La combustión de carbón en instalaciones de generación de energía produce residuos sólidos, como cenizas de fondo y volantes, y gases de combustión que se emiten a la atmósfera. Muchas plantas deben eliminar las emisiones de SOx de los gases de combustión mediante sistemas de desulfuración de gases de combustión (FGD). Las tres tecnologías principales de FGD utilizadas en los EE. UU. son el lavado húmedo (85 % de las instalaciones), el lavado seco (12 %) y la inyección de sorbente seco (3 %). Los depuradores húmedos suelen eliminar más del 90 % de los SOx, en comparación con los depuradores secos, que eliminan el 80 %. Este artículo presenta tecnologías de última generación para el tratamiento de aguas residuales generadas por procesos húmedos.Sistemas DGF.
Conceptos básicos de DGC húmeda
Las tecnologías de DGC húmedas tienen en común una sección de reactor de lodos y una sección de deshidratación de sólidos. Se han utilizado varios tipos de absorbentes, incluidas torres empaquetadas y de bandejas, depuradores venturi y depuradores por aspersión en la sección del reactor. Los absorbentes neutralizan los gases ácidos con una suspensión alcalina de cal, hidróxido de sodio o piedra caliza. Por diversas razones económicas, los depuradores más nuevos tienden a utilizar lechada de piedra caliza.
Cuando la piedra caliza reacciona con los SOx en las condiciones reductoras del absorbente, el SO2 (el componente principal de los SOx) se convierte en sulfito y se produce una suspensión rica en sulfito de calcio. Los sistemas FGD anteriores (denominados sistemas de oxidación natural o de oxidación inhibida) producían un subproducto de sulfito de calcio. Más nuevoSistemas DGFemplear un reactor de oxidación en el que la suspensión de sulfito de calcio se convierte en sulfato de calcio (yeso); estos se conocen como sistemas FGD de oxidación forzada de piedra caliza (LSFO).
Los sistemas LSFO FGD modernos típicos utilizan una torre de absorción con un reactor de oxidación integral en la base (Figura 1) o un sistema de burbujeo por chorro. En cada uno de ellos, el gas se absorbe en una suspensión de piedra caliza en condiciones anóxicas; la suspensión luego pasa a un reactor aeróbico o zona de reacción, donde el sulfito se convierte en sulfato y el yeso precipita. El tiempo de detención hidráulica en el reactor de oxidación es de unos 20 minutos.
1. Sistema FGD de oxidación forzada de piedra caliza (LSFO) de columna de pulverización. En un depurador LSFO, la suspensión pasa a un reactor, donde se agrega aire para forzar la oxidación del sulfito a sulfato. Esta oxidación parece convertir el selenito en selenato, lo que resulta en dificultades de tratamiento posteriores. Fuente: CH2M COLINA
Estos sistemas normalmente funcionan con sólidos suspendidos del 14% al 18%. Los sólidos suspendidos consisten en sólidos finos y gruesos de yeso, cenizas volantes y material inerte introducido con la piedra caliza. Cuando los sólidos alcanzan un límite superior, se purga la suspensión. La mayoría de los sistemas LSFO FGD utilizan sistemas mecánicos de separación y deshidratación de sólidos para separar el yeso y otros sólidos del agua de purga (Figura 2).
2. Sistema de deshidratación de yeso con purga FGD. En un sistema típico de deshidratación de yeso, las partículas de la purga se clasifican o separan en fracciones gruesas y finas. Las partículas finas se separan en el rebose del hidroclon para producir un flujo inferior que consiste principalmente en grandes cristales de yeso (para venta potencial) que pueden deshidratarse hasta un bajo contenido de humedad con un sistema de deshidratación por cinta al vacío. Fuente: CH2M COLINA
Algunos sistemas FGD utilizan espesadores por gravedad o estanques de sedimentación para la clasificación y deshidratación de sólidos, y algunos utilizan centrífugas o sistemas de deshidratación de tambores de vacío giratorios, pero la mayoría de los sistemas nuevos utilizan hidroclones y correas de vacío. Algunos pueden utilizar dos hidroclones en serie para aumentar la eliminación de sólidos en el sistema de deshidratación. Una parte del exceso del hidroclón puede devolverse al sistema FGD para reducir el flujo de aguas residuales.
La purga también puede iniciarse cuando hay una acumulación de cloruros en la lechada de FGD, requerida por los límites impuestos por la resistencia a la corrosión de los materiales de construcción del sistema de FGD.
Características de las aguas residuales FGD
Muchas variables afectan la composición de las aguas residuales del DGF, como la composición del carbón y la piedra caliza, el tipo de depurador y el sistema de deshidratación de yeso utilizado. El carbón aporta gases ácidos, como cloruros, fluoruros y sulfatos, así como metales volátiles, como arsénico, mercurio, selenio, boro, cadmio y zinc. La piedra caliza aporta hierro y aluminio (de minerales arcillosos) a las aguas residuales del FGD. La piedra caliza generalmente se pulveriza en un molino de bolas húmedo, y la erosión y corrosión de las bolas aportan hierro a la lechada de piedra caliza. Las arcillas tienden a contribuir con los finos inertes, que es una de las razones por las que las aguas residuales se purgan del depurador.
De: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; y Silas W. Givens, PE.
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Hora de publicación: 04-ago-2018