ES2285025T3 - Procedimiento y dispositivo para la sorcion de contaminantes de gases de escape de la combustion por medio de un lecho fluidizado. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la sorción de contaminantes por medio de aditivo y separación del aditivo cargado junto con el polvo des gases de escape de procesos térmicos, con preferencia de gases de escape después de una combustión de basura, residuos, biomasa y/o combustibles heterogéneos, en el que se conduce aditivo para la mezcla intensiva con los gases de escape en un lecho fluidizado, con la separación siguiente del aditivo arrastrado en la corriente de gases de escape, del polvo y del producto de reacción y la recirculación del aditivo a separar, en el que se lleva a cabo una primera adición de aditivo fresco después del lecho fluidizado antes de la separación, caracterizado porque se lleva a cabo una segunda adición de aditivo fresco delante del lecho fluidizado en el canal de gases de escape que conduce hacia el lecho fluidizado y porque la reactividad del segundo aditivo con respecto a las propiedades de separación para substancias contaminantes limpias es mayor que la reactividad del primer aditivo.

Description

Procedimiento y dispositivo para la sorción de contaminantes de gases de escape de la combustión por medio de un lecho fluidizado.
La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 así como a un dispositivo correspondiente. De acuerdo con el documento AT 403 664 B, se conoce una instalación para la purificación de gases de escape, en la que tanto se hace recircular tanto aditivo reaccionado, altamente cargado como también aditivo no reaccionado. En virtud de las cantidades de substancias sólidas grandes conducidas en el circuito en comparación con el aditivo fresco dosificado o bien las cantidades de substancias sólidas extraídas se obtiene una curva característica de regulación muy lenta con respecto a la reacción a los picos de gases contaminantes de corta duración en el gas bruto, que resultan especialmente a través de combustible heterogéneo. El documento DE 42 06 602 C1 y el documento DE 101 33 991 A1 muestran una dosificación de aditivo fresco delante del reactor. El documento EP 554 487 A1 muestra la adición de aditivo fresco delante y en el reactor para el control de la modificación en la composición de las contaminaciones. El documento DE 44 15 719 A muestra la alimentación de todo el aditivo fresco (14, 15) entre el reactor (3) y la separación (Fein). El documento DE 33 13 552 A muestra de la misma manera un trayecto de cal viva (páginas 6-8, figura), en el que se alimenta todo el aditivo fresco. Ninguna de las dos publicaciones muestran la alimentación de aditivo fresco delante del lecho fluidizado. El documento AT 388 312 B muestra en la figura con las referencias 5, 5' la adición de aditivo directamente delante del filtro superficial, para generar de esta manera una torta de filtro con sorbente activo, pero aquí no está presente ningún lecho fluidizado. El cometido de la invención es, por lo tanto, desarrollar un procedimiento de purificación de gases de escape, en el que se pueden corregir mejor los picos de gases contaminantes. El cometido se soluciona a través de un procedimiento según la reivindicación 1 o bien a través de una instalación de acuerdo con la reivindicación 9. A través de la adición siguiente de un aditivo fresco no reaccionado o de una mezcla de aditivo delante del lecho fluidizado se pueden interceptar los picos de gases contaminantes. De esta manera, por medio de la regulación de la potencia de absorción a través de la alimentación de aditivos frescos en dos lugares diferentes, se reduce el consumo de aditivo debido a la mejora en el aprovechamiento del aditivo y de esta manera también se reduce
la cantidad de los productos de reacción a evacuar, con lo que se tienen en cuenta tanto la rentabilidad como también la reducción del volumen del basurero.
Las configuraciones del procedimiento se indican en las reivindicaciones dependientes 2 a 6. En este caso, está previsto que la cantidad dosificada del segundo aditivo sea regulada en función del contenido de substancia contaminante en el gas bruto. De esta manera, se puede realizar una adición selectiva de aditivo en el caso de picos de gases contaminantes. La variante de realización en el sentido de que la cantidad añadida del primer aditivo se regula en función de la concentración de gas puro, tiene la ventaja de que con ello se asegura el mantenimiento de las emisiones de gases puros de acuerdo con el procedimiento de purificación de gases de humo.
Es ventajoso que la reactividad del segundo aditivo con respecto a las propiedades de separación para substancias contaminantes limpias sea mayor que la reactividad del primer aditivo. De esta manera, ya delante del lecho fluidizado se pueden separar las substancias contaminantes como HCl, HF, SO_{2} y SO_{3}, con lo que las concentraciones de las substancias contaminantes que entran en el reactor se pueden mantener constantes en un nivel uniforme. Se obtienen los mejores resultados de la separación cuando como primero y/o segundo aditivo se utiliza una mezcla de una substancia en forma de polvo con alto contenido de óxidos, hidróxidos y/o carbonatos alcalinos y/u óxidos, hidróxidos o carbonatos alcalinotérreos. Además, puede estar previsto que para la reducción del contenido de substancia sólida en el gas puro se añada a la mezcla del primero y/o segundo aditivo una substancia tensioactiva y/o catalítica. Puesto que el aditivo recirculado no debe ser utilizado para la corrección de picos de gases contaminantes, la regulación de la circulación se puede realizar en función del volumen de la corriente de gases de escape, de la cantidad de agua inyectada en el gas de escape y de la temperatura de los gases de escape. Los gases de escape de procesos térmicos contienen, de acuerdo con la composición del combustible, diferentes concentraciones de substancias contaminantes. Especialmente después de la combustión de basura, residuos y biomasa es importante llevar a cabo una purificación conveniente desde el punto de vista económico y ecológico de los gases de escape. Un tratamiento de varias fases de los gases de escape con eliminación del polvo principal, un lavado en húmedo de varias fases, una purificación fina y una deshidrogenación son demasiado costosos en estas concentraciones de substancias contaminantes y sobre todo demasiado caros para instalaciones más pequeñas (pocas toneladas de combustible por hora). Como solución futura parece un procedimiento en seco, que produce a través de la recirculación del aditivo cantidades reducidas de residuos. En principio, a través de la adición de aditivos secos en polvo se posibilita una sorción química, que convierte las substancias limpias, gaseosas en sales. Los productos de reacción son separados a continuación junto con el aditivo no reaccionado y la ceniza volátil en una instalación de eliminación del polvo. La invención se explica con la ayuda de una instalación ejemplar para la realización del procedimiento. La instalación se representa de forma esquemática en la figura que se acompaña.
En un reactor de sorción 1 se pone en contacto el gas de escape de un proceso térmico, como por ejemplo gas de humo, con aditivo. La alimentación de aditivo fresco 10, 11 se realiza desde los silos de sorbente 2, 3 por medio de instalaciones de transporte, con las que se dosifican los aditivos frescos, es decir, los aditivos no reaccionados. Por lo tanto, a partir del silo de sorbente 3 se introduce aditivo fresco 11 en el canal de gas de escape 8 que conduce al reactor de sorción, de tal manera que este aditivo alcanza en el canal de escape de gases un tiempo de residencia de > 0,5 segundos. El aditivo 13 a recircular es transportado desde el depósito intermedio 5 hasta el reactor de sorción 1. La adición se lleva a cano en la zona inferior del reactor de sorción 1, que puede estar equipada con un fondo de toberas. El aditivo a separar 14 es transportado al silo de producto 7, desde donde es descargado desde la instalación.
El aditivo fresco 10, 11 debe secarse y estar en polvo y debe poseer una superficie específica alta. Como aditivo se utilizan substancias con alto contenido de hidróxidos, óxidos y carbonatos alcalinos o bien alcalinotérreos, como hidróxido de calcio y cal en polvo (carbonato de calcio). El aditivo fresco 11 se caracteriza de una manera más ventajosa a través de una reactividad elevada con respecto a los componentes ácidos de los gases contaminantes frente al aditivo fresco 10. Para asegurar también la separación de mercurio gaseoso y de compuestos orgánicos gaseosos, como dioxinas, furanos, etc. se puede añadir a la mezcla de aditivos una substancia tensioactiva. Por ejemplo, se puede mencionar carbono en polvo, como carbono activo o coque de horno de hogar, pero también se contemplan zeolitas que actúan con efecto de adsorción, que pueden incluir en su retículo cristalino moléculas de tamaño determinado.
La temperatura en el reactor de sorción 1 y en las partes de las instalaciones que conducen gases de escape y que están conectadas a continuación se puede seleccionar, por una parte, lo más profunda posible, con el fin de desplazar el equilibrio de las reacciones químicas sobre el lado de la formación de sal y, por otra parte, debe estar por encima del punto de rocío del agua y del ácido de los gases de escape, con el fin de evitar deposiciones en lugares fríos del sistema y, por lo tanto, daños de corrosión implicados con ello a través de los componentes ácidos. De acuerdo con la configuración de las instalaciones y los intercambiadores de calor o bien las instalaciones de refrigeración conectados delante, puede ser necesario regular la temperatura en el reactor de sorción 1 a través de la inyección de un líquido 12, con preferencia agua. La inyección de líquido está dispuesta en la zona inferior del reactor de sorción 1 y se alimenta desde un depósito colector 6.
Las substancias contaminantes reaccionan en el reactor de sorción 1, que está realizado como instalación de lecho fluidizado, con el aditivo en suspensión. El gas de escape se introduce a través de un conducto 8 en el reactor de sorción 1, siendo seleccionada la velocidad de los gases de escape de tal forma que las partículas de aditivos se mueven durante un periodo de tiempo más largo en el reactor de sorción 1 y se eleva en una medida decisiva la probabilidad de reacción entre la substancia contaminante y el aditivo. En último término, las partículas de aditivo y el polvo contenido en el gas de escape son descargados a través del extremo superior del reactor de sorción 1 y llegan a través de un conducto de gases de escape 15 en el separador de partículas 4. Este separador 4 tiene el cometido de liberar la corriente de gases de escape de las partículas, hasta el punto de que los contenidos residuales en el gas puro 9 se encuentran por debajo de los valores límites legalmente establecidos para emisiones de polvo. Puesto que en la mayoría de los casos se trata de concentraciones de polvo de < 10 mg/Mn^{3}, un filtro textil, como un filtro de manguera o filtro de bolsa puede ser económicamente superior a otros sistemas, como por ejemplo filtros eléctricos. Las partículas se acumulan aquí en el medio de filtro y constituyen la capa auxiliar de filtro. La circulación de los gases de escape a través de la capa auxiliar de filtro tiene como consecuencia que de acuerdo con el principio probado del procedimiento de corriente fluidizada, también las substancias contaminantes gaseosas, que no habían reaccionado todavía con el aditivo hasta la entrada en el separador 4, se consideran ahora una reacción. La fracción separada es alimentada a través de órganos de descarga que funcionan de forma continua desde el separador 4 a través de un conducto hacia el depósito intermedio 5. Desde el depósito intermedio 5 se recircula una parte de la fracción al reactor de sorción 1 y la parte restante 14 se descarga en un silo de producto 7 y se evacúa. La porción de la substancia sólida que llega desde el depósito intermedio 5 a la recirculación se regula en función de parámetros técnicos del procedimiento, como el volumen de la corriente de gases de humo, la temperatura del gas de humo, y la cantidad de agua inyectada. En el caso de un contenido elevado de substancias contaminantes en el gas de escape debe elevarse la potencia de sorción. Esto se lleva a cabo a través de la adición de aditivo fresco 10, 11 a las posiciones predeterminadas.
Lista de signos de referencia 
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabul
Reactor de sorción
2
\tabul
Silo de sorbente
3
\tabul
Silo de sorbente
4
\tabul
Separador de partículas
5
\tabul
Depósito intermedio
6
\tabul
Depósito colector
7
\tabul
Silo de producto
8
\tabul
Canal de gases de escape
9
\tabul
Gas puro
10
\tabul
Aditivo fresco
11
\tabul
Aditivo fresco
12
\tabul
Líquido
13
\tabul
Aditivo de recirculación
14
\tabul
Aditivo a separar
15
\tabul
Conducto de gases de escape.

Claims (7)

1. Procedimiento para la sorción de contaminantes por medio de aditivo y separación del aditivo cargado junto con el polvo des gases de escape de procesos térmicos, con preferencia de gases de escape después de una combustión de basura, residuos, biomasa y/o combustibles heterogéneos, en el que se conduce aditivo para la mezcla intensiva con los gases de escape en un lecho fluidizado, con la separación siguiente del aditivo arrastrado en la corriente de gases de escape, del polvo y del producto de reacción y la recirculación del aditivo a separar, en el que se lleva a cabo una primera adición de aditivo fresco después del lecho fluidizado antes de la separación, caracterizado porque se lleva a cabo una segunda adición de aditivo fresco delante del lecho fluidizado en el canal de gases de escape que conduce hacia el lecho fluidizado y porque la reactividad del segundo aditivo con respecto a las propiedades de separación para substancias contaminantes limpias es mayor que la reactividad del primer aditivo.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad añadida del segundo aditivo se regula en función del contenido de substancias contaminantes en el gas bruto.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cantidad añadida del primer aditivo se regula en función de la concentración de gases puros.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como primero y/o segundo aditivo se utiliza una mezcla de una substancia en polvo con un alto contenido en óxidos, hidróxidos y/o carbonatos alcalinos y/u óxidos, hidróxidos o carbonatos alcalinotérreos.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque para la reducción del contenido de substancias contaminantes en el gas puro se añade a la mezcla del primero y/o el segundo aditivos una substancia tensioactiva y/o catalítica.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la regulación de la recirculación se realiza en función del volumen de la corriente de gases de escape, de la cantidad de agua inyectada en el gas de escape y de la temperatura de los gases de escape.
7. Dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, con un reactor de lecho fluidizado, con una instalación (4) para la separación del aditivo arrastrado desde el reactor de lecho fluidizado (1) en la corriente de gases de escape, del polvo y del producto de reacción, con una instalación (5, 13) para la recirculación del aditivo separado, en la que está prevista una primera instalación de adición (2) llena con aditivo fresco detrás del reactor de lecho fluidizado (1) delante de la instalación (4) para la separación, caracterizado porque está prevista una segunda instalación de adición (3) lleva con aditivo fresco (11) para la adición de aditivo fresco (11) delante del reactor de lecho fluidizado (1) en el canal de gases de escape (8) que conducen hacia el reactor de lecho fluidizado, en la que la reactividad del aditivo en la segunda instalación de adición (3) con respecto a las propiedades de separación para substancias contaminantes limpias es mayor que la reactividad del aditivo en la primera instalación de adición (2).
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