ES2962375T3 - Procedimiento de purificación de aire de escape y dispositivo de purificación de aire de escape - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método de tratamiento de aire residual que comprende: un dispositivo de oxidación (1) para un flujo de aire residual (A), en particular de una fábrica de pintura, una imprenta o una planta de procesamiento de alimentos, teniendo dicho flujo al menos un componente combustible. ; y al menos un dispositivo turbina (3) acoplado al dispositivo de oxidación (1) para generar corriente eléctrica (S). El método se caracteriza porque un flujo de gas residual (11) desde el dispositivo de oxidación (1) se alimenta, como primer flujo de fluido, a un dispositivo generador de vapor (2) y el flujo de vapor (21) producido allí impulsa al menos un dispositivo de turbina (3), como segundo flujo de fluido, para generar corriente eléctrica (S), o al menos un primer flujo de fluido (11) resultante del flujo de aire residual (A) y que tiene al menos un componente combustible, se alimenta a una cámara de combustión (6) de al menos un dispositivo de turbina (3) y acciona dicho dispositivo para generar corriente eléctrica (S). La invención también se refiere a dispositivos de tratamiento de aire residual. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de purificación de aire de escape y dispositivo de purificación de aire de escape

La invención se refiere a un procedimiento de purificación de aire de escape con las características de la reivindicación 1 y a dispositivos de purificación de aire de escape con las características de la reivindicación 6.

La purificación de aire de escape (a menudo también denominado gas de escape) de diversas fuentes, tal como talleres de pintura, plantas de fermentación de gas, imprentas u otras operaciones industriales con liberación de COV, plantas de endurecimiento, plantas de procesamiento de alimentos (por ejemplo, plantas de tostado), es un problema importante, en particular por motivos de protección del medio ambiente. El aire de escape contiene a este respecto a menudo componentes combustibles, tal como sustancias orgánicas volátiles (COV), que son perjudiciales para el medio ambiente pero que tienen un cierto poder calorífico. El documento DE102014209924A1 divulga un procedimiento de purificación de aire de escape de acuerdo con el estado de la técnica.

Por lo tanto, se necesitan procedimientos de purificación de aire de escape y dispositivos de purificación de aire de escape que permitan una purificación energéticamente eficiente de cantidades de aire de escape.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento de purificación de aire de escape con las características de la reivindicación 1.

A este respecto, un flujo de aire de escape, en particular un flujo de aire de escape de un taller de pintura, una imprenta o una planta de procesamiento de alimentos, con al menos un componente combustible, se conduce a un dispositivo de purificación de aire de escape, en donde el dispositivo de purificación de aire de escape comprende al menos un dispositivo de turbina con una cámara de combustión para generar energía eléctrica, un dispositivo de adsorcióndesorción dispuesto aguas arriba del dispositivo de turbina, que está diseñado como adsorbedor rotatorio, con una parte de adsorción, una zona de refrigeración y una parte de desorción, un primer intercambiador de calor, un segundo intercambiador de calor y un catalizador situados aguas abajo del dispositivo de turbina.

El procedimiento comprende las siguientes etapas:

- introducir una gran parte del flujo de aire de escape en la parte de adsorción para su purificación, que después de la purificación abandona la instalación como gas puro a través de la chimenea;

- introducir la parte más pequeña del flujo de aire de escape en la zona de refrigeración de la parte de desorción para refrigerar la parte de desorción, que, después de abandonar la zona de refrigeración, se calienta en el primer intercambiador de calor mediante gas puro de catalizador procedente del catalizador;

- hacer pasar la corriente calentada en el intercambiador de calor a través de la parte de desorción, enriqueciéndose el componente combustible en el desorbato;

- enfriar el desorbato calentado enriquecido con el componente combustible en el segundo intercambiador de calor y recalentamiento posterior;

- quemar el desorbato como primer flujo de fluido junto con combustible en la cámara de combustión del dispositivo de turbina, mediante lo cual el dispositivo de turbina se acciona para la generación de corriente eléctrica;

- purificación del gas de escape del dispositivo de turbina en el catalizador,

en donde las fluctuaciones de flujo volumétrico se compensan mediante una regulación de aire de entrada L.

Este procedimiento permite una cogeneración de electricidad y calor que, si bien requiere un mayor esfuerzo mecánico, en cambio se pueden lograr rendimientos considerables mediante la generación de corriente adicional. La generación de corriente puede funcionar a este respecto como producto secundario de la purificación de aire de escape, es decir, con corriente no regulada. Aplicaciones típicas para el procedimiento son el procesamiento de aire de escape de un taller de pintura, una imprenta o una planta de procesamiento de alimentos.

En otra forma de realización del procedimiento, el dispositivo de oxidación, en particular el dispositivo de postcombustión térmico y/o el dispositivo de postcombustión regenerativo, puede funcionar adicionalmente con energía auxiliar, en particular una fuente de energía combustible, muy en particular gas natural.

En una forma de realización, el flujo de vapor procedente del dispositivo generador de vapor se puede alimentar a un condensador o a un intercambiador de calor (por ejemplo, un convertidor de vapor/agua/aceite de transferencia de calor). Por lo tanto, no es obligatorio que el vapor que sale esté completamente condensado. El condensado producido también se puede reutilizar externamente, por ejemplo en una instalación de calefacción urbana, en una instalación de refrigeración o, por ejemplo, para calentar en procesos, por ejemplo, una instalación de pintura por inmersión catódica (KTL) o para calentar procesos de pretratamiento químico, secadores (por ejemplo secadores KTL, calentamiento de cabinas de pintura y unidades auxiliares calefactables).

En otra forma de realización, un dispositivo de regulación o dispositivo de control sirve para mantener constante el flujo volumétrico y/o el flujo de gas de escape del dispositivo de oxidación, en particular con el uso de un flujo de combustible o de un flujo de aire nuevo como magnitud de ajuste. Como alternativa o adicionalmente también se puede mantener constante la temperatura del dispositivo de oxidación, por ejemplo a una temperatura de reacción de 800 °C.

Si se usa un dispositivo de adsorción-desorción o un dispositivo de absorción-desorción, en otra forma de realización se puede mantener constante el flujo volumétrico y/o la temperatura para el flujo de desorción mediante un dispositivo de regulación o dispositivo de control.

También es posible precalentar el flujo de aire de escape, por ejemplo con otro flujo de proceso caliente.

Asimismo, es posible conducir el flujo de fluido de salida después del dispositivo de oxidación a través de un intercambiador de calor. El calor desprendido a este respecto se usa entonces en un dispositivo de secado, en particular en un taller de pintura.

El objetivo se consigue también mediante un dispositivo de purificación de aire de escape con las características de la reivindicación 6.

Por medio de forma de realización a modo de ejemplo se describen el dispositivo de monitorización y el sistema de monitorización en las siguientes figuras. A este respecto, muestra

la figura 1 una primera forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de oxidación, un generador de vapor y un dispositivo de turbina para generar electricidad;

la figura 2 una segunda forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con una cámara de combustión de un dispositivo de turbina, en donde se inyecta un flujo de fluido con componentes combustibles en la cámara de combustión;

la figura 3 una tercera forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión térmica (postcombustión recuperativa) como dispositivo de oxidación;

la figura 4 una cuarta forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión como dispositivo de oxidación y un dispositivo adsorbedor-desorbedor conectado dispuesto aguas arriba;

la figura 5 una quinta forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión regenerativo como dispositivo de oxidación;

la figura 6 una sexta forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con una inyección de un flujo de fluido con componentes combustibles en la cámara de combustión del dispositivo de turbina;

la figura 7 una forma de realización de acuerdo con la invención de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con una inyección de un flujo de fluido combustible y una alimentación de gas natural en el quemador del dispositivo de turbina;

la figura 8 una forma de realización de una estructura de regulación para la forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión regenerativo como dispositivo de oxidación;

la figura 9 una forma de realización de una estructura de regulación para la forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión recuperativo;

la figura 10 una forma de realización de una estructura de regulación para la forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión como dispositivo de oxidación y un dispositivo adsorbedor-desorbedor dispuesto aguas arriba;

la figura 11 otra forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y de un procedimiento de purificación de aire de escape.

En las figuras 1 y 2 se representan dos formas de realización básicas para la purificación de un flujo de aire de escape A. Lo que ambas formas de realización tienen en común es que, en el marco de la purificación de aire de escape, se genera una corriente eléctrica S por medio de un dispositivo de turbina 3, aunque el generador accionado por el dispositivo de turbina 3 no está representado en este caso por motivos de simplicidad. La energía para generar electricidad se proporciona a este respecto mediante una oxidación que tiene lugar o bien en un dispositivo de oxidación 1 separado (por ejemplo, un quemador o en una postcombustión térmica) o directamente en una cámara de combustión 6 del dispositivo de turbina 3.

En la primera forma de realización (figura 1) se alimenta al dispositivo de oxidación 1 un flujo de aire de escape A, que contiene al menos un componente combustible. Con la oxidación de los componentes combustibles, se genera un flujo de gas de escape caliente 11, que se alimenta a un dispositivo generador de vapor 2 como primer flujo de fluido. Con ayuda de la energía alimentada se genera en el dispositivo generador de vapor 2 un flujo de vapor como segundo flujo de fluido 21, que luego se alimenta al dispositivo de turbina 3.

En la segunda forma de realización (figura 2), el flujo de aire de escape A, que contiene al menos un componente combustible, se prepara (véanse ejemplos de realización a continuación) de manera que se alimenta directamente a la cámara de combustión 6 del dispositivo de turbina 3. La oxidación del flujo de aire de escape A tiene lugar así directamente en la cámara de combustión 6, de modo que entremedias no hay conectado ningún generador de vapor.

Esto hace posible cogeneraciones de electricidad y calor, es decir, la obtención de energía mecánica con una generación de corriente eléctrica y la obtención de calor útil. En una forma de realización no representada en este caso es posible precalentar el flujo de aire de escape A.

A continuación se representan otras formas de realización, pudiendo combinarse también las etapas de procedimiento individuales o dispositivos de las formas de realización individuales con otras formas de realización. Si a continuación se dan valores numéricos para determinados parámetros de proceso (por ejemplo, temperaturas, flujos volumétricos (siempre con respecto a las condiciones normales), cargas, etc.), estos han de entenderse únicamente a modo de ejemplo y como valores medios a lo largo del tiempo.

En la figura 3 se representa una forma de realización de un procedimiento de purificación de aire de escape y un dispositivo de purificación de aire de escape, que es un perfeccionamiento de la forma de realización de acuerdo con la figura 1.

En la forma de realización de acuerdo con figura 3 se aspira un flujo de aire de escape A (flujo volumétrico de 6.000 m3/h, temperatura inferior a 150 °C, carga de 500 mg/m3 COV como componentes combustibles) de uno o más secadores (no representados en este caso) y se alimentan a una cogeneración de electricidad y calor con una postcombustión térmica.

El flujo de aire de escape A se alimenta a un dispositivo de oxidación 1, concretamente al dispositivo de postcombustión térmica 1, que funciona adicionalmente con un flujo de gas natural E como energía auxiliar. En la postcombustión térmica, el flujo de aire de escape A con los COV se oxida a temperaturas de aproximadamente 800 °C y se convierte en CO<2>y H<2>O.

El flujo de aire de escape caliente procedente de la postcombustión térmica 1 se alimenta ahora a un dispositivo generador de vapor 2 como primer flujo de fluido 11. En este caso, el agua se evapora a presión y a continuación se sobrecalienta. El vapor sobrecalentado se utiliza entonces como segundo flujo de fluido 21 para accionar un dispositivo de turbina 3 (es decir, una turbina de vapor). El generador 51 está acoplado con el dispositivo de turbina 3 y genera la corriente eléctrica S.

El primer flujo de fluido 11 enfriado abandona el dispositivo generador de vapor 2 como flujo de gas puro G.

Una vez expandido el vapor en el dispositivo de turbina, se condensa mediante un condensador 52, se desgasifica en un desgasificador 53 y se alimenta a un dispositivo de bomba 54 y se alimenta de nuevo al dispositivo generador de vapor 2. Al condensado se le puede añadir agua de alimentación de caldera K. También es posible que una parte del flujo de vapor (es decir, una parte del segundo flujo de fluido 21) se desvíe y se use para calentar el desgasificador 53.

Alternativamente, también es posible hacer que una parte del flujo de vapor esté disponible como fuente de energía para otra unidad u otro proceso. En tal caso, se puede usar un intercambiador de calor en lugar del condensador.

La forma de realización representada en la figura 4 es también una variante de la forma de realización de acuerdo con la figura 1. El flujo de aire de escape A de una o varias cabinas de pintura de un taller de pintura de automóviles es en este caso de 80.000 m3/h esencialmente mayor que en la forma de realización de acuerdo con la forma de realización representada en la figura 3. La temperatura en este caso es inferior a 30 °C y la carga con COV es de 500 mg/m3 COV.

Antes de que tenga lugar en este caso una postcombustión térmica en el dispositivo de oxidación 1, el flujo de aire de escape A se trata previamente en un dispositivo de adsorción-desorción 4. A este respecto se usa un adsorbedor rotatorio 4 en sí conocido, accionado por un motor M, que es especialmente adecuado para grandes caudales de gas. En el caso de un adsorbedor rotatorio 4 un lecho fijo cilíndrico está subdividido en segmentos en forma de torta. Mediante un movimiento de rotación lento alrededor del eje de cilindro se mueve de tal manera que se regeneran segmentos individuales, mientras que el flujo de aire de escape A que se va a purificar es conducido a través de la mayor parte de la sección transversal de cilindro. Los adsorbedores rotatorios 4 están construidos con ejes de rotación tanto horizontales como verticales.

En la forma de realización representada en este caso, el flujo de aire de escape A en la zona de adsorción 41 del adsorbedor rotatorio 4 se libera de los COV o se reduce a <50 mg C/Nm3.

El mecanismo de separación (separación de los componentes COV en el aire de escape) se basa en la adsorción, es decir, los COV se acumulan en la superficie de la zona de adsorción 41. Los COV adsorbidos se eliminan de nuevo en la zona de desorción 42 del adsorbedor rotatorio 4. Para ello se calienta un pequeño flujo de aire (en relación con el aire de escape) procedente de la zona de refrigeración 43 del adsorbedor rotatorio mediante un quemador de superficie 45 (hasta aproximadamente 200 °C) y se conduce a través del adsorbedor rotatorio 4 en la zona de desorción 42. Los COV que antes se eliminaban del aire de escape se encuentran ahora en el pequeño flujo de gas de escape 44 de la desorción. Este es hasta 30 veces menor que el flujo de aire de escape A. El quemador de superficie 45 usado en este caso y el dispositivo de postcombustión térmico 1 se caldean o se calientan adicionalmente con gas natural E. En una forma de realización alternativa, en lugar del quemador de superficie 45 o además del mismo, el aire de desorción se calienta mediante el calor residual de un gas de escape caliente o mediante vapor. Para ello también se puede usar, por ejemplo, vapor de otra parte del proceso (por ejemplo, del dispositivo generador de vapor 2).

El flujo de gas de escape 44 enriquecido con COV se conduce ahora a un postquemador térmico especialmente configurado como dispositivo de oxidación 1 y allí se hace reaccionar a temperaturas de aproximadamente 800 °C para dar CO<2>y H<2>O.

El aire de escape caliente del dispositivo de postcombustión térmico 1 se conduce ahora a un dispositivo generador de vapor 2 como primer flujo de fluido 11. En este caso, el agua se evapora a presión y a continuación se sobrecalienta. El vapor sobrecalentado se utiliza entonces como segundo flujo de fluido 21 para accionar el dispositivo de turbina 3. La corriente eléctrica S es generada por el generador 51, que está acoplado con el dispositivo de turbina 3.

Una vez expandido el vapor en el dispositivo de turbina 3, se condensa mediante un condensador 52, se desgasifica en el desgasificador 53 y se alimenta a través de un dispositivo de bomba 54 al dispositivo generador de vapor 2. En la forma de realización representada en este caso, el desgasificador 53 se calienta mediante un flujo de vapor que se había derivado del segundo flujo de fluido 21. También se puede añadir agua W al flujo de condensado del condensador 52.

El aire de escape G purificado abandona el procedimiento de purificación de aire de escape o el dispositivo de purificación de aire de escape desde la zona de adsorción 41 y el dispositivo generador de vapor 2.

En la figura 5 se representa otra forma de realización del procedimiento de purificación de aire de escape y del dispositivo de purificación de aire de escape. En este caso se trata un flujo de aire de escape A de una o varias cabinas de pintura (flujo volumétrico 35.000 m3/h, temperatura < 30 °C y carga 2000 mg/m3 COV).

Como dispositivo de oxidación 1 se usa en este caso un dispositivo de postcombustión regenerativo (RNV) conocido, en el que los COV del aire de escape se transforman en CO<2>y H<2>O a una temperatura de aproximadamente 850 °C. En un dispositivo de postcombustión regenerativo 1, el flujo de aire de escape A tratado cede su calor a un regenerador, que a su vez calienta el flujo de aire de escape A sin tratar, lo que reduce la necesidad de energía para la combustión. El aire de escape tratado y sin tratar fluye alternativamente a través del regenerador. Además, el dispositivo de postcombustión regenerativo presenta una masa acumuladora de calor.

A través de una derivación caliente como primer flujo de fluido 11 se extrae de la cámara de combustión 6 del dispositivo de postcombustión regenerativo 1 una corriente parcial del flujo de aire de escape A, que también se calienta con gas natural E (por ejemplo hasta el 20 % de la cantidad de aire de escape).

El primer flujo de fluido 11 extraído de la cámara de combustión 6 se alimenta ahora al dispositivo generador de vapor 2. En este caso, el agua se evapora a presión y a continuación se sobrecalienta. El vapor sobrecalentado se utiliza entonces como segundo flujo de fluido 21 para accionar una turbina de vapor, es decir, el dispositivo de turbina 3. La corriente eléctrica S se genera a través del generador 51, que está acoplado con el dispositivo de turbina 3.

En la forma de realización representada en este caso, el desgasificador 53 se calienta mediante un flujo de vapor que se había derivado del segundo flujo de fluido 21. También se puede añadir agua W al flujo de condensado del condensador 52.

Una vez expandido el vapor en el dispositivo de turbina 3, se condensa mediante un condensador 52, se desgasifica mediante un desgasificador 53, se aumenta la presión mediante el dispositivo de bomba 54 y se alimenta de nuevo al dispositivo generador de vapor 2.

El aire de escape G purificado abandona el procedimiento de purificación de aire de escape o el dispositivo de purificación de aire de escape desde el dispositivo de oxidación 1 y el dispositivo generador de vapor 2.

La cogeneración de electricidad y calor representadas en este caso pueden realizarse como un paquete completo con los respectivos dispositivos de oxidación 1 o como una solución de actualización para instalaciones existentes. En la figura 6 se representa otra forma de realización de un procedimiento de purificación de aire de escape y de un dispositivo de purificación de aire de escape. En este caso, un primer flujo de fluido 11 resultante del flujo de aire de escape A con al menos un componente combustible se alimenta a una cámara de combustión 6 del primer dispositivo de turbina 3. Este sirve para generar corriente eléctrica S.

Esta etapa va precedida de un tratamiento previo del flujo de aire de escape A, que se describe a continuación. El flujo de aire de escape A (por ejemplo flujo volumétrico de 80.000 m3/h, temperatura inferior a 30 °C y carga 150 mg/m3 COV) se extrae de una o más cabinas de pintura (no representadas en este caso) y se conduce a un dispositivo de absorción-desorción 4.

Durante la absorción se eliminan los COV del flujo de aire de escape A y se almacenan en un líquido de lavado. El líquido de lavado cargado con COV se retira continuamente de la parte de absorción 41 y se alimenta a la parte de absorción 42 (en este caso una columna). En este caso, los COV se arrastran del líquido de lavado mediante vapor. El líquido de lavado purificado puede usarse a continuación de nuevo en la parte de absorción 41 del dispositivo de absorción-desorción 4. El líquido de lavado que entra en la parte de desorción 42 se hace pasar a través de un primer intercambiador de calor 61 antes de entrar. A continuación, el líquido de lavado purificado se hace conduce de nuevo a través del primer intercambiador de calor 61 antes de pasar - después de refrigeración adicional con agua W en un segundo intercambiador de calor 62 - a la parte de absorción 41 del dispositivo de absorción-desorción 4.

El flujo de vapor enriquecido en COV se inyecta como primer flujo de fluido 11 después de la desorción en la cámara de combustión 6 de una turbina de gas especialmente configurada como primer dispositivo de turbina 3. Mediante el porcentaje de COV se puede reducir considerablemente la necesidad de gas natural E en el primer dispositivo de turbina 3, y el contenido de agua también reduce la concentración de NOx en la salida del primer dispositivo de turbina 3. Idealmente, esto significa que se pueden cumplir o no superar los límites legales de gases de escape para los gases de escape de las turbinas.

El gas de escape caliente del primer dispositivo de turbina 3 se conduce en primer lugar a través de un tercer intercambiador de calor 63, con el que se calienta el vapor de arrastre para la parte de desorción (columna de desorción) 42. A continuación, el gas de escape se conduce al dispositivo generador de vapor 2.

En este caso, el agua se evapora a presión y a continuación se sobrecalienta. El vapor sobrecalentado se utiliza entonces para accionar una turbina de vapor como segundo dispositivo de turbina 5. Una vez expandido el vapor en el segundo dispositivo de turbina 5, se condensa este mediante el condensador 52, se desgasifica en el desgasificador 53 y se alimenta de nuevo al dispositivo generador de vapor 2 mediante el dispositivo de bomba 54. Antes de la condensación en el condensador 52 se extrae una corriente parcial de vapor y -a través del tercer intercambiador de calor 63- se conduce a la parte de desorción 42. Esto significa que el vapor de arrastre se puede recuperar al menos parcialmente del proceso, por lo que este vapor extraído para la desorción debe procesarse y rellenarse a través de una instalación de alimentación de agua de caldera (no representado en este caso).

Alternativa o adicionalmente también es posible que el vapor de arrastre se desvíe directamente del generador de vapor 2. A continuación el vapor restante se conduce a través del segundo dispositivo de turbina 5.

El aire de escape G purificado abandona el procedimiento de purificación de aire de escape o el dispositivo de purificación de aire de escape desde parte de absorbedor 41 y el dispositivo generador de vapor 2.

En la figura 7 se describe un procedimiento de purificación de aire de escape y un dispositivo de purificación de aire de escape de acuerdo con la invención, en el que se describe asimismo una inyección de un primer flujo de fluido 11 con componentes combustibles en la cámara de combustión 6 de un dispositivo de turbina 3 (también denominado microturbina de gas). En este sentido, aguas arriba está dispuesto un dispositivo de adsorción-desorción 4 y aguas abajo un tratamiento posterior catalítico 70.

El flujo volumétrico tratado en este caso del flujo de aire de escape A asciende a 35.000 m3/h (condiciones normales) con una carga con componentes combustibles de aproximadamente 300 mgC/m3 de media (son posibles concentraciones máximas de más de 1000 mgC/m3).

Una gran parte del flujo de aire de escape A se purifica en la parte de adsorción 41 del dispositivo de adsorcióndesorción 4 (diseñado en este caso como adsorbedor rotatorio) y abandona el sistema como gas puro G a través de la chimenea.

La parte más pequeña (correspondiente a una concentración en una relación de, por ejemplo, 1 : 15) enfría en primer lugar la parte de desorción 42 del adsorbedor rotatorio 4, a continuación se calienta en un primer intercambiador de calor 61 mediante gas puro de catalizador del catalizador 70 y entonces absorbe los disolventes en la zona de desorción 42 del adsorbedor rotatorio 4.

El gas de desorción resultante debe liberarse del condensado para que no dañe el dispositivo de turbina 3. Esto ocurre dentro de una etapa de acondicionamiento mediante enfriamiento en un segundo intercambiador de calor 62 y posterior recalentamiento, por ejemplo después del rotor o un mecanismo de ventilación entre el adsorbedor rotatorio 4 y el dispositivo de turbina 3.

Dado que el dispositivo de turbina 3 requiere un flujo de aire constante, las fluctuaciones de flujo volumétrico se compensan mediante una regulación de aire de entrada L. En la microturbina de gas del dispositivo de turbina, el desorbato condensado se quema como primer flujo de fluido 11 junto con gas natural E y se obtiene energía eléctrica S. A continuación, el gas de escape se purifica en el catalizador 70 hasta los valores de emisión requeridos. El calor residual del gas de escape de turbina sirve para calentar el gas de desorción en el primer intercambiador de calor 61 y para generar calor de la producción a través de un sistema de agua caliente 63.

En la figura 8 se representa una forma de realización de un concepto de regulación que se puede utilizar en combinación con una forma de realización de acuerdo con la figura 5.

El sistema se inicia o pone en marcha con el quemador 1. Tan pronto como el sistema alcanza la temperatura de funcionamiento, la temperatura de la cámara de combustión se mantiene constante añadiendo gas natural al aire de escape (combustión sin llama). La energía térmica para el proceso de vapor se extrae mediante una descarga de gas caliente de la cámara de combustión (derivación caliente). Para ello se puede extraer como máximo el 20 % de la cantidad de aire de escape. La cantidad extraída depende de la necesidad de corriente que debe cubrir la turbina 3 (no representada en la figura 8). Dado que los sistemas están diseñados por regla general de modo que únicamente se cubre la carga básica de corriente del operador, no es necesaria una regulación dinámica y el flujo volumétrico del gas caliente 11 a través de la derivación caliente se mantiene constante.

Las fluctuaciones en la carga (concentración de COV) del proceso se compensan a través de un flujo de combustible E' como magnitud de ajuste, de modo que se puede extraer un flujo constante de gas caliente 11.

En la figura 9 se representa una forma de realización de un concepto de regulación para la variante con postcombustión recuperativa (TNV), en relación con la figura 3.

El aire de escape se purifica en una TNV como dispositivo de oxidación 1. El aire de escape caliente 11 (es decir, un primer flujo de fluido) después de la TNV se conduce a través de un dispositivo generador de vapor 2 y abandona el sistema a través de una chimenea hacia el medio ambiente. La turbina 3 (no representada en la figura 9) está dimensionada de forma análoga a la variante anterior según la carga básica del cliente.

Si la energía térmica en el aire de escape no es suficiente, se puede cubrir solo una carga parcial de la demanda de corriente o se puede adaptar el flujo volumétrico, que conduce a la oxidación, añadiendo aire nuevo (magnitud de ajuste) al flujo de gas de escape.

Si hay más energía térmica disponible, esta puede ser conducida a través de una derivación a través del dispositivo generador de vapor 2. La temperatura se mantiene constante mediante el quemador 1 en la TNV.

En la figura 10 se representa una forma de realización de un concepto de regulación que se puede usar en combinación con una forma de realización de un dispositivo de purificación de aire de escape y un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de postcombustión como dispositivo de oxidación y un dispositivo adsorbedor/desorbedor 4 dispuesto aguas arriba.

Un procedimiento de este tipo se describe en relación con la figura 4. No obstante, a diferencia de la instalación de la figura 4, en la forma de realización de acuerdo con la figura 10 se utiliza, en lugar del quemador de superficie 45, para calentar el aire de desorción un intercambiador de calor 46. En principio, el procedimiento de acuerdo con la figura 4 también se puede utilizar con un intercambiador de calor 46 en lugar de un quemador de superficie 45.

En la figura 10 se parte de un comportamiento de regulación análogo al del concepto de regulación de acuerdo con la figura 9.

Una diferencia es que el flujo volumétrico hacia la TNV 1 o el aire de desorción del rotor de adsorción del dispositivo de adsorción-desorción 4 debe mantenerse constante.

Un primer circuito de regulación, que tiene prioridad alta, también garantiza que la temperatura de salida del intercambiador de calor

La temperatura objetivo del aire de desorción tiene a este respecto una mayor prioridad que la generación de corriente. Por lo tanto, a través de la derivación del generador de vapor 2 siempre pasa por un segundo circuito de regulación, con una temperatura correspondientemente más baja, tanto aire como se necesita para calentar el aire de desorción. La energía restante se convierte en vapor a través del generador de vapor 2 y a continuación en corriente a través de la turbina (no representada en la figura 10).

En la figura 11 se representa otra forma de realización de un procedimiento de purificación de aire de escape con un dispositivo de oxidación 2 para un flujo de aire de escape A. Se trata a este respecto de una variante de la forma de realización que se representa en la figura 2. Todos los datos numéricos de la figura 11 sobre temperaturas y flujo volumétrico deben entenderse únicamente a modo de ejemplo.

En la forma de realización representada, el flujo de aire de escape A proviene de una instalación de secado, por ejemplo una instalación de secado de pintura de cubrición de una instalación de producción de automóviles. En este caso se produce un flujo de aire de escape de 12.000 metros cúbicos normales por hora. En principio también se podría usar un flujo de aire de escape A procedente de otras instalaciones de secado que funcionan de forma continua. El flujo de aire de escape A se enfría en este caso en varias etapas de 140 °C a 25 °C. A este respecto se usa un circuito intercambiador de calor de varias etapas. Los intercambiadores de calor están diseñados en este caso como refrigeradores de aire o calentadores de aire, aunque en principio también se pueden utilizar otros tipos de intercambiadores de calor y otros medios.

En la primera etapa, un refrigerador de aire, tiene lugar una recuperación de calor junto con una tercera etapa, un calentador de aire.

El flujo de aire de escape A se enfría de 140 °C a 90 °C en la primera etapa. El medio refrigerante correspondiente, el aire, se calienta a este respecto de 70 °C a 90 °C.

En la segunda etapa, el flujo de aire de escape se enfría de 90 °C a 15 °C, procediendo el medio refrigerante (en este caso agua) de un enfriador de adsorción. El medio refrigerante se calienta a este respecto de 7 °C a 14 °C.

En la tercera etapa del dispositivo intercambiador de calor, el flujo de aire de escape A se calienta a de 15 °C a 25 °C, estando conectada esta etapa en intercambio de calor a la primera etapa de la instalación de intercambiador de calor. El calentamiento en la tercera etapa también minimiza la formación de, por ejemplo, aerosoles de condensado. El aire caliente a 90 °C procedente de la primera etapa se conduce parcialmente a la tercera etapa para llevar a cabo allí el calentamiento necesario. A continuación, el aire enfriado a 70 °C se devuelve a la primera etapa.

Tanto el flujo de agua de refrigeración de la segunda etapa de la instalación de intercambiador de calor como los flujos de aire de la primera y tercera etapas de la instalación de intercambiador de calor están acoplados con el enfriador de absorción.

Los COV en el flujo de gas de escape A se queman en una turbina de gas con cámara de combustión modificada (no representada en la figura 11) con un tiempo de permanencia prolongado. Esta turbina de gas sirve por lo tanto como dispositivo de oxidación 2. También se suministra gas natural al dispositivo de oxidación 2.

El flujo procedente de la turbina de gas, calentado a 630 °C, se conduce a través de un intercambiador de calor que enfría el flujo a 190 °C. El calor producido a este respecto se puede alimentar de nuevo al dispositivo de secado. A este respecto es posible un intercambio de calor aire-aire. También es posible un intercambio de calor aire/vapor (vapor saturado) o un suministro de aceite térmico.

El calor residual del aire de escape purificado se recupera con agua caliente a 90 °C. El agua caliente se convierte en agua fría a través del enfriador de absorción, que entonces se usa para refrigerar el flujo de aire de escape A delante de la turbina de gas.

Lista de referencias

1 Dispositivo de oxidación (quemador, dispositivo de postcombustión térmico) 2 dispositivo generador de vapor

3 primer dispositivo de turbina

4 dispositivo de adsorción-desorción, dispositivo de absorción-desorción 5 segundo dispositivo de turbina

6 cámara de combustión de un dispositivo de turbina

11 primer flujo de fluido (gas de escape, flujo de gas de escape rico en COV) 21 segundo flujo de fluido (flujo de vapor)

31 flujo de gas de escape caliente de un dispositivo de turbina

41 zona de adsorción / parte de adsorción del dispositivo de adsorción-desorción 42 zona de desorción / parte de desorción del dispositivo de adsorción-desorción 43 zona de refrigeración del dispositivo de adsorción-desorción

44 flujo de gas de escape procedente del dispositivo de adsorción-desorción 45 quemador de superficie

51 generador

52 condensador

53 desgasificador

54 dispositivo de bomba

61 primer intercambiador de calor

62 segundo intercambiador de calor

63 tercer intercambiador de calor

70 dispositivo catalizador

A flujo de aire de escape

E fuente de energía combustible (gas natural)

L aire

M motor de accionamiento

S corriente eléctrica

W agua de alimentación de caldera, agua

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de purificación de aire de escape para un flujo de aire de escape (A), en particular para un flujo de aire de escape de un taller de pintura, una imprenta o una planta de procesamiento de alimentos, con al menos un componente combustible en un dispositivo de purificación de aire de escape que comprende al menos un dispositivo de turbina (3) con una cámara de combustión (6) para generar energía eléctrica (S), un dispositivo de adsorcióndesorción (4) dispuesto aguas arriba del dispositivo de turbina, que está diseñado como adsorbedor rotatorio, con una parte de adsorción (41), una zona de refrigeración (43) y una parte de desorción (42), un primer intercambiador de calor (61), un segundo intercambiador de calor (62) y un catalizador (70) conectado aguas abajo del dispositivo de turbina;

caracterizado porlas siguientes etapas:

- introducir una gran parte del flujo de aire de escape (A) en la parte de adsorción (41) para su purificación, que después de la purificación abandona la instalación como gas puro G a través de la chimenea;

- introducir la parte más pequeña del flujo de aire de escape (A) en la zona de refrigeración (43) de la parte de desorción (42) para refrigerar la parte de desorción, que, después de abandonar la zona de refrigeración (43), se calienta en el primer intercambiador de calor (61) mediante gas puro de catalizador procedente del catalizador (70); - hacer pasar la corriente calentada en el intercambiador de calor (61) a través de la parte de desorción (42), enriqueciéndose el componente combustible en el desorbato;

- enfriar el desorbato calentado enriquecido con el componente combustible en el segundo intercambiador de calor (62) y recalentamiento posterior;

- quemar el desorbato como primer flujo de fluido (11) junto con combustible en la cámara de combustión (6) del dispositivo de turbina (3), mediante lo cual el dispositivo de turbina (3) se acciona para la generación de corriente eléctrica (S);

- purificación del gas de escape del dispositivo de turbina (3) en el catalizador (70);

en donde las fluctuaciones de flujo volumétrico se compensan mediante una regulación de aire de entrada L.

2. Procedimiento de purificación de aire de escape según la reivindicación 1,caracterizado por queel flujo volumétrico que se va a tratar del flujo de aire de escape A asciende a 35.000 m3/h (condiciones normales) y presenta una carga con componentes combustibles de aproximadamente 300 mgC/m3 de media.

3. Procedimiento de purificación de aire de escape según una de las reivindicaciones anteriorescaracterizado por quela parte más pequeña del flujo de aire de escape (A), que se introduce en la zona de refrigeración (43), corresponde a concentración en el intervalo de, por ejemplo, 1 : 15.

4. Procedimiento de purificación de aire de escape según una de las reivindicaciones anteriorescaracterizado por queel recalentamiento del desorbato tiene lugar después del segundo intercambiador de calor (62) después de un mecanismo de ventilación.

5. Procedimiento de purificación de aire de escape según una de las reivindicaciones anteriorescaracterizado por queel calor residual del gas de escape de turbina sirve para calentar el gas de desorción en el primer intercambiador de calor (61) y para generar calor de la producción a través de un sistema de agua caliente (63).

6. Dispositivo de purificación de aire de escape para la realización de un procedimiento de purificación de aire de escape según una de las reivindicaciones anteriores,

que comprende

- un adsorbedor rotatorio como dispositivo de adsorción-desorción (4) con una parte de adsorción (41), una zona de refrigeración (43) y una parte de desorción (42),

- un primer intercambiador de calor (61) y un segundo intercambiador de calor (62),

en donde el segundo intercambiador de calor (62) está previsto aguas abajo del dispositivo de adsorción-desorción (4), y

- al menos un dispositivo de turbina (3) con una cámara de combustión (6) para generar energía eléctrica (S) aguas abajo del dispositivo de adsorción-desorción (4) y aguas abajo del segundo intercambiador de calor (62), y - un catalizador (70) aguas abajo del al menos un dispositivo de turbina (3).