La desulfuración de gases de combustión por vía húmeda consiste, básicamente, en poner en contacto el gas con una lechada alcalina (o solución absorbente) finamente pulverizada, que absorbe el dióxido de azufre del gas. Dicho contacto se realiza en un equipo, especialmente diseñado para ello, denominado absorbedor o lavador húmedo.
En líneas generales, un sistema de desulfuración por vía húmeda de un efluente gaseoso, que emplee cal o caliza como reactivo absorbente, tiene los siguientes componentes (Pérez, 1997):
Sistema de alimentación del reactivo alcalino absorbente (cal/caliza).
Tanque de reacción, también conocido, en algunas configuraciones, como tanque de oxidación. Separador de gotas para el gas que abandona el absorbedor, conocido también por eliminador de nieblas. Sistema de emisión y acondicionamiento del gas depurado.
Sistemas de deshidratación y evacuación del subproducto o los residuos sólidos del proceso. Sistema de aporte, recuperación y almacenamiento de agua del proceso.
Equipos de impulsión para los fluidos involucrados: bombas, ventiladores, soplantes y compresores. Sistemas auxiliares de alimentación de aditivos.
Equipos de instrumentación adecuados para el control de la planta.
El esquema general de una planta de desulfuración húmeda con caliza queda representado en la Figura 3.1.
Figura 3.1. Esquema básico de desulfuración por vía húmeda con caliza (obtención de yeso). (Gutiérrez Ortiz et al. 2006)
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El presente proyecto no abarcará el diseño de todos los equipos que aparecen el la Figura 3.1. sino que se centrará en el diseño del absorbedor como equipo principal y los siguientes equipos auxiliares:
Tolva de almacenamiento de caliza
Bomba de aporte de agua al tanque de preparación de lechada fresca Tanque de preparación de lechada fresca
Bomba de aporte de lechada fresca al tanque de oxidación Soplante de aporte de aire al tanque de oxidación
Bomba de extracción de lechada de reacción en la corriente de purga Bombas de recirculación de lechada de reacción
Agitadores del tanque de preparación de lechada y del tanque de oxidación
Configuración de boquillas de pulverización de lechada y del anillo de distribución de aire en el tanque de oxidación.
Aunque no se ha diseñado el GGH, si se ha tenido en cuenta en los balances de masa y energía. Dichos equipos se muestran en la Figura 3.2., que servirá de base para realizar una descripción de la planta diseñada en este TFG.
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El gas de combustión entra en el absorbedor tras pasar a través de un intercambiador de calor regenerativo (GGH) con el fin de recalentar el gas de salida hasta los niveles de temperatura requeridos para su posterior emisión por chimenea. Adicionalmente, previamente a la entrada al abosorbedor, parte de la corriente gaseosa se desvía a través de un by-pass hacia la corriente que sale de la torre de absorción. De esta forma puede variarse el caudal de gas tratado y, por consiguiente, tanto la temperatura como el contenido en SO2 de los gases emitidos.
Por otra parte, la caliza, de granulometría fina y almacenada en tolvas, se alimenta a través de un tornillo sin fin a un tanque de mezclado, al igual que el agua necesaria, donde se prepara la lechada absorbente, que se introduce en el tanque de oxidación.
En el tanque de oxidación (forzada) se alimenta aire ambiente, que se burbujea a través de la solución con el fin de mejorar el contacto entre fases y así favorecer las reacciones de oxidación. Del tanque de oxidación se extrae la lechada que se pulveriza a través de los rociadores instalados en el absorbedor. En este equipo se ponen en contacto el efluente gaseoso y la lechada absorbente, llevándose a cabo la reacción entre el SO2 y el reactivo
alcalino (caliza). Antes de dejar el absorbedor, los gases “limpios” atraviesan los eliminadores de nieblas con el fin de separar las gotas líquidas arrastradas por éstos.
Finalmente, antes de su emisión por chimenea, los gases atraviesan el intercambiador de calor regenerativo, para alcanzar el nivel de temperatura requerido.
Del tanque de oxidación se extrae una corriente de purga a fin de controlar la concentración de sólidos en el mismo y conseguir un proceso estacionario. Una parte del agua necesaria para la producción de lechada fresca y la que entra por encima de los eliminadores de niebla se obtiene directamente de la red, si bien otra parte procede del agua depurada en un sistema cuyo diseño queda fuera del alcance del TFG.
Adicionalmente, en el tanque de reacción se produce la cristalización de las diversas especies disueltas presentes en la lechada, como consecuencia de la superación de los límites de solubilidad de las mismas en las condiciones del medio. Aquí intervienen los agitadores, que permiten que haya un cierto grado de sobresaturación que dificulta la precipitación del sólido hacia el fondo del tanque. La fracción sólida del slurry consiste, principalmente, en una mezcla de sulfito cálcico, sulfato cálcico, carbonato cálcico sin reaccionar y otros silicatos inertes presentes en la caliza fresca alimentada. Es muy importante que la formación de la fracción sólida se lleve a cabo en este tanque y no en el absorbedor u otros equipos, como bombas y conductos de lechada, donde podrían aparecer graves problemas de incrustaciones y deposiciones, afectándose al buen funcionamiento del sistema.