lo menos justo por encima de dicha transición.

14. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 13, en el que dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento es sustancialmente cilíndrica.

15. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha pared interna de dicha cámara de distribución y tratamiento es de forma sustancialmente troncopiramidal presentando unas secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento.

16. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 15, en el que una pared interna de dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento es de forma sustancialmente troncopiramidal presentando unas secciones transversales sustancialmente poligonales en planos sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento.

17. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 16, en el que dichas secciones transversales poligonales de dicha parte superior y de dicha parte inferior son sustancialmente rectangulares.

18. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que una parte inferior de dicha cámara de distribución y mezclado está en comunicación abierta con una parte de fondo de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento que se dispone por debajo de dicha cámara de distribución y mezclado.

19. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 7, en el que una parte inferior de dicha cámara de distribución y mezclado está unida mediante una pared inferior anular que se extiende radialmente hacia un eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento.

20. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 19, en el que un borde orientado hacia dentro de dicha pared inferior anular está separado de dicho eje longitudinal más que dicha transición en una dirección lateral.

21. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 20, en el que un área superficial de dicha pared inferior anular es menor que un área superficial de dicha pared superior anular en una cantidad S que puede estar comprendida entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 99% de la dicha área superficial de la dicha pared superior anular.

22. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 21, que comprende asimismo una segunda cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante desplazada verticalmente hacia abajo con respecto a dicha cámara de distribución y mezclado.

23. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 22, en el que para dicha cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante, un área superficial de la pared inferior anular de la misma es menor que un área superficial de la pared superior anular de la misma en una cantidad S' que puede estar comprendida aproximadamente entre el 1% y aproximadamente el 99% de la dicha área superficial de la dicha pared superior anular de la dicha cámara de distribución y mezclado de fluido oxidante.

24. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento comprende un nicho adecuado para alojar dicho por lo menos unos medios de antorcha de plasma en el mismo, estando dicho nicho más abajo que dicha cámara de distribución y mezclado, estando configurado dicho nicho para alojar dicha por lo menos una antorcha de plasma de tal modo que el extremo de salida de dicha por lo menos una antorcha de plasma está separada de un eje longitudinal de la cámara de tratamiento más que dicha transición.

25. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dichos por lo menos unos medios de antorcha de plasma están comprendidos en una cámara auxiliar adecuada dispuesta lateralmente con respecto a la cámara de tratamiento y en comunicación con la misma por medio de una embocadura adecuada, de tal modo que el extremo de salida de dichos por lo menos unos medios de antorcha de plasma están separados de un eje longitudinal de la cámara de tratamiento más que dicha
transición.

26. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 25, que comprende asimismo una pluralidad de dichas cámaras auxiliares, en el que cada una de dicha cámara auxiliar adicional se dispone lateralmente con respecto a la cámara de tratamiento y en comunicación con la misma por medio de una embocadura adecuada; de tal modo que el extremo de salida de dichos por lo menos unos medios de antorcha de plasma comprendidos en la misma están separados de un eje longitudinal de la cámara de tratamiento más que dicha transición.

27. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 25, en el que por lo menos dicha una cámara auxiliar comprende asimismo por lo menos dicha una entrada de fluido oxidante.

28. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha transición es de la forma de uno cualquiera de entre una esquina, pliegue, cambio en punta, resalte longitudinal, una transición suave y una transición curvada, cuando se observa a lo largo de un plano de sección transversal vertical que incluye un eje longitudinal de dicha cámara de tratamiento.

29. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha por lo menos una antorcha de plasma está colocada en dicha parte inferior de la cámara de tal modo que la sección transversal de dicha parte inferior en la posición del centro del extremo de salida de dicha por lo menos una antorcha de plasma es sustancialmente mayor que la sección transversal de dicha parte superior de dicha cámara de tratamiento por lo menos justo por encima de dicha transición.

30. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que por lo menos dicha una entrada de fluido oxidante puede estar prevista en una ubicación en dicha cámara de distribución y mezclado de tal modo que el ángulo \phi entre el eje longitudinal de la cámara de tratamiento y una línea imaginaria que conecta el centro de dicha entrada de fluido oxidante con dicha transición, disponiéndose dicha línea imaginaria en un plano imaginario que incluye tanto dicho eje como dicho centro de la entrada de fluido oxidante, está en el intervalo de entre aproximadamente 0.5º y aproximadamente 120º.

31. Aparato para el tratamiento de residuos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, en el que por lo menos dicha una entrada de fluido oxidante se dispone en una ubicación tal que el ángulo \beta entre el plano que incluye el eje longitudinal de la cámara de tratamiento y el centro de dicha entrada de fluido oxidante, y el plano que incluye el dicho eje longitudinal y el centro del extremo de salida de una dicha antorcha de plasma, es menor o igual a aproximadamente \pm 170º.

32. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 31, en el que dicho ángulo \beta es aproximadamente \pm 20º.

33. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, que comprende asimismo una pared cilíndrica que pende hacia abajo de dicha transición y desplazada lateralmente hacia un eje longitudinal de la cámara de tratamiento con respecto a dicha pared interna desplazada lateralmente de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento.

34. Aparato para el tratamiento de residuos según la reivindicación 1, en el que dicha por lo menos una cámara de distribución y mezclado está ubicada en una porción superior de dicha parte inferior de dicha cámara de tratamiento.

35. Procedimiento para distribuir y mezclar fluido oxidante a lo largo y hacia el interior de una periferia de una columna de residuo alojada en un aparato para el tratamiento de residuos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, o 33 a 34, comprendiendo dicho procedimiento:

(a)

proporcionar una columna de residuo en dicha cámara por medio de dicha entrada de residuos;

(b)

durante el funcionamiento de dicha cámara de tratamiento hacer que el fluido oxidante fluya desde dicha por lo menos una entrada de fluido oxidante hacia el interior de dicha cámara de distribución y mezclado (300) y alrededor de la periferia de la columna de residuo alojada en dicha cámara de tratamiento, de tal modo que dicho fluido oxidante está en comunicación con una zona de temperatura alta proporcionada mediante dichos por lo menos unos medios de antorcha de plasma.