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La pirólisis se refiere a la descomposición de compuestos orgánicos complejos en ausencia de oxígeno debido a un calentamiento a alta temperatura. Una máquina que lleva a cabo este proceso se conoce como horno de pirólisis. Normalmente, los hornos de pirólisis están diseñados para eliminar residuos o extraer recursos valiosos de ellos, como combustible. A continuación, se presentan algunos tipos de hornos de pirólisis para uso industrial:
Horno de pirólisis de horno rotatorio:
Este horno utiliza un cilindro rotatorio para mezclar y calentar la materia prima. A medida que el horno gira, se inclina ligeramente, lo que hace que el material se mueva y caiga, lo que lleva a una mejor mezcla y calentamiento. Este tipo de horno es especialmente adecuado para tratar grandes volúmenes de residuos sólidos municipales (RSM) y materiales homogéneos. Su funcionamiento continuo permite un mayor rendimiento en comparación con los sistemas por lotes. Además, el aumento gradual de la temperatura a lo largo del horno facilita la pirólisis por etapas de los diferentes componentes de la materia prima.
Horno de carbonización:
Un horno de carbonización realiza la pirólisis en un entorno controlado para producir carbón vegetal, alquitrán y gas. Presenta un sellado hermético para restringir la entrada de oxígeno y mantiene ajustes específicos de temperatura y tiempo para optimizar la producción. Dependiendo del diseño, puede funcionar de forma continua o por lotes. Los hornos de carbonización por lotes analizan la materia prima, la introducen, la sellan, la calientan y liberan los subproductos para lotes posteriores. Por el contrario, los modelos continuos alimentan constantemente el material y extraen los subproductos sin interrupción.
Horno de pirólisis de residuos a energía:
Este tipo de horno de pirólisis se centra en convertir los residuos en energía limpia. Emplea un procesamiento a alta temperatura para descomponer los residuos orgánicos, produciendo productos energéticos valiosos como biocombustibles, gas de síntesis y biocarbón.
Horno de pirólisis al vacío:
El horno de pirólisis al vacío realiza la descomposición de la materia prima bajo presión reducida. La realización de la pirólisis al vacío reduce la temperatura y el tiempo necesarios para lograr la transformación de los residuos de forma eficiente. La pirólisis al vacío ofrece varias ventajas. Permite que la pirólisis se produzca a temperaturas más bajas, lo que reduce el consumo de energía y facilita el tratamiento de materiales sensibles al calor. Además, la menor presión mejora la selectividad del proceso, lo que da como resultado mayores rendimientos de los productos deseados. Por ejemplo, se puede mejorar la producción de líquidos como el bio-aceite y los productos químicos valiosos.
Horno de pirólisis de tornillo sin fin:
En un horno de pirólisis de tornillo sin fin, el material se transporta y se calienta mediante un transportador de tornillo. El calentamiento se realiza con camisas de calentamiento externas o elementos eléctricos. El diseño del tornillo sin fin permite una buena mezcla y una distribución uniforme de la temperatura, lo que da como resultado una pirólisis consistente de la materia prima. Este horno es adecuado para tratar materiales de pequeño tamaño con un contenido variable de humedad. Además, el funcionamiento continuo de los reactores de tornillo sin fin permite un alto rendimiento, satisfaciendo las demandas de la producción comercial.
Las especificaciones de un horno de pirólisis varían según el tipo y el modelo elegido. Las siguientes son algunas especificaciones clave para un horno de pirólisis de reciclaje de residuos.
Tamaño del tambor
El tamaño del tambor indica la cantidad de materia prima que el horno puede contener para la pirólisis. El tamaño se mide en diámetro y longitud.
Control de temperatura
El control de temperatura se refiere a la capacidad de un horno para controlar el calor. Es esencial para garantizar que los materiales se sometan a la pirólisis sin quemarse ni cocinarse demasiado.
Fuente de combustible
Esto indica qué combustibles utiliza el horno de pirólisis para generar calor y descomponer los materiales. Las fuentes de combustible comunes incluyen gas natural, electricidad, leña, carbón o energía solar.
Velocidad de calentamiento
La velocidad de calentamiento indica la rapidez con la que un horno de pirólisis puede aumentar su temperatura. Un horno con una velocidad de calentamiento más rápida reduce el tiempo de procesamiento y aumenta la productividad.
Características de seguridad
Las características de seguridad incluyen el sistema de detección de fugas de gas, las válvulas de alivio de presión y los botones de parada de emergencia. Estos sistemas promueven una operación segura y previenen accidentes por mal funcionamiento o eventos inesperados.
El mantenimiento regular garantiza la longevidad, la seguridad y el rendimiento óptimo de los hornos de pirólisis. También es esencial para reciclar los residuos de forma eficiente. Estos son algunos consejos de mantenimiento para un horno de pirólisis de reciclaje de residuos:
Inspección regular
Los operadores o técnicos deben comprobar periódicamente las piezas del horno para detectar signos de desgaste, daños o fugas de gas. Pueden examinar los componentes de sellado, las válvulas, los manómetros y los sistemas de escape. De esta manera, pueden detectar y solucionar de forma rápida los problemas potenciales.
Limpieza
Con el tiempo, los residuos de carbono de los materiales de desecho pueden acumularse en el interior del tambor de pirólisis. Esto puede afectar a la transferencia de calor y a la eficiencia. Por lo tanto, es importante eliminar cualquier material residual después de completar cada lote. Los operadores también deben limpiar las superficies externas con regularidad para evitar que la suciedad y los residuos se acumulen con el tiempo.
Lubricación
Los operadores deben conocer las partes del horno de pirólisis, como los rodamientos y los componentes móviles, que necesitan lubricación. El uso de un lubricante de alta calidad reduce la fricción y garantiza una rotación suave, lo que aumenta la eficiencia y prolonga la vida útil.Control de temperatura y presión
Los usuarios deben controlar regularmente la temperatura y la presión del horno de pirólisis. Esto es para asegurar que permanezcan dentro del rango recomendado por el fabricante. El mantenimiento de la temperatura adecuada ayuda a lograr la descomposición ideal de los materiales. Además, el mantenimiento de la presión adecuada ayuda a prevenir accidentes y garantiza una operación segura.La principal aplicación de un horno de pirólisis es la eliminación de residuos mediante descomposición térmica. Sin embargo, esta técnica de gestión de residuos ha abierto numerosos escenarios de uso en diferentes industrias.
Plástico de desecho a aceite
Los hornos de pirólisis se utilizan principalmente en las empresas de producción de aceite para reciclar el plástico de desecho a aceite. A pesar de las propiedades útiles y la durabilidad del plástico, el creciente uso de productos plásticos ha provocado una contaminación generalizada por plástico. Esto ha llevado a la búsqueda de alternativas para gestionar los residuos plásticos, darles un nuevo valor y reducir su impacto medioambiental. La pirólisis es una de las técnicas que las empresas están utilizando para convertir los residuos plásticos en productos valiosos. Este proceso no sólo ayuda a gestionar los residuos plásticos, sino que también produce aceite que se puede utilizar como fuente de energía.
Producción de energía de biomasa
En los últimos años, la energía de biomasa se ha vuelto cada vez más popular. Esto se debe a que proporciona una fuente de energía renovable que las empresas pueden utilizar. También reduce la dependencia de los combustibles fósiles. Mediante el uso de un horno de pirólisis, las materias primas como las virutas de madera, los residuos agrícolas y la hierba se pueden convertir en bio-aceite. Este bio-aceite servirá como alternativa a las fuentes de energía tradicionales.
Además, la producción de biocarbón mediante hornos de pirólisis ofrece oportunidades para las empresas que se dedican a la mejora del suelo y la captura de carbono. Esto se debe a que el biocarbón es un compuesto de carbono estable que se puede almacenar permanentemente en el suelo. Ayudará a proteger el clima al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Reciclaje de neumáticos
Las empresas de reciclaje de neumáticos utilizan hornos de pirólisis para reciclar los neumáticos usados. Normalmente, los neumáticos usados presentan un desafío de eliminación y un riesgo medioambiental. La pirólisis no sólo ayuda a resolver el problema de la eliminación, sino que también recicla el material en productos útiles. Con la ayuda de los hornos, los neumáticos se descomponen térmicamente para producir subproductos valiosos como aceite, negro de carbón y gas.
El negro de carbón producido a partir de la pirólisis de los neumáticos puede desempeñar dos funciones principales para las empresas. En primer lugar, se puede utilizar como relleno de refuerzo en los productos de caucho. En segundo lugar, se puede utilizar en la producción de compuestos de caucho para neumáticos nuevos.
Además, los aceites que se obtienen del proceso de reciclaje de neumáticos se pueden refinar y utilizar como fuelóleo o como materia prima para la producción de neumáticos nuevos.
Requisitos de la materia prima:
Al elegir un horno de pirólisis, es crucial pensar en los tipos de materiales que va a procesar. Los diferentes hornos están diseñados para manejar diversos tipos de materia prima, como residuos plásticos, caucho, biomasa o residuos médicos. Por ejemplo, un horno de pirólisis de plástico tendrá características distintas en comparación con un horno de pirólisis de biomasa para adaptarse a las características específicas de la materia prima. En consecuencia, la garantía de una correspondencia adecuada entre el horno y el material es el primer paso hacia una operación eficiente y una producción óptima.
Capacidad de producción:
El siguiente paso después de garantizar la compatibilidad del horno con la materia prima es examinar su capacidad de producción. Las mayores capacidades de producción de algunos hornos de pirólisis los hacen más adecuados para las operaciones a escala industrial, mientras que los más pequeños pueden ser más adecuados para las instalaciones pequeñas o medianas. Este aspecto no se limita a satisfacer las necesidades actuales; también permite una futura expansión si es necesario. En consecuencia, la selección de un horno con una capacidad de producción adecuada garantiza que pueda satisfacer las demandas actuales y futuras.
Temperatura de funcionamiento y tiempo:
Otro factor crucial por el que se pueden categorizar distintivamente muchos tipos de hornos de pirólisis es la temperatura y el tiempo de procesamiento aplicables. Diferentes materiales requieren niveles de temperatura específicos y duraciones de procesamiento para lograr una pirólisis óptima. En consecuencia, la elección de un horno con la temperatura y los ajustes de tiempo adecuados para la materia prima prevista garantiza una conversión eficiente y maximiza el rendimiento.
Fuente de energía y eficiencia:
La fuente de energía y la eficiencia de un horno de pirólisis son consideraciones cruciales. Diferentes hornos pueden utilizar diversas fuentes de energía, como electricidad, gas natural o biomasa. Cada opción tiene sus ventajas y su idoneidad para aplicaciones particulares. Además, la eficiencia térmica del horno afecta a su consumo de energía durante el proceso de pirólisis. La selección de un horno con una fuente de energía adecuada y una alta eficiencia térmica minimiza los costes de funcionamiento y el impacto medioambiental, ofreciendo una solución sostenible para el tratamiento de residuos.
Sistema de control de emisiones:
Dado que el tratamiento adecuado de los residuos implica no sólo la eficiencia sino también la responsabilidad medioambiental, un sistema eficaz de control de emisiones es un componente no negociable de cualquier horno de pirólisis. La función de este sistema es tratar y purificar las emisiones gaseosas liberadas durante el proceso de pirólisis, reduciendo así su impacto medioambiental. Al seleccionar un horno equipado con un sistema de control de emisiones de alta calidad, los usuarios participan activamente en la elección de una máquina que cumple con las normas medioambientales actuales, contribuyendo así a un planeta más limpio.
Características de seguridad:
En última instancia, la importancia de la seguridad es igual de crucial. La selección de un horno de pirólisis equipado con características de seguridad inherentes, como válvulas de alivio de presión, sistemas de monitorización de temperatura y mecanismos de parada automática, puede proteger al personal y a las propiedades de posibles peligros. Estos elementos de seguridad incorporados reducen los riesgos operativos y promueven la manipulación segura de materiales peligrosos como los residuos de aceite y gases.
A1. La principal limitación es la materia prima. Las empresas buscan materiales uniformes y no reciclables. También existen limitaciones técnicas, como encontrar el diseño de reactor adecuado y el rango de temperatura ideal y el tiempo para la reacción para garantizar rendimientos óptimos de los productos deseados. Controlar el proceso de pirólisis puede ser un desafío. Los subproductos de la pirólisis, especialmente el carbón vegetal, pueden suponer algunos riesgos si no se gestionan adecuadamente. Por último, la pirólisis no es adecuada para todos los materiales. Algunas materias primas son más adecuadas para tecnologías de conversión alternativas, como la gasificación o la licuefacción hidrotérmica.
A2. La principal diferencia entre la pirólisis y la combustión es que la combustión requiere oxígeno mientras que la pirólisis no. La presencia de oxígeno en la combustión la convierte en un proceso oxidativo. Por otro lado, la pirólisis es una progresión oxidativa. Debido a que la combustión es exotérmica, libera mucha energía y se utiliza para eliminar los residuos. Aunque es un proceso de generación de energía, la pirólisis es endotérmica, absorbiendo calor para descomponer los materiales.
A3. Existen tres tipos principales de pirólisis: pirólisis lenta, rápida e intermedia. De ellos, la pirólisis lenta es la más común. Se centra en maximizar el rendimiento del carbón vegetal y se utiliza en los hornos tradicionales de carbón vegetal. Aunque la pirólisis lenta y rápida utilizan el mismo principio, son totalmente diferentes. En la pirólisis rápida, se necesitan altas temperaturas entre 450 °C y 550 °C en un corto período de tiempo. La pirólisis rápida produce bio-aceite, gas y biocarbón. Los parámetros como la temperatura, la presión y la velocidad de calentamiento controlan la distribución del producto. La temperatura para la pirólisis lenta está alrededor de 500 a 800 °C. En la pirólisis intermedia, se producen productos gaseosos y líquidos, además de una pequeña cantidad de residuos sólidos. El biocarbón sólido es el producto principal en la pirólisis lenta. Tiene un gran valor económico y suele difundirse por la tierra como potenciador del suelo.
