ES2312080T3

ES2312080T3 - Procedimiento y dispositivo para controlar la absorcion de contaminantes gaseosos procedentes de gases calientes de procesos.

Info

Publication number: ES2312080T3
Application number: ES06101337T
Authority: ES
Inventors: Evald Johansson
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2009-02-16
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: RU2426582C2; RU2007104309A; CN101239276A; EP1815903A1; DE602006002103D1; EP1815903B1; ATE403487T1

Abstract

Procedimiento para la separación de contaminantes gaseosos - como son, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de unos calientes gases de proceso (2) como, por ejemplo, de los gases de escape; procedimiento éste en el cual los gases de proceso (2) se hacen pasar a través de un sistema de depuración de gas, que comprende un reactor de contacto (4), un separador de polvo (6) y un dispositivo humectador de polvo (8); los gases de proceso (2) se hacen pasar, en primer lugar, por el reactor de contacto (4) dentro del cual un material absorbente de partículas - que entra en reacción con los contaminantes gaseosos - es introducido, en un estado húmedo, en los gases de proceso (2) con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado; a continuación, los gases de proceso se hacen pasar por el separador de polvo (6), dentro del mismo el polvo es separado de los gases de proceso y desde el cual los gases de proceso depurados (14) son descargados, siendo por lo menos una parte del polvo - que es recogido dentro del separador de polvo (6) - mezclada con agua para ser pasada a un estado húmedo por medio del dispositivo humectador de polvo (8) y para ser introducida otra vez - ahora como el referido material absorbente de partículas - en los gases de proceso (2) dentro del reactor de contacto (4), siendo descargada una parte del gas, que circula dentro del sistema de depuración de gas; este procedimiento está caracterizado por las fases siguientes: - Determinar dentro del gas de proceso (2) y corriente arriba del reactor de contacto (4) el contenido de por lo menos un componente pegajoso, que es propenso a originar problemas de agarrotamiento dentro del polvo; - Determinar - de forma directa o indirecta - el flujo de la referida parte de polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas (1) y la que ha de ser descargada; - Calcular la actual concentración del referido componente pegajoso dentro del polvo - que está circulando por el sistema de depuración de gas (1) - sobre la base de un balance de masas incorporando, a este efecto, unos datos históricos sobre el flujo del polvo descargado así como los datos históricos sobre el medido contenido del mencionado componente pegajoso dentro de los gases de proceso (2), corriente arriba del reactor de contacto (4); así como - Controlar por lo menos un parámetro de control del referido sistema de depuración de gas (1) - el cual fluye en la pegajosidad del polvo en circulación - como respuesta a la referida concentración actual del mencionado componente pegajoso dentro del polvo, que está circulando por el sistema de depuración de gas (1).

Description

Procedimiento y dispositivo para controlar la absorción de contaminantes gaseosos procedentes de gases calientes de procesos.

Campo de aplicación

La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación de los contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de unos gases calientes de procesos como, por ejemplo, los gases de escape; procedimiento éste en el que los gases de proceso se hacen pasar por un sistema de depuración, que comprende un reactor de contacto, un separador de polvo así como un dispositivo humectador de polvo.

La presente invención se refiere también a un sistema depurador de gas para separar los contaminantes gaseosos de los gases de procesos.

Fundamento de la invención

Al separarse los contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de los fases de procesos como, por ejemplo, los gases de escape de una planta de energía con combustión de carbón o de fuel-oil o bien de una planta de incineración de basuras, es aplicado con frecuencia un procedimiento en el que un material absorbente, con contenido en cal quemada, es introducido en el gas del proceso para entrar en reacción con los contaminantes gaseosos. Al entrar el material absorbente en reacción con los contaminantes gaseosos, éstos son convertidos química o físicamente en un polvo, que luego es separado mediante un filtro. La Patente Internacional Núm. WO 96/16722 revela un procedimiento, en el que el polvo con contenido en cal quemada es mezclado con agua dentro de un mezclador para después ser introducido en un reactor de contacto, con el fin de entrar en reacción con los contaminantes gaseosos dentro de un gas de escape. A continuación, el polvo es separado dentro de un filtro y es puesto en recirculación hacia el mezclador para ser otra vez mezclado con agua y, seguidamente, ser introducido de nuevo en el reactor de contacto.

La eliminación de contaminantes gaseosos queda determinada, en gran medida, por el contenido en humedad y por la temperatura del gas de proceso así como por la cantidad de polvo en recirculación. En situaciones de punta - como, por ejemplo, en situaciones en las que aumenta rápidamente el contenido de un contaminante gaseoso - el contenido en humedad del gas de escape es incrementado normalmente por aumentarse la cantidad de agua, que es mezclada con el polvo, con el objeto de incrementar la eficiencia en la eliminación durante esta situación de punta. También es aumentada la cantidad del absorbente añadido para gestionar el incrementado contenido de los contaminantes gaseosos. Teniendo en cuenta que el polvo recirculado puede contener algunas sustancias - como, por ejemplo, el cloruro de calcio, que es propenso para hacer el polvo más pegajoso - existe la necesidad de aumentar, simultáneamente con el incremento en la adición de agua al polvo, también la cantidad de absorbente, que es añadido al polvo, con el fin de impedir que el polvo se vuelva pegajoso. La cantidad de absorbente, que necesariamente ha de ser añadida para evitar la pegajosidad del polvo, es muchas veces mayor que la cantidad, que es necesaria para manejar el incrementado contenido de los contaminantes gaseosos. Esto conduce a un aumentado consumo en el absorbente.

Resumen de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para gestionar las situaciones de punta en relación con el contenido de un componente gaseoso; procedimiento éste por el cual el consumo en absorbente ha de ser más reducido que según el estado anterior de la técnica. Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento por el cual la cantidad del absorbente empleado sea más reducida, también en las operaciones de un estado estacionario.

De acuerdo con la presente invención, estos objetos se consiguen por medio de un procedimiento para la separación de contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de los gases calientes de procesos como, por ejemplo, de los gases de escape; procedimiento éste según el cual los gases del proceso se hacen pasar a través de un sistema de depuración, que comprende un reactor de contacto, un separador de polvo así como un dispositivo humectador de polvo, los gases del proceso son pasados, en primer lugar, por el reactor de contacto, en el que un material absorbente de partículas, que entra en reacción con los contaminantes gaseosos, es introducido en un estado húmedo en los gases de proceso, con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado; a continuación, los gases del proceso se hacen pasar por el separador de polvo, dentro del cual el polvo es separado de los gases del proceso y del que los depurados gases de proceso son descargados; y por lo menos una parte del polvo, acumulado dentro del separador de polvo, es mezclada con agua para ser pasada a un estado húmedo por medio del dispositivo humectador de polvo así como para ser introducida - ahora como el referido material absorbente de partículas - en los gases del proceso y entrar de nuevo en el reactor de contacto, siendo así descargada una parte del gas, que circula dentro del sistema de depuración de gas; y este procedimiento está caracterizado por las fases siguientes:

- Determinar dentro del gas del proceso - corriente arriba del reactor de contacto - el contenido de por lo menos un componente pegajoso, que sea propenso a originar problemas de agarrotamiento dentro del polvo;

- Determinar - de forma directa o indirecta - el flujo de la referida parte de polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas y la que ha de ser descargada;

- Calcular la concentración actual del mencionado componente pegajoso dentro del polvo - que está circulando dentro del sistema de depuración de gas - en base a un balance de masas, incorporando para ello datos históricos sobre el medido flujo del polvo descargado y datos históricos sobre el medido contenido del referido componente pegajoso dentro de los gases del proceso, corriente arriba del reactor de contacto; así como

- Controlar por lo menos un parámetro de control del mencionado sistema de depuración de gas - el cual influye en la pegajosidad del polvo en circulación - como respuesta a la referida concentración actual del mencionado componente pegajoso dentro del polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas.

Una ventaja de este procedimiento consiste en el hecho de que por conocerse la concentración actual de un componente pegajoso - por ejemplo, de cloruros - dentro del polvo, que está en circulación dentro del sistema, existe la posibilidad de controlar el sistema de una manera, más eficiente. Por ejemplo, el sistema de depuración de gas puede trabajar a un funcionamiento de estado estacionario, con un más pequeño exceso de absorbente - como, por ejemplo, una cal hidratada - en comparación con el anterior estado de la técnica. En una situación de punta, con una alta concentración de contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, de SO_{2} o de HCl - la respuesta del sistema de depuración de gas se produce en función de la actual concentración de cloruro. Muchos parámetros de control, que influyen en la capacidad del sistema para gestionar las situaciones de punta, también ejercen una influencia sobre la pegajosidad del polvo. Si, por ejemplo, la actual concentración de cloruro dentro del polvo es baja, en este caso se permite que el parámetro de control "agua añadida al mezclador" sea incrementado para mejorar la eficiencia de conversión dentro del reactor de contacto. Si, por el otro lado, es más elevada la concentración actual de cloruro, puede ser necesario incrementar, en lugar de ella, la alimentación de absorbente fresco y/o aumentar la cantidad de polvo que circula dentro del sistema, habida cuenta de que una incrementada cantidad de agua puede originar problemas con el polvo pegajoso. Por el conocimiento de la concentración actual de cloruro dentro del polvo - es decir, la concentración de cloruro dentro del polvo en el preciso momento, en el cual ha de ser tomada una decisión - puede ser perfeccionado el control del sistema de depuración de gas.

Según una preferida forma de realización es así, que el referido parámetro de control comprende el flujo de absorbente fresco hacia el sistema de depuración de gas; este flujo de absorbente fresco es controlado para mantener la concentración del referido componente pegajoso dentro del polvo - que circula por el sistema de depuración de gas - por debajo de un límite de concentración. Una ventaja de este parámetro de control consiste en el hecho de que el flujo del absorbente fresco tiene muchas veces un gran impacto en los costos de explotación de una planta. Controlando este parámetro, pueden ser reducidos los costos de explotación.

Según otra preferida forma de realización más resulta, que este referido parámetro de control comprende el flujo del agua, aportada al sistema de depuración de gas para humectar el polvo, siendo el flujo de agua controlado para mantener el contenido de agua dentro del polvo humectado por debajo del contenido, con el cual se puede producir un agarrotamiento. El flujo de agua, aportada al sistema, ejerce un gran y rápido efecto, tanto sobre la eficiencia de depuración de gas como sobre la pegajosidad del polvo. Por controlar este parámetro, la eficiencia del sistema de depuración de gas puede ser incrementada, sin ningún problema en cuanto a la pegajosidad del polvo.

Según todavía otra forma de realización es así, que el referido parámetro de control comprende una cantidad de cenizas volátiles, que entran en el sistema de depuración de gas. La cantidad de cenizas volátiles puede ser controlada, por ejemplo, por regular la eficiencia de un colector de cenizas volátiles, que está ubicado corriente arriba, o por añadir unas cenizas volátiles procedentes de una fuente externa. Las añadidas cenizas volátiles diluyen el polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas, y las mismas reducen la concentración del referido componente pegajoso. Una ventaja de este parámetro de control consiste en el hecho de que las cenizas volátiles están normalmente disponibles a un reducido costo así como en grandes cantidades en las plantas generadoras de energía por combustión. La concentración del mencionado componente pegajoso dentro de las propias cenizas volátiles ha de ser más reducida que la concentración del referido componente pegajoso dentro del polvo, que circula por el sistema de depuración de gases de escape, con el objeto de tener un efecto diluyente.

Con preferencia, los datos históricos medidos del flujo de absorbente fresco hacia el referido sistema de depuración de gas están incluidos en el balance de masas al calcularse la actual concentración del mencionado componente pegajoso en el polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas. Otros datos históricos medidos del flujo de por lo menos un importante producto de reacción - formado durante la conversión de los contaminantes gaseosos en el polvo separable - se encuentran incluidos en el balance de masas al calcularse la concentración actual del referido componente pegajoso en el polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas. Por añadirse la información sobre los flujos del absorbente fresco, de unos productos de reacción - como, por ejemplo, de SO_{2} y de HCl como productos de reacción - de las cenizas volátiles, etc., etc., los cálculos de la concentración actual del cloruro pueden ser efectuados de una manera más precisa, habida cuenta de que estos flujos pueden, en algunos casos, ser más exactos que una medición de la cantidad de polvo descargada. Por consiguiente, estos flujos pueden ser empleados para comprobar si es correcta la cantidad medida del polvo, que está siendo descargado. También es posible emplear estos flujos como una medición indirecta de la cantidad de polvo, que es despedido del sistema. Esto puede ser de especial utilidad en los casos, en los cuales no existe ninguna señal de medición que indique cuando y con que cantidad es efectuada la descarga del polvo desde el sistema.

De forma preferente, el procedimiento de la presente invención tiene en cuenta un componente pegajoso dentro del grupo que comprende el cloruro, el amoníaco y el cinc. En las plantas de incineración de basuras, el ácido clorhídrico HCl, contenido en los gases de escape, es frecuentemente bastante importante y, por consiguiente, los cloruros - que dentro del polvo pueden estar presentes en la forma de CaCl_{2} * 2H_{2}O, constituyen muchas veces un factor importante para las propiedades pegajosas del polvo en circulación. Las unidades de depuración de gas mediante la selectiva reducción catalítica (SCR Selective Catalytic Reduction) y la selectiva reducción no catalítica (SNCR Selective No-Catalytic Reduction) son empleadas muchas veces para eliminar tos óxidos de nitrógeno NOx de los gases de escape por medio de una adición de, por ejemplo, amoníaco NH_{3} o de urea. El amoníaco es conocido por tener unas propiedades pegajosas dentro del polvo. Al encontrarse una unidad de SCR o de SNCR situada corriente arriba del sistema de depuración de gas, puede ser conveniente medir la cantidad de amoníaco dentro de los gases de escape, calcular la actual concentración de amoníaco dentro del polvo, que circula por el sistema de depuración de gas, y regular los parámetros de control, conforme a la presente invención, para conseguir un control adecuado con un limitado riesgo en relación con problemas de un polvo pegajoso. En las plantas con una mayor cantidad de cinc dentro de los gases de escape puede ser efectuado un cálculo similar de la actual concentración de cinc dentro del polvo. Tal como aquí puede ser apreciado,
la presente invención hace posible tener en cuenta uno, dos o incluso más componentes distintos de tipo pegajoso.

Otro objeto de la presente invención consiste en facilitar un sistema de depuración de gas que proporcione un bajo consumo en material absorbente así como una reducida cantidad de polvo descargado, tanto en las situaciones de punta como durante un funcionamiento de estado estacionario.

Este objeto es conseguido mediante un sistema de depuración de gas para separar los contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de los gases calientes de procesos como, por ejemplo, de los gases de escape, comprendiendo este sistema un reactor de contacto, un separador de polvo y un dispositivo humectador de polvo; el reactor de contacto está previsto para recibir los gases del proceso y para que éstos pasen, en primer lugar, por el reactor de contacto, dentro del cual un material absorbente de partículas - que entra en reacción con los contaminantes gaseosos - es introducido, en un estado húmedo, en los gases del proceso con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado; el separador de polvo está previsto para recibir después los gases del proceso, para separar de los gases del proceso el polvo así como para descargar los gases depurados del proceso; mientras que el dispositivo humectador está previsto para pasar por lo menos una parte del polvo, acumulado dentro del separador de polvo, a un estado húmedo por mezclar esta parte del polvo con agua y para introducir este polvo mezclado con agua - como el referido material absorbente de partículas - otra vez en los gases del proceso dentro del reactor de contacto, siendo descargada una parte del polvo, que está circulando dentro del sistema de depuración de gas; este sistema está caracterizado por el hecho de que el mismo comprende, además:

- Un primer dispositivo medidor, previsto para medir - corriente arriba del reactor de contacto y dentro de los gases del proceso - el contenido de por lo menos un componente pegajoso, que está propenso a originar problemas de agarrotamiento dentro del polvo;

- Un segundo dispositivo medidor, previsto para medir - de forma directa o indirecta - el flujo de la referida parte de polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas, que está siendo descargado;

- Un dispositivo calculador, previsto para calcular la concentración actual del referido componente pegajoso dentro del polvo - que está circulando dentro del sistema de depuración de gas - en base a un balance de masas, incorporando para ello los datos históricos del medido flujo del polvo descargado así como los datos históricos del medido contenido del mencionado componente pegajoso en el gas del proceso, corriente arriba del reactor de contacto; así como

- Un dispositivo de control, que controla por lo menos un parámetro de control del referido sistema de depuración de gas - parámetro de control éste que influye en la pegajosidad del polvo en circulación - y esto como respuesta a la referida concentración actual del mencionado componente pegajoso en el polvo, que está circulando dentro del sistema.

Una ventaja de este sistema de depuración de gas consiste en el hecho de que el mismo proporciona una gran flexibilidad en relación con el contenido de los contaminantes gaseosos dentro del gas de escape; un bajo consumo en el absorbente fresco; así como una reducida cantidad de polvo descargado.

Otros objetos y aspectos de la presente invención se pondrán de manifiesto en la descripción y en las reivindicaciones.

Breve descripción de los planos

A continuación, la presente invención está descrita más detalladamente con referencia a los planos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra la vista lateral esquematizada de un sistema de depuración de gas conforme a la invención;

La Figura 2 representa un diagrama, que indica la composición de un polvo al operar el sistema según la invención;

La Figura 3 representa un diagrama, que indica la frecuencia de descarga al operar el sistema según la invención;

La Figura 4 representa un diagrama, que indica la composición del polvo en un ejemplo comparativo según el anterior estado de la técnica; mientras que

La Figura 5 representa un diagrama que indica la frecuencia de descarga del ejemplo comparativo.

Descripción de las preferidas formas de realización

La Figura 1 indica un sistema de depuración de gas 1. Este sistema 1 está previsto para depurar los gases de procesos en forma de gases de escape 2, que se constituyen durante la incineración de basuras - como, por ejemplo, las basuras de municipios o de industrias - dentro de un incinerador de basuras, que aquí no está indicado. Los gases de escape 2 contienen polvo como, por ejemplo, unas cenizas volátiles, así como contaminantes gaseosos como, por ejemplo, el dióxido sulfúrico y el ácido clorhídrico, que se generan durante la incineración. El sistema de depuración de gas de escape 1 comprende un reactor de contacto 4; un separador de polvo en forma de un filtro de tela 6, también conocido como "caseta de saco"; así como un mezclador 8. Los gases de escape 2 se hacen pasar - en primer lugar y a través del conducto 10 - al reactor de contacto 4. Dentro del reactor de contacto 4, un material absorbente de partículas - que entra en reacción con los contaminantes gaseosos dentro de los gases de escape 2 - es introducido, en el estado húmedo, en los gases de escape 2, con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado. El gas de escape 2 y el polvo son transportados - a través del conducto 12 - hasta el filtro de tela 6, dentro del cual el polvo es separado del gas de escape 2. El depurado gas de escape 14 sale del filtro de tela 6 a través del conducto 16 para ser emitido al medio ambiente por medio de una chimenea, que no está indicada aquí. El filtro de tela 6 comprende tres tolvas de polvo 18, que recogen el polvo separado.

El polvo separado llega a un sistema de almacenamiento general de polvo, indicado en la Figura 1 con la referencia 20. Una menor parte del polvo separado dentro del filtro de tela 6 es descargada del sistema de depuración de gas 1 a través del tubo 22. El tubo 22 termina en un descargador rotatorio 24. El descargador rotatorio 24 conduce el polvo descargado hacia el interior de un silo (no indicado aquí) para almacenar el producto final o bien el mismo conduce el polvo descargado directamente hacia un camión para su transporte hacia, por ejemplo, un vertedero.

Mientras que la referida menor parte de polvo es descargada del sistema 1 por medio del descargador rotatorio 24, la mayor parte de polvo es conducida, a través del tubo 26, hacia el mezclador 8. El mezclador 8 está equipado con una red o con una tela de fluidización 28. Un aire a presión se hace pasar - a través del tubo 30 - por debajo de la tela 28, con el fin de fluidizar el polvo dentro del mezclador 8. Por medio del tubo 32 es introducida agua al mezclador 8, como asimismo es añadido al mezclador 8 - a través del tubo 23 - el absorbente fresco como, por ejemplo la cal quemada, CaO, o la cal hidratada, Ca(OH)_{2}. El agua humedece el polvo y apaga cualquier cal quemada, CaO, para así constituir la cal hidratada, Ca(OH)_{2}. Por medio del tubo 36 pueden ser introducidos otros aditivos más como, por ejemplo, un carbón activado. El mezclador 8 está provisto de un mecanismo agitador 38 para mezclar el polvo íntimamente con el agua, con el absorbente fresco y con los demás aditivos. Una completa descripción de un mezclador, apropiado para la presente invención, se puede encontrar en la Patente Internacional Núm. WO 97/37747 A1. Una vez humectado por el agua, que es añadida a través del tubo 32, el polvo es introducido en la parte inferior del reactor de contacto 4 y, de este modo, es introducido en los gases de escape 2, con el fin de absorber otros contaminantes gaseosos dentro de estos gases de escape 2. Puede ser apreciado aquí, que el polvo se hace circular muchas veces dentro del sistema de depuración de gas 1. La menor parte de polvo, que es descargada a través del descargado rotatorio 24, tiene la finalidad de mantener constante la cantidad de polvo dentro del sistema 1. El gas de escape contiene algunas cenizas volátiles, los productos de reacción, que están siendo formados continuamente, el absorbente fresco así como los aditivos, que son añadidos, y esto de tal manera, que se pueda producir un constante flujo de polvo hacia dentro del sistema 1, lo cual está siendo compensado mediante la descarga de polvo a través del descargador 24. Por consiguiente, la cantidad de polvo dentro del sistema 1 es bastante constante en el transcurso del tiempo.

El sistema 1 comprende un dispositivo calculador 40. Este dispositivo calculador 40 trabaja para mantener un control sobre la concentración de determinados componentes pegajosos dentro del polvo, que circula dentro del sistema 1. Los componentes pegajosos dentro del polvo son principalmente los cloruros, el amoníaco y el cinc. En especial los cloruros ejercen una gran influencia sobre la tendencia del polvo a volverse pegajoso. Un polvo pegajoso puede originar graves problemas en el filtro de tela 6, en los tubos, 20 y 22, en el mezclador 8 así como en el descargador rotatorio 24. Un polvo pegajoso puede producir también problemas en el almacenamiento y en el transporte del polvo descargado. Los gases de escape 2 contienen los cloruros principalmente en la forma de un ácido clorhídrico gaseoso, HCl. Dentro del reactor de contacto 4, el HCl entra en reacción con el polvo y forma - al ser empleado un absorbente fresco con contenido en calcio como, por ejemplo, la cal quemada - un cloruro de calcio sólido, CaCl_{2} * 2H_{2}O. Dentro de esta composición, los cloruros pueden originar unos graves problemas de agarrotamiento si su concentración es excesivamente alta. El dispositivo calculador 40 recibe una señal desde un analizador de HCl 42, que emite - esencialmente de forma continua - indicaciones sobre el contenido del HCl en los gases de escape 2 dentro del conducto 10, es decir, antes de que los gases de escape 2 entren en el reactor de contacto 4. Este dispositivo calculador 40 recibe, además, una señal de un analizador de SO_{2} 44, que emite - esencialmente de forma continua - indicaciones sobre el contenido del dióxido sulfúrico, SO_{2}, en los gases de escape 2 dentro del conducto 10. El tubo 34 está equipado con un fluxómetro 26, que mide el flujo del absorbente fresco hacia el mezclador 8. En la práctica, el fluxómetro 46 puede ser un medidor de nivel, que mide la cantidad de absorbente fresco dentro del silo de absorbente (no indicado aquí) e indica, por consiguiente, indirectamente el flujo del absorbente fresco hacia el mezclador 8. El dispositivo calculador 40 recibe, asimismo, una señal que indica el flujo del aditivo a través del tubo 36. Otra señal más es enviada al dispositivo calculador 40 desde el descargador rotatorio 24. El volumen de polvo, descargado del descargador 24 por unidad de tiempo, es conocido a través de su hoja de datos de producción, o bien el mismo puede ser medido mediante un calibrado, y el descargador 24 trabaja, por consiguiente, como un dispositivo medidor que determina la cantidad de polvo descargado. De este modo, la señal procedente del descargador rotatorio 24 indica la cantidad de polvo, que es descargado del sistema 1. Otra entrada al dispositivo calculador 40 consiste en la cantidad de ceniza volátiles en los gases de escape 2 dentro del conducto 10. Esta cantidad podría ser determinada mediante un dispositivo medidor de cenizas volátiles 48, que envía una señal al dispositivo calculador 40. El contenido de cenizas volátiles dentro de los gases de escape 2 tiende a ser bastante constante a una determinada carga. Teniendo en cuenta que una medición continua del polvo es bastante costosa, muchas veces es preferible introducir en el dispositivo calculador 40 un valor estimado del contenido en cenizas volátiles. Otra opción consiste en proporcionar al dispositivo calculador 40 una señal de carga, que indica la carga dentro de la unidad de incineración, y en aplicar una ecuación, que se basa en la relación entre la carga y el esperado contenido en cenizas volátiles dentro de los gases de escape 2. Desde el sistema central de operaciones de la planta de incineración son enviados al dispositivo calculador 40 los datos sobre el flujo de los gases de escape 2 así como sobre la humedad dentro de los mismos.

En base a las entradas al dispositivo calculador 40, éste lleva a efecto un cálculo del balance de masas para el polvo, que circula dentro del sistema, teniendo en cuenta los datos históricos de todos los mayores contribuyentes de la composición del polvo. De este modo, existe la posibilidad de que el dispositivo calculador 40 pueda calcular las concentraciones actuales de todos los componentes relevantes del polvo, que está circulando dentro del sistema y, de forma particular, las concentraciones actuales de los componentes pegajosos como, por ejemplo, de los cloruros.

A continuación, se indica un ejemplo de los cálculos, efectuados por el dispositivo calculador 40 para una planta de incineración de basuras, que funciona con cal quemada CaO, como el absorbente fresco, y con unas concentraciones bastante elevadas del SO_{2} y del HCl dentro del gas de escape 2. Son efectuados los cálculos siguientes:

Datos generales de entrada:

100

Cenizas volátiles

Se estima que todas las cenizas volátiles, que entran en el sistema, sean eliminadas dentro del filtro de tela 6, habida cuenta de que puede ser desdeñado el porcentaje de las cenizas volátiles, que pasan a través del filtro de tela 6. Para otros tipos de separadores de polvo - como, por ejemplo, los ciclones - podrían ser tenidas en consideración las cenizas volátiles, que salen del separador de polvo. El flujo de las cenizas hacia el sistema 1 es calculado como sigue:

101

mFA = QFG * CFA * (1 - CH_{2}O/100) *10^{-6} [kg/s]

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Aditivo en forma de carbón activado

Es supuesto que la añadida cantidad de carbón activado, AC, esté completamente separada dentro del filtro de tela 6 y, por consiguiente, el flujo del carbón activado hacia el sistema 1 es como sigue:

102

mC = QFG * CC * (1 - CH_{2}O/100) * 10^{-6} [kg/s]

Productos de azufre

Los gases de escape 2 contienen SO_{2}. Durante la reacción dentro del reactor de contacto 4 tiene lugar la formación de una mezcla de CaSO_{3} y de CaSO_{4}, asociada con n moléculas de agua. Basado en la experiencia, 1,0 gramo de SO_{2} constituye 2,15 grs. de esta mezcla. En los cálculos también se tienen en consideración la pequeña cantidad de SO_{2}, que no es eliminada dentro del sistema de depuración de gas. Por consiguiente, el flujo de un producto de reacción - siendo uno de los productos más importantes de la reacción en muchos sistemas de depuración de gas, y el mismo queda formado por la absorción del SO_{2} - puede ser calculado de la manera siguiente:

103

mSO_{2} = QFG * (CSO_{2}IN-CSO_{2}OUT) *(1-CH_{2}O/100) * 10^-{6}. [kg/s]

MSO_{2} = mSO_{2} / 64 * 10^{3} [mol/s]

mCaS = 2.15 * QFG *(CSO_{2}IN - CSO_{2}OUT) * (1-CH_{2}O/100) * 10^{-6} [kg/s]

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Producto de cloruros

Los gases de escape 2 contienen HCl. Durante la reacción dentro del reactor de contacto 4 tiene lugar la formación de CaCl_{2}, asociado con dos moléculas de agua 1,0 gramo de HCl constituye 2,01 grs. de CaCl_{2} x 2H_{2}O. Por consiguiente, el flujo de un producto de reacción- siendo uno de los productos más importantes de reacción dentro de muchos sistemas de depuración de gas, y el mismo queda formado por la absorción del HCl - puede ser calculado de la manera siguiente:

104

mHCl = QFG * (CHClIN-CHClOUT) * (1-CH_{2}O/100) * 10^{-6} [kg/s]

MHCl = mHCl / 36.5 * 10^{3} [mole/s]

mCaCl = 2.01 * QFG * (CHClIN-OHClOUT) * (1-CH_{2}O/100) * 10^{-6} [kg/s]

Productos de cal no utilizados

La mayor parte de cal quemada, CaO, añadida como el absorbente fresco, tomará parte en la conversión del SO_{2} y del HCl y será tenida en consideración en el cálculo de los productos de reacción, tal como anteriormente descritos. Sin embargo, alguna parte de la cal quemada es inerte, mientras que otra parte de la misma no entrará en reacción por otras razones. Además, algo de la cal reaccionará con el dióxido de carbono CO_{2}, dentro del gas y formará el CaCO_{3}. El flujo de los productos, formados por esta parte de la cal quemada - la que no es utilizada para la absorción del HCl y del SO_{2} - es tenido en consideración de la manera siguiente:

105

mINERT = mCaO * CINERT / 100 [kg/s]

MCaOEXCESS = mCaO * (1 - CINERT / 100) * 10^{3} / 56 - MHCl / 2 - MSO_{2} [kg/s]

mCaCO_{3} = MCaOEXCESS * RCaCO_{3} / 100 * 100 * 10^{-3} [kg/s]

mCa(OH)_{2} = MCaOEXCESS * (1 - RCaCO_{3} / 100) * 74 * 10^{-3} [kg/s]

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Flujo de masa de polvo hacia el sistema de depuración de gas

Para cada uno de los anteriormente mencionados flujos de masa es calculada la cantidad, que ha sido añadida al flujo de masa de polvo dentro del sistema de depuración de gas durante un corto periodo de tiempo dt. Este periodo de tiempo dt abarca normalmente de 1 segundo hasta un minuto. Por ejemplo, con respecto al CaCl_{2} * 2H_{2}O, se calcula - basado en la medida concentración del HCl dentro del gas así como en el flujo del gas - la cantidad de CaCl_{2} * H_{2}O, que ha sido añadida a la masa de polvo dentro del sistema de depuración de gas durante el corto periodo de tiempo dt. Por consiguiente, la masa de polvo dentro del sistema de depuración de gas es actualizada, con una frecuencia de dt, de la siguiente manera:

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m(t+dt) = m(t) + mFA(t) * dt + mC(t) * dt + mINERT(t) * dt + mCaCO_{3}(t) * dt + mCa(OH)_{2}(t) * dt + mCaS (t) * dt + mCaCl(t) * dt

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Flujo de masa de polvo desde el sistema de depuración de gas

Muchas veces, la descarga del polvo a través del descargador rotatorio 24 no es continua, y la misma se produce al sobrepasar el volumen de polvo dentro de las tolvas 18 un determinado límite. Al sobrepasar el volumen este límite, el descargador 24 es puesto en funcionamiento y trabaja durante cierto tiempo como, por ejemplo, 60 segundos. En base a la especificación de producto del descargador 24, se conoce el volumen de polvo, que puede ser descargado por segundo. La descarga del polvo puede ser calculada de la siguiente manera:

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VTOT = m (t) / DDEN [m^{3}]

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La descarga tiene lugar con: VTOT > VMAX

Volumen y masa de descarga con:

DVDIS = VDIS * tDIS [m^{3}]

DmDIS = DVDIS * DDEN [kg]

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Masa de polvo dentro del sistema

La masa actual de polvo dentro del sistema de depuración de gas 1 es reducida cada vez que tenga lugar una descarga, y la masa actual es calculada como la diferencia entre el flujo de masa hacia el sistema, menos la cantidad de polvo descargada del sistema. Durante un tiempo, la masa de polvo dentro del sistema es constante pero puede variar - a una escala de tiempo más corta - debido a unas variaciones en el flujo de masa hacia el sistema así como a causa de una descarga discontinua del polvo del sistema

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VTOT = m(t) / DDEN hasta VTOT > VMAX

m(t) = VTOT * DDEN - DmDIS

y, al término de cada siguiente descarga,

m(t+dt) = m(t) + mFA (t) * dt + mC (t) * dt + mINERT (t) * dt + mCaCO_{3}(t) * dt + mCa(OH)_{2}(t) * dt + mCaS(t) * dt + mCaCl(t) * dt

describe la incrementada masa entre las descargas.

Concentraciones en el sistema de depuración de gas

Habida cuenta de que están conocidas - gracias a la integración de los medidos datos históricos, tal como anteriormente descrito - tanto la masa actual de polvo dentro del sistema, como asimismo las masas actuales de los componentes-individuales, es posible calcular Las actuales concentraciones de los componentes dentro del polvo, que está circulando por el sistema 1:

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CFA(t+dt) = [CFA (t) * m(t) + mFA(t) * ndt] / m(t+dt)

CC(t+dt) = [CC (t) * m(t) + mC(t) * dt] / m(t+dt)

CINERT (t+dt) = [CINERT (t) * m(t) + mINERT (t) * dt] / m(t+dt)

CCaCO_{3} (t+dt) = [CCaCO_{3}(t) * m(t) + mCaCO_{3} (t) * dt] / m(t+dt)

CCa(OH)_{2} (t + dt) = [CCa(OH)_{2} (t) * m(t) + mCa(OH)_{2}(t) * dt] / m (t+dt)

CCaS(t+dt) = [CCaS (t) * m(t) + mCaS(t) * dt] / m(t+dt)

CCaCl(t+dt) = [CCaCl (t) * m(t) + mCaCl(t) * dt] / m(t+dt)

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Analizar en el laboratorio la concentración de cloruros es una actividad, que requiere bastante tiempo y que proporciona de forma excesivamente lenta una respuesta, aparte de ser demasiado cara para poder ser conveniente en el control de un sistema de depuración de gas. Sin embargo, resulta apropiado tomar regularmente como, por ejemplo, dos veces por semana - una muestra del polvo y efectuar en el laboratorio un análisis de la concentración de cloruro con el fin de comprobar los cálculos del balance de masas respecto al actual contenido de cloruro, en el mismo momento de tomar la muestra del polvo, y efectuar unos pequeños ajustes, si fuera necesario.

El dispositivo calculador 40, que recibe los datos de las mediciones y que calcula, en base a los datos históricos de mediciones, las actuales concentraciones de componentes del polvo, hace posible realizar el control del sistema de depuración de gas 1. A este efecto, el dispositivo calculador 40 envía una señal a un dispositivo de control 50. Esta señal comprende la actual concentración - dentro del polvo en circulación - de por lo menos un componente, que es propenso a originar problemas con un polvo pegajoso. Por regla general, de esta información forma parte por lo menos la información sobre la actual concentración de cloruros. Este dispositivo de control 50 controla por lo menos un parámetro de control en base a la información sobre la concentración de un componente pegajoso como, por ejemplo, sobre la concentración de cloruro.

Al informar, por ejemplo, el dispositivo calculador 40 al dispositivo de control 50 que la actual concentración de cloruros dentro del polvo, que circula por el sistema 1, está llegando a una concentración límite, el dispositivo de control 50 puede enviar una señal a una válvula 52, que controla la aportación de absorbente fresco, para abrirse más. De este modo, al polvo es añadido más absorbente fresco que diluye los cloruros de tal manera, que la concentración actual de cloruros sea bajada hasta la concentración límite. Al estar, por el otro lado, la concentración de cloruros bien por debajo del límite, no hay ninguna necesidad de dilución, y la aportación del absorbente fresco puede ser controlada en base a la cantidad de absorbente, que es necesaria para entrar en reacción con los contaminantes gaseosos. Por consiguiente, en una situación, en la que las concentraciones de los contaminantes gaseosos dentro del gas permanecen bastante estable durante algún tiempo, el procedimiento de la presente invención hace posible aportar solamente el absorbente fresco, que es necesario para mantener la actual concentración de cloruro justamente por debajo de la concentración límite o bien aportar la cantidad, que es necesaria para entrar en reacción con los contaminantes gaseosos. De este modo, resulta que el exceso de absorbente fresco se reduce, en comparación con el anterior estado de la técnica, teniendo en cuenta que entonces sí que se necesitaban muchas veces unas elevadas cantidades excesivas, dado que no estaba conocida la actual concentración de cloruro y era requerido un gran margen de seguridad.

Al incrementar rápidamente el contenido de un contaminante gaseoso - to cual es conocido como una situación de punta - la presente invención facilita varias opciones para efectuar el control del sistema, y esto de tal modo que pueda ser conseguida rápidamente una aumentada eliminación de los contaminantes gaseosos para así manejar la situación de punta. La tendencia del polvo a volverse pegajoso no solamente depende de la concentración de cloruro, sino la misma también está en función del contenido de agua en el gas de escape así como de la temperatura de éste último. Con un elevado contenido de agua en el gas de escape, se permiten menos cloruros si han de ser impedidos los problemas de un agarrotamiento. Sin embargo, un elevado contenido de agua resulta también ventajoso para la conversión de los contaminantes gaseosos - especialmente del SO_{2} - dentro del reactor de contacto 4. Lo mismo ha de ser explicado para la temperatura del gas de escape; por ejemplo, una baja temperatura del gas de escape es conveniente para la eliminación de los contaminantes gaseosos, pero la misma aumenta también el riesgo de problemas de agarrotamiento. Según un primer ejemplo, al haber recibido el dispositivo de control 50 una señal del dispositivo calculador 40 de que la actual concentración de cloruro está por debajo de la concentración límite, el dispositivo de control 50 puede ordenar a la válvula 54 - que controla el suministro de agua - para abrirse de tal manera, que sea añadida más agua al polvo dentro del mezclador 8. Por consiguiente, el humedecido polvo, introducido en el reactor de contacto 4, tendrá un mayor contenido de agua, lo cual tiene por resultado un más elevado contenido de agua del gas de escape y - debido a la evaporación del agua - también una más reducida temperatura del gas de escape. De este modo, está mejorada la eficiencia de eliminación dentro del reactor de contacto 4 y queda controlada la situación de punta. Según un segundo ejemplo, al haber recibido el dispositivo de control 50 una señal del dispositivo calculador 40 de que la actual concentración de cloruro está cerca de la concentración límite, el dispositivo de control 50 puede ordenar a la válvula 52 aumentar la aportación de cal fresca, de tal manera que los cloruros sean diluidos simultáneamente con el orden a la válvula 54 a incrementar la cantidad de agua añadida al polvo dentro del mezclador 8. En otros casos, puede ser más conveniente permitir que el dispositivo 50 abra una válvula 56, que controla la velocidad de la recirculación del polvo, con el fin de aumentar la velocidad de circulación del polvo dentro del sistema 1. De este modo, la presente invención - según la cual el dispositivo de control 50 está al tanto de la actual concentración de cloruro dentro del polvo - facilita la elección de distintas estrategias para manejar una situación de punta en función de la concentración actual de los cloruros dentro del polvo.

Es evidente que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, serán posibles numerosas variaciones de las formas de realización anteriormente descritas.

Podrá ser apreciado que, aparte de los cloruros, la presente invención también podría estar prevista para tener en consideración otros componentes, que son propensos a hacer el polvo pegajoso. Los ejemplos de estos componentes incluyen el amoníaco, el NH_{3} y el cinc. Por medirse - de forma directa o indirecta - el flujo del NH_{3} o del cinc hacia el sistema de depuración de gas y por guardar datos históricos, existe la posibilidad de calcular la actual concentración de estas sustancias dentro del polvo en circulación y de usar esta información para controlar el sistema 1. En la Figura 1 está indicado, de forma esquematizada, un analizador de NH_{3} 58, que está previsto para proporcionar unos datos de entrada para calcular el flujo de amoníaco hacia el sistema.

De acuerdo con lo anteriormente descrito, la concentración actual de un componente pegajoso - cloruro - es calculada en base a unos datos históricos para distintos componentes, incluyendo las cenizas volátiles, varios productos de reacción, un material inerte, las descargas, etc., etc. En una versión simplificada, los únicos parámetros medidos son el flujo de masa de cloruros - basado en el flujo de gas de escape y en los datos medidos, procedentes del analizador de HCl 42 - hacia el sistema así como la cantidad de polvo descargado del sistema. Suponiendo que la cantidad total del polvo, que está circulando dentro del sistema, sea más o menos constante, la concentración actual de cloruros dentro del polvo, que circula por el sistema, puede ser calculada al ser medida también la cantidad de polvo, que es descargada. Según todavía otra alternativa es así, que la descargada cantidad de polvo es calculada indirectamente, por ejemplo, a través del procedimiento anteriormente descrito para calcular el flujo total de masa hacia el sistema de depuración de gas, mTOT, y esto bajo la suposición de que sea más o menos constante la cantidad total de polvo, que circula dentro del sistema.

Anteriormente se había indicado, que el flujo de absorbente fresco hacia el sistema y/o el flujo de agua para humectar el polvo podrían ser controlados como respuesta a la actual concentración de un componente pegajoso. Todavía un alternativo parámetro de control más - que podría ser empleado por si solo o bien en combinación con uno cualquiera de los otros parámetros de control - consiste en controlar la cantidad de cenizas volátiles, que entran en el sistema. Al estar ubicado un colector de cenizas volátiles - como, por ejemplo, un precipitador electrostático (ESP) - corriente arriba del sistema de depuración de gas según la presente invención, puede ser controlada la cantidad de cenizas volátiles, que entran en el sistema de depuración de gas. Si, por ejemplo, mediante el balance de masas se encuentra que es excesivamente elevada la actual concentración del componente pegajoso dentro del polvo en circulación, el precipitador ESP podría ser controlado para trabajar con menos eficiencia, de tal manera que más cenizas volátiles puedan entrar en el sistema de depuración de gas para así diluir el polvo. De este modo, la concentración del componente pegajoso queda reducida y pueden ser impedidos los problemas de la pegajosidad del polvo. Otra opción consiste en aportar las cenizas volátiles desde otra fuente - como, por ejemplo, desde un silo que contiene las cenizas volátiles de otra planta - directamente dentro del polvo, que circula por el sistema como, por ejemplo, directamente hacia el interior del mezclador 8, con el fin de controlar la concentración del referido componente pegajoso. Por consiguiente, la adición de las cenizas volátiles - desde un colector de cenizas volátiles, situado corriente arriba, o desde otra fuente - representa así otro parámetro de control del sistema de depuración de gas, el cual podría ser controlado en base a la calculada concentración actual de un componente pegajoso.

La presente invención puede ser aplicada para depurar los gases de proceso, procedentes de distintos tipos de plantas de procesos. Los ejemplos para ello comprenden las plantas incineradoras de basuras, las plantas generadoras de energía por combustión de carbón o fuel-oil, las calderas industriales, las plantas metalúrgicas, etc., etc. La invención es especialmente apropiada para los casos, en los cuales los gases del proceso contienen una concentración relativamente elevada de un componente pegajoso como, por ejemplo, el cloruro, el amoníaco o el cinc.

Anteriormente se había descrito, que el polvo es humectado dentro de un mezclador, previo a su introducción en el reactor de contacto. No obstante, es evidente que la presente invención puede ser aplicada también para otros tipos de reactores. Un ejemplo se refiere a reactores, en los que el polvo seco y el agua son introducidos de manera separada, teniendo lugar la humectación del polvo dentro de este mismo reactor.

Ejemplo Núm. 1

Este ejemplo se refiere a una típica planta incineradora de basuras. El sistema de depuración de gas de escape 1 es del tipo anteriormente descrito en relación con la Figura 1. En función del tipo de basura, que actualmente está siendo incinerado, puede variar el contenido de HCl y de SO_{2} dentro del gas de escape 2. Según este ejemplo, el contenido en SO_{2} es muchas veces de aproximadamente 330 mg/Nm^{3} de gas seco. El contenido en HCl es muchas veces de aproximadamente 140 mg/Nm^{3} de gas seco, pero puede aumentar hasta 1.000 mg/Nm^{3} de gas seco por unos periodos de varias horas.

El sistema de depuración de gas 1 está equipado con el dispositivo calculador 40, que recibe unos datos de entrada, tal como indicado en la Figura 1. En base a los datos de entrada, el dispositivo calculador 40 calcula la concentración de cloruros dentro del polvo, que circula por el sistema. Con el fin de evitar problemas de atascamiento dentro del filtro de tela 6, así como en otros lugares, un límite de concentración para los cloruros - en la forma de CaCl_{2} * 2H_{2}O - ha sido fijado en 0,20 kg/kg (es decir, un máximo del 20% de peso). El dispositivo calculador 40 calcula la actual concentración del CaCl_{2} * 2H_{2}O en base a unos datos históricos así como en conformidad con los principios anteriormente descritos, y el mismo transmite una señal con esta información a un dispositivo de control 50.

La Figura 2 indica, en kg/kg, los contenidos en cenizas volátiles, en CaCO_{3}, en CaCl_{2} * 2H_{2}O y en Ca(OH)_{2}, tal como los mismos son calculados por el dispositivo calculador 40. Otros componentes - como, por ejemplo, el carbón activado, los productos de reacción del SO_{2}, etc., etc. - se encuentran incluidos en el cálculo, pero no están indicados en la Figura 2 por razones de una mayor claridad en el dibujo. El sistema de depuración de gas 1 es puesto a funcionar a la hora 0. Con la puesta en funcionamiento, el mezclador 8 y las tolvas están llenos, por motivos prácticos, con cal hidratada, es decir, la fracción del peso de la cal hidratada, Ca(OH)_{2}, es de 1.0 (100%) al comienzo. Durante el funcionamiento, desde 0 horas hasta 60 horas, el contenido del HCl en el gas es estable con 140 mg/Nm^{3}, siendo el gas seco. La adición de cal quemada, CaO, es también estable con 73 kgs/hora. Después de 50 horas, aproximadamente, la concentración de cloruro alcanza un nivel estable de aproximadamente 0,08 kg/kg (un 8% de peso). Esta concentración está bien por debajo de la concentración límite de 0,20, y el dispositivo de control 50 controla la aportación del absorbente fresco conforme a los requisitos para una reacción con los contaminantes gaseosos, en lugar de en función de la necesidad de diluir los cloruros dentro del polvo.

Después de un funcionamiento de 60 horas, la concentración del HCl dentro del gas de escape 2 aumenta hasta 1.000 mg/Nm^{3}, con gas seco. El dispositivo de control incrementa la adición de cal quemada, CaO, hasta 140 kgs/hora, con el fin de cumplir con la necesidad con respecto a la reacción con una mayor cantidad de contaminantes gaseosos. Tal como puede ser observado, la cantidad de cloruros aumenta a causa del incrementado flujo de masa de cloruros hacia el sistema 1. Después de aproximadamente 68 horas del inicio, el dispositivo calculador 40 transmite una señal al dispositivo de control 50 de que la actual concentración de cloruros ha alcanzado el límite de concentración de 0,20 (un 20% de peso). En respuesta a esta señal, el dispositivo de control 50 controla inmediatamente la válvula 52 con el fin de aumentar la aportación de cal quemada, CaO, hacia el mezclador 8, al objeto de diluir los cloruros. Una alimentación de cal quemada de 375 kgs/hora estabiliza la actual concentración de cloruro en el límite de la concentración. Después de aproximadamente 100 horas, la concentración de HCl dentro del gas de escape se reduce a aproximadamente 140 mg/Nm^{3}, con gas seco. El dispositivo calculador 40 calcula para que la actual concentración de cloruro dentro del polvo caiga hasta por debajo de la concentración límite, y el mismo envía una señal al dispositivo de control 50 de que ya no hace falta ninguna dilución del polvo. El dispositivo de control 50 controla la válvula 52 para ajustar la aportación de cal quemada otra vez a 73 kgs/hora.

La Figura 3 indica el volumen de polvo dentro del sistema. Cada valle en la curva representa una descarga de polvo por medio del descargador rotatorio 24. Cada descarga es del mismo volumen, en m^{3}, y, por consiguiente, cuanto más frecuentes sean los valles, más material ha sido descargado. Tal como puede ser apreciado, la descarga es efectuada con mucha frecuencia sólo con una elevada cantidad de cloruros, es decir, desde 68 horas hasta 100 horas. Esto equivale a un mayor volumen de polvo descargado, es decir, un mayor volumen de polvo tiene que ser enviado a un vertedero, mientras que es más reducido el volumen, descargado antes y después de la gran cantidad de cloruros. Esta incrementada tasa de descarga durante el periodo entre las 68 y las 100 horas produce una reducción en la concentración de las cenizas volátiles, toda vez que las cenizas volátiles son descargadas más rápidamente del sistema. Durante la situación de una elevada concentración de cloruros, se incrementa el contenido en CaCO_{3}. El motivo para ello consiste en el hecho de que el absorbente fresco - cal quemada, CaO, que dentro del mezclador es apagada para formar Ca(OH_{2}) - es aportado en exceso, en comparación con lo que hace falta para reaccionar con SO_{2} y con HCl. Esta cantidad excedente del absorbente fresco es convertida en CaCO_{3}, que es añadido al volumen, que ha de ser descargado para luego ser abandonado en un vertedero. Gracias a la presente invención, es de lo más corto posible el periodo de una incrementada alimentación con el absorbente fresco. Esto proporciona una menor cantidad de absorbente fresco consumido así como un más reducido volumen de polvo descargado para el vertedero, visto en su conjunto y durante todo el ciclo desde 0 hasta 160 horas.

Durante el periodo inicial de una situación de punta, es decir, desde 60 horas hasta aproximadamente 64 horas, la concentración de cloruros está todavía bien por debajo de la concentración límite. Durante este tiempo, el dispositivo de control 50 puede permitir - sin generar problemas de un polvo pegajoso - que al polvo sea añadida más agua por el hecho de abrir la válvula 54. Esto proporciona una mayor eficiencia en la eliminación dentro del reactor de contacto 4, durante el inicio de la situación de punta y hasta que una suficiente cantidad de absorbente fresco haya tenido el tiempo para ser mezclada con el polvo en circulación. De este modo, la presente invención también hace posible potenciar la eficiencia de eliminación de contaminantes gaseosos del sistema de depuración de gas 1 durante la fase inicial de una situación de punta.

Ejemplo Núm. 2

(Comparativo)

El ejemplo Núm. 2 está previsto para demostrar la forma de trabajar de un sistema de depuración de gas al no existir ningún dispositivo calculador, que facilite la información sobre la concentración actual de cloruros dentro del polvo. Durante el periodo de 0 hasta 160 horas, las condiciones del gas de escape son exactamente las mismas como descritas en el ejemplo Núm. 1. En el ejemplo Núm. 2, sin embargo, no se dispone de un dispositivo calculador y, por consiguiente, no es transmitida ninguna señal al dispositivo de control. A la ausencia de una información sobre la actual concentración de los cloruros, el dispositivo de control tiene que suponer el peor caso de funcionamiento, es decir, un contenido de HCl de 1.000 mg/Nm^{3}- con gas seco - dentro del gas de escape. Como consecuencia, la aportación de la cal quemada ha de ser controlada para ser, en todo momento, de 375 kgs/hora.

Para una mejor comprensión, la Figura 4 indica la forma en la que las concentraciones se presentarían - con solamente la cal hidratada - desde la iniciación del sistema a 0 horas en adelante. La información, indicada en la Figura 4, no está disponible, sin embargo, para el dispositivo de control, ni para ninguno de los operarios.

Tal como esto puede ser desprendido de la Figura 4, la cantidad de CaCO_{3} es muy elevada, prácticamente desde el principio. La razón es que la cal quemada CaO, que es apagada para formar Ca(OH)_{2}, es añadida con gran exceso. Desde aproximadamente 60 horas - que es cuando el contenido de HCl en el gas de escape se incrementa desde 140 hasta 1.000 mg/Nm^{3}, con gas seco - hasta aproximadamente 100 horas sigue incrementando el contenido en cloruro. Pero a causa del gran exceso de cal quemada, el contenido en cloruro permanece por debajo de la concentración límite.

La Figura 5 - que representa la descarga de material en el ejemplo Núm. 2 - indica que la descarga desde el sistema es efectuada más frecuentemente y en cualquier momento, desde 0 hasta 160 horas. Por consiguiente, con la tecnología del anterior estado y sin conocerse la concentración actual de cloruro en el polvo, la cantidad del aportado absorbente fresco es de un constante exceso, con el fin de asegurar que el polvo no se pueda volver pegajoso. El resultado consiste en un incrementado consumo del absorbente fresco así como en un mayor volumen de polvo, descargado y transportado hacia un vertedero. Una alternativa a la gran sobredosificación del absorbente fresco consiste en poner limitaciones para el funcionamiento de la planta incineradora de basuras de tal modo que, por ejemplo, el contenido en HCl no sea mayor de, digamos, 250 mg/Nm^{3} con gas seco. Mediante una limitación de este tipo - que requiere, sin embargo, bastante esfuerzos por parte de los operarios de la planta por mezclar con gran exactitud unos distintos materiales de desperdicios, haciendo incluso imposible quemar determinados materiales - esta sobredosificación podría ser reducida, pero el consumo de absorbente fresco sería todavía más elevado en comparación con el procedimiento de la presente invención.

Además, teniendo en cuenta que el dispositivo de control del ejemplo Núm. 2 no conoce la actual concentración de cloruro, el mismo no puede añadir el agua adicional con el objeto de conseguir una potenciación durante la fase inicial de una situación de punta. De este modo, resulta que la emisión del HCl hacia la atmósfera - conjuntamente con el gas de escape - es mayor en comparación con lo que puede ser conseguido a través de la presente invención.

Claims

1. Procedimiento para la separación de contaminantes gaseosos - como son, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de unos calientes gases de proceso (2) como, por ejemplo, de los gases de escape; procedimiento éste en el cual los gases de proceso (2) se hacen pasar a través de un sistema de depuración de gas, que comprende un reactor de contacto (4), un separador de polvo (6) y un dispositivo humectador de polvo (8); los gases de proceso (2) se hacen pasar, en primer lugar, por el reactor de contacto (4) dentro del cual un material absorbente de partículas - que entra en reacción con los contaminantes gaseosos - es introducido, en un estado húmedo, en los gases de proceso (2) con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado; a continuación, los gases de proceso se hacen pasar por el separador de polvo (6), dentro del mismo el polvo es separado de los gases de proceso y desde el cual los gases de proceso depurados (14) son descargados, siendo por lo menos una parte del polvo - que es recogido dentro del separador de polvo (6) - mezclada con agua para ser pasada a un estado húmedo por medio del dispositivo humectador de polvo (8) y para ser introducida otra vez - ahora como el referido material absorbente de partículas - en los gases de proceso (2) dentro del reactor de contacto (4), siendo descargada una parte del gas, que circula dentro del sistema de depuración de gas; este procedimiento está caracterizado por las fases
siguientes:

- Determinar dentro del gas de proceso (2) y corriente arriba del reactor de contacto (4) el contenido de por lo menos un componente pegajoso, que es propenso a originar problemas de agarrotamiento dentro del polvo;

- Determinar - de forma directa o indirecta - el flujo de la referida parte de polvo, que circula dentro del sistema de depuración de gas (1) y la que ha de ser descargada;

- Calcular la actual concentración del referido componente pegajoso dentro del polvo - que está circulando por el sistema de depuración de gas (1) - sobre la base de un balance de masas incorporando, a este efecto, unos datos históricos sobre el flujo del polvo descargado así como los datos históricos sobre el medido contenido del mencionado componente pegajoso dentro de los gases de proceso (2), corriente arriba del reactor de contacto (4); así como

- Controlar por lo menos un parámetro de control del referido sistema de depuración de gas (1) - el cual fluye en la pegajosidad del polvo en circulación - como respuesta a la referida concentración actual del mencionado componente pegajoso dentro del polvo, que está circulando por el sistema de depuración de gas (1).

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1), en el cual el referido parámetro de control comprende el flujo del absorbente fresco hacia el sistema de depuración de gas (1); este flujo del absorbente fresco está siendo controlado para mantener por debajo de una concentración límite la concentración del mencionado componente pegajoso dentro del polvo, que está circulando por el sistema de depuración de gas (1).

3. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 1) o 2), en el cual el referido parámetro de control comprende el flujo de agua, que es aportada al sistema de depuración de gas (1) para humectar el polvo, siendo el flujo de agua controlado para mantener el contenido de agua dentro del polvo húmedo por debajo del contenido, con el cual se puede producir un agarrotamiento.

4. Procedimiento conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1) hasta 3), en el cual el referido parámetro de control comprende una cantidad de cenizas volátiles, que entran en el sistema de depuración de gas.

5. Procedimiento conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1) hasta 4), en el cual los medidos datos históricos del flujo de absorbente fresco hacia el referido sistema de depuración de gas (1) se encuentran incluidos en el balance de masas al ser calculada la concentración actual del mencionado componente pegajoso dentro del gas, que está circulando por el sistema de depuración de gas.

6. Procedimiento conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1) hasta 5), en el cual los medidos datos históricos del flujo de por lo menos un importante producto de reacción - que es formado durante la conversión de los contaminantes gaseosos en el polvo separable - se encuentran incluidos en el balance de masas al ser calculada la concentración actual del referido componente pegajoso dentro del gas, que está circulando por el sistema de depuración de gas.

7. Procedimiento conforme a la reivindicación 6), en el cual los medidos datos históricos sobre el contenido de dióxido sulfúrico dentro de los gases de proceso - corriente arriba del reactor de contacto - son empleados para calcular el mencionado flujo de por lo menos un importante producto de reacción.

8. Procedimiento conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1) hasta 7), en el cual está estimado el contenido de cenizas volátiles dentro de los gases de proceso corriente arriba del reactor de contacto, y en el balance de masas está incluido el correspondiente flujo de las cenizas volátiles, separadas dentro del separador de polvo (6).

9. Procedimiento conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1) hasta 8), en el cual por lo menos un referido componente pegajoso es elegido del grupo que comprende el cloruro, el amoníaco y el cinc.

10. Sistema de depuración de gas para separar unos contaminantes gaseosos - como, por ejemplo, el ácido clorhídrico y el dióxido sulfúrico - de unos gases calientes de proceso (2) como, por ejemplo, de los gases de escape, comprendiendo este sistema un reactor de contacto (4), un separador de polvo (6) y un dispositivo humectador de polvo (8); el reactor de contacto (4) está previsto para recibir los gases de proceso (2) y para que éstos pasen, en primer lugar, por el reactor de contacto (4) dentro del cual un material absorbente de partículas - que entra en reacción con los contaminantes gaseosos - es introducido, en un estado húmedo, en los gases de proceso (2) con el fin de convertir los contaminantes gaseosos en un polvo, que puede ser separado; el separador de polvo (6) está previsto para luego recibir los gases del proceso para separar de los gases del proceso el polvo así como para descargar los gases depurados (14) del proceso; mientras que el dispositivo humectador (8) está previsto para pasar por lo menos una parte del polvo, acumulado dentro del separador de polvo (6), a un estado húmedo por mezclar esta parte de polvo con agua y para introducir este polvo mezclado con agua - como el referido material absorbente de partículas - otra vez en los gases de proceso (2) dentro del reactor de contacto (4), siendo descargada una parte del polvo, que está circulando por el sistema de depuración de gas; sistema éste que está caracterizado porque el mismo comprende, además:

- Un primer dispositivo medidor (42), previsto para medir - corriente arriba del reactor de contacto (4) y dentro de los gases de proceso (2) - el contenido de por lo menos un componente pegajoso, que es propenso a originar problemas de agarrotamiento dentro del polvo;

- Un segundo dispositivo medidor (24), previsto para medir - de forma directa o indirecta - el flujo de la referida parte del polvo que circula dentro del sistema de depuración de gas (1), la cual está siendo descargada;

- Un dispositivo calculador (40), previsto para calcular la concentración actual del referido componente pegajoso dentro del polvo - que está circulando por el sistema de depuración de gas (1) - en base a un balance de masas, que lleva incorporados los datos históricos sobre el medido flujo del polvo descargado así como los datos históricos sobre el medido contenido del mencionado componente pegajoso dentro de los gases de proceso (2), corriente arriba del reactor de contacto (4); así como

- Un dispositivo de control (50), que controla por lo menos un parámetro de control del referido sistema de depuración de gas (1) - el cual influye en la pegajosidad del polvo en circulación - como respuesta a la mencionada concentración actual del referido componente pegajoso dentro del polvo, que está circulando por el sistema de depuración de gas (1).