Desulfuración de Gases de Combustión

Desde 1979, cuando el mercado de la desulfuración de gases de combustión creció en Europa y EE. UU. debido a límites de emisión más estrictos, EKATO equipa centrales eléctricas de carbón con agitadores diseñados específicamente para las exigencias extremas del equipo y estableció el estándar para la tecnología utilizada hoy en día. Con más de 12.000 agitadores vendidos en todo el mundo, EKATO es el proveedor número 1 de agitadores en este mercado.

Durante los primeros años de la década de 1980, el sumidero del absorbedor de una planta de desulfuración de gases de combustión estaba generalmente equipado con una rejilla de inyección para introducir el aire de oxidación en el proceso. Las pequeñas salidas de las tuberías se obstruían fácilmente con los sólidos y generaban importantes costes de inversión, reparación y mantenimiento.

Bajo este aspecto, EKATO desarrolló en 1983, con numerosas pruebas de laboratorio a escala operativa, el sistema de gasificación con agitador con la lanza de aire de oxidación colocada delante del impulsor. Con este nuevo desarrollo, EKATO estableció el primer referente en el mercado de la desulfuración de gases de combustión. Hoy en día, más del 90 % de todas las plantas modernas de desulfuración de gases de combustión en todo el mundo utilizan este tipo de sistema de agitador-lanza. Otro gran problema en el proceso de desulfuración de gases de combustión es la alta abrasión en las aspas del impulsor, provocada por la alta concentración de sólidos y cenizas volantes. Prolongar la vida útil fue el objetivo para desarrollar el impulsor EKATO Wingjet.

En 1994, EKATO descubrió el enfoque innovador en la construcción aeronáutica. En las puntas de las alas de los aviones modernos se encuentra un dispositivo de punta alar. Inspirado en ello, el EKATO Wingjet tiene un dispositivo de punta alar en cada aspa que reduce en gran medida el vórtice creado por la compensación de presión en las puntas de las aspas, la principal razón de la abrasión. Este diseño de impulsor sigue siendo el referente para los agitadores de desulfuración de gases de combustión actuales.

Existen tres procesos principales de desulfuración, cada uno de los cuales se aplica en varias modificaciones:

• seco (absorción o adsorción aditiva)
• semiseco (absorción)
• húmedo (absorción de cal o amoníaco)

Dado que los absorbentes cal y amoníaco están fácilmente disponibles y el producto del proceso húmedo se utiliza o elimina con facilidad, este proceso es empleado actualmente por más del 90 % de todas las plantas de desulfuración en todo el mundo. La imagen proporciona un diagrama de flujo simplificado de una planta de este tipo, en este caso el proceso de desulfuración de gases de combustión KRC de dos etapas. Con este proceso, el dióxido de azufre (SO2) contenido en el gas de combustión se absorbe químicamente en una suspensión acuosa de lavado de piedra caliza (CaCO3), cal viva (CaO) o cal apagada (Ca(OH)2) según la fórmula simplificada

SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2

y luego se oxida con oxígeno atmosférico O2 en una serie de pasos para producir yeso (CaSO4):

CaSO3 + O2 → CaSO4

Si se utiliza piedra caliza, el proceso comienza mezclando harina de piedra caliza y agua en un tanque de preparación y luego transfiriendo la suspensión resultante al tanque de alimentación del depurador. Dado que el proceso de absorción reacciona de forma sensible incluso a pequeñas fluctuaciones en la alimentación del depurador, la distribución de partículas en la suspensión de piedra caliza debe ser absolutamente uniforme, a pesar de las geometrías de tanque muy variables.

El gas limpio que sale de la planta se utiliza para enfriar el gas de combustión entrante hasta aproximadamente 50 °C. Este último se introduce luego por el lateral del depurador de una o dos etapas. Por encima de la entrada de gases de combustión se montan varios niveles de boquillas, que pulverizan el gas con una suspensión de lavado recirculada continuamente. Utilizando el principio de contracorriente, esto lava eficazmente el SO2 de los gases de combustión junto con otros gases ácidos y tóxicos (gas de ácido clorhídrico, fluoruro de hidrógeno).

La suspensión desciende luego al sumidero del absorbente debajo de la entrada de gases de combustión. Aquí, los productos intermedios que se han formado (sulfito de calcio, hidrogenosulfito) se oxidan con aire insuflado a través de lanzas para producir yeso. La suspensión de yeso resultante se pasa a través de hidrociclones (para la separación y el reciclaje de finos) al tanque de suspensión de yeso. Después de ser deshidratado y secado, el yeso está disponible para diversos usos, por ejemplo, en la industria de la construcción.

Además del tratamiento de gases de combustión descrito, que previene la contaminación del aire, también se requieren amplias medidas para tratar las aguas residuales del proceso.

Suspensión

Los agitadores montados horizontalmente, instalados en número alrededor de la torre del depurador, mantendrán una suspensión completa y fiable sin contacto con el fondo. Se deben evitar las sedimentaciones y la acumulación de partículas de yeso formadas en el sumidero del depurador para un funcionamiento continuo e ininterrumpido de la torre del depurador.

Esto se logra mediante ajustes angulares óptimos, tanto vertical (α) como lateralmente (β), además de la colocación estratégica de los agitadores alrededor del depurador.

Sin el ajuste de ángulo correcto y con demasiada distancia entre los agitadores, pueden producirse sedimentos en el centro del recipiente o en la pared del recipiente, lo que puede provocar la obstrucción de las boquillas de la bomba. El ajuste de ángulo ideal depende de la escala.

Sistema de gasificación

Si el sulfito de calcio se produce a partir del dióxido de azufre y la cal se oxida a yeso con aire de sistemas de gasificación de tuberías cruzadas (rejilla de inyección fija), los agitadores del depurador deben mantener los sólidos en suspensión en el sumidero del depurador.

Pero estos sistemas de gasificación de tuberías cruzadas requieren mucho material y son inflexibles en operaciones de carga parcial. También son muy susceptibles a la obstrucción, lo que conduce a una reducción de la transferencia de masa de oxígeno.

El sistema de gasificación con agitador-lanza desarrollado por EKATO representa una simplificación sustancial en comparación con la gasificación de tuberías cruzadas. Este sistema emplea una o más lanzas en el lado de presión del impulsor para introducir el aire de oxidación. Aquí se dispersa en burbujas finas por las altas velocidades de flujo de la corriente creada por el impulsor y se distribuye por la sección transversal del recipiente.

Este sistema de gasificación con agitador-lanza pronto se convirtió en el estándar en el proceso de desulfuración de gases de combustión con piedra caliza húmeda, ya que ofrece grandes ventajas.

Ventajas del sistema de gasificación con agitador-lanza de EKATO:

• Alta eficiencia en la transferencia de masa de oxígeno, lo que reduce la cantidad de aire de oxidación requerido hasta en un 30 % en comparación con los sistemas de gasificación con rejilla de inyección.
• Las burbujas finas que se producen por las altas velocidades de flujo aplicadas por el impulsor tienen una superficie agregada extremadamente grande, lo que crea una transferencia de masa de oxígeno mucho más eficiente que una columna de burbujas con burbujas grandes.
• Largo tiempo de residencia de las burbujas
• La mayoría de los sistemas de gasificación con rejilla de inyección introducen el aire a un nivel por encima de los agitadores. Sin embargo, las lanzas del sistema de gasificación con agitador-lanza de EKATO distribuyen el aire de oxidación a un nivel de agitador mucho más bajo. Una mejor cobertura y burbujas más pequeñas prolongan el tiempo de residencia, mejorando así la utilización del oxígeno.
• Costes mínimos de instalación debido a la reducción de la cantidad de tuberías en el recipiente
• Sin riesgo de obstrucción

Es muy poco probable que las grandes aberturas de las tuberías se obstruyan. Como resultado, se garantiza una eficiencia estable de la dispersión del aire de oxidación en funcionamiento continuo, así como menores costes de mantenimiento.

Los agitadores EKATO están diseñados y fabricados para una vida útil a fatiga basada en la potencia nominal del motor y las cargas dinámicas máximas aplicadas. Para el diseño se consideran ciclos infinitos de las cargas dinámicas. Los agitadores EKATO han demostrado ser fiables y de larga duración en funcionamiento, incluso en condiciones de proceso severas como en un servicio de desulfuración de gases de combustión.

Cierre mecánico ESD 42L

Cierre mecánico de simple efecto lubricado por el producto para los agitadores de entrada lateral de desulfuración de gases de combustión. Este cierre mecánico tipo cartucho está diseñado específicamente para medios altamente abrasivos y corrosivos, proporcionando una larga vida útil y un fácil mantenimiento in situ.

Dispositivo de cierre

El dispositivo de cierre permite realizar el mantenimiento del cierre mecánico, o incluso reemplazarlo por completo, sin necesidad de detener o vaciar la torre del absorbedor.

Materiales

La selección adecuada de los materiales, considerando el nivel de pH, la temperatura y los cloruros, fluoruros, sólidos y oxígeno en el medio que se agita, es esencial para agitadores fiables con una larga vida útil.

En la práctica, existen dos casos fundamentales:

• Uso de materiales metálicos aleados para los agitadores absorbedores de montaje lateral
• Uso de acero al carbono sin alear revestido con caucho duro o blando para los agitadores verticales de montaje superior

Las partes de los agitadores de entrada lateral que entran en contacto con los medios altamente corrosivos y abrasivos están hechas de aceros inoxidables Super Austeníticos o de materiales Super Duplex.

El impulsor EKATO Wingjet está fabricado con un material Super Duplex fundido. Además, un diseño sin holguras y conexiones selladas de las piezas en contacto con el producto minimizan la corrosión por rendija y la picadura por los medios ácidos y sus cloruros.

Los agitadores de desulfuración de gases de combustión de EKATO están instalados y en funcionamiento con éxito en cientos de centrales eléctricas en todo el mundo desde 1980. Con más de 12.000 agitadores vendidos en todo el mundo a más de 1.500 plantas de desulfuración de gases de combustión, EKATO es el proveedor número 1 de agitadores en este mercado. Para obtener una lista de referencias detallada a nivel mundial o para una región específica, póngase en contacto con nosotros.