La combustión de carbón en plantas de generación de energía produce residuos sólidos, como cenizas volantes y de fondo, 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 principales tecnologías de FGD utilizadas en EE. UU. son la depuración húmeda (85 % de las instalaciones), la depuración seca (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 vanguardia para el tratamiento de aguas residuales generadas por la depuración húmeda.Sistemas de desintegración por gas de combustión (FGD).
Fundamentos de la desulfuración por gases de combustión (FGD) húmeda
Las tecnologías de desulfuración de gases de combustión (FGD) húmedas tienen en común una sección de reactor de lodos y una sección de deshidratación de sólidos. Se han utilizado diversos tipos de absorbedores, incluyendo torres de relleno y de bandejas, depuradores Venturi y depuradores por 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 depuradores más modernos suelen utilizar suspensión de piedra caliza.
Cuando la piedra caliza reacciona con SOx en las condiciones reductoras del absorbedor, el SO₂ (el componente principal del SOx) se convierte en sulfito, lo que produce una suspensión rica en sulfito de calcio. Los sistemas de destilación de gas de combustión (FGD) anteriores (denominados sistemas de oxidación natural o de oxidación inhibida) producían sulfito de calcio como subproducto.Sistemas de desintegración por gas de combustión (FGD)emplean 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 modernos típicos de destilación de gas de combustión (FGD) por 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; la suspensión pasa posteriormente 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 destilación de gas de combustión (FGD) de oxidación forzada de piedra caliza (LSFO) con columna de pulverización. En un depurador de 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 dificulta el tratamiento posterior. Fuente: CH2M HILL
Estos sistemas suelen operar con sólidos en suspensión de entre el 14 % y el 18 %. Estos sólidos consisten en yeso fino y grueso, cenizas volantes y material inerte introducido junto con la piedra caliza. Cuando los sólidos alcanzan un límite superior, se purga la lechada. La mayoría de los sistemas de destilación de gas de combustión (FGD) con 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 destilación de gas de combustión (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 rebose inferior compuesto principalmente por grandes cristales de yeso (para su posible venta) que pueden deshidratarse hasta alcanzar un bajo contenido de humedad mediante un sistema de deshidratación por banda de vacío. Fuente: CH2M HILL
Algunos sistemas de desecación de gases de combustión (FGD) utilizan espesadores gravitacionales o estanques de sedimentación para la clasificación y deshidratación de sólidos, y otros emplean centrífugas o sistemas de deshidratación con tambor rotatorio de vacío. Sin embargo, la mayoría de los sistemas nuevos utilizan hidroclones y bandas de vacío. Algunos pueden utilizar dos hidroclones en serie para aumentar la eliminación de sólidos en el sistema de deshidratación. Una parte del rebose del hidroclón puede devolverse al sistema de FGD para reducir el flujo de aguas residuales.
La purga también puede iniciarse cuando hay una acumulación de cloruros en la suspensión de FGD, necesaria debido a los límites impuestos por la resistencia a la corrosión de los materiales de construcción del sistema FGD.
Características de las aguas residuales de FGD
Numerosas variables afectan la composición de las aguas residuales de FGD, 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 (procedentes de minerales arcillosos) a las aguas residuales de FGD. La piedra caliza se pulveriza típicamente en un molino de bolas húmedo, y la erosión y la corrosión de las bolas aportan hierro a la suspensión de piedra caliza. Las arcillas tienden a aportar los finos 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