ES2888398T3 - Procedimiento para la reducción de los óxidos de nitrógeno en hornos de tratamiento de cintas - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de una cinta metálica (5) en un horno de combustión directa (1), por el que pasa la cinta metálica (5), en donde el horno (1) es calentado directamente con quemadores de gas y en donde el horno (1), visto en el sentido de marcha de la cinta, tiene una zona no calentada (7) antes de la zona calentada directamente (2), a través de la cual fluyen los gases de escape (14) de la zona calentada (2) y calientan previamente la cinta metálica (5) y, caracterizado porque los gases de escape (14) aguas abajo de la zona no calentada (7) son quemados posteriormente en una cámara de postcombustión (9), inyectándose o soplándose metano en los gases de escape (14) de la zona no calentada (7), con lo que los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape (14) se convierten en ácido cianhídrico.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la reducción de los óxidos de nitrógeno en hornos de tratamiento de cintas
El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de tratamiento de una cinta metálica en un horno de combustión directa, a través del cual se hace pasar la cinta. El horno se calienta directamente con quemadores de gas y, visto en la dirección de desplazamiento de la cinta, tiene una zona no calentada por delante de la zona calentada directamente, a través de la cual circulan los gases de escape de la zona calentada y precalientan la cinta metálica antes de que se siga calentando en la zona calentada directamente. Los gases de escape se queman posteriormente en una cámara de postcombustión después de la zona no calentada.
Este tratamiento térmico de las cintas metálicas se realiza a menudo antes de la galvanización de una cinta metálica o también en hornos de recocido después de una línea de decapado.
Una posibilidad para el tratamiento térmico es el uso de hornos de combustión directa (DFF, del inglés “direct fired fumace”), en los que los quemadores están dispuestos directamente en el interior del horno. En estos hornos hay una zona de precalentamiento en la que la cinta metálica, que pasa continuamente, es precalentada a unos 200 - 300 °C con la ayuda de los gases de escape calientes del horno de combustión directa.
El documento AT 517848 A divulga un procedimiento para el tratamiento térmico de una cinta metálica, en el que la cinta metálica se precalienta de manera continua mediante gas caliente y a continuación se trata térmicamente en un horno de combustión directa.
Los quemadores de los hornos de fuego directo suelen funcionar con gas (gas natural o gas de horno de coque). Durante la combustión se producen óxidos de nitrógeno (NOx), que están contenidos en los gases de escape. El término óxido de nitrógeno (NOx ) se refiere a la suma de los óxidos del nitrógeno formados durante el proceso de combustión, siendo por lo general los compuestos NO y NO2 los más importantes. Los NOx pueden producirse durante la conversión del combustible o bien directamente a partir del aire de combustión debido a las altas temperaturas del proceso.
Las directivas relativas a las emisiones de óxidos de nitrógeno son cada vez más estrictas. Los nuevos quemadores de gas desarrollados y otras medidas ya han reducido considerablemente las emisiones de óxidos de nitrógeno de los hornos de combustión directa para el tratamiento de cintas, pero sería muy deseable una mayor reducción.
Por lo tanto, la invención tiene como objetivo proporcionar un proceso rentable con el que se puedan reducir aún más las emisiones de óxidos de nitrógeno.
Este objetivo se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1 de la patente. En este procedimiento, se inyecta o se sopla metano (CH4) en los gases de escape de la zona no calentada, por lo que los óxidos de nitrógeno (NOx ) contenidos en los gases de escape reaccionan con el metano y se forma predominantemente cianuro de hidrógeno (HCN) (requemado). Esta zona del horno está en gran medida libre de oxígeno libre.
Se sabe que la postcombustión de los óxidos de nitrógeno se produce en otras instalaciones, tales como las centrales eléctricas de carbón o las plantas de incineración de residuos, pero allí la cantidad de óxidos de nitrógeno está presente en una concentración mucho mayor. Por ejemplo, la cantidad de óxidos de nitrógeno en una central eléctrica de carbón de 100 MW se reduce de 3.000 mg/Nm3 a 500 mg/Nm3 mediante una postcombustión adecuada.
En un horno moderno de combustión directa para el tratamiento de cintas metálicas, el nivel actual de óxidos de nitrógeno es de solo 120 mg/Nm3, lo que ya es comparativamente bajo.
Por medio de la presente invención se puede reducir aún más este valor hasta 80 mg/Nm3.
Favorable favorable que se inyecte aire u oxígeno en la cámara de postcombustión, con lo que el ácido cianhídrico formado se descompone de nuevo.
Preferentemente, se añade nitrógeno al metano antes de inyectarlo en la zona no calentada. Mediante la adición de nitrógeno, el metano se puede mezclar mejor con los gases de escape. La mezcla y la inyección de metano y nitrógeno puede realizarse con la ayuda de boquillas Venturi. También es posible usar un quemador convencional para esta tarea, en donde el aire de combustión se sustituye por nitrógeno. La proporción entre el metano y el nitrógeno puede ser del orden de 1:10.
El metano puede inyectarse en varios puntos de la zona no calentada, que se encuentran a diferentes distancias del quemador más cercano.
A continuación, se describe un ejemplo de realización de la invención con referencia a los dibujos. Se muestra:
Fig. 1 una vista esquemática de un horno de combustión directa para el tratamiento de cintas;
Fig. 2 una vista lateral de la zona del horno 7 en la que se inyecta el metano;
Fig. 3 una sección a través de la zona del horno sin combustión 7;
Los símbolos de referencia idénticos en las figuras individuales designan en cada caso partes idénticas del sistema.
La figura 1 muestra una parte de un horno de combustión directa 1 en el que se trata térmicamente una cinta metálica 5. La cinta metálica 5 se introduce en el horno desde arriba y pasa primero por la zona no calentada 7, que tiene una longitud de varios metros y en la que la cinta metálica 5 es precalentada. Por zona no calentada 7 se entiende aquí la zona que, vista en el sentido del avance de la cinta, está situada delante de la zona calentada 2 y en la que no hay dispuestos quemadores.
En la zona calentada 2 del horno 1, se calienta la cinta metálica 5 mediante quemadores de gas. La cinta metálica 5 pasa primero por una zona 3, en la que están dispuestos quemadores del tipo "Nozzle Mix" en la pared del horno 12, y a continuación por una zona 4 con quemadores del tipo "Premix". En el extremo inferior del horno 1, la cinta metálica 5 es desviada con ayuda del rodillo de desviación 11 y es introducida, por ejemplo, en un horno de tubo radiante (RTF, del inglés “radiant tube fumace”).
Los gases de escape 14 formados por los quemadores de gas en la zona calentada directamente 2, fluyen hacia arriba en el horno 1 y allí son desviados en la dirección 6 y conducidos de manera conocida a una cámara de postcombustión 9, en la que está dispuesto un postquemador para la combustión posterior de los gases de escape 14. La cinta metálica 5 no pasa por la cámara de postcombustión 9. Los gases de escape 14 también contienen óxidos de nitrógeno, esencialmente NO y NO2. Para reducir este contenido de óxidos de nitrógeno, se inyecta metano (CH4) en la zona no calentada 7 del horno 1 a través de los conductos de alimentación 8 o con la ayuda de nitrógeno. El metano se mezcla con los gases de escape calientes y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el metano para formar ácido cianhídrico.
Las cantidades de gas metano requeridas pueden ser relativamente pequeñas. Para un horno 1 disponible en el mercado, pueden ser suficiente con tan solo 5 m3/h. Es lógico que esta zona no calentada 7 esté en gran medida libre de oxígeno (contenido de O2 < 0,05 %) para que no reaccione con el metano inyectado. Para garantizar esta ausencia de oxígeno, se pueden hacer funcionar al menos los quemadores más cercanos con un exceso de combustible para que primero se queme el oxígeno potencialmente presente.
Para descomponer el ácido cianhídrico tóxico, se introducen oxígeno (O2) o aire en la cámara de postcombustión 9 a través de las tuberías 10, haciendo que el ácido cianhídrico reaccione para formar nitrógeno (N2), dióxido de carbono e hidrógeno o vapor de agua. Por último, estos gases de escape son conducidos a un sistema de recuperación de calor 13 después de haber sido usados de nuevo para el precalentamiento de la cinta.
La figura 2 muestra la inyección de metano en la zona no calentada 7. Se puede observar que, antes de la inyección, el gas metano se mezcla con nitrógeno (N2) y se inyecta lateralmente a ambos lados de la cinta metálica 5.
La figura 3 muestra una sección a través del área 7. El suministro de gas metano se lleva a cabo de tal manera que tanto la zona que rodea la parte delantera de la cinta metálica como la zona que rodea la parte trasera de la cinta metálica se enriquecen con metano, de modo que la mayor parte posible de los gases de escape 14 entra en contacto con el metano. Es concebible que la inyección de metano tenga lugar en varios puntos a diferentes distancias de la zona de combustión directa 2, por ejemplo a distancias de 1 m, 2 m y 3 m del quemador más cercano.
La inyección de gas metano puede adaptarse fácilmente a las instalaciones existentes para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno. Con el presente procedimiento, se pueden alcanzar valores de NOx en el orden de 100 mg/Nm3 o menos.
El procedimiento según la invención puede, por supuesto, usarse también en hornos horizontales o en forma de L de combustión directa.
Claims (5)
1. Procedimiento para el tratamiento de una cinta metálica (5) en un horno de combustión directa (1), por el que pasa la cinta metálica (5), en donde el horno (1) es calentado directamente con quemadores de gas y en donde el horno (1) , visto en el sentido de marcha de la cinta, tiene una zona no calentada (7) antes de la zona calentada directamente (2) , a través de la cual fluyen los gases de escape (14) de la zona calentada (2) y calientan previamente la cinta metálica (5) y, caracterizado porque los gases de escape (14) aguas abajo de la zona no calentada (7) son quemados posteriormente en una cámara de postcombustión (9), inyectándose o soplándose metano en los gases de escape (14) de la zona no calentada (7), con lo que los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape (14) se convierten en ácido cianhídrico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se inyecta aire u oxígeno en la cámara de postcombustión (9), con lo cual se descompone el ácido cianhídrico.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se añade nitrógeno al metano antes de la inyección en la zona no calentada (7).
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el metano se inyecta en varios puntos de la región no calentada (7).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la región no calentada (7) tiene boquillas (8) a través de las cuales, en caso de avería, se inyecta nitrógeno para enfriar la cinta metálica (5), siendo inyectado el metano en funcionamiento normal a través de estas boquillas (8) para la reducción de los óxidos de nitrógeno.
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