ES2581581T3 - Procedimiento y dispositivo para la desnitrificación no catalítica de gases de escape de instalaciones de combustión - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la desnitrificación no catalítica de gases de escape de instalaciones de combustión Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la desnitrificación de gases de escape de instalaciones de combustión utilizando un agente reductor líquido, caracterizado por que el agente reductor se distribuye uniformemente en una cantidad idónea por unidad de tiempo en una zona del gas de combustión preestablecida por medio de una boquilla de ranura, por lo que en el gas de combustión se forman gotas del agente reductor a partir de una película de agente reductor que sale de la boquilla de ranura, evaporándose las cantidades de agente reductor introducidas por unidad de tiempo en el caudal de gas de combustión a tratar antes de llegar a las paredes de la cámara de combustión.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para la desnitrificacion no catalftica de gases de escape de instalaciones de combustion
La presente invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la desnitrificacion no catalftica de gases de escape de instalaciones de combustion por medio de soluciones de amoniaco y/o de urea.
Hasta ahora en las plantas de calderas se estan empleando instalaciones de desnitrificacion a escala industrial que usan amoniaco y urea con oxfgeno, de por sf existente en el gas de combustion, para la transformacion de los compuestos de oxido de nitrogeno en agua y nitrogeno. Mientras que el amoniaco se puede emplear tanto en el procedimiento catalftico selectivo (SCR) como en el procedimiento no catalftico selectivo (SNCR), la urea solo se utiliza en el procedimiento no catalftico selectivo.
En el procedimiento no catalftico selectivo no se utiliza ningun catalizador. Las soluciones de amoniaco o urea se aportan al hogar a traves de boquillas de dos fluidos para que reaccionen con los oxidos de nitrogeno a temperaturas de gas de combustion de entre 850°C y 1000°C.
En el documento EP A 0 326 943 se describe una de estas boquillas de dos fluidos para la inyeccion de amoniaco.
En la patente DE 197 28 344 se describe la manera de inyectar en la caldera urea disuelta en agua a traves de una boquilla de dos fluidos dispuesta en la camara de gas de combustion de la caldera. Como agentes de propulsion para la mezcla de la urea con el gas de combustion se indican especialmente aire comprimido, vapor o gas de escape recirculado. Se pretende obtener una mezcla intensa de los reactivos con los gases de escape.
Unas temperaturas de gas de combustion mas elevadas dan lugar a que los reactivos se quemen, unas temperaturas mas bajas pueden provocar una conversion parcial y concentraciones de amoniaco inadmisibles en el gas. En dependencia de la carga y del ensuciamiento de la caldera se tiene que cambiar la altura de la zona de inyeccion para realizar la inyeccion dentro de la ventana de temperaturas optima.
En la patente DE 44 34 943 se indica que a traves de boquillas de dos fluidos dispuestas al menos en un plano se inyectan reactivos en el gas de proceso, gas de escape o gas de combustion en una ventana de temperaturas de 80o°C - 1200°C, otras fuentes hablan de 850° C a 1050°C. En la practica, las boquillas se disponen por este motivo a dos, tres o cuatro alturas distintas en las paredes de las calderas. A traves de mediciones y regulaciones muy precisas de las temperaturas se utilizan en cada caso las boquillas de dos fluidos mas idoneas para la inyeccion de los reactivos. Las boquillas de dos fluidos se orientan en cuanto a posicion y alineacion de forma optima por medio de una regulacion compleja.
Como es logico, la posicion de la zona de inyeccion, en lo que se refiere a la temperatura de reaccion optima, solo puede consistir en un compromiso dado que las posiciones de las boquillas en los planos de la pared de caldera no se pueden cambiar de manera continua y que, por razones estructurales, la distancia de estos planos tampoco puede ser muy pequena.
En la patente DE 37 22 523 se describe un dispositivo con el que la atomizacion de amoniaco con aire comprimido a traves de un soporte de lanza se puede llevar a cabo sin escalonamientos en el hogar.
El inconveniente de este dispositivo sometido a grandes cargas termicas y qmmicas consiste en que, durante el funcionamiento no es posible realizar trabajos de mantenimiento en el dispositivo, por lo que la caldera se tiene que parar para los trabajos de mantenimiento en el dispositivo.
En la mayona de los procedimientos SNCR se inyecta en el gas de combustion a tratar, como se describe por ejemplo el documento DE 44 34 943, una solucion de amoniaco o de urea, una mezcla de estas dos soluciones con agentes de propulsion, por ejemplo vapor o aire comprimido, a traves de boquillas de dos fluidos. Antes de la inyeccion se forma un chorro libre cuya velocidad horizontal desminuye rapidamente. La profundidad de penetracion del chorro libre con el amoniaco vaporizado y/o agua en el flujo de gas de combustion vertical es demasiado pequena. A pesar de la fina distribucion del ftquido y de la elevada velocidad de entrada de la neblina de ftquido no se consigue mezclar de forma suficiente los reactivos y el flujo de gas de combustion. El impulso de la corriente de neblina a presiones y con cantidades de gas propulsor tecnicamente justificables es demasiado debil como para poder garantizar una mezcla intensa con todo el gas de combustion a tratar. Los diametros finos pretendidos de las gotas dan lugar a que la velocidad de las gotas sea practicamente igual a la velocidad del gas en el chorro libre. La velocidad de las correspondientes capas de gas a mezclar de las calderas suele ser, para las gamas apropiadas para el procedimiento SNCR, de entre 5 y 10 m/s, la velocidad de gas vertical del gas de combustion de entre 4 y 6 m/s. Dado que las gotitas de agua mas pequena se evaporan con mayor rapidez que las gotas mas grandes, la profundidad de penetracion tambien queda limitada, independientemente del impulso inicial.
En el documento DE 37 22 523 se senalan resultados de medicion que indican que al inyectar amoniaco a traves de boquillas de dos fluidos desde la pared lateral de la caldera, no se puede conseguir una buena mezcla del gas de combustion y del amoniaco, especialmente en instalaciones de combustion con tiro de radiacion de gas de combustion de mayor seccion transversal. En este sentido se hace referencia al documento DE-OS 35 02 788.
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La distribucion uniforme pretendida del amoniaco se puede lograr en principio con la barra de boquillas rebajable indicada en el documento DE 37 22 523, pero a causa de las condiciones agresivas mencionadas y de la falta de posibilidad de mantenimiento el procedimiento no se ha podido imponer con este dispositivo.
El documento EP 0364712 A1 revela un dispositivo y un procedimiento para la desnitrificacion no catalftica de gases de escape de instalaciones de combustion (SNCR) de oxidos de nitrogeno en el que el agente reductor se mezcla con un agente de dispersion en el tubo de alimentacion central de una boquilla unitaria, por ejemplo una boquilla en abanico y se inyecta a continuacion en el gas de combustion. El tamano de las gotas viene determinado por la cantidad de agente de dispersion.
De acuerdo con el estado de la tecnica las concentraciones de NOx se pueden bajar con el procedimiento SNCR, partiendo de aproximadamente 400 mg/Nm3, a menos de 200 mg/Nm3. El legislador pretende una reduccion adicional a valores claramente inferiores a 100 mg/Nm3. Conforme al estado de la tecnica, por el momento esto no es posible sin una mayor emision de amoniaco en el gas de escape de la instalacion. Hasta la fecha los valores lfmite de esta emision no se han establecido de manera uniforme en Alemania. Los valores lfmite de amoniaco admisibles para las distintas instalaciones se especifican respectivamente en la autorizacion y oscilan entre 10 y 50 mg/Nm3. El aumento de la concentracion de amoniaco en el gas de escape resulta del mayor exceso estequiometrico necesario por el momento para una mayor capacidad de separacion.
En el documento DE 196 00 869 se advierte, por ejemplo, de que se necesita un exceso estequiometrico de 2,0 con una capacidad de separacion superior al 80 %.
El objetivo de la invencion es el de salvar los inconvenientes antes descritos y de proporcionar un procedimiento asf como un dispositivo que permitan rebajar las concentraciones de NOx especialmente a valores inferiores a 100 mg/Nm3 sin rebasar los valores lfmite admisibles para el agente reductor, en especial el valor de emision de amoniaco de 10 mg/Nm3/h.
Este objetivo se consigue con un procedimiento y un dispositivo segun las reivindicaciones.
La causa de la insuficiente reduccion de NOx y de la elevada emision de amoniaco radica sobre todo en la mala distribucion de los agentes reductores en el gas de combustion en la ventana de temperaturas de 800°C a 1000°C apropiada para la reaccion, que requiere un elevado exceso estequiometrico de los agentes reductores. Si el agente redutor se introduce en un gas de combustion demasiado fno, provoca a causa de la reaccion deficiente una mayor emision de amoniaco, a pesar de la buena distribucion en el gas de combustion.
En el procedimiento segun la invencion un agente reductor se distribuye uniformemente, en una cantidad idoena por unidad de tiempo, en una zona preestablecida del gas de combustion por medio de una boquilla de ranura, formandose en el gas de combustion gotas del agente reductor de una pelfcula del agente reductor que sale de la boquilla de ranura y evaporandose las cantidades de agente reductor introducidas en el caudal de gas de combustion a tratar por unidad de tiempo antes de llegar a las paredes de la camara de combustion.
Las gotas de lfquido no se generan gracias al empleo de un agente de propulsion especialmente gaseoso. La pulverizacion del agente reductor a traves de la boquilla se produce sin utilizar un agente de propulsion, especialmente sin utilizar gases de propulsion.
Esto se puede controlar con ayuda de mediciones, especialmente con mediciones opticas y mediciones de la temperatura. Por medio de las mediciones de temperatura en las paredes de la camara de combustion, por ejemplo, se puede comprobar si las paredes se enfrian debido a la evaporacion de gotas en el material de la pared. Este procedimiento tiene la ventaja de que no se pretende ninguna mezcla energeticamente intensa de los reactivos con el gas de combustion o el flujo de gas de combustion mediante la introduccion de impulsos de mezcla. Una distribucion del agente reductor de estas caractensticas apenas influye en el flujo de gas de combustion.
En los ensayos basicos relativos al comportamiento de las gotas de agua se ha podido comprobar con sorpresa que con una boquilla de ranura, y a traves de las medidas geometricas de la boquilla, se pueden producir gotas con un diametro definido y con una velocidad de salida definida (vease al respecto la figura 3). Por medio de un ajuste espedfico del diametro de las gotas, definido de aqrn en adelante tambien como “tamano de las gotas“, y por medio de la velocidad de las gotas, se consigue una penetracion sin problemas incluso en las capas fuertes de gas de combustion que fluyen de forma mas rapida.
Se prefiere, por lo tanto, que mediante una variacion espedfica del orificio de la boquilla se regulen la cantidad de agente reductor inyectada por unidad de tiempo en el gas de combustion, con preferencia el tamano de las gotas de agente reductor y la velocidad de salida de las gotas de manera que se atraviese cualquier zona de gases de combustion sin que las gotas choquen contra la pared de la caldera, dado que las mismas se evaporan antes de llegar a la misma. Hay que tener en cuenta que, poco despues de salir de la boquilla, se suelen formar a partir de las cantidades de agente reductor que salen de forma lfquida, debido a las fuerzas de cohesion en el lfquido, gotas de agente reductor (segun el tamano de hasta 20 cm). El caso segun la invencion se refiere a gotas del agente reductor que se forman en el gas de combustion a partir de una pelfcula de agente reductor que sale de la boquilla. La formacion de gotas a partir de una pelfcula de lfquido es normal, sobre todo en caso de mayores cantidades de agente reductor inyectadas por unidad de tiempo. Por consiguiente, en lo que sigue tambien se hablara de “gotas“,
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refiriendose las mismas a las cantidades de agente reductor inyectadas por unidad de tiempo en el gas de combustion y que, a partir de una pelfcula, se desintegran y convierten en gotas.
Una variante de realizacion preferida de una boquilla de ranura es una boquilla en forma de ranura montada sobre un conducto para la aportacion del agente reductor y/o un objeto situado delante de la salida del conducto de alimentacion que solo permite la salida lateral de la corriente de agente reductor.
La posicion de la boquilla o de las boquillas en los tiros de radiacion o en los gases de combustion se puede elegir en principio libremente, unicamente hay que adaptar el tamano de las gotas. Sin embargo, a traves de disposiciones especiales se pueden conseguir ventajas adicionales, dependiendo especialmente la temperatura del gas de combustion de la altura de posicionamiento.
Resulta especialmente ventajoso que la cota de altura de la boquilla se ajuste respecto a la temperatura para que la inyeccion se produzca en la gama de temperaturas previamente elegida. De esta manera se tiene ademas, aparte de la regulacion a traves del caudal del agente reductor, la posibilidad de una regulacion a traves de la cota de altura para lograr una inyeccion adecuada del agente reductor.
En una variante de realizacion preferida la boquilla se dispone en el centro del caudal de gas de combustion que se vaya a tratar a fin de garantizar una distancia lo mas grande posible frente a todas las paredes de la caldera. De este modo se obtiene, con un esfuerzo lo mas reducido posible, un gran provecho en lo que se refiere a la distribucion y, a la vez, una forma de boquilla muy sencilla.
En otra variante de realizacion preferida se disponen varias boquillas regularmente distanciadas en la camara de combustion. Esta disposicion ofrece una ventaja especial en grandes camaras de combustion.
En otra forma de realizacion preferida las boquillas se encuentran por el lado de los tiros de radiacion. Esto resulta especialmente ventajoso cuando, por razones estructurales, no se puede acceder a traves del techo de los tiros de radiacion.
Sorprendentemente se ha podido comprobar ademas que mediante la variacion del orificio de boquilla se puede ajustar, a traves del penmetro de la boquilla, el tamano de las gotas que salen especialmente en diferentes direcciones de la boquilla y, por consiguiente, la distancia de lanzamiento de las gotas en el gas de combustion caliente, sobre todo en funcion de la direccion (vease al respecto tambien la figura 4). Gracias a esta medida las gotas pueden fluir optimamente por una superficie cuadrada por la que no fluyen los gases de combustion.
En un procedimiento preferido el agente reductor se inyecta en una zona del gas de combustion desde al menos una boquilla con orificio de boquilla regulable y/o cota de altura de boquilla regulable. Con preferencia el flujo de agente reductor se mide y se controla por medio de una unidad de presion, preferiblemente una bomba.
La temperatura de la zona de gases de combustion en la que se inyecta el agente reductor se mide preferiblemente de forma continua. La cota de altura y/o el orificio de la boquilla se adaptan automaticamente a la temperatura de gas de combustion optima para la reaccion.
La temperatura optima se determina especialmente cambiando la cota de altura y/o el orificio de boquilla de forma sinusal a lo largo del tiempo, determinandose el maximo mdice de rendimiento de NOx en condiciones por lo demas constantes.
A continuacion la cota de altura y/o el orificio de la boquilla se regulan automaticamente de manera que la temperatura de gas de combustion medida con la boquilla sea constante.
En otra forma de realizacion se mide adicionalmente la concentracion de NOx del gas de combustion despues del tratamiento con el agente reductor y se ajusta la cantidad de agente reductor que se inyecta por unidad de tiempo en el gas de combustion de modo que la concentracion de NOx se mueva siempre en una gama de valores predeterminada.
En una variante de realizacion preferida se puede controlar individualmente la aportacion de disolvente, amoniaco y/o urea a la boquilla. De esta manera es posible cambiar la composicion del agente reductor durante la ejecucion del procedimiento.
Se determina especialmente la parte estequiometrica de amoniaco/urea a traves de una medicion de NOx y/o de NH3. Esto se hace preferiblemente midiendo la concentracion de NOx y/o de NH3 del gas de combustion despues del tratamiento con el agente reductor y ajustando los porcentajes de amoniaco/urea de forma que la concentracion de NOx y/o de NH3 se mueva siempre en una gama de valores preestablecida.
En otra forma de realizacion preferida el porcentaje de amoniaco/urea se regula por medio de una reaccion previamente determinada en funcion de la temperatura y de la concentracion de NOx medida.
Una regulacion como esta se consigue preferiblemente determinando la concentracion de NOx en el gas de combustion y preferiblemente tambien la emision de amoniaco despues de que el gas de combustion haya pasado por la zona de inyeccion. De este modo se puede regular el porcentaje de amoniaco y/o urea.
En una variante de realizacion preferida se controla la temperatura de la boquilla o del conducto de alimentacion de la boquilla y se incrementa, al rebasarse valores orientativos preestablecidos, la aportacion del agente reductor o del
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porcentaje de disolvente en el agente reductor para lograr un enfriamiento de la boquilla y de su conducto de alimentacion.
Los agentes reductores preferidos contienen sustancias del grupo de amoniaco y urea, especialmente en forma de una solucion en un disolvente, conteniendo el agente reductor preferiblemente una mezcla de las dos sustancias del grupo.
Un disolvente preferido presenta una temperature de evaporacion mas alta que la del amoniaco, pero una temperature mas baja que la de la urea. El agua es un disolvente especialmente preferido. Una mezcla de amoniaco y urea en un disolvente de este tipo, especialmente en agua, ofrece la ventaja de que, a partir del momento de inyeccion del agente reductor en forma de gotas en el gas de combustion, se evapora en primer lugar el amoniaco en la trayectoria de vuelo de la gota. Una vez evaporado por completo el disolvente de la gota, la urea aportada se descompone en dioxido de carbono y amoniaco.
Por razones de simplificacion, en la presente solicitud y en el sentido correspondiente se entiende por “agente reductor" tanto el propio agente reductor en el sentido qmmico, como el respectivo disolvente.
Con preferencia las gotas tienen un diametro de entre 0,01 y 10 mm, especialmente de entre 0,3 y 2 mm.
Las velocidades de salida de las gotas son preferiblemente del orden de entre 1 y 100 m/s, especialmente de entre 8 y 25 m/s.
El angulo de vuelo de las gotas vana entre -10° y 60° resepcto a la horizontal. En este caso la boquilla se configura de manera adecuada.
Un dispositico segun la invencion presenta una disposicion de boquillas a traves de las cuales se inyecta el agente reductor lfquido en una zona de los gases de combustion, al menos un aparato de medicion que determina la temperatura de la zona de los gases de combustion en la que penetraran las gotas y/o un aparato de medicion que determina la concentracion de NOx y/o de NH3, asf como un mecanismo para variar la cota de altura y/o el orificio de al menos una boquilla. De aqu en adelante se juntaran las definiciones de cota de altura y de cualquier otro orificio de la boquilla bajo el termino de “orificio de boquilla".
La particularidad inyectar el agente reductor en una zona de los gases de combustion comprende el hecho de que el agente reductor forme en primer lugar una pelfcula que a poca distancia de la boquilla se descompone en gotas. Este hecho, o sea, en general la introduccion del agente reductor, se entiende en esta descripcion tambien como “inyeccion en forma de gotas" o “distribucion en forma de gotas de lfquido".
En una variante de realizacion preferida una boquilla de ranura de dimensiones apropiadas se introduce a traves del techo de la caldera hasta la zona de temperatura optima, determinandose la misma a traves de mediciones.
Cuando una boquilla de ranura se introduce a traves de un dispositivo por el techo de la caldera, el agente reductor se puede distribuir a traves del correspondiente dispositivo de regulacion de altura, especialmente por medio de un dispositivo de regulacion de altura sin escalonamientos, en el campo de temperatura optimo para la reaccion de transformacion.
Este dispositivo ofrece la ventaja adicional de que la boquilla de ranura se puede extraer en cualquier momento del hogar para la realizacion de trabajos de mantenimiento. A estos efectos se introduce, en una posicion aproximadamente igual, una boquilla de repuesto, poniendola en funcionamiento. La medicion de la temperatura del gas de combustion cerca de la boquilla de ranura permite una regulacion rapida y segura de la optima profundidad de introduccion.
El orificio de boquilla o el tamano de ranura oscilan preferiblemente entre 0,01 mm y 10 mm, especialmente entre 0,3 mm y 1,2 mm, y se pueden cambiar dentro de esta gama en funcion de la tarea de distribucion.
En los dibujos se representan ejemplos del procedimiento segun la invencion y del dispositivo segun la invencion.
Las figuras muestran:
Figura 1 una representacion de una tfpica caldera de incineracion de desechos con una lanza de sonda de ranura introducida y el contorno de la trayectoria de la gota;
Figuras 2A y 2B una representacion simbolica de la lanza de boquilla de ranura;
Figura 3 una representacion grafica de la dependencia del tamano de gota de la altura de ranura;
Figura 4 una representacion de la trayectoria de vuelo de las gotas en el gas de combustion de la caldera;
Figura 5 un diagrama de circulacion y de funcionamiento;
Figura 6 un diagrama con los resultados de medicion.
La figura 1 muestra una caldera de una instalacion de incineracion desechos con un hogar 1.1, la zona de inyeccion de aire secundario 1.2 y el tiro de radiacion primero 1.3, segundo 1.4 y tercero 1.5. En el techo 1.6 del primer tiro de radiacion se ha montado un orificio de paso de lanzas 1.7 a traves del cual el portaviento 1.9 con una boquilla de ranura 1.10 variable se puede colocar, por medio de un manguito resistente al calor 1.8 o de un tubo resistente al
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calor 1.8, con ayuda de un dispositivo para la regulacion de la posicion de altura de la boquilla (dispositivo de regulacion de altura) 1.11, en la posicion de altura optima 1.12. Dispositivos de regulacion de altura apropiadas podnan ser cables, cremalleras o un mecanismo de avance telescopico.
Adicionalmente se indica el contorno 1.13 de la trayectoria de las gotas del agente reductor que salen de la boquilla de ranura 1.10. Otros detalles relativos a la aportacion de agente reductor a la lanza y a la boquilla asf como a la estructura de la barra de boquillas en las figuras 2 y 5.
Las figuras 2A y 2B muestran la estructura del portaviento de ranura. El tubo 2.1, en el que se fija de manera centrada un vastago roscado 2.2, es un elemento especial. En el vastago roscado 2.2 se ha montado una placa de boquillas 2.3. El contorno de la placa de boquillas 2.3 permite la salida del lfquido bajo un angulo (alfa). La ranura entre la placa de boquillas y el tubo tiene una distancia minima h medida en mm. La ranura se puede regular de forma continua a traves de la rosca. El contorno representado del tubo da lugar a que la ranura mas estrecha suba en la altura h*. A traves del contorno del tubo se forma el contorno de la ranura que vana a lo largo del penmetro. En la barra de boquillas se han montado dos elementos termicos 2.4, 2.5 que permiten medir la temperatura del propio portaviento y la temperatura del gas de combustion por debajo del elemento termico.
En el marco de una prueba extensa se ha determinado la relacion entre el diametro de las gotas y la altura de ranura de la boquilla de ranura. El diagrama de la figura 3 muestra que el tamano de gota 0 depende de la altura de ranura s.
En la figura 4 se representan trayectorias de vuelo de las gotas de distinto tamano en funcion de la distancia horizontal de la boquilla (x) y de la altura por encima de la boquilla (y). En esta prueba todas las gotas salen a la misma velocidad de 16,7 m/s y con un angulo de salida de 5° respecto a la horizontal. El gas de combustion tiene una velocidad vertical de 4 m/s y una temperatura de 1000°C. Se puede ver perfectamente que las trayectorias axiales aumentan desproporcionadamente con el diametro de las gotas. Las gotas con un diametro de 0,3 mm se evaporan despues de solo 0,62 m, las gotas con un diametro de 0,5 mm despues de 1,37 m. Esta representacion demuestra que los agentes reductores inyectados de manera finamente distribuida con boquillas de dos fluidos (<< 0,1 mm) se evaporan inmediatamente despues de la inyeccion. En la practica se necesitaran tamanos de gota de entre 0,8 y 1,2 mm, en funcion de las medidas de la caldera.
En la figura 5 se representa la estructura basica del dispositivo segun la invencion. En lugar del agua allf descrita, se puede empelar cualquier medio apropiado para ser utilizado como disolvente segun la invenion en el agente reductor.
La barra de boquillas 1.9 segun la figura 1 se refrigera con agua 5.1 que fluye a traves de la valvula de entrada de agua 5.2 desde la bomba de aumento de la presion del agua 5.3, la valvula de retroceso de agua 5.4, la valvula de regulacion de agua 5.5, el sistema de medicion del caudal de agua 5.6, el tubo flexible de conexion 5.7, el tubo resistente al calor o el manguito resistente al calor 1.8 y la barra de boquillas 1.9, hasta la boquilla de ranura 1.10.
La temperatura de la barra de boquillas 1.9 se registra por medio del elemento de medicion de la temperatura de la barra de boquillas 5.21. Si existe el peligro de superar la temperatura de ebullicion del lfquido en el portaviento 1.9, se aumenta la cantidad de agua. En el funcionamiento normal la cantidad de agua se regula a traves de la valvula de regulacion 5.4 de modo que las gotas ajustadas no lleguen por poco a la pared de la caldera.
El amoniaco se conduce por medio de la bomba de dosificacion de amoniaco 5.10 desde el deposito de amoniaco 5.9, por la valvula de retroceso de amoniaco 5.11, el elemento de medicion de la cantidad de amoniaco 5.12 y la valvula de bloqueo de amoniaco 5.14 al agua delante del tubo flexible de conexion 5.8. En caso de necesidad, el funcionamiento seguro de la bomba de dosificacion de amoniaco 5.10 se puede comprobar con el manometro de amoniaco 5.13.
La solucion de urea se aporta al agua delante del tubo flexible de conexion 5.8 a traves de la bomba de dosificacion de urea 5.16 desde el deposito de solucion de urea 5.15 por la valvula de retroceso de urea 5.17, el elemento de medicion de la cantidad de urea 5.18 y la valvula de bloqueo de urea 5.20. En caso de necesidad, el funcionamiento seguro de la bomba de dosificacion de urea 5.16 se puede comprobar con el manometro de urea 5.19.
El elemento de medicion de la temperatura del gas de combustion 5.22 regula automaticamente la altura (figura 1; 1.12) de la boquilla de ranura en la ventana de temperatura de gas de combustion optima.
Las cantidades necesarias de amoniaco y urea se dosifican proporcionalmente con un exceso estequiometrico del 20 % a traves de las correspondientes bombas de dosificacion 5.10 y 5.16. La necesdidad estequiometrica de agente reductor se determina a traves del elemento de medicion de NOx y/o de amoniaco 5.23 detras de la caldera y a traves del caudal de gas de combustion 5.24.
En la figura 6 se representa el efecto del procedimiento segun la invencion sobre la concentracion de NOx detras de la caldera de una instalaion de incineracion de basura durante el penodo de 12:41 a 13:12. Para esa prueba el dispositivo descrito se coloco en la zona de techo del 1er tiro y se puso en funcionamiento con amoniaco y agua. Debido a la dosificacion del amoniaco la concentracion de NOx 6.1 bajo fuertemente detras de la caldera pasando de unos 300 mg/Nm3 a 60 mg/Nm3, aproximadamente. Al mismo tiempo se examino la concentracion de amoniaco
6.5 en el gas de combustion.
5
10
15
20
25
30
35
40
Antes de la dosificacion del amoniaco la concentracion de NH3 6.5 en el gas de combustion detras de la caldera era del orden de 0,22 mg/Nm NH3. Durante la dosificacion del amoniaco la concentracion subio a 1,4 mg/Nm . Los valores medios obtenidos por medicion se insertaron adicionalmente en la representacion grafica. Los demas datos, tales como concentracion de oxfgeno 6.2, cantidad del gas de combustion 6.3 y cantidad de vapor vivo 6.4, no cambiaron de forma detectable como consecuencia de la inyeccion de amoniaco.
Lista de referencias
1.1 Hogar
1.2 Inyeccion de aire secundario
1.3 1er tiro de radiacion
1.4 2° tiro de radiacion
1.5 3er tiro de radiacion
1.6 Techo del primer tiro de radiacion
1.7 Orificio de paso de lanzas
1.8 Tubo de inmersion o tubo flexible
1.9 Barra de boquillas
1.10 Boquilla de ranura
1.11 Dispositivo de regulacion de altura
1.12 Posicion de altura optima
1.13 Contorno de la trayectoria de gotas
2.1 Tubo de la barra de boquillas
2.2 Vastago roscado centrado
2.3 Placa de boquillas
2.4 Elemento de medicion de temperatura pared del tubo
2.5 Elemento de medicion de temperatura gas de combustion
5.1 Agua
5.2 Valvula de entrada de agua
5.3 Bomba de aumento de presion de agua
5.4 Valvula de retroces de agua
5.5 Valvula de regulacion de agua
5.6 Elemento de medicion de la cantidad de agua
5.7 Manometro de agua
5.8 Tubo flexible de conexion
5.9 Depopsito de amoniaco
5.10 Bomba de dosificacion de amoniaco
5.11 Valvula de retroceso de amoniaco
5.12 Elemento de medicion de la cantidad de amoniaco
5.13 Manometro de amoniaco
5.14 Valvula de bloqueo de amoniaco
5.15 Deposito de solucionm de urea
5.16 Bomba de dosificacion de urea
10
15
5.17 Valvula de retroceso de urea
5.18 Elemento de medicion de la cantidad de urea
5.19 Manometro de urea
5.20 Valvula de bloqueo de urea
5.21 Elemento de medicion de la temperatura de la barra de boquillas
5.22 Elemento de medicion de la temperatura del gas de combustion
5.23 Medicion de NOx y/o amoniaco detras de la caldera
5.24 Caudal de gas de combustion
6.1
0 -1000 mg/Nm3 NOx
6.2
0 -100 % O2
6.3
0 - 100.000 Nm3/H Cantidad de gas de combustion
6.4
0 -100 t/h Vapor vivo
6.5
O 1 o mg/Nm3 NH3
6.T
Tiempo en la fecha del

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la desnitrificacion de gases de escape de instalaciones de combustion utilizando un agente reductor Kquido, caracterizado por que el agente reductor se distribuye uniformemente en una cantidad idonea por unidad de tiempo en una zona del gas de combustion preestablecida por medio de una boquilla de ranura, por lo que en el gas de combustion se forman gotas del agente reductor a partir de una pelfcula de agente reductor que sale de la boquilla de ranura, evaporandose las cantidades de agente reductor introducidas por unidad de tiempo en el caudal de gas de combustion a tratar antes de llegar a las paredes de la camara de combustion.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las gotas tienen un diametro de entre 0,01 y 10 mm, preferiblemente de entre 0,3 y 2 mm.
  3. 3. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la boquilla de ranura se dispone en el centro del caudal de de gas de combustion a tratar a fin de garantizar la mayor distancia posible respecto a todas las paredes de la caldera.
  4. 4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se mide la temperatura del gas de combustion y se regula adicionalmente, en funcion de la temperatura medida, la altura a la que se introduce el agente reductor.
  5. 5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente reductor comprende disolventes, amoniaco y/o urea y por que la aportacion de disolventes, urea y/o amomiaco a la boquilla de ranura se puede regular especialmente de forma individual, controlandose preferiblemente la temperatura de la boquilla de ranura o del conducto de alimentacion de la boquilla de ranura y aumentandose, en caso de rebasar los valores orientativos previamente determinados, la aportacion de disolvente o de la parte de disolvente en el agente reductor para conseguir una refrigeracion de la boquilla de ranura y de su conducto de alimentacion y/o obteniendose preferiblemente una mezcla de amoniaco y urea en el agente reductor.
  6. 6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las gotas presentan un angulo de vuelo de entre -10° y 60° respecto a la horizontal.
  7. 7. Dispositivo para la desnitrificacion de gases de escape de instalaciones de combustion que presenta al menos una boquilla de ranura a la que se aporta un agente reductor lfquido, con la que el agente reductor se puede inyectar en forma de pelfcula que sale de la boquilla de ranura de manera que en el gas de combustion se formen gotas de agente reductor, al menos un aparato de medicion que determina la temperatura de la zona de gases de combustion en la que vayan a penetrar las gotas y/o un aparato de medicion que determina la concentracion de NOx y/o de NH3 de los gases de combustion, asf como un mecanismo para variar el orificio de boquilla.
  8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el orificio de boquilla mide entre 0,01 mm y 10 mm, especialmente entre 0,3 mm y 1,2 mm, y puede ser cambiado preferiblemente en esta gama en funcion de la tarea de distribucion.
  9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que el angulo de salida de la boquilla de ranura oscila entre -10° y 60° respecto a la horizontal.
  10. 10. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que se configura de manera que a traves de uno o varios orificios centrales se puedan introducir en la caldera, a traves del techo de la caldera y hasta el nivel de reaccion optimo, especialmente de forma no escalonada, al menos una o varias boquillas de ranura.
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