La combustión de carbón en las centrales eléctricas produce residuos sólidos, como cenizas de fondo y cenizas volantes, y gases de combustión que se emiten a la atmósfera. Muchas centrales deben eliminar las emisiones de SOx de los gases de combustión mediante sistemas de desulfuración de gases de combustión (DGC). Las tres principales tecnologías de DGC utilizadas en EE. UU. son el lavado húmedo (85 % de las instalaciones), el lavado seco (12 %) y la inyección de sorbente seco (3 %). Los lavadores húmedos suelen eliminar más del 90 % del SOx, en comparación con los lavadores secos, que eliminan el 80 %. Este artículo presenta tecnologías de vanguardia para el tratamiento de las aguas residuales generadas por el lavado húmedo.Sistemas FGD.
Fundamentos de la desulfuración de gases de combustión húmeda
Las tecnologías de desulfuración de gases de combustión (FGD) húmedas comparten una sección de reactor de lodos y una sección de deshidratación de sólidos. Se han utilizado diversos tipos de absorbedores, como torres de relleno y de platos, lavadores Venturi y lavadores de aspersión en la sección del reactor. Los absorbedores neutralizan los gases ácidos con una suspensión alcalina de cal, hidróxido de sodio o piedra caliza. Por diversas razones económicas, los lavadores más modernos suelen utilizar suspensión de piedra caliza.
Cuando la piedra caliza reacciona con el SOx en las condiciones reductoras del absorbedor, el SO2 (el componente principal del 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 sulfito de calcio como subproducto. Los sistemas más recientesSistemas FGDemplean un reactor de oxidación en el que la suspensión de sulfito de calcio se convierte en sulfato de calcio (yeso); estos se denominan sistemas FGD de oxidación forzada de piedra caliza (LSFO).
Los sistemas modernos típicos de desulfuración de gases de combustión (FGD) de fueloil pesado (LSFO) utilizan un absorbedor de torre de pulverización con un reactor de oxidación integrado en la base (Figura 1) o un sistema de burbujeo por chorro. En ambos casos, el gas se absorbe en una suspensión de piedra caliza en condiciones anóxicas; posteriormente, la suspensión pasa a un reactor aeróbico o zona de reacción, donde el sulfito se convierte en sulfato y precipita el yeso. El tiempo de retención hidráulica en el reactor de oxidación es de aproximadamente 20 minutos.
1. Sistema de desulfuración de gases de combustión (FGD) con oxidación forzada de piedra caliza mediante columna de pulverización (LSFO). En un depurador LSFO, la suspensión pasa a un reactor, donde se añade aire para forzar la oxidación del sulfito a sulfato. Esta oxidación parece convertir el selenito en selenato, lo que genera dificultades en el tratamiento posterior. Fuente: CH2M HILL
Estos sistemas suelen operar con sólidos en suspensión del 14 % al 18 %. Los sólidos en suspensión consisten en sólidos de yeso finos y gruesos, cenizas volantes y material inerte introducido con la caliza. Cuando los sólidos alcanzan un límite máximo, se purga el lodo. La mayoría de los sistemas FGD de LSFO 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 por purga de 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 hidrolizado para producir un efluente que consiste principalmente en cristales grandes de yeso (para su posible venta), los cuales se pueden deshidratar hasta obtener un bajo contenido de humedad mediante un sistema de deshidratación por vacío con cinta transportadora. Fuente: CH2M HILL
Algunos sistemas de desulfuración de gases de combustión (FGD) utilizan espesadores por gravedad o balsas de sedimentación para la clasificación y deshidratación de sólidos, mientras que otros emplean centrífugas o sistemas de deshidratación por tambor rotatorio de vacío. Sin embargo, la mayoría de los sistemas modernos utilizan hidroclones y cintas de vacío. Algunos sistemas emplean dos hidroclones en serie para aumentar la eliminación de sólidos en el sistema de deshidratación. Una parte del rebose del hidroclon puede devolverse al sistema FGD para reducir el caudal de aguas residuales.
La purga también puede iniciarse cuando se produce una acumulación de cloruros en la suspensión del sistema de desulfuración de gases de combustión (FGD), debido a las limitaciones impuestas por la resistencia a la corrosión de los materiales de construcción del sistema FGD.
Características de las aguas residuales del sistema de desulfuración de gases de combustión (FGD)
Muchas variables afectan la composición de las aguas residuales de la desulfuración de gases de combustión (FGD), como la composición del carbón y la piedra caliza, el tipo de depurador y el sistema de deshidratación con yeso utilizado. El carbón aporta gases ácidos —como cloruros, fluoruros y sulfatos—, así como metales volátiles, entre ellos arsénico, mercurio, selenio, boro, cadmio y zinc. La piedra caliza aporta hierro y aluminio (proveniente de minerales arcillosos) a las aguas residuales de la FGD. La piedra caliza se pulveriza generalmente en un molino de bolas húmedo, y la erosión y corrosión de las bolas aportan hierro a la suspensión de piedra caliza. Las arcillas tienden a aportar las partículas finas inertes, lo cual 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.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Hora de publicación: 04-ago-2018