ES2303998T3 - Dispositivo modular e integrado de filtracion y de desnitrificacion catalitica de humos, instalacion de depuracion que comprende tal dispositivo y sus procedimientos de puesta en practica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo modular e integrado (100) de filtración y desnitrificación catalítica de humos, que comprende un módulo de filtración (104) y un módulo de desnitrificación catalítica (105), en el que el módulo de filtración (104) comprende, al menos, una unidad de filtración (104a-104h), comprendiendo la unidad o cada unidad de filtración (Ea-Eh) una entrada de humos a depurar con carácter previo, medios de filtración, tales como mangas de filtración (1043), así como una salida (Sa-Sh) de humos depurados previamente, comprendiendo este módulo de filtración, también, medios (201) de traída de humos a depurar previamente, que desembocan en la entrada o en cada entrada (Ea-Eh) de los medios (1044) de puesta en comunicación selectiva de estos medios de traída con cada entrada, medios (202) de evacuación de los humos depurados previamente, que desembocan en cada salida (Sa-Sh), así como medios (1045) de puesta en comunicación selectiva de cada salida con estos medios de evacuación, mientras que el módulo de desnitrificación (105) comprende varias unidades de desnitrificación (105a-105h), comprendiendo cada una una primera entrada (E''a-E''h) de humos a desnitrificar, medios de desnitrificación catalítica (1053), una primera salida (S''a-S''h) de humos desnitrificados, una segunda entrada (E''''a-E''''h) de un flujo de regeneración de los medios de desnitrificación catalítica, así como una segunda salida (S''''a-S''''h) de evacuación de los productos de la regeneración, comprendiendo este módulo de desnitrificación, también, medios (203) de traída de los humos a desnitrificar, que desembocan en la primera entrada o en cada primera entrada, conectados con los medios (202) de evacuación de los humos depurados previamente y que comprenden una llegada (13) de un reactivo de desnitrificación, medios (1055) de puesta en comunicación selectiva de estos medios de traída con cada entrada, medios (204) de evacuación de humos desnitrificados, que desembocan en cada primera salida, medios (1056) de puesta en comunicación selectiva de cada primera salida con estos medios de evacuación, medios (205) de llegada del flujo de regeneración, que desembocan en cada segunda entrada, medios (1057) de puesta en comunicación selectiva de estos medios de llegada con cada segunda entrada, medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la regeneración, que desembocan en cada segunda salida, así como medios (1058) de puesta en comunicación selectiva de cada segunda salida con estos medios de evacuación, de manera que resulte posible regenerar al menos una unidad de desnitrificación por aislamiento de la misma en relación con los medios (203) de traída de los humos a desnitrificar y con los medios (204) de evacuación de humos desnitrificados, y merced a la puesta en comunicación de dicha unidad, a la vez, con los medios (205) de llegada del flujo de regeneración y con los medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la regeneración, mientras que las otras unidades pueden encontrarse en fase de desnitrificación, merced a la puesta en comunicación de estas otras unidades, a la vez, con los medios (203) de traída de los humos a desnitrificar y con los medios (204) de evacuación de humos desnitrificados, y por aislamiento de estas otras unidades en relación con los medios (205) de llegada del flujo de regeneración y los medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la regeneración.
Description
Dispositivo modular e integrado de filtración y
de desnitrificación catalítica de humos, instalación de depuración
que comprende tal dispositivo y sus procedimientos de puesta en
práctica.
La presente invención se refiere a un
dispositivo integrado de filtración y desnitrificación catalítica de
humos, un procedimiento de puesta en práctica de este dispositivo,
una instalación de depuración de humos que comprende un dispositivo
de este tipo, así como un procedimiento de puesta en práctica de
esta instalación.
La invención tiene como objeto, más
concretamente, la depuración de humos que contengan óxidos de azufre
y nitrógeno, así como cloruro de hidrógeno. Desde este punto de
vista, se trata, en particular, de humos de incineración.
Durante la incineración de residuos domésticos o
lodos de estaciones de depuración, por ejemplo, los humos
resultantes de la combustión contienen una cantidad apreciable de
elementos nocivos, tales como cloruro de hidrógeno HCl, dióxido de
azufre SO_{2}, así como óxidos de nitrógeno. Estos humos están
cargados, también, de partículas de polvo, metales pesados y
componentes orgánicos, tales como furanos.
Por tanto, se entiende que, antes de ser
dispersados en la atmósfera, los humos resultantes de la combustión
mencionada anteriormente tengan que ser depurados. Con este fin se
conocen diferentes procedimientos susceptibles de ser utilizados,
previstos a escala industrial.
En primer lugar, se hace notar que, por razones
tecnológicas, es habitual efectuar las operaciones de
desnitrificación, denominadas, también, de NOx, separadamente de
las de eliminación de otros contaminantes, tales como el HCl, el
SO_{2} y los metales pesados.
En lo que se refiere a la desnitrificación, hay
disponibles varias tecnologías, entre las que la desnitrificación
catalítica, denominada SCR, ocupa una plaza destacada, no solamente
por el hecho de sus posibilidades de desnitrificación, sino,
también, por su capacidad de tratar, también, las dioxinas y los
furanos. Mediante esta tecnología, los humos a depurar pasan a
través de un reactor catalítico, que reduce los óxidos de nitrógeno
por reacción con amoniaco o cualquier otro reactivo equivalente.
Una limitación de este procedimiento catalítico
reside en el hecho de que el reactivo utilizado habitualmente
tiende a reaccionar con los óxidos de azufre todavía presentes, lo
que da lugar al depósito de sales como sulfito o bisulfito de
amonio, que tienen tendencia a perturbar la actividad del
catalizador. Al respecto, se hace notar que, durante la puesta en
práctica de esta desnitrificación catalítica, pueden depositarse,
también, otros tipos de sales. Por último, los humos tratados pueden
comprender, además, venenos tales como, por ejemplo, arsénico, que
dan lugar a la desactivación del catalizador.
La unidad de desnitrificación catalítica, de
tipo SCR, puede ser posicionada tanto aguas arriba como aguas abajo
de las otras unidades de la instalación. Estas otras unidades, que
son, por ejemplo, lavadores o filtros, tienen la función de liberar
los humos de los otros componentes nocivos que contengan
inicialmente, como las partículas de polvo y los óxidos de
azufre.
Con frecuencia se prefiere posicionar esta
unidad de desnitrificación aguas abajo de las otras unidades
antedichas. En tal caso se presentan dos opciones, a saber,
trabajar a una temperatura un tanto elevada, comprendida, por
ejemplo, entre 240 y 350ºC, o bien, a una temperatura más baja,
comprendida, en particular, entre 170 y 240ºC.
La opción de temperatura de desnitrificación
relativamente alta ofrece cierta seguridad adicional en lo que se
refiere al envenenamiento o al depósito de sales. Pero, entonces,
resulta necesario elevar la temperatura de los humos a partir de la
de funcionamiento del lavador, por ejemplo, del orden de 65º, o,
también, del filtro de mangas, comprendida, por ejemplo, entre 120
y 200ºC. Ello requiere la instalación de costosos quemadores y/o
intercambiadores recuperadores de calor, susceptibles, a su vez, de
obstrucciones por depósito de sales.
En cambio, el hecho de funcionar a temperatura
más baja permite prescindir de los dispositivos recuperadores de
calor mencionados, lo que requiere inversiones menores. Pero esta
alternativa lleva consigo la utilización de un volumen superior de
catalizador, así como una atención particular en relación con la
protección de este catalizador en lo que se refiere a sales
parásitas y venenos.
Puede preverse, también, el posicionamiento de
la unidad de desnitrificación SCR aguas arriba de los filtros o de
los lavadores, en un lugar en el que la temperatura de los humos sea
todavía elevada. Por tanto, ello permite prescindir de los
dispositivos de recuperación de calor necesarios en la variante de
aguas abajo a alta temperatura, descrita en lo que antecede.
Pero, en este caso, los humos tratados son
susceptibles de contener una cantidad importante de partículas de
polvo, lo que obliga a recurrir a catalizadores con canales más
abiertos, cuya superficie específica sea menor, excluyendo así, en
cierto modo, la utilización de catalizadores de gránulos. Además, el
contenido de óxidos de azufre SO_{2} y SO_{3} en los humos,
todavía importante, es susceptible de agravar el riesgo de depósito
de sales en el catalizador.
Por último, debe hacerse notar que cualesquiera
que sean la disposición y la temperatura de esta unidad de
desnitrificación, el catalizador está sujeto a una pérdida más o
menos rápida de su actividad. Por tanto es conveniente realizar
regeneraciones periódicas de este catalizador, por calentamiento,
que implican diferentes exigencias.
Durante estas regeneraciones, se emiten
cantidades apreciables de contaminantes, lo que se debe al hecho de
que el fin de esta operación consiste en desorber las sales y los
venenos del catalizador. De ese modo, se dispersan cantidades
importantes de estos productos con los gases utilizados para la
regeneración. Estas emisiones pueden revelarse totalmente
inaceptables, tanto en términos de duración como de concentración,
de manera que sólo pueden ser toleradas de manera absolutamente
excepcional.
Estas regeneraciones implican, también, un
funcionamiento degradado de la fábrica que produzca los humos en
bruto, puesto que éstos no pueden ser dispersados directamente en la
atmósfera sin tratamiento. Por otro lado, esta operación de
regeneración requiere un tiempo importante, que puede ser superior a
10 horas, lo que lleva consigo un lucro cesante notable.
La invención tiene por objeto remediar los
diferentes inconvenientes de la técnica anterior mencionados en lo
que antecede.
Con este fin, tiene por objeto un dispositivo
modular e integrado de filtración y desnitrificación catalítica de
humos, que comprende un módulo de filtración y un módulo de
desnitrificación catalítica, en el que
el módulo de filtración comprende, al menos, una
unidad de filtración, comprendiendo la unidad o cada unidad de
filtración una entrada de humos a depurar con carácter previo,
medios de filtración, tales como mangas de filtración, así como una
salida de humos depurados con carácter previo, comprendiendo este
módulo de filtración, también, medios de traída de humos a depurar
previamente, que desembocan en la entrada o en cada entrada, medios
de puesta en comunicación selectiva de estos medios de traída con
cada entrada, medios de evacuación de humos depurados previamente,
que desembocan en cada salida, así como medios de puesta en
comunicación selectiva de cada salida con estos medios de
evacuación,
mientras que el módulo de desnitrificación
comprende varias unidades de desnitrificación, comprendiendo cada
una una primera entrada de humos a desnitrificar, medios de
desnitrificación catalítica, una primera salida de humos
desnitrificados, una segunda entrada de un flujo de regeneración de
los medios de desnitrificación catalítica, así como una segunda
salida de evacuación de los productos de la regeneración,
comprendiendo este módulo de desnitrificación, también, medios de
traída de humos a desnitrificar, que desembocan en la primera
entrada o en cada primera entrada, conectados con los medios de
evacuación de humos depurados previamente y que comprenden una
llegada de un reactivo de desnitrificación, medios de puesta en
comunicación selectiva de estos medios de traída con cada entrada,
medios de evacuación de humos desnitrificados, que desembocan en
cada primera salida, medios de puesta en comunicación selectiva de
cada primera salida con estos medios de evacuación, medios de
llegada del flujo de regeneración, que desembocan en cada segunda
entrada, medios de puesta en comunicación selectiva de estos medios
de llegada con cada segunda entrada, medios de evacuación de los
productos resultantes de la regeneración, que desembocan en cada
segunda salida, así como medios de puesta en comunicación selectiva
de cada segunda salida con estos medios de evacuación,
de manera que resulte posible regenerar al menos
una unidad de desnitrificación por aislamiento de la misma en
relación con los medios de traída de humos a desnitrificar y los
medios de evacuación de humos desnitrificados, y merced a su puesta
en comunicación, a la vez, con los medios de llegada del flujo de
regeneración y con los medios de evacuación de los productos
resultantes de la regeneración, mientras que las otras unidades
pueden encontrarse en fase de desnitrificación, merced a la puesta
en comunicación de estas otras unidades, a la vez, con los medios
de traída de humos a desnitrificar y los medios de evacuación de
humos desnitrificados, y por aislamiento de estas otras unidades en
relación con los medios de llegada del flujo de regeneración y los
medios de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración.
De acuerdo con otras características de la
invención:
- están previstas varias unidades de filtración,
posicionadas una detrás de otra;
- los medios de traída de humos a depurar
previamente y los medios de evacuación de humos depurados
previamente comprenden un primero y un segundo conductos, que se
extienden a lo largo de un lado de las diferentes unidades de
filtración;
- las diferentes unidades de desnitrificación
están previstas una detrás de otra;
- los medios de traída de humos a desnitrificar
y los medios de evacuación de humos desnitrificados comprenden un
tercero y un cuarto conductos, que se extienden por uno de los lados
de las diferentes unidades de desnitrificación;
- el módulo de filtración y el módulo de
desnitrificación catalítica están dispuestos en yuxtaposición;
\newpage
- el primero, el segundo, el tercero y el cuarto
conductos están previstos uno debajo de otro, en un volumen
intermedio definido por el módulo de filtración y el módulo de
desnitrificación, yuxtapuestos;
- de abajo hacia, están dispuestos,
respectivamente, el primer conducto, el tercer conducto, el cuarto
conducto y el segundo conducto;
- el módulo de filtración y el módulo de
desnitrificación catalítica están previstos uno detrás de otro;
- los medios de llegada del flujo de
regeneración y los medios de evacuación de los productos resultantes
de la regeneración comprenden un quinto y un sexto conductos, que se
extienden a lo largo de las unidades de desnitrificación, del lado
opuesto al tercero y al cuarto conductos;
- el número de unidades de filtración está
comprendido entre 2 y 10, de preferencia, entre 4 y 8,
- el número de unidades de desnitrificación
catalítica está comprendido entre 2 y 12, de preferencia, entre 6 y
10;
- cada unidad de desnitrificación está dotada de
un dispositivo para deshollinar los medios de desnitrificación
catalítica, estando situado este dispositivo por encima o por debajo
de estos medios de desnitrificación, a una distancia comprendida
entre 350 y 600 mm de ellos;
- cada unidad de filtración y cada unidad de
desnitrificación catalítica están dotadas de tolvas de recepción de
sólidos, así como de medios de evacuación de los sólidos así
recibidos;
- el dispositivo comprende, también, medios de
manipulación y elevación, posicionados por encima de estas
unidades.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención tiene por objeto, también, un
procedimiento de puesta en práctica del dispositivo definido en lo
que antecede, que comprende las etapas siguientes:
- se alimentan los medios de traída de humos a
depurar con carácter previo con humos cuya temperatura esté
comprendida entre 140ºC y 250ºC, de preferencia entre 180ºC y
230ºC;
- se depuran previamente estos humos mediante la
unidad de filtración o cada unidad de filtración;
- se mezclan los humos depurados previamente con
un reactivo de desnitrificación, seleccionado, en particular, a
partir de la familia del amoniaco o de sus soluciones en agua,
- se introducen los humos a desnitrificar en, al
menos, ciertas unidades de desnitrificación, una vez aisladas estas
unidades en relación con los medios de llegada del flujo de
regeneración y los medios de evacuación de los productos de la
regeneración; y
- se regenera, periódicamente, al menos otra
unidad de desnitrificación, merced a la introducción en ella de un
flujo de regeneración cuya temperatura esté comprendida entre 280 y
450ºC, de preferencia, entre 300 y 350ºC, una vez aislada dicha al
menos otra unidad en relación con los medios de traída de humos a
desnitrificar y los medios de evacuación de humos
desnitrificados.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención tiene por objeto, también, una
instalación de depuración de humos que comprende un dispositivo
modular e integrado de filtración y desnitrificación catalítica,
tal como se ha definido en lo que antecede, así como un conducto de
traída de humos a depurar, que desemboca en los medios de traída de
humos a depurar previamente, un conducto de evacuación de humos
desnitrificados, puesto en comunicación con los medios de
evacuación de humos desnitrificados, un conducto de llegada de un
flujo de regeneración, que desemboca en los medios de llegada del
flujo de regeneración, así como un conducto de evacuación de los
productos resultantes de la regeneración, en comunicación, a la vez,
con los medios de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración y el conducto de traída de humos a depurar.
De acuerdo con otras características de la
invención:
- el conducto de llegada del flujo de
regeneración está dotado de un quemador;
- el conducto de llegada del flujo de
regeneración está puesto en comunicación con el conducto de
evacuación de humos desnitrificados.
\vskip1.000000\baselineskip
Por último, la invención tiene por objeto un
procedimiento de puesta en práctica de la instalación definida en lo
que antecede, por el que se alimenta el flujo de regeneración a los
medios de llegada de este flujo de regeneración con un caudal
comprendido entre un 2 y un 15% del caudal total de humos
desnitrificados, y por el que se hace recircular el conjunto de
productos resultantes de la regeneración aguas arriba del
dispositivo modular e integrado de filtración y desnitrificación
catalítica.
De acuerdo con otra característica de la
invención, se purga directamente el flujo de regeneración a partir
de los humos desnitrificados.
La invención se describirá en lo que sigue con
referencia a los dibujos adjuntos, ofrecidos, únicamente, a título
de ejemplos no limitativos, en los que:
- la figura 1 es una vista, esquemática, que
muestra una instalación de depuración de humos conforme a la
invención;
- la figura 2 es una vista, esquemática, análoga
a la figura 1, que muestra una variante de realización de la
instalación de depuración de humos de acuerdo con la invención;
y
- la figura 3 es una vista, en perspectiva, que
muestra, parcialmente, un dispositivo integrado de filtración y
desnitrificación catalítica, que corresponde a la instalación de las
figuras precedentes.
Los humos 1, provenientes de un gas de
combustión entregado por una unidad 101, tal como un incinerador,
circulan por un conducto 11. Son refrigerados mediante una unidad
102, constituida, por ejemplo, por una caldera o un economizador, a
una temperatura comprendida entre 140 y 250ºC.
Estos humos 1 son entregados, una vez mezclados
con una fracción recirculada 3 que fluye por un conducto 12
conectado con este conducto 11, a un reactor 103, opcional. Este
último, destinado a favorecer el contacto entre un reactivo de
neutralización y los humos, consiste en, por ejemplo, un reactor o
un atomizador.
En este caso, el reactivo de neutralización se
introduce en el reactor, por ejemplo, por medio del conducto L. A
título de variante, este reactivo puede ser introducido directamente
en un módulo de filtración, que será descrito en lo que sigue, o
aguas arriba de este módulo, si no está previsto el reactor 103. Por
otro lado, el reactor puede estar integrado directamente en el
módulo de filtración.
Se designan mediante la referencia 2 los humos
evacuados del reactor 103, que circulan por el extremo de aguas
abajo del conducto 11. Este conducto desemboca en un dispositivo
integrado de filtración y desnitrificación catalítica, que será
descrito con detalle en lo que sigue.
Este dispositivo, designado en conjunto mediante
la referencia 100, dispone de un módulo de filtración de humos 104,
así como un módulo de desnitrificación catalítica 105, previstos uno
junto a otro. El módulo 104 está constituido por diferentes
unidades de filtración, designadas
104_{a}-104_{h}, dispuestas una detrás de otra.
De manera ventajosa, el número de unidades de filtración está
comprendido entre 1 y 10, de preferencia, entre 4 y 8.
El módulo 105 está constituido por diferentes
unidades de desnitrificación catalítica,
105_{a}-105_{h}, dispuestas una detrás de otra,
frente a las unidades de filtración antedichas. El número de
unidades de desnitrificación está comprendido entre 4 y 12, de
preferencia, entre 6 y 10.
Cada unidad 104_{a}-104_{h}
está hecha a modo de caja, cuyo cuerpo 104_{1}, sensiblemente
paralelepipédico, se prolonga mediante un fondo 104_{2}, previsto
a modo de tolva. Esta tolva está dotada de medios clásicos, no
representados, que permiten extraer los sólidos resultantes de la
filtración. Además, cada unidad está provista de medios de
filtración, constituidos, en este caso, por mangas de filtración
104_{3}, de tipo en sí conocido.
Del lado interior, es decir, frente a las
unidades 105_{a}-105_{h}, cada unidad de
filtración 104_{a}-104_{h} dispone de una
entrada, por la parte inferior, designándose las entradas mediante
las referencias E_{a}-E_{h}, así como una
salida, por la parte superior, designándose las salidas mediante las
referencias S_{a}-S_{h}. Estas entradas y
salidas diferentes pueden ser obturadas, de manera selectiva,
mediante registros correspondientes, de los que solamente se
muestran dos en la figura 3, a los que se asignan las referencias
104_{4} y 104_{5}.
Las diferentes entradas
E_{a}-E_{h} se encuentran en comunicación con un
conducto 201, en el que desemboca el extremo de aguas abajo del
conducto 11. El conducto 201 se extiende lo largo de las diferentes
unidades de filtración, en un volumen intermedio designado I,
definido por los módulos respectivos de filtración 104 y
desnitrificación 105.
Está previsto un segundo conducto 202 en la
parte superior, que se extiende, también, en el volumen intermedio
I, de manera paralela al primer conducto 201. El conducto 202, que
se encuentra en comunicación con las diferentes salidas
S_{a}-S_{h}, se prolonga mediante un tercer
conducto, que será descrito con más detalle en lo que sigue.
Cada unidad de desnitrificación
105_{a}-105_{h} está concebida a modo de caja
que comprende un cuerpo 105_{1}, sensiblemente paralelepipédico,
prolongado mediante un fondo 105_{2}, previsto a modo de tolva.
Esta tolva está asociada con medios no representados, que permiten
evacuar, de manera clásica, los sólidos recibidos en ella.
\newpage
Por otro lado, cada caja está dotada de un lecho
catalítico 105_{3}. El catalizador contenido en él, de tipo
clásico, puede estar extrudido, a modo de placas, con canales
verticales, o bien a modo de gránulos retenidos entre placas
perforadas. Este catalizador está destinado a la desnitrificación
catalítica, también denominada SCR, de tipo en sí conocido.
Además, cada unidad de desnitrificación está
dotada de medios para deshollinar, representados de manera
esquemática, que, en este caso, consisten en baterías 105_{4} de
tubos perforados. Estas baterías 105_{4} están posicionadas por
encima del lecho de catalizador 105_{3}, a una distancia
comprendida entre 350 y 600 mm del mismo. A modo de variante, estas
baterías pueden estar dispuestas por debajo de este lecho
105_{3}.
Del lado interior, es decir, frente a la unidad
de filtración correspondiente, cada unidad de desnitrificación
105_{a}-105_{h} comprende una primera entrada,
designada E'_{a}-E'_{h}, prevista en la parte
inferior. Por encima de estas entradas hay dispuestas salidas
correspondientes, designadas S'_{a}-S'_{h}.
Estas diferentes entradas y salidas son obturadas de manera
selectiva mediante registros, de los que solamente se representan
dos en la figura 3, a los que se asignan las referencias 105_{5} y
105_{6}.
Un tercer conducto 203 se extiende a lo largo
del lado interior de las diferentes unidades de desnitrificación
105_{a}-105_{h}. Este conducto 203, que prolonga
el 202, está conectado, por su extremo de aguas arriba, con un
conducto 13, por el que circula un reactivo de neutralización 4, que
puede ser amoniaco o una solución amoniacal. El conducto 203 está
puesto en comunicación con las diferentes entradas
E'_{a}-E'_{h}.
Por otro lado, está previsto un cuarto conducto
204, puesto en comunicación con las diferentes salidas
S'_{a}-S'_{h}. Este conducto 204 desemboca, por
su extremo de aguas abajo, en un conducto designado mediante la
referencia 14.
Debe subrayarse que, ventajosamente, los
conductos 201 a 204 tienen una sección transversal rectangular.
Además, ventajosamente, están posicionadas uno debajo de otro, a
saber, en el orden 201, 203, 204 y 202 de abajo hacia arriba.
Por el lado exterior de las unidades de
desnitrificación 105_{a}-105_{h}, se extiende un
quinto conducto, designado mediante la referencia 205. Este
conducto, que se encuentra en comunicación con un conducto 15,
descrito con más detalle en lo que sigue, desemboca en entradas
adicionales designadas E''_{a}-E''_{h},
previstas en la parte superior de estas unidades.
Está previsto, por último, un sexto conducto,
designado 206, que se extiende a lo largo de estas unidades
105_{a}-105_{h}, por la parte inferior de las
mismas. Este conducto 206, que desemboca por su extremo de aguas
abajo en el conducto 12 antedicho, está puesto en comunicación con
diferentes salidas adicionales, designadas
S''_{a}-S''_{h}, previstas en el lado exterior
de las diferentes unidades de regeneración. Las diferentes entradas
y salidas adicionales, E''_{a}-E''_{h} y
S''_{a}-S''_{h}, se obturan de manera selectiva
mediante registros correspondientes, de los que sólo se muestran dos
105_{7} y 105_{8} en la figura 3.
Los humos 2 a tratar, que circulan inicialmente
por el conducto 11, son admitidos, en primer lugar, en el conducto
201. Después, penetran en las diferentes unidades de filtración, por
las entradas E_{a}-E_{h}, lo que se materializa
mediante la flecha F_{1} en la figura 3.
Estos humos, primero, son depurados con carácter
previo mediante las mangas 104_{3}, es decir, se liberan de
partículas de polvo y de sus contaminantes ácidos. Salen luego de
las unidades de filtración, en la dirección de la flecha F_{2} de
la figura 3, por las salidas correspondientes
S_{a}-S_{h}.
Estos humos depurados con carácter previo, pero
que contienen todavía óxidos de nitrógeno, son recibidos en el
conducto 202, y, después, son mezclados con el reactivo de
neutralización 4. A continuación circulan por el conducto 203, y,
después, penetran en las unidades de desnitrificación
correspondientes 105_{a}-105_{h}. Este
movimiento de los humos, a través de las entradas
E'_{a}-E'_{h} se materializa mediante la flecha
F_{3} en la figura 3.
Entonces, los humos son desnitrificados mediante
el lecho catalítico 105_{2}, y, después, son admitidos en el
conducto 204, de acuerdo con la flecha F_{4}. Debe hacerse notar
que mientras que una unidad determinada de desnitrificación se
alimenta con humos a partir del conducto 203, esta unidad se
encuentra totalmente aislada en relación con los dos últimos
conductos 205 y 206.
Los humos depurados 5, es decir, sucesivamente,
depurados de manera previa en el módulo 104 y, después,
desnitrificados en el módulo 105, son recuperados a continuación
por medio de un ventilador de tiro 107, posicionado en el conducto
14, puesto en comunicación con el cuarto conducto 204. Luego, una
parte importante 10 de los humos depurados 5 es enviada en
dirección a una chimenea no representada, mientras que una fracción
minoritaria, designada mediante la referencia 6, fluye por el
conducto 15, mencionado anteriormente, que desemboca en el conducto
205.
Esta fracción minoritaria 6, que comprende del 2
al 15% del caudal total de los humos depurados 5, es dirigida hacia
un quemador 108 destinado a elevar la temperatura de este flujo a
partir de la temperatura de filtración, comprendida entre 120 y
230ºC, de preferencia entre 170 y 210ºC, hasta una temperatura de
regeneración, comprendida entre 280 y 450ºC, de preferencia entre
300 y 350ºC. Un combustible, que puede ser gas natural, se introduce
en el quemador 108 a través del conducto L'.
De ese modo, el flujo 7 así calentado, que fluye
por el conducto 15 puede ser usado para alimentar el conducto 205
con vistas a la regeneración periódica de las diferentes unidades de
desnitrificación 105_{a}-105_{h}.
Para este efecto, cuando se desee regenerar una
de estas unidades, es necesario cerrar los registros 105_{5} y
105_{6}, con objeto de obturar la entrada E'_{a} y la salida
S'_{a}. Al mismo tiempo, tienen que abrirse los registros
105_{7} y 105_{8}, con el fin de hacer accesibles, a la vez, la
entrada E''_{a} y la salida S''_{a}.
Debe hacerse notar que es posible que, en un
instante determinado, ninguna unidad se encuentre en la fase de
regeneración. Obviamente, es posible, también, que una o varias
unidades, por ejemplo dos, se encuentren en dicha fase de
regeneración.
Si se desea regenerar el catalizador 105_{2}
de la unidad 105_{a}, se hace pasar el flujo 7 por la entrada
E''_{a}, de acuerdo con la flecha discontinua F_{5} de la figura
3. En tal caso, este flujo caliente contribuye, de manera en sí
conocida, a esta regeneración. Los productos de la misma, en
particular, compuestos que contienen cloro y/o azufre, son
evacuados luego con los humos a través de la salida S''_{a}, de
acuerdo con la flecha discontinua F_{6}, para ser admitidos en el
conducto 206.
A continuación, los humos 8, con los que se
mezclen estos productos resultantes de la regeneración, circulan
por el conducto 12, en el que son aspirados merced a un ventilador
secundario 109, opcional. Luego, los humos 9, provenientes de este
ventilador, se mezclan con los humos originales 1, provenientes del
incinerador.
Es importante hacer notar que la invención pone
en práctica una recirculación limitada de los humos tratados por
medio de los diferentes flujos 6 a 9. Debe subrayarse, en
particular, que los humos 8, cargados con componentes producidos
durante la regeneración del catalizador de desnitrificación, son
hechos recircular, y, en consecuencia, son filtrados en el módulo
104. En estas condiciones, los compuestos liberados durante la
regeneración son captados mediante este módulo de filtración, y,
por tanto, no son dispersados en la atmósfera.
Conviene hacer notar, también, que como el flujo
recirculado 6 solamente constituye una pequeña parte del flujo
total 5, que no excede del 15% del mismo, el aumento de temperatura
producido por la mezcla de los flujos 1 y 9 es limitado, a saber,
no excede de, aproximadamente, 25ºC. De ese modo, los filtros de
mangas 104_{3} pueden mantener su eficacia, en particular, en
relación con contaminantes como los metales pesados o las
dioxinas.
Así, la invención pone en práctica un
acoplamiento que hace intervenir unidades modulares de una
instalación de filtración en seco y desnitrificación catalítica de
tipo SCR. Ello permite obviar las restricciones asociadas con las
fases necesarias de regeneración del catalizador, puesto que los
compuestos resultantes de la regeneración son tratados de manera
integrada mediante el dispositivo de filtración y desnitrificación
conforme a la invención, sin interrupción del funcionamiento del
mismo.
Por otro lado, la invención es ventajosa porque
no requiere intercambiador de calor alguno, y porque permite una
disposición global integrada y modular. Por último, se hace notar
que durante las fases de regeneración se evita el riesgo de
emisiones gaseosas tóxicas inadmisibles, porque los componentes
resultantes de esta regeneración son devueltos al módulo de
filtración.
La figura 2 es una vista esquemática análoga a
la figura 1, descrita en lo que antecede, que ilustra una variante
de realización de la invención. En esta figura 2, los flujos y los
elementos constructivos de la instalación, diferentes de los de la
figura 1, se designen mediante los mismos números, con la referencia
"prima".
La variante de la figura 2 difiere de la
ilustrada en la figura 1 porque la totalidad de los humos 5' se
envía hacia la chimenea, no representada. Por otro lado, un flujo
de aire 6', que representa del 2 al 15% del caudal de 5', es
enviado hacia un quemador 108', que eleva la temperatura de este
flujo hasta la temperatura de regeneración, comprendida entre 280 y
450ºC, de preferencia entre 300 Y 350ºC. Con este fin, un
combustible, que puede ser gas natural, es introducido en el
quemador 108, por medio del conducto L'.
El flujo 7' así calentado circula por el
conducto 15' con el fin de alimentar el conducto 205 y garantizar
así la regeneración selectiva de las unidades de desnitrificación.
Por otro lado, el funcionamiento de los otros elementos
constructivos de la instalación de la figura 2 es idéntico al
descrito en relación con la figura 1.
En los ejemplos descritos y representados
mediante las figuras 1 a 3, los módulos respectivos de filtración
104 y desnitrificación 105 están dispuestos en yuxtaposición. A
título de alternativa, es posible, también, disponerlos extremo
contra extremo, es decir, de manera que las unidades de filtración y
desnitrificación estén posicionadas una detrás de otra. Puede
preverse, además, que el módulo de filtración comprenda una única
unidad de filtración.
Por último, a título de variante adicional no
representada, es posible posicionar un dispositivo de tipo en sí
conocido que permita facilitar la manipulación y la elevación de los
diferentes elementos constructivos que equipen las unidades de
filtración 104_{a}-104_{h} y desnitrificación
105_{a}-105_{h}. Un dispositivo de este tipo,
por ejemplo un puente-grúa, puede posicionarse por
encima de los módulos de filtración y desnitrificación.
\newpage
Ejemplo
El ejemplo siguiente ayuda a comprender mejor la
invención, en particular en lo que se refiere a la influencia de la
recirculación en las temperaturas de los distintos flujos.
Los humos 1 provenientes del incinerador 101,
con un caudal total de 150.000 kg/h, son alimentados, a la salida
del economizador 102, a 180ºC. El flujo 6, recirculado aguas abajo
del ventilador 107, representa un 6% del flujo total 5 de humos
depurados, a saber, 9.580 kg/h.
Este flujo 6 es calentado mediante el quemador
108 que utiliza, aproximadamente, 36 kg/h de gas natural, hasta
alcanzar una temperatura de 350ºC. La temperatura resultante de la
mezcla de los dos flujos 1 y 9, es decir, inmediatamente aguas
arriba del reactor 103, es de, aproximadamente, 191ºC.
Así, en este ejemplo, el hecho de hacer retornar
el flujo 9 a una temperatura de, aproximadamente, 350ºC, da lugar a
una subida global de la temperatura de filtración de, solamente,
11ºC. Por tanto, ello permite al módulo de filtración continuar
funcionando en una zona de temperatura plenamente satisfactoria.
Claims (21)
1. Dispositivo modular e integrado (100) de
filtración y desnitrificación catalítica de humos, que comprende un
módulo de filtración (104) y un módulo de desnitrificación
catalítica (105), en el que
el módulo de filtración (104) comprende, al
menos, una unidad de filtración
(104_{a}-104_{h}), comprendiendo la unidad o
cada unidad de filtración (E_{a}-E_{h}) una
entrada de humos a depurar con carácter previo, medios de
filtración, tales como mangas de filtración (104_{3}), así como
una salida (Sa-Sh) de humos depurados previamente,
comprendiendo este módulo de filtración, también, medios (201) de
traída de humos a depurar previamente, que desembocan en la entrada
o en cada entrada (E_{a}-E_{h}) de los medios
(104_{4}) de puesta en comunicación selectiva de estos medios de
traída con cada entrada, medios (202) de evacuación de los humos
depurados previamente, que desembocan en cada salida
(S_{a}-S_{h}), así como medios (104_{5}) de
puesta en comunicación selectiva de cada salida con estos medios
de
evacuación,
evacuación,
mientras que el módulo de desnitrificación (105)
comprende varias unidades de desnitrificación
(105_{a}-105_{h}), comprendiendo cada una una
primera entrada (E'_{a}-E'_{h}) de humos a
desnitrificar, medios de desnitrificación catalítica (105_{3}),
una primera salida (S'_{a}-S'_{h}) de humos
desnitrificados, una segunda entrada
(E''_{a}-E''_{h}) de un flujo de regeneración de
los medios de desnitrificación catalítica, así como una segunda
salida (S''_{a}-S''_{h}) de evacuación de los
productos de la regeneración, comprendiendo este módulo de
desnitrificación, también, medios (203) de traída de los humos a
desnitrificar, que desembocan en la primera entrada o en cada
primera entrada, conectados con los medios (202) de evacuación de
los humos depurados previamente y que comprenden una llegada (13) de
un reactivo de desnitrificación, medios (105_{5}) de puesta en
comunicación selectiva de estos medios de traída con cada entrada,
medios (204) de evacuación de humos desnitrificados, que desembocan
en cada primera salida, medios (105_{6}) de puesta en comunicación
selectiva de cada primera salida con estos medios de evacuación,
medios (205) de llegada del flujo de regeneración, que desembocan en
cada segunda entrada, medios (105_{7}) de puesta en comunicación
selectiva de estos medios de llegada con cada segunda entrada,
medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración, que desembocan en cada segunda salida, así como medios
(105_{8}) de puesta en comunicación selectiva de cada segunda
salida con estos medios de evacuación,
de manera que resulte posible regenerar al menos
una unidad de desnitrificación por aislamiento de la misma en
relación con los medios (203) de traída de los humos a desnitrificar
y con los medios (204) de evacuación de humos desnitrificados, y
merced a la puesta en comunicación de dicha unidad, a la vez, con
los medios (205) de llegada del flujo de regeneración y con los
medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración, mientras que las otras unidades pueden encontrarse en
fase de desnitrificación, merced a la puesta en comunicación de
estas otras unidades, a la vez, con los medios (203) de traída de
los humos a desnitrificar y con los medios (204) de evacuación de
humos desnitrificados, y por aislamiento de estas otras unidades en
relación con los medios (205) de llegada del flujo de regeneración y
los medios (206) de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque están previstas varias unidades de
filtración (104_{a}-104_{h}), dispuestas una
detrás de otra.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque los medios (201) de traída de humos a
depurar previamente y los medios (202) de evacuación de los humos
depurados previamente comprenden un primero y un segundo conductos
(201, 202) que se extienden a lo largo de un lado de las distintas
unidades de filtración.
4. Dispositivo según las reivindicaciones 2 o 3,
caracterizado porque las diferentes unidades de
desnitrificación (105_{a}-105_{h}) están
previstas una detrás de otra, frente a dichas varias unidades de
filtración (104_{a}-104_{h}).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los medios (203) de traída de humos a
desnitrificar y los medios (204) de evacuación de humos
desnitrificados comprenden un tercero y un cuarto conductos (203,
204) que se extienden por uno de los lados de las diferentes
unidades de desnitrificación.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el módulo
de filtración (104) y el módulo de desnitrificación catalítica (105)
están previstos en yuxtaposición.
7. Dispositivo según las reivindicaciones 3, 5 y
6, caracterizado porque el primero (201), el segundo (202),
el tercero (203) y el cuarto (204) conductos están previstos uno
debajo de otro, en un volumen intermedio (I) definido por el módulo
de filtración (104) y el módulo de desnitrificación (105),
yuxtapuestos.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque, de abajo hacia arriba, están
dispuestos, respectivamente, el primer conducto (201), el tercer
conducto (203), el cuarto conducto (204) y el segundo conducto
(202).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el módulo de
filtración y el módulo de desnitrificación catalítica están
dispuestos extremo con extremo.
10. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque los medios de
llegada de flujo de regeneración y los medios de evacuación de los
productos resultantes de la regeneración comprenden un quinto (205)
y un sexto (206) conductos, que se extienden a lo largo de las
unidades de desnitrificación, del lado opuesto al tercero y al
cuarto conductos (203, 204).
11. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque el número de
unidades de filtración (104_{a}-104_{h}) está
comprendido entre 2 y 10, de preferencia entre 4 y 8.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número
de unidades de desnitrificación catalítica
(105_{a}-105_{h}) está comprendido entre 2 y 12,
de preferencia entre 6 y 10.
13. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada
unidad de desnitrificación (105_{a}-105_{h})
está dotada de un dispositivo (105_{4}) para deshollinar los
medios (105_{3}) de desnitrificación catalítica, estando situado
este dispositivo por encima o por debajo de estos medios de
desnitrificación, a una distancia comprendida entre 350 y 600 mm de
ellos.
14. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada
unidad de filtración (104_{a}-104_{h}) y cada
unidad de desnitrificación catalítica
(105_{a}-105_{h}) están dotadas de tolvas
(104_{2}, 105_{2}) de recepción de sólidos, así como de medios
de evacuación de los sólidos así recibidos.
15. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende,
también, medios de manipulación y de elevación, posicionados por
encima de estas unidades.
16. Procedimiento de puesta en práctica del
dispositivo conforme a cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, que comprende las etapas siguientes:
- se alimentan los medios (201) de traída de
humos a depurar previamente con humos cuya temperatura esté
comprendida entre 140ºC y 250ºC, de preferencia entre 180ºC y
230ºC;
- se depuran previamente estos humos mediante la
unidad de filtración o cada unidad de filtración
(104_{a}-104_{h});
- se mezclan los humos depurados previamente con
un reactivo de desnitrificación, seleccionado, en particular, a
partir de la familia del amoniaco o de sus soluciones en agua,
- se introducen los humos a desnitrificar en, al
menos, ciertas unidades de desnitrificación, una vez aisladas estas
unidades en relación con los medios (205) de llegada del flujo de
regeneración y los medios (206) de evacuación de los productos de la
regeneración; y
- se regenera, periódicamente, al menos otra
unidad de desnitrificación merced a la introducción en ella de un
flujo de regeneración cuya temperatura esté comprendida entre 280 y
450ºc, de preferencia, entre 300 y 350ºC, una vez aislada dicha al
menos otra unidad en relación con los medios (203) de traída de
humos a desnitrificar y los medios (204) de evacuación de humos
desnitrificados.
17. Instalación de depuración de humos que
comprende un dispositivo modular e integrado de filtración y
desnitrificación catalítica conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, así como un conducto (11) de traída de
humos a depurar, que desemboca en los medios (201) de traída de
humos a depurar previamente, un conducto (14) de evacuación de humos
desnitrificados, puesto en comunicación con los medios (204) de
evacuación de humos desnitrificados, un conducto (15; 15') de
llegada de un flujo de regeneración (7; 7') que desemboca en los
medios (205) de llegada del flujo de regeneración, así como un
conducto (12) de evacuación de los productos resultantes de la
regeneración, puesto en comunicación, a la vez, con los medios (206)
de evacuación de los productos resultantes de la regeneración y con
el conducto (11) de traída de humos a depurar.
18. Instalación según la reivindicación 17,
caracterizada porque el conducto (15; 15') de llegada del
flujo de regeneración está dotado de un quemador (108; 108').
19. Instalación según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizada porque el conducto (15) de llegada del
flujo de regeneración (7) está puesto en comunicación con el
conducto (14) de evacuación de humos desnitrificados.
20. Procedimiento de puesta en práctica de la
instalación conforme a cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19,
por el que se alimenta el flujo de regeneración (7; 7') a los medios
(205) de llegada de este flujo de regeneración con un caudal
comprendido entre el 2 y el 15% del caudal total de humos
desnitrificados (5; 5'), y por el que se hace recircular el conjunto
de los productos resultantes de la regeneración, aguas arriba del
dispositivo modular e integrado (100) de filtración y
desnitrificación catalítica.
21. Procedimiento según la reivindicación 20
para la puesta en práctica de la instalación de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque se purga directamente
el flujo de regeneración (7) a partir de los humos desnitrificados
(5).
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