ES2695554T3 - Procedimiento de captura de óxidos de azufre a partir del gas de combustión de una caldera de CFB de combustión de oxicombustible - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de reducción de las emisiones de óxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustión de oxicombustible, que comprende las etapas de: (a) suministrar una primera corriente que comprende un combustible carbonoso que contiene azufre a un horno de la caldera; (b) suministrar una segunda corriente que comprende CaCO3 al horno; (c) suministrar una corriente de oxígeno sustancialmente puro al horno para realizar la combustión del combustible, formándose así SO2 y SO3 y se produce gas de combustión que consiste principalmente en dióxido de carbono y agua; (d) descargar el gas de combustión desde el horno a un canal de gas de combustión superior; (e) reciclar una primera parte del gas de combustión desde el canal de gas de combustión superior a través de un canal de reciclaje de vuelta al horno y (f) descargar una segunda parte del gas de combustión desde el canal de gas de combustión superior a través de un canal de descarga, caracterizado por que la segunda corriente se suministra a una velocidad tal con relación a la primera corriente que la relación molar de calcio en la segunda corriente respecto al azufre en la primera corriente (la relación molar Ca/S) se encuentre entre aproximadamente 0,02 y aproximadamente 0,1 para capturar por lo menos una parte del SO3 formado en el horno o en el canal de gas de combustión superior con respecto a CaSO4, y el procedimiento comprende la etapa de (g) capturar por lo menos una parte del SO2 formado en una fase de reducción de azufre dispuesta en el canal de descarga.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento de captura de oxidos de azufre a partir del gas de combustion de una caldera de CFB de combustion de oxicombustible.
La presente invencion se refiere a un procedimiento de captura de oxidos de azufre a partir del gas de combustion de una caldera de lecho fluidizado circulante (CFB) de combustion de oxicombustible segun el preambulo de la reivindicacion independiente adjunta. La presente invencion se refiere, por lo tanto, a un procedimiento de reduccion de las emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustion de oxicombustible, que comprende las etapas de: alimentar una primera corriente que comprende combustible carbonoso que contiene azufre a un horno de la caldera; alimentar una segunda corriente que comprende CaCO3 al horno; alimentar una corriente de oxfgeno sustancialmente puro al horno para realizar la combustion del combustible, mediante la cual se forma SO2 y SO3 y se produce gas de combustion que consiste principalmente en dioxido de carbono y agua; descargar el gas de combustion del horno a un canal de gas de combustion superior; reciclar una primera parte del gas de combustion desde el canal de gas de combustion superior de nuevo al horno y descargar una segunda parte del gas de combustion desde el canal de gas de combustion superior a traves de un canal de descarga.
La combustion de un combustible carbonoso, tal como carbon, se realiza segun la practica convencional en el horno de una caldera de CFB en un lecho fluidizado que comprende material inerte, tal como arena, y aditivo reductor de dioxido de azufre, tal como piedra caliza. Se introduce gas fluidizante, habitualmente aire, a traves de una rejilla inferior del horno para fluidizar el material del lecho y oxidar el combustible. Paralelamente, el azufre presente en el combustible se oxida formando principalmente dioxido de azufre (SO2 ), que puede ser perjudicial si se emite al medio ambiente en grandes cantidades. Una parte del SO2 se convierte en trioxido de azufre (SO3 ), que es especialmente perjudicial cuando se combina con agua (H2O) dando acido sulfurico (H2 SO4), que puede producir corrosion en el canal para gas de combustion a temperaturas inferiores al punto de rodo acido.
A las elevadas temperaturas predominantes en el horno de una caldera de CFB, normalmente de 750°C a 900°C, el carbonato de calcio (CaCO3 ) de la piedra caliza se calcina habitualmente dando oxido de calcio (CaO), que convierte SO2 y SO3 en sulfato de calcio (CaSO4 ), es decir, yeso, que puede retirarse del horno junto con las cenizas producidas en la combustion. Si el contenido de dioxido de carbono (CO2 ) en el horno es superior a un determinado lfmite y la temperatura es lo suficientemente baja, tambien es posible que el carbonato de calcio no se calcine proporcionando CaO, sino que se conviertan el SO2 y el SO3 directamente mediante el CaCO3 dando CaSO4.
La combustion de oxicombustible es un procedimiento conocido aunque aun en desarrollo para realizar la combustion de combustible mediante un oxidante que consiste en oxfgeno y gas de combustion reciclado. El proposito de la oxicombustion es producir gas de combustion que consiste principalmente en CO2 y H2O, con cantidades mas reducidas de otros gases, tales como oxfgeno, argon y nitrogeno. Puede eliminarse el vapor de agua del gas de combustion mediante condensacion, despues de lo cual el gas de combustion consiste principalmente (por ejemplo, en un 90%) en CO2. Por lo tanto, es relativamente sencillo separar, enfriando y comprimiendo, el CO2 del gas de combustion en forma lfquida o supercntica, que despues puede transportarse a un almacenamiento final.
Una planta de caldera de combustion de oxicombustible es complicada, en comparacion con una planta de caldera convencional para la combustion con aire, presentando una unidad de separacion de aire (ASU) para producir oxfgeno y una unidad de procesamiento de CO2 (CPU) para separar CO2 del gas de combustion. La caldera misma puede disenarse de forma que parezca en gran medida una caldera de CFB de combustion con aire normal y permita tambien operarla en modo de combustion con aire. En modo de combustion de oxicombustible, una gran parte del gas de combustion se recircula de nuevo al horno a fin de reemplazar el nitrogeno presente en el gas oxidante del modo de combustion con aire. Por lo tanto, la temperatura de combustion, asf como la velocidad de fluidizacion y la eficacia de transferencia de calor pueden mantenerse casi invariables. Como mayor diferente con la combustion con aire, el caudal del gas de combustion extrafdo desde la planta de caldera en el modo de combustion de oxicombustible, debido al reciclaje del gas de combustion, es solo una fraccion, normalmente el 25-35%, del caudal del gas de combustion descargado desde el horno.
En ausencia de nitrogeno en el gas oxidante, las concentraciones maximas teoricas de diversas impurezas gaseosas, tales como SOx, son multiples en comparacion con la combustion con aire. Esto significa que si se aplica el mismo lfmite superior para las impurezas que en la combustion con aire (como ppm o mg/m3), la eficacia de captura debena ser mucho mayor. Tambien es posible que se requiera una eficacia de captura de SOx elevada, por ejemplo, para evitar la disolucion de SO2 en el CO2 lfquido o supercntico producido en la CPU. Una eficacia de reduccion de azufre relativamente satisfactoria puede obtenerse en calderas de CFB convencionales unicamente alimentando aditivo reductor de dioxido de azufre, habitualmente piedra caliza (carbonato de calcio), directamente al horno. No obstante, a fin de lograr una eficacia de reduccion del 98% o superior en el horno, el aditivo reductor debe alimentarse el horno en abundancia con respecto al azufre presente en el combustible; normalmente se requiere una relacion molar Ca/S de hasta 4 o 5 con carbones con un porcentaje de azufre reducido. Con dichas relaciones Ca/S, la ceniza del fondo y la ceniza volante descargadas del horno pueden contener una cantidad elevada de CaO en exceso, normalmente mas del 20%, lo que dificulta la utilizacion o la eliminacion de las cenizas. La calcinacion de cantidades excesivas de piedra caliza para formar oxido de calcio tambien puede reducir la eficacia termica de la caldera. En el documento DE 3546465 se divulga un procedimiento de reduccion de las emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado en circulacion de combustion de oxicombustible que tiene las caractensticas especificadas en el preambulo de la reivindicacion 1.
La patente US n° 4.309.393 divulga un procedimiento de reduccion de azufre para una caldera de lecho fluidizado de combustion con aire en el que se anade piedra caliza al horno en relaciones Ca/S que vanan de 1 a 1,5, a fin de proporcionar una reduccion de azufre del 30 al 60% en el horno. Las cenizas producidas en el horno, que contienen una cantidad considerable de CaO, se recogen y se tratan para su utilizacion en otra etapa de reduccion de azufre dispuesta en el conducto para gas de combustion aguas abajo del horno.
La patente US n° 7.427.384 divulga un procedimiento de reduccion de azufre para una caldera de lecho fluidizado de combustion con aire en el que se reduce en primer lugar dioxido de azufre alimentando carbonato de calcio al horno a una relacion Ca/S de como maximo 1,0, preferentemente de entre 0,6 y 1,0, y en segundo lugar en una etapa de reduccion de azufre aguas abajo del horno.
La patente US n° 6.024.029 divulga una caldera de combustion de oxicombustible con una depuradora acida dispuesta en la rama del canal para gas de combustion que discurre desde la caldera hasta la CPU. Por lo tanto, es posible purificar solo la corriente de gas de combustion pequena transportada a la CPU, y se logran unos costes de inversion reducidos y un consumo de absorbente total reducido.
Una desventaja del proceso de combustion descrito en la patente US n° 6.024.029 es que sin la captura de azufre en el horno, las concentraciones de SO2 en la caldera pueden aumentar a un nivel muy elevado, por ejemplo, a aproximadamente 10.000 ppm con un combustible que contenga el 2,6% de azufre. Ademas, se espera que se convierta en SO3 una parte del SO2 , posiblemente de hasta el 15%. Asf, la concentracion de SO3 podna aumentar hasta 1.500 ppm, con lo que el punto de rodo acido aumentana claramente mas que en la combustion convencional, por ejemplo, a mas de 200°C. El aumento del punto de rodo acido es tambien parcialmente debido al hecho de que la concentracion de H2 O del gas de combustion es en la combustion de oxicombustible claramente superior a la presente en una combustion convencional con aire. Asf, un proceso de combustion de oxicombustible sin una captura de azufre en el horno podna requerir cambios significativos en las disposiciones, por ejemplo, materiales que se van a utilizar, en el extremo fno del canal para gas de combustion. Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un procedimiento eficaz para reducir emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustion de oxicombustible.
Para lograr el objetivo mencionado anteriormente, y otros objetivos, de la presente invencion, se proporciona un procedimiento de reduccion de emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustion de oxicombustible segun la parte caracterizadora de la reivindicacion independiente. Por lo tanto, se proporciona un procedimiento de reduccion de emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustion de oxicombustible, en el que la segunda corriente se alimenta a una velocidad tal con respecto a la primera corriente que la relacion molar de calcio en la segunda corriente con respecto al azufre en la primera corriente (la relacion molar Ca/S) sea de entre aproximadamente 0,02 y aproximadamente 0,1, a fin de capturar por lo menos una parte del SO3 formado en el horno o en el canal de gas de combustion superior dando CaSO4, y el procedimiento comprende la etapa de capturar por lo menos una parte del SO2 formado en una etapa de reduccion de azufre dispuesta en el canal de descarga.
La presente invencion se refiere, por lo tanto, a un procedimiento de reduccion de emisiones de oxido de azufre de una caldera de combustion de oxicombustible, en el que se alimenta CaCO3 al horno a una velocidad que es claramente inferior a la que se utiliza en la combustion de CFB convencional con aire. El procedimiento se basa en calculos que muestran que el CaSO4 se encuentra en equilibrio qmmico muy estable, si existe SO3 en el gas de combustion, y cuando se descompone CaSO4, se liberara SO2. El resultado puede interpretarse como que el SO3 es incluso mas propenso a reaccionar con el CaCO3 o el CaO que el SO2 , y, asf, el absorbente actua como un reductor muy eficaz de la cantidad de SO3. En otras palabras, se espera que la piedra caliza inyectada al horno en pequenas cantidades reaccione selectivamente con SO3 y menos con SO2. Asf, incluso una cantidad relativamente pequena de carbonato de calcio alimentada al horno de combustion de oxicombustible parece capturar muy eficazmente la mayor parte del SO3 formado durante la combustion.
Segun la presente invencion, se alimenta CaCO3 ventajosamente al horno solo a una velocidad suficiente para que una proporcion sustancial, preferentemente casi todo, el SO3 formado, se capture en el horno o en el canal de gas de combustion superior dando CaSO4. Simultaneamente, la mayor parte del SO2 no se captura por el CaCO3 alimentado al horno, pero, en cambio, puede capturase en otra etapa de reduccion de azufre dispuesta en el canal de descarga.
Si no se alimenta CaCO3 al horno, la concentracion de SO2 del gas de combustion en el canal de gas de combustion superior puede volverse muy alta, y el contenido de SO3 es normalmente por lo menos el 1%, posiblemente de hasta el 15%, del contenido de SOx total, es decir, del contenido de SO2 y SO3. Segun una forma de realizacion preferida de la presente invencion, el CaCO3 se alimenta al horno a una velocidad tal que menos del 20% del azufre se captura dando CaSO4 en el horno o en el canal de gas de combustion superior por el CaCO3 alimentado al horno, y el contenido de SO3 es como maximo el 0,25% del contenido de SO2 y SO3 en el canal de gas de combustion superior. Segun otra forma de realizacion preferida de la presente invencion, el CaCO3 se alimenta al horno a una velocidad tal que menos del 30% del azufre se captura dando CaSO4 en el horno o en el canal de gas de combustion superior por el CaCO3 alimentado al horno, y el contenido de SO3 es como maximo el 0,125% del contenido de SO2 y SO3 en el canal de gas de combustion superior.
Segun calculos de equilibrio, una proporcion sustancial de SO2 podna oxidarse dando SO3 aguas abajo del horno. No obstante, la cinetica de la reaccion de oxidacion es lenta a temperaturas inferiores a las del horno y, por lo tanto, la concentracion de SO3 puede seguir encontrandose esencialmente al nivel que tiene en aproximadamente la salida del horno o poco despues de la misma. Por lo tanto, el gas de combustion presente en el canal de gas de combustion superior puede contener solo una concentracion reducida de SO3 mientras que posee una concentracion muy elevada de SO2.
Segun la presente invencion, se alimenta carbonato de calcio al horno a una velocidad tal, dependiendo de la cantidad de SO3 que se forma durante la combustion, que la relacion molar Ca/S sea de entre aproximadamente 0,02 y aproximadamente 0,1. Debido a que la parte de CaCO3 alimentada al horno puede consumirse mediante reacciones con SO2 , puede ser ventajoso alimentar mas CaCO3 que solo la cantidad necesaria para capturar SO3.
Segun una forma de realizacion preferida de la presente invencion, el procedimiento comprende una etapa de medicion del contenido de SO3 en el canal de gas de combustion superior, y se determina la relacion molar Ca/S, es decir, se determina la velocidad de alimentacion de CaCO3 al horno a fin de limitar el contenido de SO3 medido por debajo de un lfmite predeterminado. La velocidad de alimentacion de CaCO3 se selecciona preferentemente de modo que el contenido de SO3 medido sea inferior a 20 ppm, de forma incluso mas preferida de modo que el contenido de SO3 medido sea inferior a 10 ppm. Debido a que una parte del SO2 formado puede convertirse en SO3 en el extremo caliente del canal para gas de combustion, el contenido de SO3 del gas de combustion se mide ventajosamente en una ubicacion aguas abajo de la region de conversion de SO3 eficaz, tal como a una temperatura inferior de 500°C. El contenido de SO3 del gas de combustion puede determinarse mediante cualquier procedimiento conocido, o bien en lmea en el canal para gas de combustion o bien en muestras de gas de combustion. Ventajosamente, el contenido de SO3 se mide inmediatamente aguas abajo de un filtro para polvo dispuesto en el canal para gas de combustion.
Segun otra forma de realizacion preferida de la presente invencion, el procedimiento comprende una etapa de medicion del punto de rodo acido del gas de combustion y la relacion Ca/S se determina de forma que mantenga el punto de rodo acido por debajo de un lfmite predeterminado. La velocidad de alimentacion de CaCO3 se selecciona preferentemente de forma que el punto de rodo acido sea inferior a 140°C, de forma incluso mas preferida de forma que el punto de rodo acido sea inferior a 130°C.
Segun una forma de realizacion ventajosa de la presente invencion, el diametro medio del carbonato de calcio alimentado al horno es preferentemente inferior a aproximadamente 200 pm, de forma incluso mas preferida inferior a aproximadamente 50 pm. Utilizando dichas partfculas finas, el carbonato de calcio no permanece mucho tiempo en la circulacion caliente de la caldera de CFB, sino que, en cambio, tiene una probabilidad bastante elevada de escapar, junto con gas de combustion limpiado, a traves de la salida de gases del separador de partfculas de la caldera de CFB. Por lo tanto, la utilizacion de CaCO3 fino minimiza posibles efectos perjudiciales de los compuestos de calcio que se acumulan en el bucle de circulacion caliente, tal como la recarbonacion de CaO. Ademas, es ventajoso utilizar un CaCO3 fino basandose en la observacion de que el CaCO3 fino parece mejorar la selectividad de captura de SO3 en lugar de SO2. La razon para este efecto es probablemente que el CaCO3 o CaO seco continua capturando SO3 incluso a temperaturas relativamente bajas, es decir a 700-200°C, en las que el SO2 no se captura. La captura de SO3 en el canal para gas de combustion es especialmente importante en casos en los que un catalizador de NOx o determinadas capas de deposito en superficies de un sobrecalentador catalizan la oxidacion de SO2 a SO3. Cuando el gas de combustion arrastra partfculas finas de CaCO3 o CaO, el SO3 puede capturarse eficazmente incluso en la capa de partfculas de un filtro de polvo dispuesto en el canal para gas de combustion, es decir, normalmente a temperaturas de 180-140°C.
Segun la presente invencion, la captura de SO2 , o por lo menos la mayor parte del SO2 formado en la combustion del combustible, tiene lugar en una etapa de reduccion de azufre dispuesta en el canal de descarga, aguas abajo del punto de ramificacion, es decir, el punto de partida del canal de reciclaje. Esto se realiza mediante cualquier procedimiento conocido, por ejemplo, mediante un proceso de reduccion de azufre en seco, semiseco y humedo. La reduccion de azufre en humedo, por ejemplo, es mas ventajosa que la reduccion de azufre en horno dado que requiere mucha menos cantidad de absorbente. La captura de SO2 puede integrarse alternativamente en un proceso de CPU.
La captura de SO2 en el canal de descarga, aguas abajo del punto de ramificacion del canal de reciclaje, es ventajosa especialmente debido a que el volumen del flujo de gas de combustion en el mismo es mucho mas pequeno que aguas arriba del punto de ramificacion del canal de reciclaje. Asf, el tamano y los costes de inversion, asf como los costes de operacion, del equipo de captura de SO2 se minimizan. Otra ventaja es que el producto del proceso de captura de azufre puede usarse mas facilmente cuando no hay ceniza mezclada con el producto.
La presente invencion presenta un procedimiento optimizado para capturar SOx en la combustion de CFB de oxicombustible, teniendo en cuenta el control del punto de rodo acido en la caldera. La mayor parte del SO2 formado se captura con un dispositivo de limpieza eficaz tal como una depuradora humeda dispuesta en la corriente de gas de combustion en el canal de descarga, es decir, despues del punto de ramificacion del gas de combustion reciclado. Simultaneamente, una pequena cantidad de carbonato de calcio, o piedra caliza, se inyecta en el horno para controlar el nivel de SO3 y mantener el punto de rodo acido bajo. Basandose en la idea de que la inyeccion de piedra caliza se lleva a cabo para controlar el SO3 mas que el SO2 , la relacion molar Ca/S es mucho mas pequena de lo habitual, preferentemente se encuentra en el intervalo de 0,02-0,5. Por lo tanto, el consumo de absorbente y los volumenes de ceniza generados se minimizan, y se evita un exceso de CaO en la ceniza.
La descripcion breve anterior, asf como otros objetivos, caractensticas y ventajas de la presente invencion se apreciaran con mayor detalle haciendo referencia a la descripcion detallada siguiente de las formas de realizacion actualmente preferidas, pero no obstante ilustrativas, segun la presente invencion, cuando se toman en conjunto con el dibujo adjunto, en el que:
la figura 1 es un diagrama esquematico de una planta de caldera de CFB de combustion de oxicombustible segun la presente invencion.
La figura 1 representa un diagrama esquematico de una planta de energfa de combustion de oxicombustible 10 con una caldera de lecho fluidizado en circulacion (CFB) 12, segun una forma de realizacion preferida de la presente invencion. La caldera comprende un horno 14, un separador de ciclon 16 conectado al horno y un canal para gas de combustion 18 para descargar gas de combustion limpiado desde el separador de ciclon. El horno 14 incluye medios convencionales 20 para alimentar un gas oxidante principal como gas fluidizante a traves de la caja de vientos 22 al fondo del horno, y medios 24 para introducir gas oxidante secundario a un nivel superior del horno. Puede introducirse gas oxidante secundario en multiples niveles, pero por motivos de claridad, se muestra un unico nivel en la figura 1.
El horno 12 incluye asimismo unos medios 26 para alimentar gas de combustion al horno 28 y medios para introducir piedra caliza, o carbonato de calcio, CaCO3 , en el horno. El carbonato de calcio puede reemplazarse en la practica por otro aditivo que tenga un efecto similar que el carbonato de calcio en la reduccion de oxidos de azufre. Los medios 26 y 28 para introducir el combustible y CaCO3 pueden incluir, por ejemplo, tolvas de alimentacion o silos de alimentacion, canales de alimentacion con transportadores de alimentacion, tales como cintas transportadoras o tornillos de alimentacion, rampas alimentadoras o sistemas de alimentacion neumaticos. Los medios 26 y 28 para introducir el combustible y CaCO3 pueden incluir adicionalmente medios 30 y 32 para controlar las velocidades de alimentacion del combustible y de CaCO3 , respectivamente. Los medios 30 y 32 para controlar las velocidades de alimentacion del combustible y CaCO3 pueden incluir, por ejemplo, alimentadores giratorios o controladores de gas portador.
Segun la presente invencion, unicamente una pequena parte de los oxidos de azufre formados durante la combustion del combustible se une al CaCO3 alimentado la horno, o al oxido de calcio, CaO, formado en el horno, para dar sulfato de calcio, CaSO4. La parte principal de los oxidos de azufre se capturara en otra etapa de reduccion de azufre, como se explicara a continuacion. El material no combustible del combustible y el CaSO4 se retiran del horno 12 a traves de un conducto de descarga de ceniza del fondo 34, y del gas de combustion a traves de un conducto de descarga de cenizas volantes 36 de un separador de polvo 38 dispuesto en el canal de gas de combustion 18. El separador de polvo 38 puede ser ventajosamente un separador de polvo electrostatico o un filtro de bolsa.
El gas oxidante es preferentemente una mezcla de oxfgeno sustancialmente puro, producido a partir de una corriente de aire 40 en una unidad de separacion de aire (ASU) 42, y una parte del gas de combustion, que se recicla a traves de un canal de reciclaje 44. El canal de reciclaje 44 comprende ventajosamente un controlador de flujo, tal como un ventilador controlable 46 y/o una compuerta 48, para controlar la velocidad de reciclaje del gas de combustion. La velocidad de reciclaje del gas de combustion se ajusta ventajosamente de forma que el contenido de O2 promedio del gas oxidante sea proximo al del aire, preferentemente de aproximadamente el 18% a aproximadamente el 28%. En algunas aplicaciones de la presente invencion, tambien es posible introducir las corrientes de gas de combustion reciclado y oxfgeno sustancialmente puro por separado, o multiples corrientes con diferentes contenidos de O2 , en, por ejemplo, diferentes partes del horno 14.
Como es habitual, el horno 14 comprende habitualmente superficies de evaporacion, no mostradas en la figura 1, y el canal para gas de combustion 18 comprende adicionalmente superficies intercambiadoras de calor 50, 52, por ejemplo, sobrecalentadores y economizadores. Por motivos de simplicidad, la figura 1 muestra solamente dos superficies intercambiadoras de calor 50, 52, pero, en la practica, el canal para gas de combustion 18 comprende habitualmente multiples superficies sobrecalentadoras, recalentadoras y economizadoras para recuperar calor a partir del gas de combustion. Entre las superficies de intercambio de calor generadoras de vapor 50 y 52, esta dispuesto un intercambiador de calor gas-gas 54, tal como un intercambiador de calor regenerativo, para transferir calor desde el gas de combustion directamente a la parte de reciclaje del gas de combustion. La cantidad y la disposicion de superficies de intercambio de calor no son relevantes para la presente invencion, y pueden diferir de lo mostrado en la figura 1.
El canal para gas de combustion 18 tambien puede comprender otras unidades de limpieza de gases convencionales, tales como un catalizador reductor de NOX (SCR) dispuesto aguas arriba del punto de ramificacion 56 del canal de reciclaje 44. Dichas unidades, no obstante, no se muestran en la figura 1.
El punto de ramificacion 56 divide el canal para gas de combustion 18 en una parte aguas arriba del canal para gas de combustion 58, es decir, un canal de gas de combustion superior, y un canal de descarga 60. En el punto de ramificacion, la corriente de gas de combustion se divide en una parte de reciclaje, que se transporta a traves del canal de reciclaje 44 de nuevo al horno 14, y una parte final, que se descarga del sistema a traves del canal de descarga 60.
El canal de descarga 60 comprende una unidad de procesamiento de dioxido de carbono (CPU) 62 para enfriar, limpiar y comprimir la parte final del gas de combustion a fin de separar dioxido de carbono del mismo. La CPU 62 comprende habitualmente un secador para eliminar completamente toda el agua del gas de combustion, y un separador para separar una corriente de gases no condensables 64, tales como oxfgeno, y posiblemente otras impurezas, del dioxido de carbono. Una corriente de dioxido de carbono 66 se captura normalmente en un estado lfquido o supercntico, a una presion de, por ejemplo, aproximadamente 110 bar, de forma que pueda transportarse para su uso posterior o almacenarse en un lugar adecuado. La figura 1 muestra, por separado, un enfriador de gas de condensacion 68, ubicado aguas arriba de la unidad de captura de dioxido de carbono 60, para eliminar inicialmente agua del gas de combustion.
Puede conectarse un canal para oxfgeno 68 directamente desde la ASU 42 al horno 14, pero ventajosamente el canal para oxfgeno 68 y el canal de reciclaje 44 estan ambos conectados a un mezclador 70, y se conduce una corriente de gas mixto como gas oxidante al horno a traves de los medios de alimentacion de gas oxidante 20, 24.
El sistema tambien puede comprender una captacion de aire 72 para alimentar aire al horno. La corriente de aire se introduce preferentemente en el canal de reciclaje 44 aguas arriba del intercambiador de calor gas-gas 54, con lo que es posible transferir calor directamente desde el gas de combustion a la corriente de aire. El proposito de la captacion de aire 72 es posibilitar una conmutacion de combustion de oxicombustible a combustion con aire y viceversa. Asf, cuando se introduce aire a la lmea de reciclaje de gas, el suministro de oxfgeno se detiene, y el reciclaje del gas de combustion se minimiza o, preferentemente, se detiene totalmente, utilizando la compuerta 48. El gas de combustion comprende, en el modo de combustion con aire, dioxido de carbono y agua mezclados con una gran cantidad de nitrogeno, por lo que no es posible capturar facilmente el dioxido de carbono a partir del gas de combustion, que, por lo tanto, en este caso, se libera al medio ambiente a traves de una chimenea 74. En el modo de combustion con aire, cualquier captura requerida de SOx se realiza ventajosamente mediante procedimientos convencionales, por ejemplo, mediante una captura eficaz de azufre en horno.
En el canal de descarga 58 se dispone una etapa de reduccion de azufre 76, para capturar el SO2 remanente en el gas de combustion. Esta etapa puede incluir un equipo de reduccion de azufre en seco, semiseco y/o humedo, diferentes tipos que son bien conocidos de por sf, y, por lo tanto, no se describen en la presente memoria. La etapa de reduccion de azufre 76 incluye ventajosamente medios 78 para anadir un segundo aditivo reductor de azufre, por ejemplo hidroxido de calcio, en forma de partfculas secas o semisecas o como dispersion acuosa. Los medios 78 para anadir el segundo aditivo reductor de azufre pueden incluir, por ejemplo, una boquilla o un sistema pulverizador. Debido a que la etapa de reduccion de azufre final esta dispuesta en el canal de descarga 60, en el que el caudal de gas de combustion es solo una pequena parte, tal como el 30%, del caudal del gas de combustion descargado desde el horno 14, el tamano del equipo de la segunda etapa de reduccion de azufre 76 se minimiza. De forma correspondiente, tambien la cantidad de segundo aditivo reductor de azufre necesaria para reducir altas concentraciones de azufre eficazmente es relativamente pequena. Segun una forma de realizacion alternativa de la presente invencion, no mostrada en la figura 1, la captura de SO2 , es decir, la etapa de reduccion de azufre final, esta integrada en la CPU.
Se ha descubierto que se obtiene un proceso de reduccion de azufre especialmente ventajoso combinando reduccion de azufre en el horno 14 con una etapa de reduccion de azufre 76 aguas abajo, en el que solo tiene lugar una cantidad limitada de reduccion de azufre en el horno. Segun la presente invencion, la reduccion de azufre en el horno se limita proporcionando una relacion molar Ca/S de aproximadamente 0,02 a aproximadamente 0,1. Mediante esta pequena cantidad de CaCO3 , la totalidad o por lo menos la mayor parte del SO3 formado en el horno puede capturarse, pero los efectos perjudiciales de CaCO3 en exceso se minimizan. Cuando la planta de combustion de oxicombustible se usa en combustion con aire, por ejemplo, en la puesta en marcha de la planta, la velocidad de alimentacion de CaCO3 al horno se aumentana ventajosamente a fin de obtener una captura de oxido de azufre suficiente en el horno.
Aunque la invencion se ha descrito en la presente memoria a tftulo de ejemplo con respecto a lo que se considera que son en este momento las formas de realizacion mas preferidas, debe apreciarse que la invencion no esta limitada a las formas de realizacion divulgadas, sino que pretende comprender diversas combinaciones o modificaciones de sus caractensticas y diversas otras aplicaciones incluidas dentro del alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de reduccion de las emisiones de oxido de azufre de una caldera de lecho fluidizado circulante de combustion de oxicombustible, que comprende las etapas de:
(a) suministrar una primera corriente que comprende un combustible carbonoso que contiene azufre a un horno de la caldera;
(b) suministrar una segunda corriente que comprende CaCO3 al horno;
(c) suministrar una corriente de oxfgeno sustancialmente puro al horno para realizar la combustion del combustible, formandose asf SO2 y SO3 y se produce gas de combustion que consiste principalmente en dioxido de carbono y agua;
(d) descargar el gas de combustion desde el horno a un canal de gas de combustion superior;
(e) reciclar una primera parte del gas de combustion desde el canal de gas de combustion superior a traves de un canal de reciclaje de vuelta al horno y
(f) descargar una segunda parte del gas de combustion desde el canal de gas de combustion superior a traves de un canal de descarga,
caracterizado por que la segunda corriente se suministra a una velocidad tal con relacion a la primera corriente que la relacion molar de calcio en la segunda corriente respecto al azufre en la primera corriente (la relacion molar Ca/S) se encuentre entre aproximadamente 0,02 y aproximadamente 0,1 para capturar por lo menos una parte del SO3 formado en el horno o en el canal de gas de combustion superior con respecto a CaSO4 , y el procedimiento comprende la etapa de
(g) capturar por lo menos una parte del SO2 formado en una fase de reduccion de azufre dispuesta en el canal de descarga.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la segunda corriente se suministra al horno a una velocidad tal que menos de 20% del azufre se captura con respecto a CaSO4 en el horno o en el canal de gas de combustion superior por el CaCO3 suministrado al horno y el contenido de SO3 es a lo sumo 0,25% del contenido de SO2 y SO3 en el canal de gas de combustion superior.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la segunda corriente se suministra al horno a una velocidad tal que menos de 30% del azufre se captura con respecto a CaSO4 en el horno o en el canal de gas de combustion superior por el CaCO3 suministrado al horno y el contenido de SO3 es a lo sumo 0,125% del contenido de SO2 y SO3 en el canal de gas de combustion superior.
4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa de medir el punto de rodo acido del gas de combustion y la relacion Ca/S esta determinada para mantener el punto de rodo acido por debajo de un lfmite predeterminado.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado por que la relacion Ca/S esta determinada para mantener el punto de rodo acido por debajo de 140°C.
6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, caracterizado por que la relacion Ca/S esta determinada para mantener el punto de rodo acido por debajo de 130°C.
7. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa de medir el contenido de SO3 en el canal de gas de combustion superior y la relacion molar Ca/S esta determinada para limitar el contenido de SO3 medido por debajo de un lfmite predeterminado.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa de medir el contenido de SO3 en el canal de gas de combustion superior y la relacion molar Ca/S esta determinada para limitar el contenido de SO3 medido por debajo de 20 ppm.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa de medir el contenido de SO3 en el canal de gas de combustion superior y la relacion molar Ca/S esta determinada para limitar el contenido de SO3 medido por debajo de 10 ppm.
10. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el diametro medio del carbonato de calcio suministrado al horno es inferior a aproximadamente 200 pm.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado por que el diametro medio del carbonato de calcio suministrado al horno es inferior a aproximadamente 50 pm.
12. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la captura de SO2 en la fase de reduccion de azufre se realiza mediante uno de un proceso de reduccion de azufre en seco, semiseco y humedo o por que la fase de reduccion de azufre se integra en un proceso de CPU.
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