PT751349E - Processo para desempoeirar a quente fumos de combustao em especial para uma unidade de incineracao de lixos domesticos - Google Patents

Description

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Descrição “Processo para desempoeirar, a quente, fumos de combustão, em especial para uma unidade de incineração de lixos domésticos” A invenção refere-se ao desempoeiramento de fumos de combustão. Aplica--se em particular ao desempoeiramento de fumos de combustão de lixos domésticos.

Até ao presente, os fiamos de combustão de lixos domésticos são desempoeirados a uma temperatura baixa (inferior a 250°C), a jusante da caldeira de recuperação da unidade de incineração de lixos domésticos. Os fumos são desempoeirados por efeito electrostático, com o auxílio de um filtro de mangas, de tecido.

Por outro lado, os fiamos de combustão de lixos domésticos são geralmente tratados a jusante da caldeira de recuperação, por catálise ou por injecção de carvão activado, para reduzir o teor em dioxinas fiaranos (compostos orgânicos à base de moléculas cíclicas e cloradas). As emissões típicas com dioxinas fiaranos nos fiamos de combustão de lixos domésticos são da ordem de grandeza de 10 ng/Nm3, na saída da caldeira de recuperação. Estas dioxinas fiaranos formam-se sobretudo a uma temperatura média (240°C/450°C) na caldeira de recuperação, a partir de HCL, das partículas de não queimados contidas nas cinzas volantes dos fiamos e do efeito catalítico de certos metais do tipo óxido de cobre. O desempoeiramento a quente dos fiamos de combustão foi já encarado para sistemas de aquecimento por combustão sob pressão, de carvão. De acordo com esta técnica, os fiamos de combustão são desempoeirados a alta temperatura no seu trajecto de circulação, por passagem através de um filtro, dito de alta temperatura, por exemplo do tipo que compreende velas de cerâmica. 2 A utilização de um filtro para temperatura elevada permite aligeirar a estrutura do sistema de tratamento dos fumos a jusante da caldeira de recuperação, em especial porque o desempoeiramento a quente dos fumos de combustão permite também reduzir o teor de dioxinas furanos destes fumos, na saída da caldeira de recuperação, se a filtração das cinzas volantes for efectuada a uma temperatura suficientemente elevada, da ordem de 450°C/650°C. Mas as tentativas de utilização de um tal processo de desempoeiramento aplicadas aos lixos esbarram com o problema da descolrnatagem do bolo de filtração. Com efeito, as partículas finas de cinzas volantes têm uma temperatura de fusão e uma temperatura de sinterização relativamente baixas, o que faz com que criem entre si pontos viscosos e colmatem os poros das velas de cerâmica do filtro. Este problema está exposto no documento de patente europeia EP-A-0 611 590. O bolo de filtração que se forma à superfície das velas de cerâmica toma-se então extremamente difícil de retirar e exige paragens frequentes para a intervenção de limpeza ou mesmo de substituição das velas. Este problema de descolrnatagem é ainda mais agudo se se considerar o caso dos fumos de combustão de lixos domésticos, pelo facto de as cinzas volantes destes fumos conterem em especial óxido de sódio (Na20), que contribui para baixar ainda mais a temperatura de fusão das partículas finas de cinzas volantes e portanto ampliar a colmatagem -do filtro de -alta temperatura. E por. consequência muito-dificil -conciliar o desempoeiramento a quente dos fumos de combustão de lixos domésticos com a preocupação de uma redução notável do seu teor em dioxinas furanos por meio deste desempoeiramento a quente. O documento EP-A-0 611 590 descreve um processo para desempoeiramento fumos de combustão pela passagem através de um elemento de filtro de alta temperatura no qual se reduzem os riscos de combustão e. de 3 explosão das cinzas volantes no elemento de filtração, injectando a montante do mesmo um pó incombustível, como a alumina ou a magnésia, no fluxo de cinzas volantes.

De aqui em diante, o termo temperatura de fusão será utilizado para designar a gama de temperaturas, que inclui igualmente a temperatura de sinterização. O objectivo da invenção é proporcionar um processo para desempoeirar fumos de combustão, fazendo-os circular através de um filtro, a temperatura elevada, colocado no interior de uma caldeira de recuperação com o qual se toma possível a descolmatagem do bolo de filtração.

Um outro objectivo da invenção é propor um processo de desempoeiramento a quente de fumos de combustão de lixos domésticos susceptível de levar o teor de dioxinas furanos dos fumos de combustão a um valor muito baixo, por exemplo a 0,1 ng/Nm3 de modo a satisfazer as condições que os regulamentos vão em breve impor ou, em certos países, já impõem.

Para isso, a invenção tem por objecto um processo para desempoeirar fumos de combustão, por passagem destes fumos através de um elemento filtrante a alta temperatura colocado no trajecto de circulação dos fumos, numa caldeira de recuperação para filtrar a quente as cinzas volantes contidas nestes fumos, no qual se aumenta a temperatura de fusão das cinzas volantes, com a finalidade de descolmatagem do elemento filtrante, sobrepondo ao fluxo de cinzas volantes um fluxo adicional de um material com características tais que forma com as cinzas volantes eutécticos com temperatura de fusão elevada. A formação de eutécticos com temperatura de fusão elevada permite utilizar o filtro a temperaturas correspondentes às necessárias para evitar a formação de dioxinas fúranos, sem encontrar os problemas devidos à presença de pontes viscosas, de modo que se obtenha um bolo de filtração pouco compacto e portanto fácil de descolmatar.

Em particular, a descolmatagem do bolo de filtração pode ser realizada por uma injecção de ar ou de fumos a alta pressão no interior das velas de cerâmica do elemento filtrante.

Descreve-se a seguir um exemplo de realização da invenção, ilustrado na figura única, que é um esquema de princípio de uma unidade de incineração de lixos domésticos, que inclui um filtro a alta temperatura para o desempoeiramento a quente dos fumos de combustão. O processo para desempoeirar a quente os fumos de combustão de acordo com a invenção aplica-se de preferência a uma unidade de incineração de lixos domésticos com fornalha de grelha ou em leito fluidificado.

Na fig. 1, a unidade de incineração de lixos domésticos compreende uma fornalha de combustão (1) de lixos domésticos, introduzidos em (A), neste caso uma fornalha de leito fluidificado.

Os fumos de combustão que saem da fornalha (1) são enviados para um separador (2) de partículas sólidas, do tipo de ciclone, sendo as partículas sólidas separadas reintroduzidas na parte inferior da fornalha (1).

Os fumos que saem do separador (2) a uma temperatura compreendida geralmente entre 850°C e 900°C são introduzidos numa caldeira de recuperação (3) onde eles circulam ao longo de superfície de permuta de calor, que baixa a sua temperatura. A caldeira de recuperação (3) apresenta-se aqui formada por duas partes (3a) 5 5

e (3b), através das quais circulam os fumos de combustão. Um elemento filtrante (4), dito de alta temperatura, é interposto entre as duas partes (3a, 3b) da caldeira de recuperação, no trajecto dos fumos. Este elemento filtrante (4) serve para realizar um desempoeiramento a quente dos fumos de combustão.

No quadro de uma unidade de incineração de lixos domésticos, o desempoeiramento a quente apresenta numerosas vantagens, tanto para a protecção do ambiente como para a valorização dos resíduos de combustão dos lixos domésticos.

Em particular, permite reduzir muito sensivelmente o teor de dioxinas furanos dos fiamos de combustão, na saída da caldeira de recuperação, se os precursores das dioxinas forem capturados nas cinzas volantes pelo elemento filtrante (4), a uma temperatura suficientemente alta, por exemplo acima dos 400°C, para impedir a formação das dioxinas fioranos. Deve notar-se que assim se obtém, com um elemento filtrante, simultaneamente, um desempoeiramento dos fumos e uma redução do teor de dioxinas fiiranos nos fiamos, o que contribui para aligeirar a estrutura do sistema de tratamento dos fiamos a jusante da caldeira de recuperação.

As cinzas volantes recuperadas no filtro não estão contaminadas pelas dioxinas furanos e estão pouco carregadas de metais pesados. São pois assimiláveis a jorras extraídas na parte inferior da fornalha. A fracção residual de cinzas volantes que passa através do filtro é recolhida no tratamento dos fiamos, bem como os metais pesados, depois da condensação, o que permite uma vaporização em matéria de metaloorgia destes metais (Cd, Hg, Pb, ...).

De acordo com a invenção, injecta-se em (B), à entrada do elemento filtrante (4), no flaoxo das cinzas volantes dos fiamos de combustão, um flioxo adicional de 6 partículas sólidas (B), provenientes de um silo (5). Estas partículas têm características controladas para aumentar a temperatura de fusão das finas partículas de cinzas volantes, formando com elas eutécticos cuja temperatura de fusão é da ordem de 650°C, ou superior.

Estas partículas sólidas podem ter uma granulometria média compreendida entre 10 e 40 micrómetros, uma granulometria relativamente pequena que fornece uma superfície de partículas de reacção importantes.

Como variante, as partículas do material de descolmatagem podem ser escolhidas a fim também de modificar o espectro granulométrico do bolo de filtração e tomar assim o bolo ainda menos compacto e ainda mais fácil de descolmatar. Neste caso, as partículas sólidas têm de preferência uma granulometria superior a 40 micrómetros, muito superior às das finas partículas de cinzas volantes (em média inferior a 40 micrómetros). A porosidade pode ser eventualmente aumentada por um pré-tratamento.

Vantajosamente, o material de descolmatagem é uma composição à base de alumina, por exemplo uma composição controlada em Si02, A1203, CaO, MgO, para formar eutécticos a altas temperaturas, principalmente com Na20 e K20. Pode utilizar-se bauxite como material de descolmatagem. O elemento filtrante (4) é, por exemplo, um filtro de velas de cerâmica. Este filtro é constituído por um espaço fechado (40), de metal, resistente a temperaturas elevadas. Os fumos de combustão a desempoeirar entram no espaço fechado pela entrada (41). Os fumos desempoeirados saem do espaço fechado em (42) e o bolo de filtração é recuperado pela saída (43). Na figura estão representadas várias velas de cerâmica (44) no interior do espaço fechado (40). 7

Os fumos desempoeirados que saem do elemento filtrante (4) passam em seguida através da segunda parte (3b) da caldeira de recuperação. Os fumos que saem da parte (3b) são sujeitos a tratamentos, em (6), por exemplo de descloretação, dessulfuração, captação dos metais pesados em fase de vapor, captação do ácido fluorídrico, tratamento dos NOx. O bolo de filtração é recuperado num silo (7), para ser tratado sucessivamente em (8), onde se realiza uma solubilização, e em (9), onde se realiza uma separação por via húmida, por meio, por exemplo, de um hidrociclone, para separar as partículas sólidas de forte granulometria, que constituem o aditivo de descolmatagem, introduzido em (B) relativamente às cinzas volantes.

As partículas sólidas indicadas por (10), do aditivo de descolmatagem, que são separadas no tratamento (9), são recicladas, em (C), na entrada do elemento filtrante (4), depois de uma secagem eventual. Como variante, são recicladas em (D), na fornalha (1), e servem também para completar a carga desta última. Neste segundo caso, é necessário regular o separador (2) para que deixe passar as partículas sólidas que constituem o aditivo de descolmatagem do elemento filtrante (4).

As cinzas volantes indicadas por (11), separadas no tratamento (9), são valorizadas por um tratamento húmido (12) de separação das cinzas volantes (CV), relativamente aos sais (S).

No caso de as partículas sólidas do aditivo de descolmatagem serem recicladas, em (C), na entrada do elemento filtrante (4), é vantajoso substituir o hidrociclone por um separador pneumático, no tratamento (9), se, além disso, o aditivo introduzido em (B) for de natureza catalítica (óxido de vanádio, de ferro ou 8 similar), para diminuir os N0X. O processo de acordo com a invenção é aplicado, claro está, a uma unidade de produção de energia, em especial de combustão sob pressão, de carvão ou similar.

Lisboa, 7 de Junho de 2000

Claims (11)

1 -"7

Reivindicações 1. Processo para desempoeirar fumos de combustão, por passagem destes fumos através de um elemento filtrante a alta temperatura (4), colocado no trajecto de circulação dos fumos numa caldeira de recuperação (3), para filtrar a quente as cinzas volantes contidas nesses fumos, no qual se aumenta a temperatura de fusão das cinzas volantes, com a finalidade de descolmatar o elemento filtrante, sobreposto ao fluxo de cinzas volantes, um fluxo adicional (B) de um material de descolmatagem com características tais que forma com as cinzas volantes eutécticos com temperatura de fusão elevada.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o fluxo adicional (B) de um material de descolmatagem tem características tais que modifica o espectro granulométrico do bolo de filtração.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o material de descolmatagem se apresenta na forma de partículas sólidas com uma granulometria média compreendida entre 10 e 40 micrómetros.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2, no qual o material de descolmatagem se apresenta na forma de partículas sólidas com uma granulometria média superior a 40 micrómetros.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o material de descolmatagem é uma composição à base de A1203.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o material de descolmatagem compreende um agente catalisador, com vista a obter um abaixamento dos NOx nos fumos. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual as cinzas volantes 2 são filtradas a uma temperatura superior a 400°C.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, no qual o bolo de filtração, constituído por cinzas volantes contidas nos fumos de combustão e pelo material de descolmatagem, é tratado (8, 9) para reciclar o material de descolmatagem.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, no qual o tratamento do bolo de filtração compreende uma etapa de solubilização (8) do bolo, seguida de uma etapa de separação por via húmida (9) das cinzas volantes relativamente ao material de descolmatagem.

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, no qual o material de descolmatação reciclado é injectado na fornalha de combustão (1) colocada a montante da caldeira de recuperação (3).

11. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores aplicado a uma unidade de incineração de lixos domésticos que compreende uma caldeira de recuperação, com duas partes (3 a, 3b), entre as quais é colocado o elemento filtrante (4).

12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10 aplicado a uma unidade de produção de energia, em especial por combustão sob pressão.

1 Resumo “Processo para desempoeirar, a quente, fumos de combustão, em especial para uma unidade de incineração de lixos domésticos” O processo consiste em fazer circular os fomos de combustão através de um filtro (4), colocado na caldeira de recuperação (3 a, 3b), para filtrar, a quente, o fluxo de cinzas volantes contidas nesses fumos. Sobrepõe-se ao fluxo de cinzas volantes a filtrar, um fluxo adicional (B) de um material com características tais que aumenta a temperatura de fusão das cinzas volantes, pela formação de misturas eutécticas com temperatura de fusão elevada, a fím de facilitar a descolmatagem, evitando-se a formação de pontos viscosos entre as partículas de cinzas volantes. Aplicação no desempoeiramento, a quente, de fumos de combustão de lixos domésticos. Figura 1

Lisboa, 7 de Junho de 2000

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