ES2973293T3

ES2973293T3 - Procedimiento de tratamiento de gases de combustión de unidades de combustión

Info

Publication number: ES2973293T3
Application number: ES20710251T
Authority: ES
Inventors: Xavier Chaucherie; Bruno Gilardin; Corinne Ramombordes
Original assignee: Sarp Industries SA
Current assignee: Sarp Industries SA
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2024-06-19
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: US11602727B2; FI3928032T3; PL3928032T3; CN113423990A; WO2020169928A1; PT3928032T; EP3928032B1; HUE065710T2; KR20210133983A; SG11202109087VA; EP3928032A1; US20220161225A1; DK3928032T3

Abstract

La invención se refiere a la reducción de la concentración de gas ácido en los gases de combustión de unidades de combustión producidas en incineradoras de residuos, mediante una composición en polvo que comprende una sal de metal alcalinotérreo y una sal de amonio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de tratamiento de gases de combustión de unidades de combustión

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a la reducción de la concentración de gases ácidos en los gases de combustión producidos en una unidad de combustión, por ejemplo una incineradora de residuos domésticos o de residuos industriales peligrosos.

La incineración es actualmente el segundo método más común de eliminación de residuos en Francia. Estos residuos proceden tanto de residuos domésticos como de residuos industriales peligrosos. La combustión de estos residuos da lugar a la emisión de gases de combustión que contienen gases ácidos como óxidos de nitrógeno (NO<x>), ácido clorhídrico (HCl) y dióxido de azufre (SO<2>). Los gases ácidos son contaminantes nocivos tanto para el ser humano como para el medio ambiente, por lo que su concentración máxima en los gases de combustión está fijada por normas reglamentarias. Por ejemplo, según la norma reglamentaria vigente (Directiva 2000/76/CE), con un 11 % de O<2>, los valores límite de emisión se fijan en 200 mg/Nm<3>para el NO<x>(equivalente de NO<2>), 10 mg/Nm<3>para HCl y 50 mg/Nm<3>para SO2.

Estado de la técnica

La concentración de gases ácidos contenidos en los gases de combustión se reduce convencionalmente haciendo reaccionar dichos gases ácidos con uno o varios reactivos neutralizantes. Estos reactivos neutralizantes se eligen en función de los gases ácidos que deban tratarse. Por ejemplo, la concentración de NOx puede reducirse mediante un procedimiento de reducción catalítica selectiva (SCR según la denominación en inglés “Selective Catalytic Reduction”) o no catalítica (SNCR según la denominación en inglés “Selective Non-Catalytic Reduction”) en presencia de reactivos neutralizantes como el amoníaco (NH<3>) o la urea (CO(NH<2>)<2>). La SNCR se lleva a cabo a alta temperatura (alrededor de 950 °C), mientras que la SCR se realiza a baja temperatura (alrededor de 300 °C). Las concentraciones de HCl y SO<2>suelen reducirse mediante un procedimiento de formación de cloruro y sulfato utilizando reactivos neutralizantes como la cal, el bicarbonato sódico o la sosa.

Estos procedimientos son eficaces de forma rutinaria, pero no siempre permiten mantener las concentraciones de NOx, SO<2>y HCl por debajo de los valores límite, especialmente cuando aparecen picos de concentración de gases ácidos en los gases de combustión. En respuesta a este problema, los reactivos neutralizantes se inyectan en cantidades excesivas, lo que provoca un elevado consumo de dichos reactivos neutralizantes. Este elevado consumo provoca un aumento considerable del coste de las materias primas y obliga a realizar frecuentes paradas de mantenimiento.

Los reactivos neutralizantes utilizados en estos procedimientos también son peligrosos para los operarios.

Además, estos procedimientos pueden generar corrosión y/o provocar incrustaciones en las calderas de las unidades de combustión, lo que reduce la producción de energía de dichas calderas.

Para resolver este último problema, el documento internacional WO 2013/060991 describe un reactivo capaz de neutralizar los gases ácidos SO<2>/HCl directamente en el horno de combustión o en la cámara de postcombustión de una unidad de combustión. Este reactivo puede comprender productos a base de alcalinos, alcalinotérreos, óxido de calcio, cal hidratada, caliza, sales carboxílicas de calcio, arcillas y/o compuestos orgánicos reductores. Por tanto, este reactivo no comprende sales de amonio. Además, no está destinado a reducir la concentración de gases ácidos distintos del SO<2>y el HCl, como NOx.

Problema técnico

Por tanto, siempre existe la necesidad de una solución eficaz, segura y económica para reducir la concentración de una amplia gama de gases ácidos contenidos en los gases de combustión producidos en una unidad de combustión, como las incineradoras de residuos domésticos o de residuos industriales peligrosos.

Por tanto, es mérito de los inventores haber encontrado posible satisfacer esta necesidad utilizando una composición reactiva en polvo que comprende una sal alcalinotérrea y una sal de amonio.

Objeto de la invención

De este modo, un primer objeto de la invención es un procedimiento para tratar gases de combustión según la reivindicación 1.

Ventajosamente, el procedimiento según la invención permite reducir eficazmente la concentración de gases ácidos en los gases de combustión.

El procedimiento según la invención permite de este modo ventajosamente mantener la concentración de gases ácidos en los gases de combustión por debajo de los valores fijados por las normas reglamentarias, incluso cuando aparecen picos de concentración de gases ácidos en los gases de combustión.

El procedimiento según la invención es también más económico y seguro que los procedimientos convencionales de reducción de la concentración de gases ácidos en los gases de combustión porque:

- el coste de la composición pulverulenta es inferior al de los reactivos neutralizantes utilizados convencionalmente, y - la reducción efectiva de la concentración de gases ácidos en los gases de combustión permite una reducción significativa del consumo de los reactivos neutralizantes utilizados convencionalmente y, en consecuencia, una reducción de los costes y riesgos asociados a dichos reactivos neutralizantes y una reducción de las costosas paradas de mantenimiento.

Un segundo objeto de la invención es una composición pulverulenta según la reivindicación 12.

Descripción de las figuras

Figura 1

La [figura 1] es un esquema que ilustra una unidad de combustión.

Descripción detallada de la invención

Según un primer objeto, la invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de gases de combustión que comprenden gases ácidos, comprendiendo dicho procedimiento una etapa a) de puesta en contacto de dichos gases ácidos con una composición pulverulenta que comprende una sal metálica alcalinotérrea y una sal de amonio en atmósfera oxidante y a una temperatura superior o igual a 850 °C, en particular a una temperatura comprendida entre 900 °C y 1000 °C, más particularmente entre 940 °C y 960 °C.

A efectos de la presente invención, por “gases de combustión” se entienden gases producidos en una unidad de combustión. Una unidad de combustión suele ser una instalación industrial diseñada para incinerar residuos, como residuos no peligrosos o peligrosos, lodos municipales o industriales, pero también para quemar biomasa o carbón o para co-combustión de carbón y biomasa.

A efectos de la presente invención, por “composición pulverulenta” se entiende una composición en forma de polvo. En particular, el diámetro máximo de la distribución del volumen del 90 % de las partículas (d90) de la composición pulverulenta según la invención puede ser inferior o igual a 50 pm, preferiblemente de 2 pm a 10 pm, más preferiblemente de 4 pm a 6 pm. El valor d90 se determina mediante granulometría láser líquida en agua destilada utilizando un granulómetro láser Malvern-Mastersizer 2000 equipado con una célula de “pequeño volumen” de 120 ml. La señal se procesa utilizando el modelo matemático de Mie.

Ventajosamente, un tamaño de partícula en los rangos anteriores permite aumentar la superficie de contacto de la composición pulverulenta con los gases ácidos en los gases de combustión y, por tanto, aumentar la eficacia de la reducción de la concentración de gases ácidos en los gases de combustión.

A los efectos de la presente invención, por “sal metálica alcalinotérrea” se entiende un compuesto químico que comprende un anión y un catión de metal alcalinotérreo, como un catión de berilio (Be), de magnesio (Mg), de calcio (Ca), de estroncio (Sr), de bario (Ba) o de radón (Ra), y sus mezclas. Preferiblemente, la sal metálica alcalinotérrea se elige entre una sal de magnesio, una sal de calcio y sus mezclas. Aún más preferiblemente, se trata de una sal de calcio.

A los efectos de esta invención, “sal de amonio” significa un compuesto químico que comprende un anión y un catión de amonio de la fórmula empírica NH<4+>.

A los efectos de la presente invención, por “atmósfera oxidante” se entiende una atmósfera que comprende oxígeno (O<2>) y dióxido de carbono (CO<2>). Normalmente, la presión parcial de O<2>(PO<2>) en la atmósfera oxidante es inferior a 0,5 bares, más particularmente entre 0,01 bares y 0,25 bares, más particularmente entre 0,05 bares y 0,1 bares. Normalmente, la presión parcial de CO<2>(PCO<2>) en la atmósfera oxidante es inferior a 0,5 bares, más particularmente entre 0,05 bares y 0,2 bares, más particularmente entre 0,095 bares y 0,15 bares.

Sin pretender ceñirse a ninguna teoría, los inventores opinan que, durante la etapa a) de contacto, el metal alcalinotérreo y la sal de amonio forman, respectivamente, un óxido de metal alcalinotérreo y amoníaco (NH3) que reaccionan con los gases ácidos de los gases de combustión. Gracias a esta secuencia de reacción, la composición pulverulenta es muy eficaz para reducir la concentración de gases ácidos en los gases de combustión.

La composición química de los gases ácidos depende de la composición de los residuos que van a incinerarse. A los efectos de la presente invención, se entiende por “gas ácido” un gas que, en contacto con el agua, produce una solución acuosa con un pH ácido, es decir, un pH inferior a 7. Normalmente, los gases ácidos se clasifican según las siguientes cinco categorías:

- gases ácidos fosforados como el ácido fosfórico (H<3>PO<4>),

- gases ácidos carbónicos como el dióxido de carbono (CO<2>),

- gases ácidos nitrosos como los óxidos de nitrógeno (NOx), el cianuro de hidrógeno (HCN) y sus mezclas, - gases ácidos sulfurosos como el dióxido de azufre (SO<2>), el sulfuro de hidrógeno (H<2>S) y sus mezclas, y

- gases ácidos halogenados como el fluoruro de hidrógeno (HF), el difluor (F<2>), el cloruro de hidrógeno (HCl), el dicloro (Cl<2>), el bromuro de hidrógeno (HBr), el dibromo (Br<2>), el yoduro de hidrógeno (Hl), el diyodo (I<2>) y sus mezclas, en particular el fluoruro de hidrógeno (HF), el cloruro de hidrógeno (HCl), el bromuro de hidrógeno (HBr) y sus mezclas, y en particular el cloruro de hidrógeno (HCl).

En una realización, los gases ácidos pueden seleccionarse entre H<3>PO<4>, CO<2>, NOx, HCN, SO<2>, H<2>S, HF, F<2>, HCl, Ch, HBr, Br<2>, HI, I<2>y sus mezclas, en particular entre CO<2>, NOx, HCN, SO<2>, H<2>S, HF, HCl, HBr y sus mezclas.

Según una realización específica, los gases ácidos pueden seleccionarse entre NOx, SO<2>, HCl y sus mezclas.

Esta realización específica es muy ventajosa porque la composición pulverulenta reduce eficazmente y de una sola vez la concentración de NOx, SO<2>, HCl o sus mezclas en dichos gases de combustión. En efecto, durante la etapa a) de contacto, el amoníaco reacciona con NOx para formar nitrógeno (N<2>) y agua (H<2>O), y el óxido metálico alcalinotérreo reacciona con SO<2>por reacción de sulfatación y con HCl por reacción de cloración.

En particular, el procedimiento según la invención permite una reducción eficaz de la concentración de SO<2>. En efecto, la reacción de sulfatación se ve favorecida termodinámicamente en presencia de HCl y en las condiciones operativas de la etapa a) de contacto.

Ventajosamente, la sal metálica alcalinotérrea puede comprender un catión elegido entre un catión de magnesio, un catión de calcio y sus mezclas, preferiblemente catión de calcio. Normalmente, el anión de la sal metálica alcalinotérrea puede elegirse entre un acetato, un acrilato, un carbonato, un formiato, un propionato y sus mezclas, en particular entre un acetato, un acrilato, un carbonato y sus mezclas, más particularmente el anión es un carbonato.

Según una realización específica, la sal metálica alcalinotérrea es una sal de calcio, en particular carbonato de calcio.

El carbonato de calcio puede proceder de creta, piedra caliza, cal, de residuos industriales y sus mezclas, en particular cal, residuos industriales y sus mezclas, en particular cal.

Por ejemplo, los residuos industriales pueden ser lodos minerales, en particular lodos minerales compuestos principalmente de carbonato de calcio y que, en caso necesario, pueden transformarse en reactivo en polvo mediante uno o varios tratamientos químicos adecuados. Los tratamientos químicos son los conocidos por los expertos en la técnica, como lavado, secado y tratamientos fisicoquímicos. Los lodos de descarbonatación, lodos de purificación primaria de salmuera y sus mezclas son perfectamente adecuados para su uso en la presente invención. Los lodos de descarbonatación son un residuo no peligroso que suele generarse durante la descarbonatación del agua, una operación que se lleva a cabo en instalaciones industriales que necesitan abastecerse de agua descalcificada. Cada una de estas instalaciones puede generar entre 1000 y 3000 toneladas/año de lodos de descarbonatación. La ventaja de utilizar los lodos de descarbonatación como fuente de carbonato de calcio es que permite reciclar un residuo que actualmente no se recicla y crear una economía circular haciendo que este residuo esté disponible en torno a las incineradoras. También permite sustituir un recurso natural (tiza, caliza y cal) por un residuo. Los lodos de descarbonatación contienen generalmente alrededor de un 65 % de carbonato de calcio, siendo el resto agua. Para utilizarlo en la etapa a) del procedimiento de la invención, puede secarse de forma que el contenido de carbonato de calcio en el lodo seco se sitúe entre el 94 % y el 99,6 %.

El lodo de purificación primario de salmuera es un producto residual resultante de la electrólisis en la fabricación de cloro. Contiene carbonatos de calcio y magnesio, así como restos de contaminantes, sales y, posiblemente, metales. Los contaminantes, las sales y los posibles metales pueden separarse mediante operaciones específicas conocidas por los expertos en la técnica, como lavados sucesivos o tratamientos fisicoquímicos. El agua puede eliminarse por secado.

Ventajosamente, en las condiciones de funcionamiento de la etapa a) de contacto, la cinética de oxidación de las sales de calcio a óxido de calcio (CaO) y la cinética de la reacción entre CaO y los gases ácidos son muy rápidas. Por tanto, la reducción de la concentración de gases ácidos es muy eficaz. Esto es especialmente cierto si la sal de calcio es carbonato de calcio y los gases ácidos incluyen SO<2>y/o HCl.

Según una realización, la sal de amonio puede elegirse entre carbonato de amonio, cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfuro de amonio y sus mezclas, en particular la sal de amonio es sulfato de amonio.

Ventajosamente, en las condiciones de funcionamiento del procedimiento según la invención, la cinética de formación de amoníaco a partir de sulfato de amonio es rápida. Por tanto, la reducción de la concentración de gases ácidos es muy eficaz. Esto es particularmente cierto si los gases ácidos comprenden NOx.

El sulfato de amonio también tiene propiedades antiincrustantes. El incrustrado de las unidades de combustión se debe a la formación y a la deposición de cenizas durante la incineración de residuos que comprenden altas concentraciones de cloro y sustancias alcalinas. El incrustado tiene un impacto económico significativo porque perjudica el funcionamiento de la caldera en la unidad de combustión, lo que limita la energía producida por la caldera. Además, si las incrustaciones son demasiado importantes, la caldera y, por tanto, la unidad de combustión, deben pararse completamente para su mantenimiento. Gracias a sus propiedades antiincrustantes, el sulfato de amonio mantiene ventajosamente el buen funcionamiento y el rendimiento energético de la caldera. El sulfato de amonio también aumenta el tiempo entre dos paradas completas de mantenimiento de la unidad de combustión. Según una realización, la composición pulverulenta puede comprender, en relación con el peso total de la composición, al menos un 50 % de sal metálica alcalinotérrea, en particular entre un 60 % y un 90 % de sal metálica alcalinotérrea, más particularmente entre un 69 % y un 71 % de sal metálica alcalinotérrea, y la relación en peso entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, más particularmente de 0,20 a 0,22.

Ventajosamente, la composición pulverulenta de esta realización reduce eficazmente la concentración de gases ácidos contenidos en los gases de combustión sin afectar al funcionamiento de la unidad de combustión.

En efecto, cuando el porcentaje en masa de sal alcalinotérrea en la composición pulverulenta y la relación en masa entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea son inferiores a los valores indicados anteriormente, el amoníaco y el óxido metálico alcalinotérreo pueden estar en defecto con respecto a los gases ácidos, por lo que la reducción de la concentración de gases ácidos en los gases de combustión es menos eficaz.

Del mismo modo, cuando la relación de masas entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es superior a los valores indicados anteriormente, el amoníaco, que es un compuesto corrosivo y tóxico, puede estar en exceso con respecto a los gases ácidos. Este exceso de amoníaco puede, por ejemplo, dañar la unidad de combustión y requiere una unidad de tratamiento específica.

Según una realización, la composición pulverulenta puede comprender carbonato de calcio y sulfato de amonio. Según una variante de esta realización, la composición pulverulenta puede comprender, en relación con el peso total de la composición, al menos un 50 % de carbonato de calcio, en particular entre un 60 % y un 90 % de carbonato de calcio, y la relación en peso entre el sulfato de amonio y el carbonato de calcio es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25.

Más particularmente, la composición pulverulenta puede comprender, en base al peso total de la composición, entre el 69 % y el 71 % de carbonato de calcio, y la relación en peso entre el sulfato de amonio y el carbonato de calcio es de 0,20 a 0,22.

Según una realización, la composición pulverulenta según la invención puede comprender también un aditivo. Este aditivo puede elegirse entre una arcilla, una sal de bromo y sus mezclas, en particular el aditivo es una arcilla.

A efectos de la presente invención, por “arcilla” se entiende un compuesto químico a base de silicatos o aluminosilicatos hidratados con estructura laminar. Normalmente, la arcilla puede seleccionarse entre amesita, antigorita, beidellita, bertierina, celadonita, crisolita, cronstedtita, damouzita, dickita, glauconita, halloysita, illita, caolinita, lizardita, montmorillonita, moscovita, nacrita, nontronita, paragonita, pirofilita, sericita, vermiculita y sus mezclas, en particular antigorita, crisolita, damouzita, halloysita, caolinita, montmorillonita, nacrita, pirofilita, vermiculita y sus mezclas, especialmente caolinita.

La arcilla, en particular la caolinita, posee ventajosamente una propiedad anticorrosión. La corrosión de un elemento de la unidad de combustión, en particular de la caldera, está causada por depósitos de compuestos inorgánicos presentes en determinados productos residuales. La corrosión reduce la seguridad de la unidad de combustión y tiene un impacto económico significativo porque requiere la sustitución del elemento corroído de la unidad de combustión. Gracias a sus propiedades anticorrosión, la arcilla, en particular el caolín, mantiene la seguridad de la unidad de combustión y limita la necesidad de sustituir los componentes de la unidad de combustión.

A efectos de la presente invención, por “sal de bromo” se entiende un compuesto químico que comprende un anión y un catión bromuro. Normalmente, la sal de bromo puede elegirse entre bromuro de sodio, bromuro de potasio, bromuro de calcio y sus mezclas, en particular bromuro de sodio.

Algunos residuos industriales pueden comprender mercurio, que se encuentra en los gases de combustión producidos cuando se incineran estos residuos. Debido a la toxicidad aguda del mercurio, el valor máximo de mercurio autorizado en los gases de combustión de las unidades de combustión es muy bajo (0,05 mg/Nm<3>). En las condiciones de funcionamiento de la etapa a) de contacto, la sal de bromo oxida el mercurio presente en los gases de combustión para formar mercurio oxidado, que puede capturarse fácilmente mediante carbón activado o depuradores ácidos. Ventajosamente, la sal de bromo ayuda a reducir la concentración de mercurio en los gases de combustión.

Cuando la composición pulverulenta según la invención comprende además un aditivo tal como se ha definido anteriormente, comprende ventajosamente, con relación al peso total de la composición, al menos el 50 % de sal metálica alcalinotérrea, en particular entre el 60 % y el 90 % de sal metálica alcalinotérrea, muy particularmente entre el 69 % y el 71 % de sal metálica alcalinotérrea, la relación en peso entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, muy particularmente de 0,20 a 0,22, y la relación en peso entre el aditivo y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, muy particularmente de 0,20 a 0,22.

Según una variante de esta realización particular, el aditivo es una arcilla y la composición pulverulenta comprende, con relación al peso total de la composición, al menos el 50 % de sal metálica alcalinotérrea, en particular entre el 60 % y el 90 % de sal metálica alcalinotérrea, más particularmente entre el 69 % y el 71 % de sal metálica alcalinotérrea, la relación en peso entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, muy particularmente de 0,20 a 0,22, y la relación en peso entre la arcilla y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, muy particularmente de 0,20 a 0,22. Preferiblemente, la sal metálica alcalinotérrea es carbonato de calcio y la sal de amonio es sulfato de amonio.

En esta variante, la arcilla es preferiblemente caolinita. Por consiguiente, la composición pulverulenta puede comprender caolinita y, en relación con el peso total de la composición, al menos el 50 % de carbonato de calcio, en particular entre el 60 % y el 90 % de carbonato de calcio, la relación en peso entre el sulfato de amonio y el carbonato de calcio es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25, y la relación en peso entre la caolinita y el carbonato de calcio es de 0,05 a 0,3, en particular de 0,15 a 0,25.

Según una variante particular, la composición pulverulenta puede comprender caolinita y, en relación con el peso total de la composición, entre el 69 % y el 71 % de carbonato de calcio, la relación en peso entre el sulfato de amonio y el carbonato de calcio es de 0,20 a 0,22 y la relación en peso entre la caolinita y el carbonato de calcio es de 0,20 a 0,22.

Al final de la etapa a) de contacto de los gases ácidos contenidos en los gases de combustión con la composición pulverulenta, los gases pueden comprender una concentración residual de gases ácidos. De este modo, según una realización particular, el procedimiento de la invención puede comprender, después de la etapa a) de contacto, una etapa b) de neutralización de los gases ácidos residuales en los gases de la etapa a).

La etapa b) de neutralización de los gases ácidos residuales se realiza normalmente a una temperatura inferior o igual a 250 °C poniendo los gases de la etapa a) en contacto con cal, bicarbonato de sodio, sosa, un agente reductor como el amoníaco o la urea, y sus mezclas.

El contacto de los gases de la etapa a) con cal, bicarbonato de sodio, sosa y sus mezclas es particularmente eficaz para reducir la concentración residual de HCl y/o SO<2>.

El contacto de los gases de la etapa a) con un agente reductor como el amoníaco o la urea, y sus mezclas, es particularmente eficaz para reducir la concentración residual de NOx. Este contacto puede ir seguido de un paso por una unidad de reducción catalítica selectiva.

El procedimiento según la invención permite reducir la concentración de gases ácidos en los gases de combustión, es decir, los gases producidos por una unidad 1 de combustión tal como se representa esquemáticamente en la figura 1. Una unidad 1 de combustión comprende normalmente, en el sentido del flujo, un horno 11 de combustión, por ejemplo rotativo, una cámara 12 de postcombustión de gases, una unidad de enfriamiento de gases de combustión que comprende una caldera 13 y a continuación una torre 14 de enfriamiento, una unidad 15 de neutralización de gases enfriados, una unidad 16 de filtración de gases, una unidad 17 de ventilación y extracción de gases y una chimenea 18.

Normalmente, los residuos se incineran en el horno 11 de combustión durante una etapa de incineración. La etapa de incineración se realiza normalmente a una temperatura que oscila entre 850 °C y 1000 °C y produce gases de combustión que contienen gases ácidos. Estos gases se envían a la cámara 12 de postcombustión, en donde se queman durante una etapa de postcombustión. La etapa de postcombustión suele llevarse a cabo a una temperatura cercana a la de la etapa de incineración. Normalmente, la temperatura en el horno 11 de combustión se encuentra entre 850 °C y 1200 °C y la temperatura en la cámara 12 de postcombustión se encuentra entre 900 °C y 1150 °C. Según una realización particular, la etapa a) de contacto del procedimiento según la invención se lleva a cabo en el horno 11 de combustión y/o en la cámara 12 de postcombustión de la unidad 1 de combustión.

En efecto, la temperatura durante la etapa de incineración en el horno 11 de combustión y/o durante la etapa de postcombustión en la cámara 12 de postcombustión es tal que resulta ventajoso realizar la etapa a) de contacto del procedimiento según la invención.

En esta realización particular, no es por tanto necesario añadir a la unidad 1 de combustión una unidad específicamente dedicada a reducir la concentración de gases ácidos en los gases de combustión. Además, en esta realización particular, no es necesario recalentar a posteriormente los gases de combustión para tratarlos. De este modo, según esta realización particular, se incrementa la eficiencia energética del procedimiento según la invención. Normalmente, la composición pulverulenta puede inyectarse en el horno 11 de combustión, en la superficie de contacto entre el horno 11 de combustión y la cámara 12 de postcombustión y/o en la cámara 12 de postcombustión. El polvo puede inyectarse utilizando un dispositivo de inyección como un tornillo dosificador volumétrico, un tornillo dosificador ponderado o un tornillo microdosificador.

Gracias al tamaño de sus partículas, la composición pulverulenta tiene propiedades de fluidez que permiten inyectarla fácilmente.

En una realización particular, la etapa b) de neutralización de gases ácidos residuales en los gases de la etapa a) de contacto puede llevarse a cabo en la unidad 15 de neutralización de gases enfriados.

En esta realización particular, no es por tanto necesario añadir a la unidad 1 de combustión una unidad específicamente dedicada a neutralizar los gases ácidos residuales en los gases de la etapa a) de contacto. De este modo, según esta realización particular, la eficacia energética del procedimiento según la invención se ve aumentada.

Un segundo objeto de la invención es una composición pulverulenta que comprende una sal metálica alcalinotérrea y una sal de amonio.

La composición pulverulenta según el segundo objeto de la invención es como se ha descrito anteriormente en relación con el procedimiento para tratar gases de combustión que comprenden gases ácidos, que es el primer objeto de la invención.

Salvo indicación contraria o incompatibilidad aparente, las realizaciones de la invención descritas anteriormente pueden combinarse entre sí.

La invención se describe con más detalle a continuación, utilizando los siguientes ejemplos, que no son en modo alguno limitativos, sino que se dan únicamente a título de ejemplo.

Ejemplos

Este ejemplo describe una prueba industrial de la composición pulverulenta según la invención llevada a cabo en una unidad 1 de combustión que es una línea de incineración de residuos peligrosos existente.

La unidad 1 de combustión utilizada se muestra en el esquema de la figura 1 y consta de los siguientes elementos: - un horno 11 de combustión rotativo,

- una cámara 12 de postcombustión,

- una caldera 13 con inyección de urea sólida en la primera sección,

- una torre 14 de enfriamiento de gases,

- una unidad 15 de neutralización de gases enfriados,

- una unidad 16 de filtración de gases que comprende dos filtros de mangas,

- una unidad 17 de ventilación y extracción de gases, y

- una chimenea 18.

Se inyecta cal en la unidad 15 de neutralización de gases enfriados.

Para las pruebas, la composición pulverulenta sometida a prueba comprende:

- 70 % de carbonato de calcio,

- 15 % de sulfato de amonio y

- 15 % de caolín

y tiene un valor d90 de 47,6 pm.

El valor d90 de la composición pulverulenta se determina según el siguiente protocolo:

Una muestra de la composición pulverulenta se mezcla con agua destilada en un tanque de ultrasonidos externo y se estabiliza durante 10 minutos.

La muestra estabilizada se introduce en una célula de medición de “pequeño volumen” (120 ml) de un granulómetro láser Malvern-Mastersizer 2000. La velocidad de circulación es de 3000 rpm. La cantidad de muestra estabilizada introducida y analizada corresponde a una tasa de oscurecimiento del láser rojo comprendida entre el 15 y el 17 %. El oscurecimiento por láser rojo se estabiliza durante 20 minutos antes de la medición. A pesar de esta estabilización de 20 minutos, existe un alto grado de aglomeración, pero ello no impide realizar la medición.

La composición pulverulenta sometida a prueba se almacena en un silo de 20 toneladas de capacidad. La inyección en el fondo de la cámara 12 de postcombustión (1<er>tercio) se efectuó en dos puntos diametralmente opuestos para optimizar el contacto íntimo entre la composición pulverulenta y los gases ácidos a neutralizar, a saber SO<2>, HCl y NOx. Esta inyección se llevó a cabo mediante un tornillo dosificador, situado a su vez aguas abajo de una célula de carga colocada bajo el silo, lo que permitió controlar y regular los caudales másicos de inyección. Para ello, se estableció una regulación con valores umbral fijados en 150 mg/Nm3 para SO<2>y HCl (medidas tomadas a la salida de la caldera 13) con caudales másicos correspondientes que variaban entre 20 kg/h y 200 kg/h en función de los valores medidos por encima de 150 mg/Nm3. Para determinar la eficacia de la reducción de las concentraciones de SO<2>, HCl y NOx, se efectuaron mediciones previas, es decir, antes de la inyección de la composición pulverulenta sometida a prueba, en la cámara 12 de postcombustión y mediciones aguas abajo a la salida de la caldera 13. Durante las pruebas, la temperatura en la cámara de combustión fue de 950 °C.

La [Tabla 1] muestra todos los resultados obtenidos en trece pruebas con inyección de la composición pulverulenta sometida a prueba.

Resulta que:

- la eficacia media de reducción de la concentración de SO<2>es del 80 %,

- la eficacia media de reducción de la concentración de HCl es del 33 % y

- la eficacia media de reducción de la concentración de NOx es del 89 %.

La composición pulverulenta sometida a prueba proporciona, por tanto, una reducción eficaz de HCl y una reducción muy eficaz de SO<2>y NOx.

Además, la cantidad de cal inyectada en la unidad 15 de neutralización de gases enfriados durante las trece pruebas es aproximadamente cuatro veces menor que la cantidad de cal que habría sido necesario inyectar en esta unidad 15 de neutralización si la composición pulverulenta sometida a prueba no se hubiera inyectado en la cámara 12 de postcombustión.

La composición pulverulenta sometida a prueba permite, por tanto, una reducción significativa del consumo de cal. Esto supone una reducción significativa de los costes y riesgos asociados a esta materia prima, así como una reducción de los costosos tiempos de inactividad por mantenimiento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de tratamiento de gases de combustión que comprenden gases ácidos, comprendiendo dicho procedimiento una etapa a) de contacto de dichos gases ácidos con una composición pulverulenta que comprende una sal metálica alcalinotérrea y una sal de amonio en una atmósfera oxidante y a una temperatura superior o igual a 850 °C,

en la que la sal de amonio se elige entre carbonato de amonio, cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfuro de amonio y sus mezclas, y

en el que la composición pulverulenta comprende, en relación con el peso total de la composición, al menos un 50 % de sal metálica alcalinotérrea y la relación en peso entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los gases ácidos se eligen entre H<3>PO<4>, CO<2>, NO<x>, HCN, SO<2>, H<2>S, HF, F<2>, HCl, Cl<2>, HBr, Br<2>, HI, I<2>y sus mezclas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la sal metálica alcalinotérrea comprende un catión seleccionado entre un catión de magnesio, un catión de calcio y sus mezclas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la sal de amonio es sulfato de amonio.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición pulverulenta comprende carbonato de calcio y sulfato de amonio.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el carbonato de calcio procede de creta, caliza, cal, residuos industriales y sus mezclas.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que el residuo industrial es un lodo mineral.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el lodo mineral es lodo de descarbonatación, lodo de purificación primaria de salmuera y sus mezclas.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición pulverulenta comprende además un aditivo, en particular un aditivo elegido entre una arcilla, una sal de bromo y sus mezclas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la composición pulverulenta comprende una arcilla y, basándose en el peso total de la composición, al menos un 50 % de sal metálica alcalinotérrea, la relación en peso entre la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3, y la relación en peso entre la arcilla y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,05 a 0,3.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa a) de contacto se lleva a cabo en un horno (11) de combustión y/o en una cámara (12) de postcombustión de una unidad (1) de combustión.

12. Composición pulverulenta que comprende una sal metálica alcalinotérrea y una sal de amonio que comprende, basándose en el peso total de la composición, al menos un 50 % de sal metálica alcalinotérrea y la relación en peso de la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,1 a 0,3, en la que la sal de amonio se selecciona entre carbonato de amonio, cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfuro de amonio y sus mezclas.

13. Composición pulverulenta según la reivindicación 12, en la que la sal metálica alcalinotérrea comprende un catión seleccionado entre un catión de magnesio, un catión de calcio y sus mezclas.

14. Composición pulverulenta según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en la que la sal de amonio es sulfato de amonio.

15. Composición pulverulenta según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 que comprende carbonato de calcio y sulfato de amonio.

16. Composición pulverulenta según la reivindicación 15, en la que el carbonato de calcio se deriva de tiza, piedra caliza, cal, residuos industriales y sus mezclas.

17. Composición pulverulenta según la reivindicación 16, en la que el residuo industrial es un lodo mineral.

18. La composición pulverulenta según la reivindicación 17, en la que el lodo mineral es lodo de descarbonatación, lodo de purificación primaria de salmuera y sus mezclas.

19. Composición pulverulenta según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 19 que comprende además un aditivo, en particular un aditivo elegido entre una arcilla, una sal de bromo y sus mezclas.

20. Composición pulverulenta según la reivindicación 19 que comprende una arcilla y, basándose en el peso total de la composición, al menos un 50 % de sal metálica alcalinotérrea, la relación en peso de la sal de amonio y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,1 a 0,3, y la relación en peso de la arcilla y la sal metálica alcalinotérrea es de 0,1 a 0,3.