ES2882343T3 - Método e instalación de acondicionamiento de humos de escape - Google Patents

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Abstract

Método para reducir olores y partículas contaminantes de los humos, que comprende las etapas de empujar con una caída de líquido los humos (F) dentro de un tanque (10) lleno de líquido, para que el líquido caiga sobre el líquido contenido en el tanque y lo agite; dejar salir los humos (F) del tanque (10) a través de una salida (30) separada de un punto de entrada (20) por un canal (60) delimitado por el líquido en el tanque y por una pared de techo (16) del tanque, caracterizado por que se regula la distancia entre la superficie del líquido en el tanque y un extremo libre de un conducto de entrada para los humos en el interior del tanque,.

Description

DESCRIPCIÓN
Método e instalación de acondicionamiento de humos de escape
La invención se refiere a un método y una instalación para acondicionar humos de escape, en particular, a una instalación para el lavado de humos por medio de un tanque.
Los procesos de combustión y secado, especialmente en complejos industriales, funcionan por lo general con combustibles que al arder generan humos que se expulsan a través de chimeneas o chimeneas industriales. Las combustiones o los procesos de secado generan olores desagradables, polvos finos y contaminantes que se liberan al medio ambiente junto con humos a alta temperatura. Por tanto, no solo el medio ambiente se contamina, sino que enormes cantidades de energía calórica que se dispersan en la atmósfera se desperdician con los humos.
En cualquier caso, los olores desagradables, contaminantes y polvos pueden tratarse de forma eficaz incluso en el caso de emisiones no calientes.
Los documentos WO 2017/212387, GB 2494668 y DE 3737500 desvelan plantas para el procesamiento de humos.
El objetivo principal de la invención es un método de acuerdo con la reivindicación 1 y una instalación de acuerdo con la reivindicación 7 que mejore este estado de la técnica, en particular, un método y una instalación que permitan reducir los olores, partículas contaminantes, emisiones de polvos finos y contaminantes.
El método comprende las fases de
empujar con una caída de líquido los humos dentro de un tanque lleno de líquido, de forma que el líquido caiga (por ejemplo, verticalmente) sobre el líquido contenido en el tanque y lo agite (por ejemplo, entrando profundamente en el mismo);
dejar salir los humos del tanque a través de una salida separada de un punto de entrada por un canal delimitado por el (la superficie del) líquido y por una pared del techo del tanque.
El paso de los humos dentro del canal, en el que el líquido se agita, permite limpiar eficazmente los olores, sustancias contaminantes y polvo de los humos. Preferentemente, el canal está equipado con una o más boquillas o pulverizadores de líquido para pulverizar líquido hacia el líquido contenido en el tanque. Tales boquillas o pulverizadores, al seguir empujando los humos hacia el líquido contenido en el tanque, aumentan el efecto limpiador en los humos.
En una variante preferida, la caída de líquido se forma por simplificar con líquido pulverizado sobre los humos mientras se transportan al interior del tanque.
En una variante preferida, los humos que entran en el tanque son pulverizados, en una entrada de los humos en el interior del tanque, con líquido dirigido hacia el líquido en el tanque, de forma que, preferentemente entrando en profundidad, se aumenta el efecto de lavado del líquido.
En una variante preferida, los humos que transitan en el canal hacia la salida del tanque son pulverizados con el líquido dirigido hacia el líquido en el tanque.
En una variante preferida, la distancia entre la superficie del líquido y el techo del tanque se regula subiendo o bajando el techo con respecto al resto del tanque. Por tanto, se puede ajustar la sección transversal del canal y adaptar el canal al tipo y velocidad de los humos en tránsito.
De acuerdo con la invención, la distancia entre la superficie del líquido y un extremo libre de un conducto de entrada para los humos en el interior del tanque, se regula, por ejemplo, moviendo verticalmente dicho conducto en relación con el resto del tanque. Por tanto, la abertura de ventilación para los humos entre el extremo libre y el líquido se puede ajustar, adaptando así la plataforma de lavado al tipo y caudal de los humos en tránsito. También se puede buscar la condición para los humos en la que haya una inmersión máxima en el líquido mientras se mantiene la velocidad de tránsito adecuada.
En una variante preferida, los humos entran y salen del tanque N veces, N>1, de dicha forma, en particular, retirando los humos del tanque y reincorporándolos en el tanque en otro punto, para hacerlos pasar N canales de tránsito, siendo cada canal como se ha definido anteriormente, aumentando así el efecto de lavado del líquido.
La instalación comprende:
un tanque provisto de una pared de techo,
un conducto de entrada de humos y un conducto de salida de humos, teniendo cada uno una abertura en la pared de techo;
un pulverizador de líquido colocado dentro del conducto de entrada de humos para pulverizar el líquido de humos dirigido hacia el interior del tanque,
el tanque se llena con líquido para formar un canal de tránsito para los humos entre las dos aberturas, estando el canal en la parte superior delimitado por la pared y en la parte inferior por la superficie del líquido.
La instalación tiene las mismas ventajas que el método.
En una variante, el pulverizador de líquido se coloca en la salida del conducto de entrada de humos, para empujar mejor los humos en el líquido del tanque.
En una variante, la instalación comprende un pulverizador de líquido, montado en la pared del techo en la sección que une las dos salidas, para pulverizar líquido hacia el líquido contenido en el tanque (es decir, hacia la parte inferior del tanque).
En una variante, la pared del techo del tanque se puede mover verticalmente en relación con el resto del tanque, para poder ajustar la sección transversal vertical del canal de tránsito.
De acuerdo con la invención, la instalación comprende medios para variar la posición vertical de un extremo libre del conducto de entrada de humos en el interior del tanque. Después, tal posición vertical se puede ajustar para determinar la distancia entre la superficie del líquido y el extremo libre, cuya distancia corresponde a una abertura de ventilación para los humos hacia el canal.
Dichos medios pueden comprender, por ejemplo,
un manguito montado coaxialmente y deslizante sobre el conducto de entrada, y/o
un conducto de entrada con estructura telescópica, y/o
un conducto de entrada giratorio que tiene una rosca acoplada en una contra-rosca de un marco que lo soporta, de forma que un giro del conducto corresponde a un desplazamiento lineal vertical del mismo.
En una variante, la instalación comprende paneles perforados colocados horizontalmente en el interior del tanque, en el que hay líquido durante su uso, para amortiguar el movimiento del líquido, precipitando los polvos hacia la parte inferior del tanque y manteniéndolos allí.
En una variante, la instalación consiste en dos conductos sustancialmente verticales que se abren en el techo del tanque, siendo un conducto una entrada en el tanque para los humos y el otro para la salida de los mismos. En particular, los dos conductos son integrales con el techo y pueden moverse verticalmente junto con este último.
En una variante, el techo consiste en N entradas de humos y N salidas de humos, en el que N-1 entradas se comunican una a una con N-1 salidas respectivas para hacer pasar los humos en los N canales de tránsito como se ha definido anteriormente. En particular, existen paredes verticales separadas entre sí que se extienden desde el techo hasta el interior del tanque para delimitar las paredes laterales de los canales de tránsito y aislarlas entre sí.
Preferentemente, dicho líquido es agua.
Otras características y ventajas de la invención serán más evidentes a partir de la descripción de un ejemplo de instalación, ilustrada en los dibujos adjuntos, en los que:
- la Figura 1 muestra una vista lateral esquemática de una plataforma de lavado de acuerdo con la invención; - la Figura 2 muestra una vista esquemática en planta de una plataforma de lavado de acuerdo con la invención; - la Figura 3 muestra una vista lateral esquemática en sección transversal de acuerdo con el plano MI-MI de la Figura 2;
- la Figura 4 muestra una vista lateral esquemática de una instalación de acuerdo con la invención;
- la Figura 5 muestra una vista esquemática desde arriba de la Figura 4;
- la Figura 6 muestra una vista esquemática en sección transversal lateral de acuerdo con el plano VI-VI de la Figura 5.
En las Figuras:
F indica una trayectoria o flujo de humos;
H2O indica una trayectoria o flujo de agua;
S indica un nivel o superficie de agua.
Para no saturar las Figuras, se omiten algunos números, sobre todo en presencia de piezas modulares o repetidas.
La planta y sus componentes se describen durante su uso y, en este caso, la interpretación de términos como superior, inferior, arriba o abajo debe referirse.
La planta MC de la Figura 1 sirve para eliminar olores, contaminantes, capturar el polvo y recuperar la energía térmica de los humos calientes descargados desde una cámara de combustión, tal como una caldera (no mostrada), que vierte los humos en una chimenea para eliminarlos.
La planta MC comprende un tanque 10 que tiene una parte inferior 12, paredes laterales 14 y techo 16. Durante su uso, el tanque 10 está lleno de agua, cuya superficie libre está indicada con S, y sirve para lavar los humos F.
En el techo 16, un conducto 20 para la entrada de humos F y un conducto 30 para la salida de los mismos humos F, se abren. En la salida del conducto 20 hay un pulverizador de agua a alta presión 40 (por ejemplo, 4 o más Atmósferas), capaz de pulverizar agua hacia la superficie S impactando así los humos F que llegan del conducto 20. En el conducto 20 hay preferentemente otros rociadores de agua, para aumentar la cantidad de agua que arrastra los humos F hacia la superficie S, penetrando en los mismos.
Las salidas de los conductos 20, 30 están separadas por una sección del techo 16 que sobresale de la superficie S a una cierta distancia. Los humos F, para pasar del conducto 20 al conducto 30, deben salir del conducto 20 y recorrer un canal 60 delimitado superiormente por el techo 16 e inferiormente por la superficie S.
La cascada que cae del conducto 20 arrastra consigo los humos F y los hace hundirse en el agua del tanque 10, en el que liberan polvos y olores desagradables. Asimismo, la misma cascada choca con la superficie S y sacude violentamente el agua del tanque 10, creando salpicaduras, burbujas y olas aguas abajo - y dentro - del canal 60. Los humos F, al continuar hacia el conducto 30 a lo largo del canal 60, son después golpeados además por el agua en movimiento, lo que mejora el efecto limpiador en los humos F.
Preferentemente, el efecto limpiador en los humos F se incrementa más disponiendo a lo largo del canal 60 uno o más inyectores de agua 42 capaces de pulverizar agua hacia la superficie S para crear cortinas de agua o suspensión por donde los humos F deben atravesar. Las cortinas de agua eliminan los polvos de los humos F y la energía calórica, se recupera después del agua calentada recogida en el tanque 10. El agua que cae de los inyectores 42 ayuda a sacudir la superficie del agua en el canal 60, creando obstáculos de agua para los humos F. mientras más obstáculos deban superar los humos F, mayor será el efecto limpiador obtenido.
Preferentemente, la sección transversal del canal 60 es ajustable, para adecuar la planta al caudal y/o presión de los humos F. O se cambia el nivel de la superficie S, o bien se ajusta la altura del conjunto formado por el techo 16 y los conductos 20, 30 (véase flecha Z), es decir, la distancia del conjunto con respecto, por ejemplo, a la parte inferior 12. La segunda solución es ventajosa en los casos en que el nivel de la superficie S está impuesto por restricciones constructivas, por ejemplo, un nivel mínimo para cubrir los intercambiadores de calor colocados en el interior del tanque 10 o para garantizar el mantenimiento de varios canales 60 en el mismo tanque (véase Figura 2 y la descripción siguiente). El movimiento del conjunto a lo largo de Z puede ser manual o controlarse automáticamente por un ordenador que detecta el caudal o la presión de los humos F.
Preferentemente también la abertura a través de la que los humos F salen del conducto 20 es ajustable, para adaptar la planta al caudal y/o presión de los humos F. En el ejemplo, encima del conducto 20 se monta un manguito 152, verticalmente móvil (flecha Z) de forma ajustable. Al mover el manguito 152 se varía la cantidad de espacio libre entre el extremo inferior del manguito 152 y la superficie del líquido, formando tal espacio libre dicha abertura. El movimiento del manguito 152 a lo largo de Z puede también ser manual o controlarse por un ordenador de forma automática detectando el caudal o la presión de los humos F.
El conjunto y el tanque 10 están acoplados de tal forma que se evite la fuga de humos F a lo largo de los bordes relativamente deslizantes, por ejemplo, a través de juntas o precisión mecánica.
La Figura 2 muestra una realización preferida para el tanque 10, que permite maximizar la eficacia del lavado, con el hundimiento de los humos y el aprovechamiento de la agitación del agua contenida en el mismo.
El techo 16 del tanque 10 aloja una serie de N entradas 20 y N salidas 30 para los conductos de los humos F, N > 1. Las entradas 20 y las salidas 30 funcionan en pares como se explica en la Figura 1, y cada salida 30, excepto la última, se comunica con una entrada 20 (excepto la primera). El canal 60 de cada par se obtiene sobre la superficie S gracias a mamparos verticales 62 que se extienden hacia abajo desde el techo 16. Es suficiente que la superficie S sea más alta que el borde inferior de los mamparos 62 para confinar los humos F dentro de N canales 60. Para una separación máxima, los mamparos 62 pueden dividir también el tanque 10 en N subcélulas que no se comunican. En las Figuras 2 y 3 cada par de conductos 20, 30 se puede desplazar verticalmente independientemente de los otros pares, para controlar independientemente la sección de cada N-ésimo canal 60.
Como alternativa, se pueden utilizar N tanques, tal como los la Figura 1 y conectarlos en serie, es decir, conectar sus respectivos conductos 20, 30 de tal forma que los humos que salen de uno sean los humos que entran en otro. Una planta general MC2, que incorpora los conceptos expuestos en las Figuras 1-3, se muestra en las Figuras 4-6 y sirve para limpiar los humos y recuperar energía térmica de los mismos. Los humos calientes se descargan, por ejemplo, de una cámara de combustión, tal como una caldera (no mostrada).
La planta MC2 comprende en la parte inferior un tanque 120 para recoger y contener el agua calentada por los humos. Durante su uso, el tanque 120 está casi lleno y/o allí el agua se mantiene a un nivel constante mediante un circuito hidráulico.
Por encima del tanque 120, una primera plataforma de interceptación y limpieza de humos 130 y una segunda plataforma de interceptación y limpieza de humos 160 se montan. La plataforma 130 y la plataforma 160 están en cascada entre sí, de forma que los humos F que salen de la primera plataforma 130 alimentan la entrada de la segunda plataforma 160, y después de viajar a ella avanzan para ser expulsados a la atmósfera.
Cada plataforma 130, 160 comprende chorros de agua que al chocar con los humos F eliminan sus olores, calor y polvos. El agua calentada y sucia en las plataformas 130, 160 cae en el tanque 120, en el que hay un intercambiador de calor (no mostrado), por ejemplo, un serpentín, para recuperar calor del agua.
La primera plataforma 130 comprende en general (Figura 4):
una entrada (conducto) 132 para los humos F procedentes, por ejemplo, de una chimenea u otra fuente; una salida (conducto) 136 para los humos F hacia el tanque 120,
un conducto 134 para los humos F hacia la segunda plataforma 160,
chorros de agua colocados dentro del conducto vertical 136, que
- forman cortinas de agua penetradas por los humos F mientras los humos viajan a la segunda plataforma 160, y
- caen en el tanque 120, restando calor a los humos.
Preferentemente, hay chorros de agua incluso dentro del conducto horizontal 134, que forman cortinas de agua penetradas por los humos F mientras se desplazan hacia la segunda plataforma 160.
La segunda plataforma 160 (Figuras 5 y 6) comprende en general:
una entrada (conducto) 134 para los humos F que llegan de la primera plataforma 130 y una salida 164 para los humos F, opcionalmente equipada con un aspirador;
conductos verticales 166 para llevar los humos F al interior del tanque 120,
conductos verticales 168 para llevar los humos F al exterior del tanque 120;
chorros de agua 170 para crear una cascada dentro de los conductos 166 a lo largo de una dirección de descenso vertical de los humos F.
Los conductos 166, 168 están conectados entre sí por tuberías 176, de forma que los humos entren y salgan N veces del tanque 120.
El agua pulverizada por los chorros 170 que cae por gravedad no solo lava los humos F sino que los empuja hacia la parte inferior de los conductos 166. La cascada formada por los chorros 170 entra rápidamente en el tanque 120 y aquí choca con la superficie del agua contenida en el tanque 120, provocando una mezcla de humos y agua.
En la parte inferior de las secciones 168 hay otro pulverizador 178, altamente presurizado, para aumentar la inmersión de los humos F en el interior del depósito de agua del tanque 120 y acentuar el burbujeo del depósito.
Por construcción, la planta MC2 comprende, entre el conducto 166 y el conducto 168, un canal 198 definido en la parte superior por el techo 194 y en la parte inferior por la superficie del depósito de agua. En el canal 168, los humos se lavan eficazmente.
Los conductos 166, 168 son integrales con un marco de soporte 192, que descansa sobre un techo 194 del tanque 120 y se puede mover verticalmente de forma controlada (flecha Z) con respecto al tanque 120. El objetivo es cambiar la sección transversal del canal 198 para adaptarla al caudal de los humos.
En el interior del tanque 120, cerca o conectado al techo 192, hay uno o más pulverizadores de agua 190, con la función de pulverizar agua hacia la parte inferior del tanque 120 y golpear los humos F en tránsito desde un conducto 166 al conducto 168 a lo largo de un canal 198 definido en la parte superior por el techo 194 y en la parte inferior por la superficie del depósito de agua.
La Figura 6 muestra un manguito 152 que se puede mover verticalmente (flecha Z) utilizado para estrangular más o menos la salida de los humos F del conducto 166. Como se ha mencionado, un medio para estrangular más o menos la salida de los humos F del conducto de entrada del tanque puede reemplazar o cooperar con un techo móvil. Existe una correspondencia funcional entre los elementos de las Figuras 1-3 con los de las Figuras 4-6:
tanque 120 <— > tanque 10;
conductos verticales 166 <— > conducto 20;
conductos verticales 168 <— > conducto 30;
techo 194 <— > techo 16;
pulverizadores de agua 190 <— > inyectores de agua 42;
canal 60 <— > canal 198;
manguito 152 <— > manguito 152.
Por tanto, con el mismo principio ya descrito en las Figuras 1-3, los humos llegan cada vez desde un conducto 166, cruzan un canal turbulento 198 y salen por el conducto 168. Gracias a los tubos 176, el proceso de limpieza de los humos en el interior del tanque 120 se repite varias veces.
Los conductos 166, 168 son integrales con un marco de soporte 192, que descansa sobre un techo 194 del tanque 120 y se puede mover verticalmente de forma controlada (flecha Z) con respecto al tanque 120. El objetivo es cambiar la sección transversal del canal 198 para adaptarla al caudal de los humos.
En el interior del tanque 120, cerca o conectado al techo 192, hay uno o más pulverizadores de agua 190, con la función de pulverizar agua hacia la parte inferior del tanque 120 y golpear los humos F en tránsito desde un conducto 166 al conducto 168 a lo largo de un canal 198 definido en la parte superior por el techo 194 y en la parte inferior por la superficie del depósito de agua.
La Figura 6 muestra un manguito 152 que se puede mover verticalmente (flecha Z) utilizado para estrangular más o menos la salida de los humos F del conducto 166. Como se ha mencionado, un medio para estrangular más o menos la salida de los humos F del conducto de entrada del tanque puede reemplazar o cooperar con un techo móvil. Existe una correspondencia funcional entre los elementos de las Figuras 1-3 con los de las Figuras 4-6:
tanque 120 <— > tanque 10;
conductos verticales 166 <— > conducto 20;
conductos verticales 168 <— > conducto 30;
techo 194 <— > techo 16;
pulverizadores de agua 190 <— > inyectores de agua 42;
canal 60 <— > canal 198;
manguito 152 <— > manguito 152.
Por tanto, con el mismo principio ya descrito en las Figuras 1-3, los humos llegan cada vez desde un conducto 166, cruzan un canal turbulento 198 y salen por el conducto 168. Gracias a los tubos 176, el proceso de limpieza de los humos en el interior del tanque 120 se repite varias veces.
Ċ

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Método para reducir olores y partículas contaminantes de los humos, que comprende las etapas de
empujar con una caída de líquido los humos (F) dentro de un tanque (10) lleno de líquido, para que el líquido caiga sobre el líquido contenido en el tanque y lo agite;
dejar salir los humos (F) del tanque (10) a través de una salida (30) separada de un punto de entrada (20) por un canal (60) delimitado por el líquido en el tanque y por una pared de techo (16) del tanque,
caracterizado por que
se regula la distancia entre la superficie del líquido en el tanque y un extremo libre de un conducto de entrada para los humos en el interior del tanque,.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la caída de líquido se forma con líquido pulverizado sobre los humos mientras se transportan al interior del tanque.
3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que los humos que entran en el tanque son pulverizados, en una entrada de los humos en el interior del tanque, con el líquido dirigido hacia el líquido en el tanque.
4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los humos que transitan en el canal hacia la salida del tanque son pulverizados con el líquido dirigido hacia el líquido en el tanque.
5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la distancia entre la superficie del líquido y el techo del tanque se regula subiendo o bajando el techo con respecto al resto del tanque, ajustando así la sección transversal del canal.
6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se hace que los humos entren y salgan del tanque N veces, N > 1, retirando los humos del tanque y reincorporándolos en el tanque en otro punto, para hacerlos pasar por N canales de tránsito, siendo cada canal como se define en la reivindicación 1.
7. Instalación (MC) para la reducción de olores y partículas contaminantes de humos, que comprende:
un tanque (10) provisto de una pared de techo (16),
un conducto de entrada de humos (20) y un conducto de salida de humos (30) teniendo cada uno una abertura en la pared de techo;
un pulverizador de líquido (40) colocado dentro del conducto de entrada de humos configurado para pulverizar el líquido de humos dirigido hacia el interior del tanque,
estando el tanque configurado para ser llenado con líquido para formar un canal de tránsito (60) para los humos entre las dos aberturas, estando el canal en la parte superior delimitado por la pared del techo y en la parte inferior por la superficie del líquido en el tanque,
caracterizada por
que comprende medios para variar la posición vertical de un extremo libre del conducto de entrada de humos en el interior del tanque.
8. Instalación (MC) de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el canal está provisto de uno o más pulverizadores de líquido (42) para pulverizar líquido hacia el líquido contenido en el tanque.
9. Instalación (MC) de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 7, en el que la pared de techo (16) se puede mover verticalmente con respecto al resto del tanque (10), para poder ajustar la sección vertical del canal de tránsito (60).
10. Instalación (MC) de acuerdo con la reivindicación 9, en la que dichos medios comprenden un manguito montado coaxialmente y que se desliza sobre el conducto de entrada.
11. Instalación (MC) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 7 a 10, que comprende dos conductos sustancialmente verticales que se abren al techo del tanque, siendo un conducto una entrada para los humos en el tanque y el otro la salida de los mismos, estando los dos conductos integrados en el techo y capaces de moverse verticalmente junto con este último.
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