Tecnología de control de emisiones de GEA GEA Scrubber para limpieza del escape

Descubra el mundo de los lavadores GEA para limpieza de gases de escape en la industria de procesos

Para eliminar el polvo en gases residuales saturados, se utilizan depuradores. GEA ha desarrollado depuradores especiales para distintas aplicaciones: Los depuradores de flujo radiales (RFS) son dispositivos ajustables de alta eficiencia que ha desarrollado GEA especialmente para las condiciones de la industria metalúrgica no férrica. Estos equipos permiten mantener la caída de presión necesaria y, con ello, una eficiencia de depuración uniforme, incluso cuando hay volúmenes de gas fluctuantes. En la industria del acero, el depurador de espacio anular cumple la misma función.

Principio de recogida

La aceleración y desaceleración del caudal de gas y el líquido de lavado atomizado producen una alta turbulencia entre el gas, el polvo y las gotas de líquido. Las partículas de polvo se humectan muy rápidamente y se aceleran las reacciones químicas. Un colector posterior extrae las microgotas de líquido y el polvo humectado del caudal de gas

Los colectores son, normalmente, separadores centrífugos o precipitadores electrostáticos de tipo húmedo. La eficiencia de captación y el consumo eléctrico dependen de la caída de presión a través del lavador, que puede estar a entre 2 y 200 mbar o más. Esto corresponde a una velocidad en la zona de lavado de 20 m hasta más de 100 m por segundo.

Los lavadores con baja caída de presión se utilizan para refrigeración de gases, desempolvado previo, y absorción de impurezas gaseosas.

 

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Descripción

Con el objetivo de proporcionar una unidad flexible, capaz de dominar los numerosos problemas de los gases de emisión industriales, en 1950 se desarrolló un lavador ajustable que hoy representa uno de los equipos de alta eficiencia más destacados. En cuanto al tamaño de grano de las partículas de polvo en sólidos y líquidos y a la concentración de los componentes gaseosos en una mezcla de gases, el lavador de hueco anular prácticamente no tiene ningún límite mínimo con respecto a la separación. En principio, en todos los métodos de separación mecánica húmeda es posible capturar las partículas de polvo gruesas y finas cuando las fuerzas de inercia se incrementan gracias a la alta velocidad del gas. Esto, sin embargo, produce una alta demanda de energía evitable en el medio de gas y agua. El desarrollo del lavador de hueco anular tuvo en cuenta la formación de corrientes de interconexión turbulentas mediante multitud de pequeños remolinos de turbulencia que, debido a su movimiento de mezclado muy intensivo, favorecen el proceso de transferencia. Todos los tratamientos mecánicos húmedos del sistema de dispersión requieren una demanda de energía mínima, que solo puede ser abordada si se utilizan simultáneamente los efectos de las fuerzas de inercia y de los procesos de transferencia turbulenta. Una correcta coordinación del ancho del hueco s (h) con la longitud del hueco 1 (h) tiene una importancia decisiva. La principal característica del lavador de hueco anular es su construcción axial simétrica. Solo las secciones transversales circulares coaxiales permiten su operación con un mínimo requisito de espacio de suelo. Esta construcción ofrece una distribución de agua uniforme, que cubre el área completa del hueco y que puede conseguirse con boquillas atomizadoras grandes no temporizadas y alineadas simétricamente con el eje vertical.

Ajustabilidad del lavador de hueco anular

La modificación del hueco anular mediante el movimiento axial del cono garantiza un ajuste sensible del lavador según las distintas condiciones operativas que exigen los procesos industriales.

El diferencial de presión estática aguas arriba y aguas abajo del lavador de hueco anular proporciona un criterio de eficiencia de separación exacto, reproducible y a prueba de fallos.

Para los procesos que presentan flujos de gas que, sin embargo, varían temporalmente, los lavadores de hueco anular están equipados con accionadores electromecánicos ajustables manualmente.

Para la limpieza de instalaciones con flujos de gas que fluctúan de manera inestable, la presión diferencial necesaria para el grado de separación deseado se alimenta dentro del circuito de control del lavador de hueco anular para ofrecer un valor de punto de control predeterminado. Los altos requisitos de sensibilidad y de rapidez de control se cumplen preferiblmente mediante accionadores electrohidráulicos automáticos.

Para la mayoría de aplicaciones, el lavador de hueco anular se utiliza como equipo de limpieza de gases y, simultáneamente, como unidad de control para procesos completos. Ejemplo de ello son los altos hornos, convertidores de BOF y plantas de incineración de residuos.

 

 

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Descripción

Los lavador de caudal radial son equipos de alta eficiencia ajustables. El gas sin procesar puede alimentarse desde la parte superior o inferior. El líquido de lavado se inyecta a través de una boquilla central dispuesta aguas arriba de la zona de lavado. La zona de lavado está limitada por dos anillos, uno encima de otro. El gas y el líquido de lavado entran desde arriba y pasan a través del hueco entre estos anillos en un flujo radial, desde el centro hacia la carcasa exterior del lavador. La velocidad relativa entre el gas y el líquido de lavado, que es decisiva para la eficiencia de lavado, se produce en la sección transversal más estrecha de la zona de lavado. Al levantar o hacer descender uno de los anillos, la sección transversal de la zona de lavado se puede modificar, lo que permite, incluso con volúmenes de gas cambiantes, mantener constante la velocidad del gas en el hueco entre los anillos, además de mantener una caída de presión constante a través de la zona de lavado. De esta manera, se garantiza una eficiencia de recogida definida. El parámetro de control es la presión diferencial. En muchas aplicaciones, los lavadores de caudal radial se combinan con una etapa venturi aguas arriba para saturación y desempolvado previo del gas sin procesar. Con frecuencia, se coloca un separador de microgotas en la misma carcasa en que está la zona de lavado, con el fin de evitar que no queden microgotas atrapadas en los equipos aguas abajo. Ventajas: - Mediante el ajuste de la zona de lavado, el volumen de gas pueden modificarse en una relación 1:10 a la vez que la caída de presión se mantiene constante. Esta característica permite un ajuste óptimo en distintos modos de funcionamiento. Es muy adecuado para procesos de lotes en convertidores. - La eficiencia de recogida del lavador puede definirse como sea necesario, sin considerar las cargas fluctuantes del gas sin procesar. - Gracias a que los lavadores de caudal radial se pueden ajustar como sea necesario para la eficiencia de recogida respectiva, el lavador puede funcionar a una presión diferencial óptima, lo que ahorra energía. - El diseño permite el uso de varias etapas de lavado en un solo recipiente, por ejemplo, una combinación de lavador de caudal radial con lavador tipo venturi o lavador de columna empacada. - El flujo de gas puede configurarse para entrada desde la parte superior o inferior. Se obtiene una alta eficiencia de recogida incluso para sustancias críticas como As, Se o Pb. - Es posible manejar altas temperaturas de entrada del gas sin procesar hasta 800 °C con la combinación de materiales adecuados con un revestimiento de ladrillos. - Lurgi ha construido más de 100 lavadores de caudal radial hasta el momento, de los cuales 40 se emplean en la industria metalúrgica no férrica.

Características del lavador de caudal radial

cabezal de lavador tipo venturi

Versión con cabezal venturi (inmersor):

  • Recubrimiento especial con ladrillos en la interconexión de zona seca y húmeda
  • Sistema de agua de emergencia

General:

  • Control automático de caída de presión del gas
  • Eficiencia de lavado constante con índices de flujo fluctuantes del gas (ej., convertidores de cobre)
  • Ahorro de energía mediante la selección de la caída de presión requerida según las condiciones del proceso
  • Sistema de agua de emergencia
  • Bajo arrastre de microgotas
 

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Lavador de columna vacía

Los lavadores de columna vacía se usan como primera fase de limpieza de gases en húmedo para aplicaciones especiales, como gases calientes y corrosivos con cargas altas de polvo, arsénico o selenio, que se producen en algunos procesos metalúrgicos. Con este tipo de lavador, el gas se humedece hasta la temperatura de saturación, a la vez que se desempolva. Los tiempos de permanencia largos en la zona de lavado hacen que se formen compuestos de arsénico y selenio, y que se humedezcan los aerosoles, para que estas partículas condensadas pequeñas se puedan separar fácilmente. Los depósitos que pueden causar problemas en otros lavadores, en la zona de transición en que el gas caliente entra en contacto con el líquido de lavado, no representan ningún problema crítico en los lavadores de columna vacía. Los lavadores de columna vacía están fabricados de acero al carbono recubierto con una lámina anticorrosiva que está protegida contra altas temperaturas de entrada del gas mediante un revestimiento de ladrillos. Este revestimiento puede consistir de varias capas de distintos materiales, dependiendo del servicio.

 

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Lavador por absorción

Los contaminantes gaseosos como HCl, HF y SO2 son eliminados por absorbentes como solución de sosa cáustica (NaOH), cal (CaCO3) o calizas (Ca(OH)2). Lavadores de sosa cáustica Cuando se utiliza una solución de sosa cáustica como absorbente, la mejor opción es el lavador de caudal radial antes mencionado o un lavador de columna empacada, gracias a que no hay ningún peligro de formación de depósitos, como sería el caso con los compuestos de calcio sólido. Sin embargo, la sosa cáustica solo debe utilizarse con cargas bajas de gas sin procesar y volúmenes de gas pequeños o medianos, debido a que es 10 veces más cara, por ejemplo, que la cal. La coraza del lavador de columna empacada está formada de plástico reforzado con fibra de vidrio con un revestimiento de PVC o una barrera química. El gas es tratado a través de su paso por una o dos etapas de empaquetadura. El SO2 reacciona con sosa cáustica para formar sulfato de sodio. La eficiencia de absorción depende de la intensidad de contacto entre el gas y el líquido de lavado, que se garantiza mediante empaquetaduras de polipropileno estructuradas o apiladas. Lavadores de calizas Para limpiar grandes volúmenes de gas con una alta carga de contaminantes, los lavadores de calizas han demostrado ser la mejor solución. Este lavador es un tipo de torre atomizadora sin interiores que funciona a contracorriente. La concentración de contaminantes del gas que se va a tratar determina el número de niveles de boquillas alojadas dentro del lavador. El lavador de calizas produce yeso, que puede ser vendido sin ningún coste adicional a empresas industriales como material de relleno, como lodo con sustancia seca del 50 – 60 % o como lodo deshidratado con una humedad residual aproximada del 10 %. La tecnología de absorción se emplea cada vez más en las plantas de cemento, en que la harina de crudo se utiliza como absorbente. Hoy en día, incluso los pequeños volúmenes de gas de emisión con alta concentración de SO2, por ejemplo, de fundiciones de metal, se limpian en lavadores de calizas, si no hay una planta de ácido sulfúrico aguas abajo. Los lavadores de calizas pueden fabricarse de acero inoxidable, FRP, o de acero al carbono recubierto o revestido con goma.

 

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Lavadores con ventajas adicionales

Los lavadores tipo venturi se utilizan principalmente para refrigerar, saturar y limpieza previa de gases, por ejemplo, para su limpieza posterior en precipitadores de tipo húmedo. El líquido de lavado se inyecta a través de una boquilla central o en lavadores grandes, a través de varias boquillas en el cono de entrada que precede al nozzel del venturi. El lavador puede montarse en posición vertical, inclinada u horizontal. Para la refrigeración, acondicionamiento del gas y desempolvado previo, el lavador funciona con una caída de presión de muy pocos milibares. Esta pequeña caída de presión se obtiene haciendo coincidir de forma aproximada la velocidad del líquido de lavado inyectado con la del gas en el nozzel del venturi. Durante la desaceleración en el difusor, la masa más alta de líquido de lavado causa un posterior incremento de la presión del gas. Dependiendo del volumen del líquido inyectado, la energía transferida al gas no produce una caída de presión en el lavador, sino que incluso la incrementa. Por contraste, cuando se utiliza este tipo de lavador con una gran caída de presión, la mezcla de gas y polvo entra en la zona de lavado a una velocidad más alta que el líquido de lavado. Por lo tanto, las microgotas de líquido son aceleradas por el caudal de gas, causando una caída de presión. A medida que aumenta la velocidad, se induce a la vez un incremento de la turbulencia; esto causa una mezcla intensiva de las microgotas del líquido de lavado con el gas sin procesar, lo que es un requisito imprescindible para altas eficiencias de recogida. Por lo tanto, cuanto más alta es la velocidad del gas en el nozzel del venturi, mayor es la caída de presión.

 

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Lavador ciclónico

El lavador ciclónico consiste de una zona de lavado previo con sección transversal cuadrada o redonda, a lo que sigue una zona de aceleración y un ciclón de gas aguas abajo. Este diseño fue desarrollado por Norddeutsche Affinierie y se utiliza en una variedad de aplicaciones. En 1997, Lurgi adquirió una licencia para este lavador que incluía todas las patentes correspondientes. Los lavadores ciclónicos están diseñados para un volumen de gas aproximado de 5.000 m3/h. Para volúmenes superiores, pueden disponerse varios lavadores en paralelo. Ventajas  La recolección de polvo y la refrigeración del gas se realizan en un solo recipiente. El tiempo de permanencia más largo del líquido de lavado en el gas (mediante varias etapas de lavado) proporciona una intensa refrigeración del gas, además de una buena transferencia de masa y calor.  Dada la alta eficiencia de recogida, especialmente para arsénico y mercurio, en determinadas condiciones de diseño es posible no utilizar la primera etapa del precipitador en húmedo. El recipiente completo está hecho de polipropileno. Este material es anticorrosivo e inhibe los depósitos, incluso de polvo adherente.

 

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