ES2331376T3 - Procedimiento y dispositivos para el tratamiento de gases residuales procedentes de instalaciones de sinterizacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de gases residuales, que proceden de instalaciones de sinterización, según el cual se aporta a los gases residuales, que proceden de una instalación de sinterización, en un canal para los gases residuales (1, 2a, 2b) aditivo seco, que está constituido por, al menos, agente de adsorción y por producto de recirculación y, en caso dado, por reactivo adicional, tal como la cal o el hidrato de cal, en el procedimiento de flujo en vuelo y, a continuación se separa el aditivo de los gases residuales por medio de filtros de tela (3) y se recircula, al menos en parte, caracterizado porque el aditivo es introducido, al menos, en un punto (4, 5) en el sentido contrario al del flujo de los gases residuales y, concretamente, por delante y/o por detrás de un ensanchamiento (1) del canal para los gases residuales, introduciéndose el producto de recirculación, por un lado, y el agente de adsorción fresco y, en caso dado, el reactivo, por otro lado, en puntos diferentes (4, 5, 17, 20), y llevándose a cabo la introducción del agente de adsorción fresco y/o del reactivo por delante del producto de recirculación.
Description
Procedimiento y dispositivo para el tratamiento
de gases residuales procedentes de instalaciones de
sinterización.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo para el tratamiento de gases residuales, que
proceden de instalaciones de sinterización, según el cual se aportan
a los gases residuales, que proceden de una instalación de
sinterización, en un canal para gases residuales, un aditivo seco,
que está constituido por, al menos, un agente de adsorción y por un
producto de recirculación en el procedimiento de flujo en vuelo y,
a continuación se separa el aditivo de los gases residuales por
medio de filtros de tela y se recircula, al menos en parte.
Como instalaciones de sinterización entran en
consideración, de manera especial, las instalaciones de
sinterización para mineral de hierro, empleándose el mineral
sinterizado para la obtención de acero.
Se entiende por procedimientos de flujo en vuelo
aquellos procedimientos en los cuales se aporta el aditivo a una
corriente de gases residuales que fluye en un sentido
predeterminado, siendo arrastrado el aditivo con la corriente de
los gases residuales y produciéndose durante este transporte
reacciones entre el aditivo y los componentes de los gases
residuales. Por oposición a lo anterior debe considerarse un
procedimiento de lecho fluidificado, en el que los gases residuales
son fluidificados en un reactor y, por lo tanto, no fluyen en un
sentido predeterminado.
En el caso del procedimiento de flujo en vuelo,
el tiempo de residencia medio del aditivo en el canal de los gases
residuales supone algunos segundos. Este tiempo supone, por ejemplo,
en la instalación de conformidad con la figura, aproximadamente dos
segundos para los aditivos que proceden del punto de alimentación 5,
para aditivos que proceden del punto de alimentación 4 supone
aproximadamente diez segundos. El tiempo de residencia medio del
aditivo en el procedimiento de lecho fluidificado se encuentra por
encima de este valor.
La carga con materia sólida en el caso del
procedimiento de flujo en vuelo se encuentra comprendido entre 1 y
50 g/Nm^{3} (encontrándose la proporción del aditivo fresco, es
decir del agente de adsorción y, en caso dado, del reactivo, entre
100 y 3.000 mg/Nm^{3}) y por lo tanto es claramente menor que en
el caso del procedimiento de lecho fluidificado. En dicho
procedimiento, la cantidad de materias sólidas es aproximadamente de
20 a 50 veces la del procedimiento de flujo en vuelo.
Bajo el concepto de filtro de tela quedan
abarcados los filtros de mangas, los filtros de bolsas, los filtros
de paño, los filtros de artículos textiles y los filtros que están
constituidos por tela metálica.
Las autoridades medioambientales dedican
actualmente su objetivo principal, en el caso de una factoría
siderúrgica integral, a las instalaciones de sinterización. Esto se
debe a que se responsabiliza a las instalaciones de sinterización
de una considerable proporción de las emisiones de productos nocivos
de una factoría siderúrgica integral como consecuencia de las
inmensas cantidades de gases residuales (usualmente comprendidas
entre 300.000 y 1.000.000 Nm^{3}/h). Ante todo los polvos finos y
los aerosoles (sales) así como los metales pesados (Hg, Pb, Cd),
las emisiones orgánicas, tales como las dioxinas/furanos, los VOC,
los PAC y los componentes ácidos tales como el dióxido/trióxido de
azufre, el HCl y el HF representan posibles orígenes de
problemas.
Las publicaciones US 5,620,673 y DE 19623981 A1
divulgan procedimientos para la eliminación de productos nocivos a
partir de los gases residuales de las instalaciones de
sinterización.
Se conoce un procedimiento y un dispositivo por
la publicación "Improved flue-gas cleaning by bag
filter at the sinter strand of voestalpine Stahl Donawitz", by
Elmar Schuster, Johann Zimgast, Hubert Zeller and Johann Pössier,
3rd International Conference on Science and Technology of Iron
Making (ICSTI), 16.-20. junio 2003, METEC Düsseldorf, páginas
574-577, según el cual se hacen pasar los gases
residuales, que proceden de una instalación de sinterización, a
través de un canal para gases residuales y de un denominado rotor de
bolas, que es un tambor cilíndrico constituido por una placa
perforada, en el que están contenidas bolas de cerámica. En este
tambor se alimentan por medio de un transportador de husillo, el
aditivo, concretamente el aditivo fresco y el producto de
recirculación de tal manera, que los gases residuales se enriquecen
con el polvo del aditivo cuando pasan a través del rotor de bolas.
En el reactor, situado a continuación, se producen ya reacciones
entre el aditivo y los componentes del gas, antes de que el polvo
del aditivo sea separado de los gases residuales en filtros de
mangas. Desde luego únicamente tiene lugar una reacción muy limitada
en el flujo en vuelo, puesto que es pequeña la velocidad relativa
entre los gases residuales y el aditivo. Así mismo tampoco es muy
homogénea la distribución del aditivo.
Por lo tanto, una tarea de la presente invención
consiste en mejorar los procedimientos y los dispositivos conocidos
de tal manera, que se aumente la velocidad de reacción entre los
gases residuales y el aditivo.
Esta tarea se resuelve por medio de un
procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o bien por
medio de un dispositivo de conformidad con la reivindicación 12. En
las reivindicaciones dependientes se han indicado configuraciones
ventajosas de la invención.
Debido a que el aditivo es introducido, al menos
en un punto, en sentido opuesto al del flujo de los gases
residuales, se aumenta la velocidad relativa entre los gases
residuales y el aditivo y, de este modo, se aumenta la velocidad de
reacción entre el aditivo y los gases residuales. En este caso, es
especialmente eficaz una velocidad relativa de, al menos, 30 m/s
entre el aditivo y los gases residuales.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Cuando se haya previsto que el aditivo sea
introducido en varios puntos a lo largo del sentido de flujo de los
gases residuales, podrán ser aportadas respectivamente cantidades
menores de aditivo, que puedan repartirse mejor que cuando se
aporte de una sola vez una gran cantidad de aditivo. De manera
especial puede estar previsto que el aditivo sea introducido por
delante y por detrás de un ensanchamiento del canal para los gases
residuales, puesto que la velocidad de los gases allí es mayor que
en el ensanchamiento.
Una configuración de la invención consiste en
introducir el aditivo, al menos en una determinada sección
transversal del canal para los gases residuales en varios puntos,
distribuidos sobre la sección transversal. De este modo, puede
asegurarse una distribución más homogénea del aditivo a través de la
sección transversal del canal para los gases residuales y, por lo
tanto, un mejor aprovechamiento del aditivo de tal manera, que el
aditivo sea consumido de manera homogénea y el aditivo no sea
completamente consumido en algunas zonas de la sección transversal
del canal para los gases residuales y sea consumido de manera
incompleta en otras zonas.
Es ventajoso que el aditivo sea introducido a
través de, al menos, una lanza. Una lanza es un tubo delgado, a
través del cual es introducido el aditivo en los gases residuales.
El tubo puede penetrar en el canal para los gases residuales
aproximadamente en posición normal con respecto a la superficie del
mismo y puede estar arqueado en el extremo, en sentido opuesto al
del flujo de los gases residuales.
El aditivo contiene, al menos, agentes de
adsorción tal como coque o carbón activo y puede contener, además,
reactivos tales como la cal o el hidrato de cal. Con el agente de
adsorción pueden ser enlazados por adsorción los componentes
nocivos tales como los metales pesados y los productos orgánicos,
con el reactivo pueden ser separados los componentes ácidos, tal
como el SO_{2}, el SO_{3}, el HCl, el HF.
El producto de recirculación y el agente de
adsorción fresco/reactivo son introducidos en diversos puntos. De
este modo, pueden modificarse independientemente entre sí las
cantidades, lo cual conduce a un mejor aprovechamiento del aditivo.
De esta forma, pueden captarse mejor los picos de los gases nocivos
puesto que el agente de adsorción y, en caso dado, el reactivo
puede ser alimentado de manera específica y dosificada.
El agente de adsorción y/o el reactivo se
introducen por delante del producto de recirculación. De este modo,
el agente de adsorción fresco y/o el reactivo se encuentran con los
gases residuales, que todavía no han sido purificados, con una
elevada concentración de productos nocivos, mientras que el producto
de recirculación que ya está parcialmente agotado por reacción se
encuentra con los gases residuales que ya están parcialmente
purificados, con una menor proporción de productos nocivos.
De manera especial, puede estar previsto que el
agente de adsorción sea introducido en función de la proporción de
los compuestos orgánicos condensables y/o de la proporción de los
metales pesados, y/o que sea introducido el reactivo en los gases
residuales en función de la proporción de los componentes ácidos
(especialmente el dióxido de azufre) y/o que los gases residuales
sean enfriados y/o humedecidos.
Los gases residuales pueden ser acondicionados
sometiéndose a los gases residuales a un enfriamiento y/o a una
humectación por medio de una inyección o de una pulverización de
agua en la corriente de los gases residuales independientemente de
la adición del aditivo.
Cuando se haya previsto que sea introducido agua
con un tamaño máximo de gotas definido, entonces podrá asegurarse
que el agua se evapore dentro de un trayecto determinado,
especialmente por delante de la siguiente desviación de los gases o
de la siguiente modificación de la sección transversal del canal
para los gases residuales. De este modo, se evitan adherencias como
consecuencia de los depósitos de agua sobre las paredes del canal
para los gases residuales. Se ha revelado ventajoso en este caso que
el diámetro máximo de las gotas sea menor que 200 \mum.
Como alternativa a la inyección o a la
pulverización del agua puede estar previsto que los gases residuales
sean enfriados y/o humedecidos de manera regulada por medio de la
inyección de suspensión/solución, tal como de una suspensión de
hidrato de cal en agua, en la corriente de los gases residuales en
un ensanchamiento del canal para los gases residuales. Entonces ya
no es necesario aportar ningún reactivo como aditivo seco. En lo
que se refiere al tamaño de las gotas es válido lo mismo que en el
caso del agua.
Cuando se haya previsto que sea aportado
aditivo, especialmente reactivo, a los gases residuales antes de la
inyección del agua, podrá aumentarse la quimisorción, especialmente
el rendimiento en la eliminación del azufre por medio de la
película de agua en la superficie límite gas/materia sólida puesto
que se mejora el intercambio de materia.
La invención se explica por medio de la figura
adjunta, que representa de manera ejemplificativa y esquemática un
dispositivo de conformidad con la invención, y por medio de la
descripción que sigue.
A partir de una instalación de sinterización se
introducen los gases residuales 6, de manera ventajosa, a través de
un filtro eléctrico y de una soplante para los gases del proceso, en
el canal 2a para los gases residuales. El vacío necesario para el
tratamiento de los gases residuales (pérdida de presión de la
instalación de conformidad con la invención) se garantiza por medio
de una soplante 14 de apoyo. El canal 2a para los gases residuales,
que sirven como reactor de flujo en vuelo, se ensancha después de
una sección horizontal hacia un acondicionador 1 para gases. Este
acondicionador está dimensionado en cuanto a su longitud y a su
diámetro de tal manera que puede evaporarse ampliamente dentro del
acondicionador 1 para gases el agua introducida a través de la
alimentación 18 para el agua, en forma de gotas con un diámetro
máximo determinado. Lo importante consiste en que las gotas se
evaporen por delante de la siguiente desviación de los gases. Los
gases residuales son conducidos verticalmente hacia abajo en el
acondicionador 1 para gases. Desde el extremo inferior del
acondicionador 1 para gases se prolonga nuevamente de forma
horizontal el conducto 2b para los gases residuales, estrechado,
que sirve como reactor de flujo en vuelo, y finalmente desemboca en
los filtros de tela 3. El conducto 2a, 2b para los gases residuales
no tiene que estar orientado naturalmente en posición horizontal.
De igual modo, el acondicionador 1 para gases tampoco tiene que
estar orientado de una manera estrictamente vertical, sin embargo
debería tener de manera conveniente una parte dirigida en posición
vertical.
El ensanchamiento y la desviación del canal 2a,
2b para los gases residuales está dimensionado de tal manera que se
consiga un flujo orientado de una manera ampliamente laminar, de tal
manera que se eviten adherencias y flujos en sentido inverso y que
se alcance una distribución homogénea de la velocidad a través de la
sección transversal. Las medidas correspondientes con esta
finalidad son conocidas por el técnico en la materia pudiendo estar
previstas, por ejemplo, chapas deflectoras 30.
Por un lado, se introduce aditivo fresco como
reactivo en el silo 7 y llega hasta el mismo, por otra parte se
introduce y se almacena como agente de adsorción en el silo 8. La
retirada de material a partir de los silos 7, 8 se lleva a cabo a
través de esclusas de rueda dentada. Éstas transportan hasta los
respectivos recipientes dosificadores 9, 10. Estos recipientes
dosificadores están pesados y están equipados con sondas de
nivel.
El agente de adsorción o bien el reactivo,
introducido en los recipientes dosificadores 9, 10, se introduce a
través de husillos dosificadores en cantidades exactamente reguladas
en un conducto común de alimentación 12, cuando esté orientado
hacia la derecha la tolva giratoria 31, y reemplaza al agente de
adsorción y al reactivo consumidos, que son descargados a través de
la purga de material residual en el silo para productos residuales
11. En el conducto de alimentación 12 se transportan el agente de
adsorción y el reactivo por medio de aire a presión 13 hasta las
instalaciones de alimentación 4. En éstas se alimentan las lanzas de
las instalaciones de alimentación 4 por medio de aire de dilución
de una soplante 28 para aire de dilución, a través del distribuidor
de aire 16, cuyas instalaciones de alimentación desembocan en el
reactor 2a de flujo en vuelo del canal para los gases residuales.
El agente de adsorción y el reactivo se inyectan a contracorriente
bajo una elevada velocidad relativa. En este punto la velocidad de
los gases residuales está comprendida aproximadamente entre 15 y 26
m/s, la velocidad de inyección está comprendida entre 15 y 50 m/s de
tal manera que se alcanza una velocidad relativa comprendida entre
30 y 75 m/s, de manera especial comprendida entre 40 y 60 m/s.
En este ejemplo, el agente de adsorción es coque
para horno de solera seco (HOK) con un peso a granel de
aproximadamente 0,65 g/cm^{3} y con una distribución del tamaño
de grano d_{90} de 50 \mum aproximadamente.
En este ejemplo, el reactivo es hidrato de cal
seco con un peso a granel de aproximadamente 0,5 g/cm^{3} y con
una distribución del tamaño de grano d_{90} de 50 \mum
aproximadamente.
De manera opcional, por detrás de las
instalaciones de alimentación 4, se ha previsto una instalación de
alimentación 17 para el producto recirculado.
El acondicionador 1 para gases sirve, por un
lado, para la refrigeración de la corriente de los gases residuales
en el caso en que se presenten picos de temperatura
(acondicionamiento del gas), con objeto de no someter a los tubos
flexibles del filtro correspondientes al filtro de tela 3 a
temperaturas demasiado elevadas y, por otro lado, sirve como
recinto de reacción para la absorción y para las reacciones de
quimisorción. El reactor está dimensionado de tal manera que no
puedan depositarse partículas esencialmente y que, de este modo,
sean arrastradas con los gases residuales hacia el filtro de tela 3,
pero que garantice un tiempo de residencia suficiente para una buena
reacción de adsorción/sorción.
Por medio de la inyección de agua, de la
suspensión (hidrato de cal/agua) o de la solución a través de la
alimentación 18 para el agua y a través de la alimentación 19 de
aire a presión en corriente paralela con respecto a los gases
residuales se consigue una temperatura/humedad estable en la
corriente gaseosa acondicionada. La introducción puede llevarse a
cabo, como se ha representado en la figura, a través de toberas para
2 productos, así como también a través de pulverizadores de
rotación. Así mismo pueden emplearse toberas para un solo producto,
que condicionan, desde luego, un mayor diámetro de las gotas, de tal
manera que las toberas para un solo producto podrían ser empleadas
de manera alternativa en el caso de que los gases residuales
estuviesen muy calientes.
Cuando se introduzca suspensión/solución, que
contenga un reactivo, podrá contener el aditivo aportado seco
únicamente agente de adsorción y no reactivo.
En el caso de las toberas para 2 productos, se
rompe el agua/la suspensión/la solución con un medio (aire a
presión, nitrógeno o vapor de agua) en forma de niebla de gotículas
muy finas. Las gotículas generadas tienen que ser tan finas que
incluso las gotículas generadas de mayor tamaño se evaporen de la
manera más completa posible dentro del tramo previsto para la
evaporación (= hasta el final del acondicionador 1 para gases o
bien hasta la siguiente desviación), en otro caso son de esperar en
las desviaciones, etc., adherencias (sales, etc.). Una regulación
(a través de la presión del gas) comprende la garantía de un
diámetro máximo de las gotas y una temperatura de acondicionamiento
constante de la corriente gaseosa. El diámetro máximo de las gotas
se encuentra situado, de manera preferente, entre 50 y 200 \mum,
de manera especial está situado entre 100 y 150 \mum.
En el caso de los pulverizadores de rotación se
pulveriza el agua/la suspensión/la solución en gotículas finísimas
en un pulverizador por rotación que gira a gran velocidad, cuyas
gotículas se evaporan de la manera más completa posible dentro del
recinto de la evaporación (tramo de evaporación). Los pulverizadores
de rotación condicionan elevados gastos de inversión pero, sin
embargo, son adecuados de mejor manera para la introducción de la
suspensión/solución, siendo preferente la introducción de la
suspensión/solución para elevados grados de separación de los
componentes ácidos (por ejemplo eliminación del azufre de hasta el
98%).
La introducción independiente, de conformidad
con la invención, de agua o bien de suspensión/solución, por un
lado, y de aditivo, por otro lado, es mas ventajoso que el
humedecimiento del producto de recirculación: este humedecimiento
está limitado puesto que el producto de recirculación es
transportado por vía mecánica o por vía neumática y, por lo tanto,
tiene que ser esparcible o bien no debe formar adherencias. Puesto
que la cantidad del producto de recirculación tiene que mantenerse
constante usualmente bajo las condiciones de la explotación,
también está limitada la cantidad de agua que puede ser introducida
para el acondicionamiento de la corriente de los gases residuales
(entre un 3 y un 4% de la corriente másica de producto de
recirculación). De este modo, no puede ser mantenida constante la
temperatura del acondicionamiento (= no puede ser regulada). En el
caso de picos de temperatura en el gas en bruto, se aumenta de
manera correspondiente también la temperatura para el
acondicionamiento. Una mayor temperatura o bien una menor humedad en
la corriente gaseosa influye sobre el comportamiento a la
eliminación del azufre (comportamiento a la quimisorción) así como
también sobre el comportamiento a la adsorción para los componentes
nocivos. La consecuencia son picos de emisión. Por este motivo
tienen que elegirse las cantidades de producto de recirculación,
conducidas en el circuito, de una manera correspondientemente
elevada, lo cual condiciona elevados costes de inversión y de
explotación. De manera adicional, por medio del humedecimiento del
producto de recirculación se producirían apariciones de corrosión
debido al elevado contenido en cloro del producto de recirculación,
lo cual requeriría materiales costosos.
Inmediatamente por detrás del acondicionador 1
para los gases se introduce en la corriente de los gases residuales
producto de recirculación a través de la instalación de alimentación
5 en el sentido contrario al de la corriente de los gases
residuales en el segmento horizontal en este caso del canal 2 para
los gases residuales. También en este caso se alcanza una velocidad
relativa comprendida entre 30 y 75 m/s, de manera especial
comprendida entre 40 y 60 m/s. De manera opcional se ha previsto
por delante de la instalación de alimentación 5 una instalación de
alimentación 20 para agente de adsorción fresco y, en caso dado,
para reactivo.
A continuación, los gases residuales llegan
hasta el filtro de tela 3. La tarea esencial del filtro de tela
consiste en la separación de las materias sólidas arrastradas junto
con los gases residuales. Estas materias sólidas están constituidas
por polvo de sinterización, por producto de la reacción, por
reactivo no consumido, por agente de adsorción y por materia
residual en recirculación.
Con el fin de que no penetren en el paño
filtrante, propiamente dicho, las partes del polvo muy finas así
como los componentes orgánicos de los gases residuales,
depositándose sobre el mismo y que, de este modo, permitan que
pueda aumentar muy rápidamente la pérdida de presión (la filtración
profunda conduce a la saturación de las mangas), el paño filtrante
está equipado con una membrana o con un recubrimiento de material
sintético de poros finos o está equipado con una impregnación. Este
recubrimiento hace que se depositen sobre las superficies las
partículas de polvo y que formen una torta de filtración, que ejerce
a continuación el efecto filtrante propiamente dicho (= filtración
superficial).
La torta de filtración debe tener además las
siguientes propiedades:
- \bullet
- resistencia frente a la hidrólisis, puesto que los gases residuales presentan una elevada humedad comprendida entre un 5 y un 15%,
- \bullet
- resistencia frente a los componentes ácidos (HCl, HF, SO_{2}, SO_{3}) y frente a los componentes básicos (cal),
- \bullet
- resistencia frente a los componentes orgánicos,
- \bullet
- resistencia frente a la oxidación (contenido en oxígeno),
- \bullet
- capacidad de retención para partículas submicrónicas (< 1 \mum, por ejemplo KCl),
- \bullet
- resistencia a elevadas temperaturas (temperatura de explotación y temperatura punta hasta 200ºC).
Los polvos higroscópicos y adherentes son
controlables puesto que las partes tecnológicas críticas de la
instalación son calentadas de manera concomitante para limitar la
humedad de los gases residuales y, de este modo, se mantienen a una
temperatura mayor que 100ºC.
Para la tela filtrante se utiliza, por ejemplo,
tela de fibra de vidrio con recubrimiento de PTFE
(politetraflúoretileno) o aramida con recubrimiento de PTFE.
Con objeto de que esté presente ya una capa
auxiliar filtrante de este tipo antes de que se produzca el primer
paso a su través con gases residuales, el filtro de tela 3 se
recubre con productos auxiliares, por ejemplo con una mezcla de
cal-carbón con aditivos, que se conoce por ejemplo
bajo las marcas Sorbalit®. Esta capa enlaza incluso la humedad que
se condensa durante el proceso de puesta en marcha a partir de los
gases residuales e impide de este modo un deterioro del paño
filtrante. Se ha previsto una instalación para la introducción de
material para el recubrimiento previo, pero no se ha representado en
la figura.
El filtro de tela 3, empleado, está constituido
esencialmente por la carcasa 21 del filtro con las mangas
filtrantes, la cámara para el gas en bruto 22, las tolvas de
descarga 23 y la cámara 24 para el gas purificado.
Los gases residuales cargados de polvo llegan a
través del canal de entrada de los gases en bruto hasta la cámara
22 para el gas en bruto. En este caso se reduce la velocidad del gas
y las partículas de polvo se distribuyen homogéneamente sobre la
pared 25 del distribuidor de gases. La trayectoria de los gases está
bloqueada por la placa de cabeza (fondo de la manga) de tal manera
que toda la corriente gaseosa puede llegar ahora a través de las
mangas filtrantes pasando por la trampilla para el gas purificado y
por la cámara 24 para el gas purificado hasta el conducto 15 para el
gas purificado, que conduce hasta la chimenea.
Sobre las mangas filtrantes, que son barridas
por el exterior, permanece adherido el polvo y forma la torta
filtrante. Ésta provoca el efecto filtrante propiamente dicho. A
medida que aumenta la carga de polvo de las mangas aumenta sin
embargo también la resistencia del filtro que debe ser vencida. Con
el fin de mantener esta resistencia a un nivel económico, los
medios filtrantes tienen que ser desempolvados de vez en cuando.
Esto se lleva a cabo con ayuda del sistema de desempolvado. A través
de la válvula, que ha sido previamente controlada, llega aire a
presión 29 desde un tubo distribuidor de aire a presión hasta los
tubos insufladores, que están asociados con cada una de las series
de mangas de tal manera, que cada manga sea desempolvada de manera
homogénea. Por medio de impulsos cortos, regulares, de aire a
presión, reforzados por medio de un inyector adicional de tipo
Venturi, se rompe ampliamente la capa de polvo adherente. Para la
optimización de las necesidades de aire a presión se emplean
toberas de tipo Venturi y toberas de tubos soplantes. Un cestillo de
soporte, situado en el interior, mantiene en este caso la forma de
la manga filtrante. En el caso del desempolvado de las mangas
filtrantes, el polvo cae entre las mangas filtrantes en la tolva 23
de descarga y desde la misma es retirado en continuo a través de
órganos de descarga. La descarga del polvo queda facilitada por
medio de vibradores sobre la pared de la tolva.
Una parte del polvo se purga y es enviada hasta
un silo 11 para material residual. La parte preponderante es
recirculada de nuevo hasta el reactor de flujo en vuelo 2b. En este
caso el producto de recirculación, descargado a partir del filtro
de tela 3 por medio de transportadores mecánicos, es alimentado al
conducto 27 de alimentación para el producto de recirculación a
través de un sistema dosificador 26 por medio de transportadores de
husillo. El producto de recirculación se transporta con el aire
transportador hasta las lanzas de la instalación 5 de alimentación
y es insuflado de nuevo en dicha instalación en la corriente de los
gases residuales. El aire de transporte es generado por una
soplante para el aire de transporte. Se garantiza una corriente
material constante por medio del sistema dosificador 26.
El producto de recirculación está seco y tiene
un peso a granel de 0,5 g/cm^{3} aproximadamente y una
distribución del tamaño de grano de aproximadamente 50 \mum.
Por medio de la recirculación llega de nuevo
hasta el circuito y hasta el filtro de tela 3 también la parte del
reactivo que no ha reaccionado, que puede ser utilizada todavía en
la materia residual, así como el agente de adsorción que aún está
poco cargado. Esto reduce el consumo de reactivo o bien proporciona
una mejora esencial de la separación de los productos nocivos por
medio de la adsorción por aumento de la concentración del agente de
adsorción en los gases residuales.
Con el fin de alcanzar una distribución
homogénea a través de toda la sección transversal de los gases
residuales, el producto de recirculación se inyecta a
contracorriente bajo una elevada velocidad relativa.
La recirculación del polvo del filtro de tela
provoca sin embargo una separación mejorada de los polvos finos
sobre el filtro de tela 3. Los granos de polvo submicrónicos son ya
coagulados. Por lo tanto aumenta el diámetro medio de grano de las
partículas que deben ser separadas.
La separación de los productos nocivos en el
procedimiento de flujo en vuelo se lleva a cabo de la manera
siguiente: el agente de adsorción absorbe los componentes orgánicos
y los metales pesados. En el caso de la separación de componentes
ácidos, el reactivo reacciona en parte con estos componentes por
adsorción (quimisorción) en el flujo en vuelo. A título de ejemplo,
en el caso de la eliminación del azufre, el dióxido de azufre en la
corriente de los gases residuales reacciona en parte - cuando se
emplea la cal apagada como reactivo - para formar sulfito de Ca fino
o bien para formar yeso. En este caso se desarrollan las reacciones
siguientes:
La absorción (quimisorción) es una etapa del
procedimiento en la cual los gases son químicamente enlazados por
medio de una materia sólida o por medio de un líquido de lavado. Si
los gases residuales se ponen en contacto con
Ca(OH)_{2} húmedo, los componentes ácidos de los
gases residuales, constituidos por SO_{2}, SO_{3}, HCl y H,
reacciona químicamente con este reactivo y forma materias sólidas
secas como producto. Estas materias sólidas se retiran a
continuación de la corriente de los gases residuales en el filtro de
tela 3.
Con el fin de conseguir la deseada potencia de
separación de los componentes ácidos, es necesario dosificar el
reactivo y, en caso dado, es necesario acondicionar el gas (aumento
de la humedad). Como reactivo es empleado preponderantemente la cal
apagada.
Por medio de la absorción son separados los
componentes orgánicos (dioxinas, furanos, VOC, PAC) así como los
metales pesados que están contenidos en los gases residuales
(preferentemente Hg, Cd), siendo éstos enlazados por adsorción tras
difusión en los canales de los poros. El coque para horno de solera
(HOK), que es utilizado de manera ejemplificativa, presenta un
volumen de poros extremadamente grande y enlaza a estos componentes
nocivos en el interior del grano. La absorción puede reforzarse
todavía más por medio de procesos químicos en los poros del HOK,
por ejemplo transforma el SO_{2} todavía presente en los gases
residuales en una cierta medida para dar ácido sulfúrico o ácido
sulfuroso, con el cual reaccionan a su vez los metales pesados (Hg
metálico). El HOK es inyectado en este caso junto con el reactivo y
es depositado sobre el filtro de tela 3.
Los metales pesados llegan hasta los gases
residuales de la instalación de sinterización a través de los
productos primarios (mineral y fundente), así como a través del
material de reciclaje (polvos/lodos). El Hg tiene un significado
especial puesto que se presenta tanto en forma metálica (vapor) así
como también en forma de sal. El Hg_{2}Cl_{2}(Hg+) puede
desproporcionarse en contacto con agua (en función del potencial
Redox) en Hg(0) y en Hg(2+). El Hg(0)
únicamente puede ser enlazado por medio de una adsorción. El
Hg(2+) se presenta en forma de sal en estado de partículas.
El Hg puede ser medido de manera continua en la corriente gaseosa.
A título de ejemplo pueden impedirse picos de emisiones o bien
excesos de emisiones por adaptación de la dosificación del
adsorbente.
Los compuestos orgánicos (VOC = volantile
organic compounds -compuestos orgánicos volátiles. y PAC =
polyaromatic compounds -compuestos poliaromáticos-) proceden de los
compuestos no completamente quemados, que están presentes en la
mezcla de sinterización, del agente reductor empleado, de los
quemadores (caperuzas de encendido, recalentamiento de los gases,
etc.) o de los materiales residuales aprovechados
(polvos/lodos/calaminas). Las partes orgánicas condensables, que
están contenidas en esta mezcla gaseosa, pueden condensarse sobre/en
el material filtrante del filtro de tela 3 y pueden provocar daños
irreversibles sobre el material filtrante (reducción de la
permeabilidad de los gases, aumento de la pérdida específica de
presión, con lo que está relacionado un menor caudal de gas,
procesos de desempolvado más frecuentes, etc.). Un tiempo de vida
más corto del material filtrante es la consecuencia y, por lo tanto,
mayores costes de explotación.
Con el fin de vencer estos inconvenientes
constituye un objetivo la medida a intervalos regulares de la
concentración en componentes orgánicos condensables en la corriente
gaseosa antes y/o después de la introducción del agente de
adsorción. De este modo, la cantidad de agente de adsorción
necesaria puede adaptarse a la solicitación anteriormente citada,
es decir que se requiere una cantidad de agente de adsorción, fresco
o bien constituido por el producto de recirculación, tal que se
enlace la parte condensable bajo las condiciones de la explotación
de las partes orgánicas ampliamente sobre el agente de adsorción. De
esta manera, puede aumentarse esencialmente el tiempo de vida del
material filtrante.
Con esta finalidad es ventajoso que esté
prevista una regulación con la cual puedan ser reguladas,
independientemente entre sí, las cantidades de agua, de suspensión
o de solución, la cantidad de producto de recirculación y la
cantidad de aditivo fresco y, concretamente, en función de las
características de los gases residuales en bruto y/o purificados
(del gas en bruto y del gas purificado). Las características de los
gases residuales pueden comprender la temperatura, la humedad y el
contenido en diversos productos nocivos.
Así mismo, pueden tener preferencia otros
mecanismos de los procesos de adsorción en función del producto
nocivo. Estos mecanismos de las propiedades
físico-químicas de los componentes, tal como, por
ejemplo, el diámetro molecular. De manera correspondiente debe
adaptarse por consiguiente también el agente de adsorción a ser
aportado (distribución de los poros/diámetro de los canales).
El aditivo (reactivo y agente de adsorción) se
inyecta a través de un inyector, es decir con lanzas alimentadas con
aire de transporte, a contracorriente con respecto al sentido de los
gases residuales inmediatamente por delante o por detrás del
acondicionador 1 para gases.
Una reacción eficiente de flujo en vuelo
requiere una distribución correspondientemente homogénea del aditivo
en la corriente de los gases residuales. Únicamente de este modo se
asegura que las moléculas de los productos nocivos puedan entran en
contacto con el agente de agente de adsorción/reactivo (=
intercambio de materia) (aumento de la probabilidad de encuentro).
Esto se lleva a cabo por inyección del aditivo fresco y del producto
de recirculación (solo o en combinación) a través de varias lanzas
que están distribuidas sobre la sección transversal, a
contracorriente con respecto al flujo de los gases residuales. El
número de las lanzas depende de la sección transversal del canal
para los gases. Como consecuencia de la elevada velocidad relativa,
alcanzada de este modo, que está comprendida entre aproximadamente
30 y 75 m/s, se consigue un intenso contacto entre las fases y, de
este modo, se alcanza la unión deseada de los componentes nocivos en
una cuantía considerable ya en el flujo en vuelo.
La distribución homogénea del aditivo es
importante también con objeto de conseguir una mezcla homogénea del
polvo primario, que procede de la instalación de sinterización, y
del aditivo en la cámara para el gas en bruto 22 del filtro de tela
3. La mezcla de polvo, que se deposita sobre la tela filtrante como
consecuencia fundamentalmente de la filtración superficial, actúa
como barrera para los gases que ya estén parcialmente purificados.
El gas tiene que "difundirse" a través de esta capa filtrante
en formación. En este caso se produce obligatoriamente también el
contacto de las moléculas de los productos nocivos y de los granos
de aditivo, con lo cual se verifica una purificación adicional de
la corriente de los gases residuales. La cantidad del producto de
recirculación acelera también la formación de una torta de
filtración gruesa y, por lo tanto, un efecto suficiente de
intercambio de materia en el momento del paso de los gases
residuales a través de la capa. El producto de recirculación está
constituido por granos de polvo ya coagulados, en contra de lo que
ocurre en el caso de las partículas de polvo en la corriente del gas
en bruto. Por lo tanto, el tamaño medio de grano de la mezcla de
polvo, que llega sobre el tejido filtrante, es esencialmente mayor
con respecto al polvo primario. De este modo, se facilita la
separación.
Por medio de la separación del acondicionamiento
del gas, del producto de recirculación y/o de la introducción del
aditivo fresco, pueden modificarse en cualquier momento y de manera
sencilla las cantidades (no existe dependencia entre sí); por
ejemplo en función de la concentración de productos nocivos de un
componente en la corriente del gas purificado.
De manera ejemplificativa, según la figura 1, se
aportan 900 mg/Nm^{3} de reactivo, encontrándose el aporte del
agente de adsorción aproximadamente en 100 mg/Nm^{3}, de tal
manera que la cantidad total del agente de adsorción y del reactivo
aportada se encuentra en el intervalo de hasta 1.000 mg/Nm^{3}. La
cantidad del producto de recirculación es aproximadamente entre 10
y 30 veces la cantidad del agente de adsorción más reactivo.
- 1
- Acondicionador de gases
- 2a
- Canal de gases residuales que sirve como reactor de flujo en vuelo
- 2b
- Canal de gases residuales que sirve como reactor de flujo en vuelo
- 3
- Filtro de tela
- 4
- Instalación de introducción de agente de adsorción/reactivo fresco
- 5
- Instalación de introducción de producto de recirculación
- 6
- Gases residuales
- 7
- Silo para el reactivo
- 8
- Silo para el agente de adsorción
- 9
- Recipiente dosificador para el reactivo
- 10
- Recipiente dosificador para el agente de adsorción
- 11
- Silo para el material residual
- 12
- Conducto de alimentación para el aditivo
- 13
- Aire a presión
- 14
- Soplante de apoyo
- 15
- Conducto para el gas purificado hasta la chimenea
- 16
- Distribuidor de aire
- 17
- Instalación de alimentación opcional para el producto de recirculación
- 18
- Alimentación de agua
- 19
- Alimentación de aire a presión
- 20
- Instalación de alimentación opcional para agente de adsorción/reactivo fresco
- 21
- Carcasa del filtro
- 22
- Cámara para el gas en bruto
- 23
- Tolva de salida
- 24
- Cámara para el gas puro
- 25
- Pared distribuidora de los gases
- 26
- Silo para el material residual
- 27
- Conducto de alimentación para el producto de recirculación
- 28
- Soplante para el aire de dilución
- 29
- Aire a presión
- 30
- Chapas deflectoras
- 31
- Tolva giratoria
Claims (16)
1. Procedimiento para el tratamiento de gases
residuales, que proceden de instalaciones de sinterización, según el
cual se aporta a los gases residuales, que proceden de una
instalación de sinterización, en un canal para los gases residuales
(1, 2a, 2b) aditivo seco, que está constituido por, al menos, agente
de adsorción y por producto de recirculación y, en caso dado, por
reactivo adicional, tal como la cal o el hidrato de cal, en el
procedimiento de flujo en vuelo y, a continuación se separa el
aditivo de los gases residuales por medio de filtros de tela (3) y
se recircula, al menos en parte, caracterizado porque el
aditivo es introducido, al menos, en un punto (4, 5) en el sentido
contrario al del flujo de los gases residuales y, concretamente, por
delante y/o por detrás de un ensanchamiento (1) del canal para los
gases residuales, introduciéndose el producto de recirculación, por
un lado, y el agente de adsorción fresco y, en caso dado, el
reactivo, por otro lado, en puntos diferentes (4, 5, 17, 20), y
llevándose a cabo la introducción del agente de adsorción fresco y/o
del reactivo por delante del producto de recirculación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el aditivo se introduce en los gases
residuales con una velocidad relativa de 30 m/s como mínimo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque los gases residuales se enfrían de
manera regulada y/o se humedecen por medio de una inyección o por
medio de una pulverización de agua en la corriente de los gases
residuales independientemente de la adición del aditivo.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el agua se introduce con un tamaño
máximo definido de las gotas.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4
caracterizado porque el diámetro máximo de las gotas es menor
que 200 \mum.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se introduce el
aditivo al menos en una sección transversal determinada del canal
para los gases residuales (1, 2a, 2b) en varios puntos que están
distribuidos a través de la sección transversal.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el aditivo es
introducido en varios puntos (4, 5, 17, 20) a lo largo del sentido
de flujo de los gases residuales.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el aditivo es
introducido al menos a través de una lanza.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los gases
residuales son enfriados de manera regulada y/o son humedecidos por
medio de la inyección o de la pulverización de suspensión o de
solución, tal como una suspensión de hidrato de cal en agua, en la
corriente de los gases residuales en un ensanchamiento (1) del canal
para los gases residuales.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se introduce el
agente de adsorción en función de la proporción de los compuestos
orgánicos condensables y/o de los metales pesados.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se introduce
reactivo en los gases residuales en función de la proporción de los
componentes ácidos y/o los gases residuales se enfrían y/o se
humedecen.
12. Dispositivo para la realización del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, que
comprende al menos las siguientes instalaciones:
- -
- un canal para los gases residuales (1, 2a, 2b), que está conectado con una instalación de sinterización,
- -
- una instalación (4, 5, 17, 20) para la alimentación de aditivo seco en la corriente de los gases residuales,
- -
- un filtro de tela (3), en el que desemboca el canal (2b) para los gases residuales,
- -
- una instalación (5, 26, 27), con la que se recicla el aditivo separado en el filtro de tela (3) como producto de recirculación hasta el canal (2a, 2b) para los gases residuales,
caracterizado porque se ha dispuesto al
menos una instalación de alimentación (4, 5, 17, 20) tanto delante
como detrás de un ensanchamiento (1) del canal para los gases
residuales y porque las instalaciones de alimentación (4, 5, 17, 20)
están configuradas de tal manera que el aditivo es introducido en el
sentido contrario al del flujo de los gases residuales, estando
dispuesta una instalación de alimentación para agente de adsorción
fresco y/o de reactivo (4, 20) por delante de la instalación de
alimentación para el producto de recirculación (5, 17), visto en el
sentido de flujo de los gases residuales (6), cuya instalación de
alimentación está conectada con un sistema dosificador (26) para el
producto de recirculación a través de un conducto de alimentación
(27) para el producto de recirculación.
13. Dispositivo según la reivindicación 12;
caracterizado porque se han dispuesto orificios de una
instalación de alimentación (4, 5, 17, 20) al menos en una
determinada sección transversal del canal (1, 2a, 2b) para los gases
residuales, en varios puntos que están distribuidos a través de la
sección transversal.
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque la instalación
de alimentación (4, 5, 17, 20) presenta al menos una lanza para la
introducción del aditivo.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque se ha previsto
en el ensanchamiento (1) una alimentación (18, 19) de agua, de
suspensión o de solución con un tamaño máximo definido de las
gotas.
16. Dispositivo según la reivindicación 16,
caracterizado porque se ha previsto una regulación con la
cual pueden regularse, independientemente entre sí, las cantidades
de agua, de suspensión o de solución, la cantidad de producto de
recirculación y la cantidad de aditivo fresco y, concretamente, en
función de las características de los gases residuales en bruto y/o
de los gases residuales purificados.
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