ES2429167T3 - Procedimiento para la eliminación de mercurio del gas de combustión - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión,comprendiendo el procedimiento: ajustar la entrada de energía a un precipitador electrostático (25) para controlar lacantidad de ceniza volante emitida desde el precipitador electrostático; producir (47) un flujo turbulento de gas decombustión para suspender la materia particulada que incluye la cantidad de ceniza volante contenida en elsuministro de gas de combustión; absorber una parte del mercurio dentro de la materia particulada que incluye lacantidad de ceniza volante; filtrar (55) el suministro de gas de combustión para eliminar la materia particulada quecontiene el mercurio; y controlar (70) la cantidad de sitios de absorción disponibles para la absorción de mercuriomediante control (72) de la emisión de ceniza volante desde el precipitador electrostático.

Description

Procedimiento para la eliminación de mercurio del gas de combustión

Esta invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de compuestos tóxicos de gases de combustión y, de forma más particular, a un procedimiento para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión.

Se describe en el documento US-A-5505766 un procedimiento para la eliminación de contaminantes de un gas fino.

Durante un procedimiento de combustión típico dentro de un horno o caldera, por ejemplo, se produce un gas de combustión. El gas de combustión contiene productos de combustión que incluyen, sin límitarse a estos, monóxido de carbono, agua, hidrógeno, nitrógeno y mercurio como un resultado directo de la combustión de combustibles sólidos y/o líquidos. Antes de que el gas de combustión se pueda emitir a la atmósfera, se deben eliminar suficientemente cualquier producto de combustión peligroso o tóxico, tal como mercurio, de acuerdo con las normas y protocolos gubernamentales y/o ambientales.

Procedimientos convencionales de eliminación de mercurio de gases de combustión incluyen inyección de carbono activado en el gas de combustión cuando el gas de combustión se dirige a través de la canalización. Con estos procedimientos convencionales es difícil obtener distribución uniforme de la materia particulada dentro de la canalización. Como consecuencia de la pobre mezcla y/o deposición de carbono, el mercurio no se elimina de forma eficiente del gas de combustión. En un intento para resolver estos problemas se aumenta una tasa de inyección del carbono activado que exacerba adicionalmente los problemas asociados con los procedimientos convencionales.

La presente invención proporciona un procedimiento para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El procedimiento incluye el ajuste de una entrada de energía a un precipitador electrostático para controlar una cantidad de ceniza volante emitida desde el precipitador electrostático. Se produce un flujo turbulento de gas de combustión para suspender la materia particulada que incluye la cantidad de ceniza volante contenida en el suministro de gas de combustión. Se absorbe una parte sustancial del mercurio dentro de la materia particulada que incluye la cantidad de ceniza volante. El suministro de gas de combustión se filtra para eliminar la materia particulada del mercurio. Se controla una pluralidad de sitios de absorción disponibles para absorber mercurio mediante seguimiento de una emisión de ceniza volante del precipitador electrostático.

También se describe un sistema de control para el control de la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El sistema de control se configura para ajustar una emisión de ceniza volante de un precipitador electrostático para controlar una cantidad de sitios de absorción disponibles aguas abajo del precipitador electrostático.

De forma adicional se describe un sistema para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El sistema incluye un precipitador electrostático configurado para ajustar una emisión de ceniza volante del precipitador electrostático para controlar la cantidad de sitios de absorción de mercurio disponibles aguas abajo. Un dispositivo de enfriamiento se encuentra comunicado con el precipitador electrostático. El dispositivo de enfriamiento enfría el suministro de gas de combustión cuando el suministro de gas de combustión fluye a través del dispositivo de enfriamiento. Una sección del sistema produce un flujo turbulento de gas de combustión. Un sistema de control se encuentra en comunicación de control operacional con el precipitador electrostático para llevar el seguimiento de una emisión de ceniza volante y controlar la cantidad de sitios de absorción disponibles aguas abajo del precipitador electrostático.

Se describirán ahora varios aspectos y realizaciones de la presente invención junto con los dibujos acompañantes, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática de un sistema para la eliminación de mercurio de un suministro de gas de combustión, de acuerdo con una realización de esta invención; y

La figura 2 es una vista esquemática de una cámara de filtros de bolsas, de acuerdo con una realización de esta invención.

Diversas realizaciones de la presente invención proporcionan un procedimiento para la eliminación continua de compuestos peligrosos y/o tóxicos, tales como vapor de mercurio del gas de combustión producido durante un procedimiento de combustión dentro de un horno o caldera, por ejemplo. Gas de combustión que presenta productos de combustión que incluyen, sin limitación, monóxido de carbono, agua, hidrógeno, nitrógeno y mercurio, es un resultado directo de la combustión de combustibles sólidos y/o líquidos. Antes de que el gas de combustión se pueda emitir a la atmósfera se deben eliminar suficientemente cualquier producto de combustión tóxico, tal como mercurio, de acuerdo con las normas y protocolos gubernamentales y/o ambientales.

Se describen a continuación diversas realizaciones de la presente invención en lo relativo a su aplicación y operación de un sistema para eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión generado durante un proceso de combustión. Sin embargo será obvio para los especialistas en la técnica y a la vista de las

indicaciones proporcionadas en esta invención que la misma es probablemente aplicable a cualquier dispositivo de combustión incluyendo, sin limitación, calderas y calentadores, y se puede aplicar a sistemas que consumen fuel, carbón, aceite o cualquier combustible sólido, líquido o gaseoso.

Tal como se usa en esta invención se entiende que las referencias a “materia particulada” se refieren a materia particulada contenida dentro de un gas de combustión. La materia particulada incluye partículas de materia que incluyen, sin limitación, ceniza volante y carbono, contenidas dentro del gas de combustión como un producto de origen natural de un proceso de combustión, y pueden incluir también materia introducida externamente incluyendo, sin limitación, al menos un sorbente y/o ceniza volante adicional, recirculada o inyectada en la materia particulada contenida dentro del gas de combustión.

En una realización se proporciona un sistema 10 para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El gas de combustión se produce durante un proceso de combustión en el que se enciende una fuente de combustible sólido o líquido dentro de un horno o caldera. El proceso de combustión genera mercurio tóxico en forma de vapor de mercurio como un producto de combustión, que se debe eliminar satisfactoriamente antes de que el gas de combustión se pueda emitir a la atmósfera.

La figura 1 muestra de forma esquemática el sistema 10 para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. Un suministro de gas de combustión producido durante un proceso de combustión se dirige a través del sistema 10. El sistema 10 incluye un conducto 12 u otra conexión adecuada para dirigir el gas de combustión a través del sistema 10. El conducto 12 proporciona en general comunicación entre los componentes del sistema 10 a través de un paso en el que el gas de combustión se hace fluir. Es evidente para los especialistas en la técnica y a la vista de las indicaciones proporcionadas en esta invención que el conducto 12 puede ser de cualquier tamaño, forma y/o diámetro adecuado para alojar cualquier suministro del gas de combustión producido durante el proceso de combustión descrito.

En una realización el gas de combustión se dirige a través de un dispositivo de reducción con catalizador selectivo (“SCR”) 15 para reducir NOx contenido en el gas de combustión. Dentro del SCR 15 se reduce NOX a nitrógeno y oxígeno. En una realización se inyecta una cantidad adecuada de amoniaco en el gas de combustión antes o cuando el gas de combustión penetra en el SCR 15. El amoniaco inyectado facilita la conversión de NOX en nitrógeno y oxígeno. En esta realización el SCR 15 incluye una pluralidad de platos paralelos con una dirección de flujo del gas de combustión. Cada plato se recubre o reviste con un catalizador adecuado para catalizar la reducción de NOx cuando el gas de combustión fluye a través de la superficie de los platos. Los platos están fabricados de un material cerámico extruido y recubiertos con un material de catalizador adecuados conocidos por los especialistas en la técnica. En realizaciones alternativas el SCR 15 incluye platos fabricados de cualquier material adecuado y/o presentan cualquier configuración adecuada conocida por los especialistas en la técnica.

En una realización se dispone un calentador de aire 17 aguas abajo de y en comunicación con el SCR 15. El calentador de aire 17 extrae calor del gas de combustión cundo el gas de combustión fluye a través del calentador de aire 17 y/o conducto 12. El gas de combustión penetra en el calentador de aire 17 a una temperatura que llega o es mayor de aproximadamente 399 ºC (750 ºF) y sale del calentador de aire 17 a una temperatura deseablemente menor de aproximadamente 149 ºC (300 ºF).

Como se muestra en la figura 1 el sistema 10 incluye un sistema de acondicionamiento de gas de combustión 20. En una realización cuando el gas de combustión se dirige a través del sistema de acondicionamiento de gas de combustión 20 y/o conducto 12, se inyecta una cantidad controlable de SO2 en el conducto 12 para interaccionar con el gas de combustión que fluye por el conducto 12. En una realización particular se quema un suministro de azufre dentro del sistema de acondicionamiento de gas de combustión 20 para producir SO2 que se inyecta al conducto 12. Tras inyección en el conducto 12, el SO2 se transforma rápidamente en SO3 y adicionalmente en H2SO4 aguas abajo. De forma alternativa o adicionalmente se introduce una cantidad de SO3 en el suministro de gas de combustión como una función de una corriente separada presente en SCR 15. La presencia de SO3 en el suministro de gas de combustión aumenta la tasa de oxidación del mercurio elemental en mercurio iónico. En la forma iónica el mercurio se puede recoger más fácilmente que el mercurio elemental, y es también soluble en agua. El sistema 10 controla y/o ajusta la introducción de SO3 en el gas de combustión basándose en una velocidad de absorción de mercurio dentro de una torre reactora posicionada aguas abajo y/o filtro de tejido electrostático, descrito a continuación.

En una realización se dispone un precipitador electrostático (“ESP”) 25 aguas abajo del sistema de acondicionamiento de gas de combustión 20. El gas de combustión acondicionado entra en el ESP 25. Dentro del ESP 25, una parte de una materia particulada contenida dentro del gas de combustión se elimina o precipita del gas de combustión cuando el gas de combustión se dirige a través del ESP 25. Se elimina con la materia particulada una cantidad moderada de mercurio unido a partículas, por ejemplo, mercurio en fase líquida absorbido por la materia particulada. Sin embargo el mercurio elemental y el mercurio iónico en una fase gas, por ejemplo, vapor de mercurio, permanece en el gas de combustión tras la salida del ESP 25. En una realización la materia particulada incluye ceniza volante producida como un producto natural del proceso de combustión que no se ha contaminado con sorbentes, que se introducen en el gas de combustión aguas abajo. En una realización la ceniza volante no contaminada se recoge para inyección en el sistema 10 aguas abajo o para uso y/o venta para otros fines.

El sistema 10 incluye adicionalmente un dispositivo de enfriamiento 30 en comunicación con el conducto 12 aguas abajo del ESP 25. El dispositivo de enfriamiento 30 enfría el gas de combustión hasta una temperatura adecuada, de forma deseable al menos aproximadamente 127 ºC (260 ºC) y dentro de un intervalo de aproximadamente 127 ºC (260 ºC) hasta aproximadamente 149 ºC (300 ºC). En una realización el dispositivo de enfriamiento 30 incluye un evaporador que inyecta agua atomizada en el gas de combustión cuando el gas de combustión se dirige por el conducto 12. El agua se atomiza usando cualquier procedimiento adecuado conocido por los especialistas en la técnica, tal como un proceso neumático o uno hidráulico. En esta realización el sistema 10 controla la temperatura del gas de combustión que sale del dispositivo de enfriamiento 30 mediante la introducción de agua atomizada.

En una realización el sistema 10 incluye una torre reactora 35 dispuesta aguas abajo del ESP 25, como se muestra en la figura 1. La torre reactora 35 incluye una sección Venturi 40 conectada a y en comunicación con una cámara 45 formada en una parte superior de la torre reactora 35. El gas de combustión se dirige por el dispositivo de enfriamiento 30 y a la sección Venturi 40 para aumentar las propiedades de absorción de la materia particulada contenida dentro del gas de combustión. La sección Venturi 40 crea un lecho fluidizado para suspender materia particulada dentro de la cámara 45. Una velocidad del gas de combustión en el paso 47 formado en una unión entre la sección Venturi 40 y la cámara 45 es mayor que una velocidad del gas de combustión dentro de la cámara 45, generando de este modo un flujo turbulento del gas de combustión dentro de la cámara 45. La mayor velocidad en el paso 47 evita que la materia particulada más pesada sea retenida y/o aglomerada en una zona de paso, y fuerza a la materia particulada a la cámara 45 para generar una suspensión y/o distribución en general uniforme de la materia particulada dentro de la cámara 45. La materia particulada suspendida dentro de la cámara 45 proporciona un aumento en superficie de materia particulada adecuada para la transferencia de masa.

En una realización con la materia particulada suspendida de forma uniforme en toda la cámara 45, se inyecta al menos un sorbente en la cámara 45 mediante el inyector 50. En esta realización el sorbente está contenido dentro de un suministro introducido externamente o recirculado de materia particulada. El inyector 50 incluye un sistema de alimentación de sorbente externo, tal como un sistema de transporte de alimentación por gravidez o un inductor, en comunicación con la cámara 45 que inyecta la materia particulada en la cámara 45. En esta realización al menos una parte de la materia particulada incluye materia particulada recirculada que incluye una cantidad de sorbente reciclado, tal como carbono activado, ceniza volante y/o cal. Se puede incluir otros sorbentes adecuados conocidos por los especialistas en la técnica y a la luz de las indicaciones de esta invención en la materia particulada inyectada en la cámara 45. El uso de sorbente reciclado reduce el requerimiento de sorbentes caros, introducidos externamente, y aumenta la eficiencia de eliminación de mercurio del sistema 10. En realizaciones alternativas pueden no ser requeridos sorbentes introducidos externamente si en la materia particulada se elimina de forma eficiente mercurio. El mercurio contenido dentro del gas de combustión es absorbido y/o unido a la materia particulada y, de forma más específica, el sorbente contenido dentro de la materia particulada. Aunque la torre reactora 35 se muestra a modo de ejemplo, es evidente para los especialistas en la técnica y en virtud de las indicaciones de esta invención que el flujo turbulento del gas de combustión y/o la introducción del sorbente se pueden llevar a cabo en cualquier parte en el sistema aguas abajo del ESP 25. En una realización el flujo turbulento del gas de combustión y/o la introducción del sorbente se consigue dentro del conducto 12 y/o un sistema de conducción adecuado dispuesto aguas abajo de y en comunicación con el ESP 25.

La materia particulada que incluye el sorbente y una cantidad de mercurio absorbido se dirige desde la cámara 45 y/o por el conducto 12 a un filtro de tejido electrostático (“ESFF”) 55 dispuesto aguas abajo y en comunicación con la cámara 45. El ESFF 55 filtra el gas de combustión para eliminar la materia particulada que incluye al menos una parte del mercurio absorbido por el sorbente contenido en la materia particulada. En una realización el ESFF 55 incluye una pluralidad de caídas de presión cíclica entre un medio barrera, tal como una prenda o material de tejido. Cuando el gas de combustión que incluye materia particulada fluye a través del medio barrera la materia particulada que incluye el mercurio absorbido se filtra del gas de combustión y sale un gas de combustión limpio del medio barrera. En una realización particular el ESFF 55 produce una descarga electrostática entre las bolsas de filtro adyacentes dentro de ESFF 55. Una carga negativa desarrollada dentro de la región entre las bolsas de filtro repele partículas de materia particulada y permite que el gas de combustión limpio pase a través de las bolsas de filtro. En una realización se controla un intervalo entre ciclos de limpieza (según se requiera para limpiar las bolsas de filtro) para mejorar el uso del sorbente y aumentar la absorción de mercurio. Un aumento en el intervalo de tiempo entre ciclos de limpieza da lugar a una tasa de eliminación mayor de mercurio del gas de combustión y requiere una cantidad reducida de sorbente para eliminar el mercurio. Además la materia particulada recirculada incluye una torta de polvo más porosa que proporciona una mayor superficie disponible para el contacto entre el sorbente y el mercurio contenido dentro del gas de combustión. Por tanto, controlando los intervalos del ciclo de limpieza la eliminación de mercurio puede ajustarse de forma efectiva para la optimización y eficiencia.

En una realización el ESFF 55 incluye una cámara de filtros de bolsas 56 dispuesta aguas abajo del ESP 25, como se muestra en las figuras 1 y 2. En lo que se refiere adicionalmente a la figura 2, en esta realización, la cámara de filtros de bolsas 56 incluye en general una carcasa 100 y una pluralidad de ensamblajes de filtro 105 dispuestos dentro de la carcasa 100. Cada ensamblaje de filtro 105 incluye un elemento de filtro 110 y un componente de cuerpo de pre-colector 115 que se extiende por debajo y se une al elemento de filtro 110. La cámara de filtros de bolsas 56 también incluye un electrodo de descarga pre-colector 120. El gas de combustión que incluye materia particulada penetra en la carcasa 100 y sale gas limpio. De forma más específica el gas de combustión pasa adyacente a los componentes de cuerpo de pre-colector 115 y electrodos de descarga 120 que operan para eliminar

al menos una parte de la materia particulada en el gas de combustión. Después de esto el gas de combustión pasa a través de los elementos de filtro 110, en los que se elimina materia particulada adicional.

La carcasa 100 se divide en una primera cámara de sobrepresión 125 y una segunda cámara de sobrepresión 130 mediante una chapa de tubo 135. La carcasa 100 también incluye una entrada 140 que está en comunicación fluida con la primera cámara de sobrepresión 125 y una salida 145 que está en comunicación fluida con la segunda cámara de sobrepresión 130. Se encuentra localizada una cámara de acumulación 150 en el extremo inferior de la primera cámara de sobrepresión 125 y está definida por paredes en pendiente. Por ejemplo, la cámara de acumulación 150 presenta una sección transversal en forma de V, como se muestra en la figura 2.

La chapa de tubo 135 define una pluralidad de aperturas 155 que se extiende a través de la chapa de tubo 135. La figura 2 muestra un número de ensamblajes de filtro 105 que penden de la chapa de tubo 135 y que se extienden por una apertura correspondiente 155 definida en la chapa de tubo 135. Cada ensamblaje de filtro 105 es soportado en su extremo superior por la chapa de tubo 135 y pende hacia abajo en una dirección sustancialmente vertical.

Al menos un electrodo de descarga del pre-colector 120 pende verticalmente entre los ensamblajes de filtro 105. Los electrodos de descarga 120 pueden estar dispuestos en un número de diferentes localizaciones dentro de la cámara de filtros de bolsas 56. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2 se pueden posicionar electrodos de descarga 120 en filas y/o columnas entre y alineadas con los ensamblajes de filtro 105. De forma alternativa los electrodos de descarga 105 están inclinados desde los ensamblajes de filtro 105 de modo que en efecto los electrodos de descarga 120 estén posicionados en un punto central entre cuatro ensamblajes de filtro 105.

El elemento de filtro 110 incluye un medio de filtro plegado. El medio de filtro plegado se forma en una forma sustancialmente tubular con pliegues en acordeón en sus periferias interior y exterior. El medio de filtro plegado puede estar construido de cualquier material adecuado por un requerimiento de filtración deseado. El componente de cuerpo de pre-colector 115 está hecho de cualquiera material eléctricamente conductor adecuado o, de forma alternativa, está recubierto con cualquier material eléctricamente conductor adecuado. En una realización el componente de cuerpo de pre-colector 115 está hecho de un metal adecuado, tal como acero al carbono conductor. El electrodo de descarga 120 se extiende verticalmente y está espaciado una distancia corta horizontalmente desde el componente de cuerpo de pre-colector 115. El electrodo de descarga 120 está hecho de un material eléctricamente conductor, tal como un alambre delgado de acero inoxidable. En la operación el electrodo de descarga 120 está acoplado eléctricamente a una fuente de voltaje, de modo que el electrodo de descarga 120 obtiene y mantiene un potencial eléctrico o carga respecto al componente de cuerpo de pre-colector 115. En una realización, el electrodo de descarga 120 se acopla con un voltaje en línea mediante un transformador y rectificador (no mostrado) de modo que el electrodo de descarga se mantiene a un potencial de voltaje entre 20.000 voltios negativos y 50.000 voltios negativos DC. El electrodo de descarga 120 puede estar revestido por completo o parcialmente (es decir, solo la longitud que corresponde a la longitud del componente del cuerpo de pre-colector 115) para reducir la probabilidad de que la corriente eléctrica genere arco entre el componente de cuerpo de precolector 115 y el electrodo de descarga 120.

Para la operación el electrodo de descarga 120 y el componente de cuerpo de pre-colector 115 presentan una diferencia en potencial de voltaje. En una realización, como se ha descrito anteriormente, el electrodo de descarga 120 está acoplado con un voltaje en línea mediante un transformador y rectificador (no mostrados) de modo que el electrodo de descarga 120 se mantiene a un potencial de voltaje entre 20.000 voltios negativos y 50.000 voltios negativos DC y el componente de cuerpo de pre-colector 115 está puesto a tierra. Se debería entender que el electrodo de descarga 120 puede estar provisto de un potencial eléctrico positivo o que se puedan invertir los voltajes. Precauciones tales como aislamiento y protección evitan el contacto eléctrico entre los electrodos de descarga 120 y el componente de cuerpo de pre-colector 115, chapa de tubo 135 y/o carcasa 100.

En la operación el gas de combustión cargado de partículas penetra la primera cámara de sobrepresión 125 por la entrada 140. Se puede usar un ventilador (no mostrado) para provocar que el gas de combustión se mueva a través de la cámara de filtros de bolsas 56. Dentro de la primera cámara de sobrepresión 125 el gas de combustión pasa adyacente a los componentes de cuerpo del pre-colector 130 y los electrodos de descarga 160. Los componentes del cuerpo pre-colector 130 y los electrodos de descarga 120 se acoplan de forma separada a una fuente de energía o a tierra de modo que exista una diferencia de potencial eléctrico entre estos componentes. Esta diferencia de potencial eléctrico provoca al menos que una parte de la materia particulada en el gas de combustión sea recogida en los componentes de cuerpo de pre-colector 115. No se genera de forma intencionada campo o potencial eléctrico a través del elemento de filtro 110.

Después de esto, el gas de combustión pasa a través de los elementos de filtro 110 y al interior de los ensamblajes de filtro 105, que provocará que la materia particulada portada por el gas de combustión se separe con los elementos de filtro 110 y bien se acumule en elementos de filtro 110 o bien se separe del gas de combustión y caiga a la parte inferior 150 de la primera cámara de sobrepresión 125. El gas de combustión limpio pasa desde el interior de los ensamblajes de filtro 105 por la apertura 155 a la chapa de tubo 135 y la segunda cámara de sobrepresión

130. En última instancia el gas de combustión limpio saldrá de la cámara de filtros de bolsas 56 por la salida 145.

Como se ha indicado los componentes de cuerpo de pre-colector 115 y los electrodos de descarga 120 se

encuentran acoplados por separado a una fuente de energía o a tierra de modo que existe una diferencia de potencial eléctrico entre estos elementos. De forma típica las partículas presentan una carga negativa y, por tanto, se repelerán con un ítem cargado negativamente. Por tanto, en una realización, los electrodos de descarga del precolector 120 se acoplan eléctricamente a un voltaje muy negativo y componentes de cuerpo de pre-colector 115 a tierra, lo que debería tender a provocar que las partículas se recogieran en componentes de cuerpo de pre-colector

115.

En una realización se reduce una eficiencia de recogida de materia particulada de ESP 55 hasta aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 90 %, en comparación con una eficiencia de recogida de ESP normal de aproximadamente el 98 % a aproximadamente el 99,5 %. Con la eficiencia de recogida de ESP reducida a aproximadamente del 80 % a aproximadamente el 90 %, la ceniza volante no recogida dentro de ESP 25 se recoge dentro de la cámara de filtros de bolsas 56 sirviendo como un sorbente de mercurio. Por tanto, no se requiere la introducción de un sorbente externo de forma típica requerido para alcanzar la eficiencia de recogida en ESP normal, ahorrando así sorbente externo relativamente caro. En una realización particular se controla una cantidad de materia particulada que sale del ESP 25 mediante ajuste de una entrada de energía a los campos eléctricos dentro del ESP 25. Cuando la entrada de energía a los campos eléctricos se reduce aumenta una cantidad de materia particulada que incluye ceniza volante que sale de los campos eléctricos. Aumentando la cantidad de materia particulada que entra en el ESFF 55 y/o cámara de filtros de bolsas 56 aumenta la cantidad de sitios de sorbente disponibles dentro del ESFF 55 y/o cámara de filtros de bolsas 56 para la eliminación de mercurio. El ligero aumento en ceniza volante requerido para mejorar la eliminación de mercurio es mínimo en comparación con la cantidad total de ceniza volante no contaminada disponible para la venta subsiguiente, como se describió anteriormente. Adicionalmente debido al alto contenido en carbono la ceniza volante presenta una menor resistividad, haciendo su recogida en ESP 25 más difícil, la cantidad de ceniza volante que pasa a través del ESP 25 tras procesamiento puede presentar un contenido en carbono relativamente mayor. Adicionalmente la reducción de la entrada de energía al ESP 25 reducirá el consumo de energía del sistema 10. En realizaciones particulares el ESFF 25 y/o cámara de filtros de bolsas 56 es más efectivo que ESP 25 en la eliminación de mercurio del gas de combustión y por tanto, la ceniza volante recogida dentro del ESFF55 y/o cámara de filtros de bolsas 56 sirve como una sorbente de mercurio efectivo.

El sistema 10 incluye un dispositivo de recirculación que incluye un conducto 60 que proporciona comunicación entre ESFF 55 y el inyecto 50. El conducto 60 circula por la materia particulada filtrada al inyector 50 para la recirculación de la materia particulada, lo que puede incluir el sorbente reciclado al sistema 10, por ejemplo, en la cámara 45 como se muestra en la figura 1. El gas de combustión filtrado se evacua del sistema 10 mediante un conducto de escape adecuado o chimenea 65 y la materia particulada filtrada se recircula mediante el inyector 50 y en la cámara

45.

En una realización el sistema 10 incluye un sistema de control 70 en comunicación de control operacional con los componentes del sistema 10 y se configurado para controlar una eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El sistema de control 70 está configurado para ajustar una tasa de inyección de SO3 en el suministro de gas de combustión para oxidar mercurio elemental dentro del gas de combustión en mercurio iónico basado en una tasa de absorción de mercurio por una materia particulada suspendida dentro de la cámara 45. En una realización particular la tasa de inyección se ajusta basándose al menos parcialmente en la tasa de oxidación del mercurio dentro de SCR 15. Si el sistema de control 70 determina que la tasa de oxidación dentro del SCR 15 es suficiente, la tasa de oxidación no se ajustará. Sin embargo si la tasa de oxidación no es suficiente, el sistema de control 70 se activa para ajustar la tasa de inyección conforme a lo anterior.

El sistema de control 70 está configurado también para ajustar una emisión de ceniza volante del ESP 25 para controlar una cantidad de sitios de absorción disponibles aguas abajo, tal como dentro de la cámara 45, ESFF 55 y/o cámara de filtros de bolsas 56, para unirse con y absorber mercurio. En una realización el sistema de control 70 incluye un monitor 72, mostrado de forma esquemática en la figura 1, está en comunicación de control operacional con ESP 25 para seguir una emisión de ceniza volante del ESP 25 y controlar la cantidad de sitios de absorción disponibles aguas abajo del ESP 25 para la absorción de mercurio contenido dentro del gas de combustión. En una realización particular se controla una cantidad de materia particulada que sale del ESP 25 mediante ajuste de la entrada de energía a los campos eléctricos dentro del ESP 25. Cuando la entrada de energía a los campos eléctricos se reduce la cantidad de materia particulada que incluye ceniza volante que sale de los campos eléctricos aumenta. En una realización particular, con la eficiencia de recogida del ESP reducida a aproximadamente del 80 % a aproximadamente el 90 %, la ceniza volante no recogida dentro del ESP 25 se recoge dentro de la cámara de filtros de bolsas 56 para servir como un sorbente de mercurio. Por tanto no se requiere la introducción de un sorbente externo requerido normalmente para alcanzar la eficiencia de recogida de ESP normal, con lo que se ahorra sorbente externo relativamente caro. Adicionalmente la reducción de la entrada de energía al ESP 25 reducirá el consumo de energía.

En una realización el sistema de control 70 controla la cantidad de agua atomizada inyectada en el suministro de gas de combustión para enfriar el suministro de gas de combustión antes de que el suministro de gas de combustión sea forzado a través de la sección Venturi 40. Adicionalmente el sistema de control 70 está configurado para ajustar un intervalo de ciclo de limpieza dentro del ESFF 55 para eliminar una cantidad sustancial de mercurio contenido en la materia particulada. El sistema de control 70 inicia la recirculación de la materia particulada, que puede contener

sorbente reciclado, en la cámara 45 después de que la materia particulada sea filtrada dentro del ESFF 55 y eliminada del mercurio.

En una realización el sistema de control 70 mide una cantidad de sorbente necesario para la eliminación de mercurio al menos parcialmente basándose en un nivel de eliminación de mercurio dentro de la cámara 45, ESFF 55 y/o cámara de filtros de bolsas 56. Mediante la medida de la cantidad de sorbente requerido para eliminar mercurio, se minimiza la necesidad de sorbente introducido externamente, con lo que se contribuye a la efectividad del coste del sistema 10.

En una realización se proporciona un procedimiento para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El procedimiento incluye la introducción de una cantidad adecuada de SO3 en el suministro del gas de combustión para oxidar al menos una parte del mercurio elemental dentro del suministro de gas de combustión en mercurio iónico. Se produce un flujo turbulento de gas de combustión para suspender materia particulada que incluye ceniza volante contenida en el suministro del gas de combustión. Una parte sustancial del mercurio es absorbida dentro de la materia particulada. El suministro de gas de combustión se filtra luego para eliminar la materia particulada del mercurio. En esta realización la introducción de SO3 se controla basándose al menos en uno de entre la tasa de oxidación de mercurio y una tasa de absorción de mercurio. Además se controla una cantidad de sitios de absorción disponibles dentro del sistema para la absorción de mercurio mediante seguimiento de una emisión de ceniza volante desde el precipitador electrostático.

En una realización se sigue la emisión de ceniza volante del ESP 25 para controlar la cantidad de sitios de absorción disponibles aguas abajo del ESP 25 para la absorción de mercurio contenido dentro del gas de combustión. En una realización particular se controla una cantidad de materia particulada que sale del ESP 25 mediante el ajuste de la entrada de energía a los campos eléctricos dentro del ESP 25. Cuando la entrada de energía a los campos eléctricos se reduce, la cantidad de materia particulada que incluye ceniza volante que sale de los campos eléctricos aumenta. En una realización particular con la eficiencia de recogida de ESP reducida a aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 90 %, la ceniza volante no recogida dentro del ESP 25 se recoge dentro de la cámara de filtros de bolsas 56 para servir como un sorbente de mercurio.

En una realización alternativa se produce un flujo turbulento del suministro de gas de combustión dentro de la cámara 45. El suministro de gas de combustión se acondiciona antes de producir el flujo turbulento. En una realización se introduce SO3 en el gas de combustión para oxidar al menos una parte del mercurio elemental contenido dentro del gas de combustión en mercurio iónico antes de producir el flujo turbulento del gas de combustión. De forma adicional el gas de combustión puede enfriarse. En una realización el gas de combustión fluye a través de la sección Venturi 40 para dirigir el gas de combustión a la cámara 45 en un trayecto turbulento. Se mezcla una materia particulada con el flujo turbulento del gas de combustión dentro de la cámara 45 para distribuir la materia particulada uniformemente en toda la cámara 45. En una realización particular la materia particulada incluye al menos un sorbente introducido externamente, tal como una cantidad de carbono activado y/o una cantidad de cal, que se introduce en la cámara 45 en forma seca.

Dentro de la cámara 45 la materia particulada absorbe el mercurio dentro del gas de combustión. La materia particulada que incluye el sorbente y la cantidad de mercurio absorbido se filtra para eliminar la materia particulada que incluye el sorbente del mercurio. Con el mercurio no deseado eliminado de la materia particulada, la materia particulada se recircula a la cámara 45. En una realización se mezcla una cantidad adecuada de ceniza volante con la materia particulada recirculada a la cámara 45. El gas de combustión filtrado se libera a la atmósfera mediante un conducto de escape o chimenea.

El procedimiento y sistema descrito anteriormente facilita la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión de una forma rentable y fiable. De forma más específica el procedimiento y sistema de diversas realizaciones de la presente invención controlan y ajustan la introducción de materiales, tales como SO3 y/o sorbente por ejemplo, basándose en una tasa de absorción de mercurio dentro del sistema. Como consecuencia el procedimiento y el sistema son rentables y fiables.

Se describieron anteriormente de forma detallada realizaciones ejemplo de un procedimiento y sistema para eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión. El procedimiento y el sistema no se limitan a realizaciones específicas descritas en esta invención, más bien, se pueden usar etapas del procedimiento y/o componentes del sistema independientemente y por separado de otras etapas y/o componentes descritos en esta invención. Adicionalmente las etapas del procedimiento descrito y/o componentes del sistema se pueden definir también en, o usarse en combinación con, otros procedimientos y/o sistemas, y no se limitan a la práctica con el procedimiento y sistema que se describen en esta invención.

Si bien la invención se ha descrito en términos de diversas realizaciones específicas, los especialistas en la técnica reconocerán que la invención se puede poner en práctica con modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Un procedimiento para la eliminación continua de mercurio de un suministro de gas de combustión, comprendiendo el procedimiento: ajustar la entrada de energía a un precipitador electrostático (25) para controlar la cantidad de ceniza volante emitida desde el precipitador electrostático; producir (47) un flujo turbulento de gas de combustión para suspender la materia particulada que incluye la cantidad de ceniza volante contenida en el suministro de gas de combustión; absorber una parte del mercurio dentro de la materia particulada que incluye la cantidad de ceniza volante; filtrar (55) el suministro de gas de combustión para eliminar la materia particulada que contiene el mercurio; y controlar (70) la cantidad de sitios de absorción disponibles para la absorción de mercurio mediante control (72) de la emisión de ceniza volante desde el precipitador electrostático.

2. 2.

   Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el ajuste de la entrada de energía al precipitador electrostático (25) comprende además mantener la eficiencia de recogida del precipitador electrostático a del 80 % al 90 %.

3. 3.

   Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 que comprende además dirigir la ceniza volante emitida desde el precipitador electrostático (25) a una cámara de filtros de bolsas (56) dispuesta aguas abajo del precipitador electrostático.

4. 4.

   Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende además: introducir SO3 en el suministro de gas de combustión para oxidar a mercurio iónico al menos una parte del mercurio elemental dentro del suministro de gas de combustión; y controlar la introducción de SO3 basándose al menos en uno de entre la tasa de oxidación de mercurio y la tasa de absorción de mercurio.

5. 5.

   Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende además controlar la tasa de eliminación de mercurio dentro de un filtro de tejido electrostático (55) dispuesto aguas abajo del precipitador electrostático basándose en un intervalo de ciclo de limpieza del filtro de tejido electrostático.

6. 6.

   Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende además recircular la materia particulada en el suministro de gas de combustión después de filtrar la materia particulada dentro de un filtro de tejido electrostático (55).

7. 7.

   Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende además ajustar la cantidad de agua inyectada en el suministro de gas de combustión para enfriar el suministro de gas de combustión.

8. 8.

   Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende además introducir la cantidad de sorbente dentro de la materia particulada basándose en el nivel de eliminación de mercurio del suministro de gas de combustión.

9. 9.

   Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la filtración del suministro de gas de combustión comprende además la creación de un lecho fluidizado de la materia particulada dentro de una cámara (45).

10. 10.

    Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además el enfriamiento (30) del suministro de gas de combustión antes de producir el flujo turbulento de gas de combustión.

11. 11.

    Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además la introducción (50) de al menos un sorbente externo en el flujo turbulento del gas de combustión.