Factores Que Afectan el Consumo de Cal Viva en la Desulfuración de Gases Secos de Chimenea Dry fgd



Descargar 63.8 Kb.
Fecha de conversión26.06.2018
Tamaño63.8 Kb.

Factores Que Afectan el Consumo de Cal Viva en la Desulfuración de Gases Secos de Chimenea - Dry FGD

By: Mohamad Hassibi

Chemco Systems, L.P.

April, 2007

Revision 1 - February 2009

Ha sido una progresiva discusión en cuanto es lo que afecta el consumo de cal en la desulfuración del gas de chimenea seco – Dry FGD. El propósito de este paper es de diferenciar entre lo real y la ficticio de lo que se ha mencionado sobre este tema. En la actualidad, no hay un estudio específico y completo de lo que afecta al consumo de cal en Dry FGD. Trataré de dar alguna luz respecto a este tema.


Hay muchos factores que influyen en el consumo de cal viva, tales como:
A. La calidad del agua de apagado usada

B. Temperatura del agua de apagado usada

C. Calidad de la cal viva usada

D. Tipo de equipo usado para el apagado

E. Grado de agitación en el proceso de apagado

F. Temperatura en que el proceso de apagado toma lugar.


Discutiremos cada factor y explicaremos que impacto tiene cada uno de estos factores en el proceso de apagado, así como en el consumo de cal viva
A. LA CALIDAD DEL AGUA DE APAGADO
La pureza de agua de apagado y su composición química tienen un pronunciado efecto en la calidad final de la cal apagada (lechada de cal); así también en la eficiencia de la eliminación del SO2 del Gas de chimenea seco - Dry - FGD. Las sustancias químicas presentes en el agua de apagado que afectan el proceso que apagado son las siguientes:
Cloruros
El contenido de cloruros en el agua de apagado tiene un efecto positivo en el proceso de apagado. El cloruro actúa como un acelerante para el apagado. En el slaker ó apagador se puede usar agua con un contenido de hasta 10000 [ppm] de cloruros. Con una lechada de cal de pH 12 a 13, ésta agua no causaría ninguna corrosión dentro del slaker ni en las líneas de lechada. Sin embargo, causaría corrosión en las líneas de alimentación de agua de apagado. En este caso, es conveniente utilizar las líneas plásticas para prevenir la corrosión. Si el contenido de cloruro en el agua está sobre las 10.000 [ppm], como agua salobre ó agua de mar (25.000 a 30.000 [ppm]), el cuerpo de slaker puede tener que ser recubierto con caucho para prevenir su corrosión.

Cualquier recubrimiento de caucho utilizado dentro del slaker debe ser apto para resistir temperaturas hasta 100 ºC (212°F). Las líneas de lechada también deben ser de FRP u otros plásticos o de metales exóticos.


Sulfatos y Sulfitos
Estas sales tienen un impacto substancial en el proceso de apagado. Estas sustancias químicas forman una capa sobre las partículas de cal (CaO), capa que evita que el agua penetre por los poros de la cal; retardando así el proceso de apagado.

El contenido de sulfitos y de sulfatos en el agua de apagado no debe exceder las 500 [ppm] (mg/L).


Si el contenido de sulfitos o sulfatos en el agua de apagado excede las 1000 [ppm], se debe usar un apagador tipo molino de bolas.
El gráfico siguiente compara el efecto de la presencia de químicos en el agua sobre el tiempo de apagado v/s la temperatura del agua deionizada, agua potable y el agua industrial.


Tiempo Apagado

(minutos)


Agua Deionizada

(ºC)


Agua Potable

(ºC)

Agua Industrial

Con 5000 [ppm]

SO3 , SO4

1 Min

68.5 ºC

64.9 ºC

56.4 ºC

2 Min

70.1 ºC

68.3 ºC

61.1 ºC

3 Min

70.0 ºC

70.1 ºC

63.6 ºC

5 Min

70.1 ºC

70.1 ºC

65.1 ºC

6 Min

70.1 ºC

70.1 ºC

66.4 ºC

Nota: La temperatura inicial del agua de apagado para esta prueba fue de 25 ºC
Sólidos Suspendidos y Disueltos
Una alta cantidad de sólidos disueltos en el agua pueden causar espuma, lo cual causa problemas operacionales para el proceso de apagado.
Además, algunos sólidos disueltos reaccionan con la cal y causan depósitos en el apagador y equipos de manejo de la lechada, tales como bombas y cañerías.
B. TEMPERATURA DEL AGUA DE APAGADO
La temperatura del agua de apagado tiene un efecto definitivo en la temperatura final del proceso de apagado.
Tº final de apagado = Tº inicial del agua + calor de la reacción exotérmica – Calor perdido
Si asumimos una relación de cal a agua de 1 a 4, que la pérdida de calor del apagador es constante, y también que la calidad de la cal no cambia, entonces cualquier aumento y/o disminución de la temperatura del agua de entrada tendrán como resultado un aumento y/o disminución de la temperatura final del apagado.
Además, si mantenemos la calidad y la cantidad de la cal constante, para aumentar o disminuir la temperatura final del apagado, nosotros debemos aumentar o disminuir la cantidad de agua alimentada al proceso
La grafica siguiente muestra el efecto de la temperatura del agua de apagado en la temperatura final del proceso de apagado, para cales de reactividad alta, media y baja.
Una libra de cal seca, genera la siguiente cantidad de BTU durante el proceso de hidratación.


Reactividad

de la Cal

Cantidad de BTU

Generadas

Alta

490

Media

435

Baja

380




EFECTO DE LA Tº DEL AGUA DE APAGADO

SOBRE LA Tº FINAL DEL APAGADO


C. CALIDAD DE LA CAL VIVA
Hay varios factores que afectan la calidad de la cal viva, estos son:


  • Soft ó Hard Burneo

  • Contenido de CaO y CaO disponible

  • Distribución de tamaño

  • Apagado aéreo

  • BTU producidas durante la reacción exotérmica

  • Contenido de magnesio


Cal Soft (suave) ó Hard Burned (quemada)
Para convertir el carbonato de calcio (CaCO3) en óxido del calcio (CaO), la piedra caliza es calcinada en un horno en una temperatura cerca de los 1,000°C. Este proceso retira el bióxido de carbono de la piedra caliza y la convierte en óxido del calcio o cal viva.
Debido a las variaciones en el tamaño de la piedra caliza con que se alimentada el horno, algunas partículas de cal son recalentadas y forman una superficie sólida dura ó vitrificado. Esta superficie dura, previene que el agua penetre las partículas de cal; así previene ó retarda la conversión de la cal en hidróxido. Este tipo de cal no es muy reactiva y es llamada "Hard Burned lime". La cal quemada ó "Hard Burned lime" tiene una lenta subida de la temperatura y es clasificada como una cal de baja reactivad.
Según los Estándares de ASTM, una cal de Alta reactiva, es una cal que cuando es testeada de acuerdo con ASTM-C112, tiene una subida de temperatura de 40°C en tres minutos. Por ejemplo, si la temperatura inicial de agua es 20°C, la temperatura final de apagado después de tres minutos debe ser de 60°C.
Contenido de Oxido de Calcio
Desde que óxido de calcio es el único químico útil en la cal viva, este es utilizado como un factor (norma) para evaluar la calidad de la cal. Sin embargo, no todo el CaO contenido en la cal viva es utilizable, ni químicamente reactivo. Un mejor factor para medir la calidad de cal viva es el "óxido de calcio disponible" para la reacción.
La carta siguiente es una composición típica de la Cal Viva




ANALISIS QUIMICO

CAL VIVA EN GUIJARROS

DE ¾” X ¼”

CaO Total

93.00

CaO Disponible

88.50

MgO

2.65

Total Oxidos

95.65

SiO2

1.95

R2O2

0.86

Fe2O3

0.16

Al2O3

0.70

S

0.045

P

0.004

Total Perdidas por ignición

1.50

CO2

1.10

H2O

0.40

El óxido del magnesio contenido en la cal cálcica no debe exceder de 2 % a 3 %. Ya que el MgO no se hidratará fácilmente a temperaturas entre 71,2ºC (160°F) a 82,3ºC (180°F), este óxido de magnesio acabará como granos de arena en el buzón de arenillas. El contenido de SiO2 y el contenido Al2O3 en la cal viva debe estar bajo 5 2%. Porcentajes más altos causarían un desgaste excesivo en las paletas del mezclador del apagador.



Distribución de tamaño de partícula en la Cal Viva
Las partículas más pequeñas de CaO reaccionarían con el agua en forma más rápida que los partículas mas grandes. Sin embargo, las partículas pequeñas, tienen otras desventajas. La cal en polvo es más susceptible de tener apagado aéreo que la cal granulada.
Una buena cal en guijarros se apagará rápidamente y el proceso se completará en tres ó cuatro minutos, contra una buena cal en polvo que se apagará casi instantáneamente. La mayoría de los Apagadores (Slakers) tienen un tiempo de retención de cinco a diez minutos; por lo tanto, la cal granulada se podrá apagar completamente.
Cuándo se utiliza cal en guijarros para el apagado de cal; típicamente los granos de arena e impurezas son más grande que las partículas de Ca(OH)2; por lo tanto, son separados de la lechada de cal por los sistemas de eliminación de arenillas.
En la cal en polvo, los granos de arena y las impurezas están molidos; por lo tanto, ellos permanecen en el proceso, causando el desgaste en los sprayers y atomizadores.

La tabla siguiente muestra una típica distribución de tamaños de la cal en guijarros de ¾” X ¼”.





ANALISIS FÍSICO

TAMAÑO DE MALLA

% DE PASADA

3/4 ”

100.0

1/2 ”

95.0

1/4 ”

70.0

1/2 “

48.0

3/8”

18.0

1/4 “

10.0

1/8 ”

8.0

# 50

7.0



Apagado Aéreo
La cal viva o la cal tienen una gran afinidad por el agua y absorben agua en la forma líquida o de vapor. La cal en polvo tiene muchas partículas finas; por lo tanto, una gran superficie expuesta a la atmósfera ya sea en el almacenamiento, el transporte o en la carga neumática al silo. Estas partículas absorben la humedad del aire y se apagan lentamente sin subida de temperatura.
Cuándo la cal es apagada lentamente con pequeñas partículas de agua, las partículas de hidrato formadas son muy grandes y de baja reactivad. Esto da como resultado un aumento substancial en el consumo de cal. Es mejor evitar cal pulverizada o molida debido al peligro del apagado aéreo, así como las dificultades en el manejo de la cal de polvo contra la cal en guijarros.

Calor contenido en la cal viva
La reacción de la cal con el agua es una reacción de tipo exotérmica y libera una gran cantidad de calor. Para entender la magnitud del calor producido por el apagado de la cal viva, podemos decir que una libra de cal reactiva, cuando es apagada, genera el suficiente calor para calentar 2,3 libras de agua desde 0°C a 100°C o puede calentar 3,4 libras de agua desde una temperatura ambiente de 21 ºC (70°F) a 100 ºC (212°F).


D. TIPOS DE EQUIPOS USADOS PARA APAGAR LA CAL VIVA
Las investigaciones muestran que apagando la cal con una cantidad de agua en exceso(1), obtendrá como resultado un tamaño de partícula más fina del hidrato.

El apagador de lechada (slurry slaker) utiliza una relación de 4 a 1 ó 5 a 1 de agua-a cal viva.

El apagador de pasta (paste slaker) que utiliza una relación de 2 a 1 ó 2 ½ a 1 de agua a cal viva.

Además, una lechada más delgada (25% a 30% de sólido) está menos propensa a desarrollar lugares de formación de Hot Spots [sobre 100 ºC (212° F)], lo que causa aglomeración de finas partículas de cal hidratada.



(1)Chemistry and Technology of Lime and Limestone, by Boynton J. Will & Sons, 2nd Ed.

E. GRADO DE AGITACION EN EL APAGADOR (SLAKER)
Es esencial una agitación vigorosa en el apagador para el proceso de apagado debido a lo siguiente:


  • Minuciosamente y rápidamente moja las partículas de cal en guijarros.

  • Nivela la temperatura dentro de la cámara de apagado

  • Previene lugares calientes y fríos dentro del slaker (Hot and Cold Spots), lo que daría como resultado aglomeración de partículas

  • Parcialmente la cal quemada (hard burned), provoca abrasión de las partículas de cal debido a la velocidad del proceso de apagado.


F. TEMPERATURAS A LA CUAL TOMA LUGAR EL PROCESO DE APAGADO
La temperatura de apagado es uno de los factores más importantes y que determinan la calidad final de la lechada de cal. Teóricamente, mientras mayor sea la temperatura de apagado, más fino será el tamaño de las partículas de la cal hidratada; las partículas pequeñas de cal hidratada producen mayor área superficial, y finalmente la mayor área superficial produce un menor consumo de cal. Sin embargo, en la práctica, la ganancia en área superficial más allá de una cierta temperatura [83.4 ºC a 85.0 ºC (180°F a 185°F)] es compensado por un mantenimiento adicional y las medidas de seguridad adicionales, debido a la operación con temperaturas sobre 85 ºC (185 ºF).
Debe ser indicado también que el área superficial no es el único elemento determinante de la eficiencia de proceso. La porosidad de las partículas, así como la forma de las partículas tienen efecto en la eficiencia de reacción. La porosidad y la forma de la partícula son una función de la composición química de la cal. Esta es el área que ha sido menos estudiado en el proceso de apagado de la cal.

Las partículas finas del hidrato tienden a aglomerarse y formar una partícula más grande y aplanada si estas son mantenidas a una temperatura alta después de que el proceso de apagado está completo. Es importante mantener y enfriar la lechada bajo los 60 ºC (140°F) para prevenir aglomeraciones.


SUMARIO
Para reducir el consumo de cal viva, Usted debe haber hidratado la cal y obtenido el tamaño más pequeño posible de partícula y la mayor área superficial posible. Estas partículas también tienen que tener la mejor porosidad. Para lograr la más eficiente reacción en la eliminación del SO2 del Gas de chimenea seco - Dry - FGD:
1. Usted debe tener un agua de buena de calidad
2. Usted debe tener una cal de buena de calidad
3. Usted debe hacer el apagado a una temperatura alta
4. Usted debe evitar el apagado aéreo.







Compartir con tus amigos:


La base de datos está protegida por derechos de autor ©composi.info 2017
enviar mensaje

    Página principal