ES2238772T3 - Procedimiento para el tratamiento de gas humedo y aparato que utiliza dicho procedimiento. - Google Patents
Procedimiento para el tratamiento de gas humedo y aparato que utiliza dicho procedimiento.Info
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Abstract
ESTA INVENCION SE REFIERE A UN TRATAMIENTO DE GASES HUMEDOS PARA EL CUAL NO SE NECESITA UNA BOMBA DE PULVERIZACION Y QUE PERMITE LA RECUPERACION REGULAR DE UN LIQUIDO DE ABSORCION INCLUSO SI DISMINUYE LA VELOCIDAD DE FLUJO DE LOS GASES ARRASTRADOS AL LIQUIDO. UN APARATO DE TRATAMIENTO DE GASES HUMEDOS EN EL QUE EL LIQUIDO DE ABSORCION RECOGIDO EN EL PRIMER DEPOSITO DE PRESION SE PULVERIZA EN UNA DIRECCION PREDETERMINADA (QUE PUEDE SER HACIA ARRIBA, HORIZONTAL O HACIA ABAJO) A TRAVES DE UNA UNIDAD DE DESCARGA QUE CONSISTE EN UNAS BOQUILLAS DE PULVERIZACION (14) O SIMILARES EN LA TORRE DE ABSORCION. EL LIQUIDO PULVERIZADO SE PONE EN CONTACTO CON LOS GASES DE ESCAPE DIRIGIDOS AL INTERIOR DE LA TORRE Y SE ABSORBEN Y RETIRAN LOS COMPONENTES DESEADOS DE LOS GASES. ESTE APARATO DE TRATAMIENTO SE CARACTERIZA POR LO SIGUIENTE: EL PRIMER DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO DE LIQUIDOS PARA EL LIQUIDO DE ABSORCION COMPRENDE UN DEPOSITO DE PRESION (11) QUE GENERA UN GAS A PRESION EN EL ESPACIO QUE HAY ENCIMA DELA SUPERFICIE DEL LIQUIDO RECOGIDO (11A). EL AUMENTO DE PRESION DEL GAS A PRESION SE UTILIZA PARA PULVERIZAR EL LIQUIDO RECOGIDO EN EL DEPOSITO A PRESION DE LA UNIDAD DE BOQUILLAS DE PULVERIZACION AL INTERIOR DE LA TORRE DE ABSORCION. ESTE APARATO TAMBIEN SE CARACTERIZA POR LO SIGUIENTE: ESTA INVENCION TIENE UNOS ORIFICIOS DE REBOSE QUE GENERAN UN DESBORDAMIENTO CASI HORIZONTAL O FLUJO DE ORIGEN. EL LIQUIDO DE ABSORCION PROPULSADO POR LOS ORIFICIOS DE REBOSE ESTABLECE UN CONTACTO ORTOGONAL CON EL FLUJO DE LOS GASES DE ESCAPE LO QUE DA COMO RESULTADO TANTO UNA ATOMIZACION DEL LIQUIDO COMO UN CONTACTO LIQUIDO-VAPOR.
Description
Procedimiento para el tratamiento de gas húmedo y
aparato que utiliza dicho procedimiento.
La presente invención se refiere a un aparato
para el tratamiento de gas húmedo para eliminar del gas de escape
ciertos componentes diana tales como aquéllos que son dañinos. Más
específicamente, se refiere a un aparato que provoca el contacto
efectivo de líquido-vapor entre el líquido de
absorción y el gas de escape resultante de la combustión de carbón o
de aceite pesado.
Hasta ahora, se han empleado diversos tipos de
aparatos de contacto de líquido-gas para eliminar
dióxido de azufre del humo de escape que utilizan un procedimiento
de gas húmedo. Éstos serían utilizados típicamente para eliminar
sustancias dañinas como el dióxido de azufre del humo de escape de
una caldera que quema carbón. Un aparato de este tipo, un diseño
previo de los presentes peticionarios que utiliza un procedimiento
de columna de líquido, se describe en la publicación de patente de
utilidad japonesa (Koukai) 59-53828.
Este aparato presenta una pluralidad de boquillas
de pulverización dispuestas en una torre de absorción. Un líquido de
absorción tal como papilla de cal se pulveriza hacia arriba desde
estas boquillas de pulverización para formar una columna de
absorción. Cuando se fuerza al humo de escape hacia el interior del
centro de este flujo, se absorbe el dióxido de azufre del humo y se
eliminan eficazmente las partículas tales como cenizas volantes.
En la figura 24 (A) se muestra un diseño básico
de una torre de este tipo. En la porción superior de la torre de
absorción 2 hay una vía de escape 8; en su porción inferior hay una
entrada de humo 3, la lumbrera de entrada para los gases de escape
1. Una serie de hileras de tubos de llegada 190 está dispuesta en la
porción inferior de la torre de absorción 2. Sobre los tubos 190 hay
numerosas boquillas de pulverización orientadas hacia arriba que
pueden estar dispuestas, por ejemplo, en una matriz, como se muestra
en la figura 24 (B).
La parte inferior de la torre de absorción 2 está
hecha en una forma de embudo para formar un recipiente de
recuperación de líquido 56. Aquí se recoge la papilla de piedra
caliza u otro líquido de absorción 5, después de lo cual éste es
dirigido hacia el depósito de almacenamiento de líquido 57 por una
bomba 21a. Este líquido de absorción recogido 5 se hace circular de
nuevo a través de la bomba de pulverización 21b, la válvula de
control de volumen 60 y los tubos de llegada 190 para volver a las
boquillas de pulverización 4.
La disposición de boquillas de pulverización, que
consta de todas las boquillas de pulverización orientadas hacia
arriba 4 dispuestas en la matriz, fuerza al líquido de absorción 5
hacia arriba y hace que éste asuma la forma de chorros de columna de
líquido 5a. Al mismo tiempo, los gases de escape 1 se llevan a
través de la entrada de humo 3 y se fuerzan hacia arriba. El flujo
transporta estos gases junto con los chorros del líquido de
absorción 5 a la parte superior de la torre, en donde deben pasar a
través de los chorros 5a, distribuidos ahora en forma de paraguas.
De esta forma, el líquido y el vapor se ponen en contacto uno con
otro.
Posteriormente, el eliminador de neblina 6,
situado en la parte superior de la torre de absorción 2 alrededor
del punto más alto alcanzado por los chorros, separa el líquido de
absorción 5 que ha acompañado a los gases de escape 1 y lo recicla
hacia el depósito de almacenamiento de líquido 57. El líquido 5 que
cae directamente en el recipiente de recuperación 56 es transportado
por la bomba de recirculación 21a al depósito de almacenamiento de
líquido 57.
Con un aparato de contacto de
líquido-vapor de esta configuración, cuando se
acciona la bomba 21b, el líquido de absorción 5 se desplaza a través
de la válvula de control de volumen 60 y de los tubos de llegada 190
y se pulveriza hacia arriba a través de las boquillas de
pulverización 4. Los gases de escape 1 que se introducen a través de
la lumbrera de entrada 3 son forzados a pasar a través de los
chorros 5a para efectuar el contacto de
líquido-vapor. El gas de escape tratado (depurado)
7, del cual se han eliminado el dióxido de azufre y otros
componentes nocivos, es expulsado a través de la vía de escape
8.
Cuando se utiliza esta técnica, por la cual el
líquido de absorción 5 es pulverizado hacia arriba, el vapor y el
líquido están en contacto durante todo el tiempo que el líquido 5 se
desplaza arriba y abajo de la torre. Además, cuando el líquido 5
alcanza la parte superior y se expande en forma de paraguas para su
descenso, adopta la forma de gotitas. Esto mejora el efecto del
contacto de líquido-vapor. Cuando los gases de
escape contienen únicamente dióxido de azufre mínimo, puede
conseguirse una economía de funcionamiento mayor cambiando la altura
de la columna de líquido. Este procedimiento ofrece una serie de
beneficios sobre lo que se conoce como el procedimiento de
empaquetamiento, en el que el líquido fluye hacia una torre
empaquetada con una rejilla y se pone allí en contacto con los
gases. Uno de dichos beneficios es que con el procedimiento de
pulverización por chorro, no es probable que el canal para el
líquido llegue a saturarse.
Asimismo, cuando se utiliza el procedimiento de
pulverización por chorro, el accionamiento de la bomba de
pulverización 21b hará que el líquido de absorción 5 recogido en el
recipiente 56 o depósito 57 de recuperación sea hecho circular de
nuevo hacia los tubos de llegada 190, y puede ajustarse la presión
de la pulverización de manera que el líquido 5 consiga una altura
especificada desde las boquillas de pulverización 4.
Por motivos de simplicidad, la bomba de
pulverización 21b está representada en el dibujo cono una única
entidad. Sin embargo, en una situación real, se utilizaría una serie
de bombas, planteándose un problema en términos de compacidad y
coste del equipamiento y del funcionamiento.
Además, para mejorar la eficacia del contacto de
líquido-vapor entre los gases de escape y el líquido
de absorción, se necesita un gran número de boquillas de
pulverización para fragmentar el agua en diminutas partículas. Este
es el propósito de la disposición mostrada en la figura 24 (B), en
la que muchas boquillas de pulverización están dispuestas en forma
de una matriz. Se considera que este diseño es costoso en términos
del equipamiento que se requiere.
Fue para abordar este problema para lo que se
propusieron los diseños descritos en la patente alemana
DE-A-1769945 y la solicitud de
patente japonesa (Kohyo) 9-507792. En estos
aparatos, se proporciona un depósito de almacenamiento de líquido
para la papilla suministrada y hecha circular de nuevo hacia las
boquillas de pulverización. El nivel de líquido dentro del tanque se
mantiene más alto que el nivel de las boquillas de pulverización. Se
hace que el líquido de absorción pulverizado desde la boquilla de
pulverización acompañe los gases hasta la parte superior de la torre
de absorción, en la que se separan el líquido y los gases. El
líquido separado se mantiene en el depósito, y el diferencial de
gravedad entre la superficie del líquido en el tanque y las
boquillas de pulverización se utiliza para pulverizar la papilla
desde las boquillas de pulverización. Sin la utilización de una
bomba de pulverización, empleando entonces únicamente el diferencial
de gravedad, la papilla puede pulverizarse desde las boquillas de
pulverización y hacerse circular de nuevo.
Sin embargo, con estos diseños de la técnica
anterior, la superficie del líquido en el depósito de almacenamiento
de líquido debe estar más alta que el nivel desde el que las
boquillas de pulverización pulverizan el líquido dentro de la torre
de absorción. Generalmente, la torre de absorción es relativamente
alta, de forma que el depósito debe situarse aún más alto con la
finalidad de tener la superficie del líquido por encima de la altura
de las boquillas de pulverización.
Asimismo, con los limpiadores de gas tal como un
aparato de desulfurización, es normal que varíe la carga en la
caldera u otra fuente de los gases. En ambos aparatos, cuando
disminuye el flujo de gas, la caída de la velocidad del flujo
provocará que se arrastre menos fluido. Esto hace que sea imposible
conseguir un contacto suave y consistente entre el líquido y el
flujo de gas. El dióxido de azufre y las partículas no serán
eliminados efectivamente del humo y el líquido de absorción no
alcanzará la parte superior de la torre. Esto hará muy difícil
devolver el líquido de absorción a su depósito, y el nivel en el
depósito disminuirá gradualmente hasta que finalmente pueda ocurrir
que el líquido no pueda circular ya bajo la fuerza de su propio
peso.
Con estos dos aparatos, la velocidad a la cual se
pulveriza el líquido o, por decirlo de otra forma, la altura a la
que se pulveriza, es directamente proporcional a la velocidad del
flujo de los gases de escape. En la figura 13, el eje vertical
representa la velocidad del gas de escape y el eje horizontal
representa el tiempo de funcionamiento. Como puede verse en la
figura 13, cuando la capacidad de combustión de un combustor es
pequeña, tal como desde el momento T_{1}, el tiempo de arranque de
la torre de absorción, hasta el momento T_{2}, su tiempo de
parada, la velocidad de flujo de los gases de escape disminuirá en
ese tiempo, y se demostrará que es imposible elevar el líquido
pulverizado desde las boquillas de pulverización por encima de un
nivel estándar. La línea discontinua horizontal en la figura 13
representa la velocidad de carga mínima. Como resultado, todo el
volumen de la pulverización no alcanza el eliminador de neblina en
la parte superior de la torre. En lugar de esto, cae en la vasija de
recuperación y se acumula excesivamente.
Por tanto, resultó que para conseguir una
recirculación continua del líquido de absorción en tales aparatos de
la técnica anterior, el recipiente de recuperación 56 tenía que ser
de un tamaño sustancial, y la bomba de recirculación 21a, que se
utilizaría únicamente durante el arranque y parada de la torre de
absorción 2, tenía que ser un bomba de gran capacidad. Estos
requisitos se vinculaban a un incremento innecesario en el coste del
equipamiento.
En los dos aparatos, la neblina (es decir,
gotitas de agua) que se arrastra con los gases de escape y absorbe
así los componentes diana tales como dióxido de azufre, golpea el
panel plegado del eliminador de neblina en la parte superior de la
torre y a continuación gotea hacia abajo. De esta forma, el líquido
de absorción se recicla continuamente. En los aparatos de la técnica
anterior, tales como los que se han estado comentando, la velocidad
de flujo de los gases en la torre es normalmente de alrededor de 4 a
5 m/s, una velocidad que permite al eliminador de neblina capturar
el agua. Sin embargo, recientemente, ha llegado a haber una demanda
creciente de una velocidad de flujo por encima de 5,5 m/s, lo que
mejoraría la capacidad para el tratamiento y reduciría el
requerimiento de espacio.
A una velocidad por encima de 5,5 m/s, no todas
las gotitas de agua que alcanzaron la parte superior de la torre
serían capturadas por el eliminador de neblina. Las gotas que
estuvieran aún libres serían evacuadas al exterior junto con sus
gases arrastrados. Esto no sería recomendable aunque los gases
estuvieran siendo liberados a la atmósfera o enviados a un aparato
para el tratamiento de etapa final.
Además, a una velocidad por encima de 5,5 m/s, el
volumen de líquido de absorción arrastrado en los gases que alcanza
el eliminador de neblina aumenta en gran medida. El líquido que
deberá gotear hacia abajo desde el eliminador de neblina conforma en
su lugar un vórtice en su entrada y permanece allí (es decir, se
crea una zona en la que se recoge el líquido de absorción disperso).
Esto compromete gravemente la función de eliminación de neblina. A
medida que se captura menos neblina, las gotitas de agua de la zona
de recogida son arrastradas con los gases de escape y se dispersan
una vez más. Aumenta el volumen de neblina que escapa a través del
tubo de humos.
El documento
DE-A-195 39 084 da a conocer un
aparato para la desulfurización del gas de escape, en el que un
depósito de líquido de absorción presurizado se integra en un canal
del gas de escape. El líquido de absorción del depósito presurizado
es pulverizado a través de una pared perforada hacia la corriente de
gas de escape, es recogido y realimentado por una bomba al depósito
presurizado. El líquido de absorción recogido y suministrado al
depósito presurizado es aireado para introducir oxígeno reactivo. El
líquido de absorción llena el depósito presurizado
completamente.
Es un objeto de la invención proporcionar un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que pueda funcionar
regularmente incluso aunque varíe la velocidad de flujo de los gases
tratados.
Este objeto es resuelto por un aparato según la
reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se dirigen a
realizaciones preferidas de la invención.
Una realización proporciona un procedimiento de
gas húmedo que no requeriría una bomba de pulverización y que
permitiría que el líquido de absorción sea recuperado regularmente
incluso aunque disminuya la velocidad de flujo de los gases
arrastrados hasta el líquido.
Otra realización de esta invención proporciona un
procedimiento de gas húmedo que no utilizaría las boquillas de
pulverización orientadas hacia arriba requeridas en la técnica
anterior, y que emplea un procedimiento de energía eficaz que no
requiere un gran esfuerzo, elimina el gasto creciente de un elevado
número de boquillas de pulverización, puede producirse a un bajo
coste y permite el contacto eficaz de
líquido-vapor.
Aún otra realización de esta invención
proporciona un procedimiento de gas húmedo para tratar gases de
escape que no requiere un recipiente de recuperación de líquido o
capacidad de bombeo excesivamente grande, y que elimina
efectivamente los problemas asociados a una disminución en la
velocidad de flujo de los gases de escape.
Una realización adicional de esta invención
proporciona un procedimiento para tratar gases de escape que permite
mantener la altura de la columna del líquido de absorción en un
nivel estándar o por encima de éste cuando la velocidad de flujo de
los gases de escape introducidos en la torre disminuye debido a la
combustión de más baja capacidad que tiene lugar durante el tiempo
en que la torre de absorción se está arrancando o parando.
Otra realización de esta invención proporciona un
procedimiento de gas húmedo para tratar gases de escape de tal forma
que el volumen de neblina (gotitas de agua) arrastrado en los gases
depurados y evacuado de la torre, se minimiza aún cuando se
incremente sustancialmente la velocidad de los gases de escape
dentro de la torre (y, por tanto, la tasa de arrastre).
Con la finalidad de abordar estas cuestiones, se
diseñó la invención descrita en la reivindicación 1, que comprende
un aparato para el tratamiento de gas húmedo en el que el líquido de
absorción recogido en el primer depósito de almacenamiento de
líquido es pulverizado en una dirección especificada (que puede ser
hacia arriba, horizontalmente o hacia abajo) por una unidad de
descarga que consta de boquillas de pulverización o similares en la
torre de absorción. El líquido pulverizado es puesto en contacto con
los gases de escape que se conducen hacia la torre, y se absorben y
retiran los componentes diana de los gases.
Este aparato para el tratamiento se caracteriza
por lo siguiente. El primer depósito de almacenamiento de líquido
para el líquido de absorción comprende un depósito de presión que
genera un gas presurizado en el espacio situado por encima de la
superficie del líquido recogido. La presión incrementada del gas
presurizado se emplea para pulverizar el líquido recogido en el
depósito presurizado desde la unidad de boquilla de pulverización en
la torre de absorción.
Por tanto, con esta invención, el volumen de
líquido pulverizado a través de las boquillas de pulverización está
determinado por el área de superficie del depósito que está bajo
presión y por la presión del gas. Así, cuando la velocidad de flujo
de los gases en la torre varía debido a la fluctuación de la carga
en la caldera u otro sistema de combustión, la presión dentro del
depósito puede controlarse en cualquier dirección que compense esta
variación. De este modo, la altura de la pulverización desde las
boquillas de pulverización puede mantenerse virtualmente constante,
y el líquido de absorción puede recuperarse regularmente incluso si
debiera reducirse la velocidad de flujo de los gases arrastrados en
el líquido.
La presión del gas dentro del depósito puede
mantenerse a un valor específico equilibrando el volumen de líquido
descargado desde el depósito, el volumen de líquido suministrado al
depósito y el volumen de gas insuflado en el depósito.
Con esta invención, no debe transportarse el
líquido de absorción utilizando la presión directa de una bomba de
pulverización. En lugar de esto, se presuriza el interior del
depósito empleando un gas presurizado tal como aire comprimido. Así,
en lugar de utilizar una pluralidad de bombas, una realización
requiere únicamente un depósito presurizado y una fuente de gas
presurizado, tal como un compresor de aire, para suministrar el gas
al depósito. Puede hacerse más pequeño el ajuste y reducirse el
coste del equipamiento y del funcionamiento.
Aun en equipamientos en los cuales las boquillas
de pulverización que suministran el líquido de absorción están
orientadas hacia arriba, las boquillas de pulverización orientadas
hacia arriba no necesitan situarse encima de la superficie del
líquido en el depósito de presión. El hecho de que el depósito pueda
situarse debajo aumenta la libertad del diseño.
En la realización de la reivindicación 2, si uno
de los componentes diana para la absorción en el líquido y la
eliminación es dióxido de azufre (SO_{2}), el gas presurizado
deberá ser uno que contenga oxígeno y deberá insuflarse el gas en el
líquido recogido en el fondo del depósito.
La papilla del líquido de absorción que se
pulveriza a través de las boquillas de pulverización contiene piedra
caliza que ha absorbido SO_{2} cuando entró en contacto con los
gases de escape. Cuando se recoge esta papilla en el depósito de
presión, el contacto con el gas que contiene oxígeno oxidará el
SO_{2} y generará sulfato de calcio deshidratado (yeso).
En la realización de la reivindicación 3, una
unidad de recogida para recoger el líquido que ha absorbido los
componentes diana deberá situarse más elevada en la torre de
absorción que la superficie del líquido en el depósito de presión.
La salida del tubo a través del cual se transporta el líquido de
absorción desde el recipiente de recuperación al depósito de presión
deberá situarse por debajo de la superficie del líquido recogido en
el depósito de presión.
Con esta realización, el líquido que ha absorbido
y eliminado así los componentes diana de los gases de escape es
hecho circular de nuevo a través de la unidad de recogida hasta el
depósito de presión, en donde puede recuperarse y reutilizarse.
Si el tubo que devuelve el líquido desde la
unidad de recogida estuviera abierto hacia el espacio sellado en la
porción superior del depósito de presión, se perdería la presión de
gas en el espacio a medida que el gas escapara a través del tubo
hacia la torre de absorción, y el depósito no permanecería
presurizado.
Sin embargo, con esta realización, el tubo que
devuelve el líquido desde la unidad de recogida al depósito de
presión se abre por debajo de la superficie del líquido recogido en
el depósito de presión. Esta posición permite que el líquido del
tubo actúe como una junta de sellado para la presión de gas en el
depósito. Y debido a que la unidad de recogida está situada a una
altura especificada en la torre de absorción que está más alta que
la superficie del líquido recogido en el depósito de presión, el
nivel del líquido del tubo que comunica con la unidad de recogida se
eleva de acuerdo con la presión en el depósito. El diferencial de
altura del tubo, la posición de la unidad de recogida y la presión
del depósito pueden ajustarse de tal manera que el nivel del líquido
en el tubo esté por debajo del de la unidad de recogida. Esto
permitirá que la presión del gas en el depósito sea contenida por el
líquido del tubo cuando esté sea hecho circular de nuevo desde el
recipiente de recuperación al depósito de presión.
Con esta realización el líquido de absorción en
la torre es pulverizado hacia arriba y recogido en una unidad de
recogida en la parte superior de la torre. Sin embargo, debido a que
generalmente gotea algo del líquido hacia el fondo de la torre, no
es posible recoger el 100% del líquido utilizando únicamente la
unidad de recogida. Cuando el líquido que se recoge en el fondo de
la torre alcanza un cierto nivel especificado, deberá hacerse
retornar al depósito de presión por una bomba de baja presión. Y
debido a que es inevitable que alguna fracción del líquido escape
con el gas, esa fracción debe reemplazarse a través del tubo que
suministra las materias primas.
La realización de la reivindicación 7 se
caracteriza por el hecho de que la trayectoria de los gases de
escape conducidos hacia la torre de absorción puede ajustarse sobre
una amplia región de acuerdo con el volumen de los gases, y por el
hecho de que se efectúa el ajuste en la parte de la trayectoria en
la que los gases de escape fluyen hacia la torre.
Por tanto, con esta realización, cuando la
fluctuación de la carga en la caldera u otro aparato de combustión
hace que disminuya el flujo de gas en la torre de absorción de
manera que disminuye proporcionalmente la velocidad de flujo de los
gases que sortean la trayectoria, las dimensiones del paso
inicialmente atravesado por los gases puede controlarse en respuesta
ya que la velocidad de flujo permanece constante. La altura de la
pulverización de las boquillas de pulverización puede mantenerse
constante, provocando un arrastre suave del líquido por el flujo de
gas y el contacto estable de líquido-vapor. El
dióxido de azufre y las partículas contenidas en el humo pueden
eliminarse efectivamente, y puede recuperarse el líquido en la parte
superior de la torre y reciclarse regular y continuamente hacia su
depósito.
En este caso, puede detenerse la pulverización
del líquido desde las boquillas de pulverización en la región en la
que se ha obstruido el flujo de gas. Esto ahorrará el esfuerzo de
accionar la bomba sin ninguna finalidad, y evitará que el líquido
sea reciclado inútilmente.
Un aparato para el tratamiento de gas húmedo para
implementar esta realización segmenta la trayectoria de flujo de los
gases introducidos en la torre de absorción en varias regiones de
flujo por medio de paneles que discurren en la dirección del flujo
de gas hasta la región en la que el líquido se pulveriza desde las
boquillas de pulverización. Estos paneles permiten que el volumen de
flujo que entra en cada trayectoria segmentada antes mencionada sea
controlado en proporción al volumen de gas suministrado, y permiten
que cada segmento sea abierto o cerrado.
Con esta realización, si disminuye el volumen de
gas que fluye hacia la torre, provocando que disminuya
proporcionalmente la velocidad de flujo del gas que recorre el
camino, una de las trayectorias creadas por los panales puede
cerrarse o constreñirse. En otras palabras, pueden ajustarse las
dimensiones del paso de manera que la velocidad del flujo del gas
permanezca constante cuando disminuye su volumen.
Otro aparato presenta un recipiente de
recuperación en el fondo de la torre y una boquilla de pulverización
por encima de éste en el interior de la torre, desde la cual se
pulveriza hacia arriba el líquido de absorción. El extremo inferior
de por lo menos uno de los paneles verticales que discurren en la
dirección del flujo de gas hasta la región en la que se pulveriza el
líquido desde las boquillas de pulverización se extiende hacia abajo
hasta el recipiente de recuperación para el líquido. Ajustando el
nivel de líquido en el recipiente de recuperación, el usuario puede
provocar a su discreción que el borde inferior del panel se sumerja
en el líquido. De esta forma, la trayectoria del flujo de gas, que
está segmentada por los paneles, puede agrandarse o constreñirse a
discreción del usuario.
En otras palabras, los bordes inferiores de los
paneles están a diferentes alturas, de forma que, ajustando el nivel
del líquido, se puede provocar selectivamente que se sumerja la
parte inferior de cualquiera de los paneles.
Una alternativa a la configuración descrita
anteriormente sería tener por lo menos uno de los paneles que se
extienden verticalmente a lo largo de la dirección del flujo de gas
hasta la región en la que el líquido se pulveriza desde las
boquillas de pulverización construida de forma que su borde inferior
fuera libre de ascender o de descender hasta el recipiente de
recuperación para el líquido de absorción. Cuando se baja
selectivamente la parte inferior del panel hasta que se sumerge en
el líquido, se cierra la trayectoria creada por el panel.
Con estas configuraciones, ajustando el nivel del
líquido en el recipiente de recuperación o bajando selectivamente la
parte inferior de uno de los paneles hasta que está en el líquido,
se proporciona una forma fácil de cerrar selectivamente una de las
trayectorias en la región en la que fluye el gas.
Otros medios para controlar el flujo de gas son
como se describe a continuación: la parte inferior de por lo menos
uno de los paneles que se extienden a lo largo de la trayectoria del
flujo de gas hasta la región en la que el líquido se pulveriza desde
las boquillas de pulverización, está construida de tal manera que es
capaz de oscilar. Modificando el ángulo de este panel, se puede
controlar el volumen de flujo del gas que entra en la trayectoria
creada por este panel o se puede abrir o cerrar la trayectoria.
En otras palabras, el ángulo de la parte inferior
del panel puede cambiarse para cerrar o constreñir la boca de la
trayectoria adjunta, o la parte inferior del panel puede hacerse
descender hacia el líquido de absorción.
Con esta configuración, modificando el ángulo del
que está colgando el panel, se proporciona una forma fácil de
controlar el volumen del flujo de gas hacia la región de flujo o de
abrir y cerrar completamente la trayectoria.
Otra realización se caracteriza por lo siguiente.
La parte inferior del panel puede moverse hacia la entrada a través
de la cual los gases de escape se conducen hacia la torre de
absorción. El flujo de los gases conducido a la torre a través de la
entrada es controlado por la pieza móvil cuando éstos son
transportados en la misma dirección en la que se pulveriza el
líquido desde las boquillas de pulverización.
Con esta realización, el panel funciona también
para controlar el flujo de los gases de escape, dando lugar a un
mejor contacto de líquido-vapor.
Otra realización se caracteriza por lo siguiente.
El panel puede moverse de manera que sea virtualmente ortogonal a la
dirección en la que están fluyendo los gases de escape. El
movimiento del panel ajustará el área en sección transversal del
paso.
Con esta realización, el movimiento del panel en
respuesta a las fluctuaciones en el volumen de flujo de los gases de
escape permite ajustar libremente el área de la sección transversal
del paso de gas.
La realización de la reivindicación 4 se
caracteriza por lo siguiente. Cuando la velocidad del flujo de los
gases de escape cae por debajo de un valor dado, el líquido de
absorción que ha caído en el recipiente de recuperación sobre el
fondo de la torre de absorción es hecho circular de nuevo a través
de un segundo depósito hasta el primer depósito de almacenamiento de
líquido desde el que se suministra líquido de absorción a la
torre.
El segundo depósito puede comprender el pozo de
soplado para propósitos de mantenimiento; o un sistema de
recirculación que consta del pozo de soplado de mantenimiento y una
bomba del pozo de soplado puede emplearse para hacer circular de
nuevo el líquido a través del segundo depósito y hacia el primer
depósito de almacenamiento de líquido.
El sistema de recirculación para el líquido de
absorción, que comprende el pozo de soplado de mantenimiento y la
bomba del pozo de soplado, se ha empleado en la técnica anterior
para el almacenamiento temporal del líquido en la torre mientras
estaba siendo limpiado. La capacidad del pozo de soplado deberá ser
suficiente para retener todo el líquido en el recipiente de
recuperación en el fondo de la torre mientras se está limpiando la
torre, de forma que debe ser al menos tan grande como el recipiente
de recuperación.
En momentos en los que no todo el líquido
pulverizado desde las boquillas de pulverización alcanza el
eliminador de neblina, tal como cuando la torre está siendo
arrancada o parada, parte del líquido goteará en el recipiente de
recuperación. Cuando se ha recogido un volumen excesivo de líquido
en el recipiente de recuperación, puede eliminarse efectivamente en
el pozo de soplado de mantenimiento de gran tamaño. Esto permite que
sea suficiente un recipiente de recuperación más pequeño.
Si el líquido de absorción eliminado del
recipiente de recuperación y situado en el pozo de soplado u otro
segundo depósito no es hecho circular de nuevo hacia el primer
depósito de almacenamiento de líquido, el sistema no será capaz de
funcionar regularmente después de ese punto.
Se dispone una bomba para devolver al primer
depósito de almacenamiento de líquido el líquido evacuado al segundo
depósito después de que se complete el mantenimiento o la limpieza.
Si se utiliza el pozo de soplado de mantenimiento como el segundo
depósito de almacenamiento de líquido tal como se especifica en esta
invención, el sistema puede continuar funcionando mientras esta
bomba existente (es decir, la bomba del pozo de soplado) es
utilizada para devolver el líquido evacuado al segundo depósito de
almacenamiento de líquido.
Por tanto, con esta realización, el líquido de
absorción puede hacerse circular de nuevo continuamente desde el
momento en que se arranca la torre hasta que se la para, sin
requerir un recipiente de recuperación sobredimensionado o una bomba
de recirculación adicional o mayor.
Si el sistema de recirculación para el
mantenimiento, que comprende el pozo de soplado y la bomba del pozo
de soplado, se utiliza en un sistema para devolver el líquido al
primer depósito de almacenamiento de líquido a través de un segundo
depósito, el líquido deberá hacerse circular de nuevo hacia el
primer depósito de almacenamiento de líquido a través del sistema
cuando la torre está siendo arrancada o parada.
Durante el arranque y la parada, todo el líquido
que se pulveriza caerá en el recipiente de recuperación hasta que la
velocidad del flujo de los gases de escape alcance la velocidad de
carga. Sin embargo, si el líquido que ha caído es evacuado del
recipiente de recuperación en el fondo de la torre hacia un segundo
depósito, puede devolverse continuamente al primer depósito de
almacenamiento de líquido a través de la trayectoria de
recirculación, permitiendo así la recirculación continua desde el
arranque hasta la parada.
Un aparato utilizado preferentemente para
implementar esta realización se caracteriza por el hecho de
presentar lo siguiente: un recipiente de recuperación de líquido en
el fondo de la torre de absorción; un segundo depósito de
almacenamiento de líquido que recibe el líquido desde el recipiente
de recuperación en el fondo de la torre de absorción; un primer
depósito de almacenamiento de líquido que suministra el líquido a la
torre de absorción; una trayectoria de recirculación que conecta el
recipiente de recuperación sobre el fondo de la torre al primer
depósito de almacenamiento de líquido por medio del segundo depósito
de almacenamiento de líquido; y un dispositivo de control que hace
circular de nuevo el líquido en el recipiente de recuperación sobre
el fondo de la torre hasta el primer depósito de almacenamiento de
líquido por medio del segundo depósito de almacenamiento cuando la
velocidad del flujo de los gases de escape cae por debajo de un
valor dado.
En este caso, para implementar la realización más
preferentemente, deberán facilitarse ciertos dispositivos,
concretamente, unos medios para presurizar el primer depósito de
almacenamiento de líquido para el líquido de absorción y unos medios
para controlar el dispositivo de presurización de manera que se
mantenga la presión del líquido suministrado a la torre en un valor
muy aproximadamente constante.
Si el sistema de recirculación de mantenimiento
que consta del pozo de soplado de mantenimiento y la bomba del pozo
de soplado se utiliza para hacer circular de nuevo el líquido hacia
el primer depósito de almacenamiento de líquido por medio de un
segundo depósito, durante el arranque y la parada el volumen
completo del líquido que es pulverizado caerá en el recipiente de
recuperación. Cuando se haga circular de nuevo este líquido hacia el
primer depósito de almacenamiento de líquido por medio del pozo de
soplado, el nivel de fluido en el primer depósito de almacenamiento
de líquido llegará a ser más elevado de lo que es durante el
funcionamiento normal. Debido a que la fuerza de la gravedad variará
dependiendo de cuánto líquido se añada al depósito, variarán el
volumen del líquido alimentado al dispositivo de suministro y el
volumen de líquido pulverizado desde el dispositivo de
suministro.
Esta realización resuelve este problema
controlando la presión en el espacio por encima de la superficie del
líquido en el primer depósito de almacenamiento de líquido. La
presión aplicada al espacio por encima del líquido se controla en
respuesta a variaciones en la fuerza de la gravedad ejercida por el
líquido. De este modo, se puede suministrar el líquido de una forma
estable a pesar de la altura del líquido en el primer depósito de
almacenamiento de líquido.
La realización de la reivindicación 6 se
caracteriza por el hecho de que cuando la velocidad del flujo de los
gases de escape en la torre de absorción cae por debajo de un valor
dado, se hace retornar a los gases tratados evacuados de la torre a
la entrada de la torre por medio de una derivación.
Un aparato para implementar efectivamente esta
realización se caracteriza por el hecho de que tiene una derivación
por la que los gases tratados evacuados de la torre de absorción
pueden ser retornados a su entrada y un controlador que hace que se
abra la derivación de manera que los gases de escape tratados puedan
ser devueltos a la entrada de la torre cuando la velocidad de flujo
de los gases de escape en la torre de absorción cae por debajo de un
valor dado.
Con esta realización, cuando la velocidad del
flujo de los gases de escape en la torre cae por debajo de la
velocidad de carga durante el arranque o la parada de la torre, la
derivación puede abrirse de manera que los gases de escape tratados
sean devueltos a la entrada de la torre. De esta manera, puede
utilizarse la velocidad incrementada de los gases desde la caldera,
el combustor u otra fuente de gases de escape, y puede aumentarse el
volumen del flujo de manera que la velocidad del flujo en la torre
permanezca por encima de la velocidad de carga.
Según la reivindicación 7, se proporcionan unos
medios con los que pueden cambiarse las dimensiones del paso por el
que los gases de escape entran a la torre de absorción. Si la
velocidad del flujo de los gases en la torre cae por debajo de un
valor dado, el paso puede ser constreñido por el aparato; y si esto
no lleva la velocidad al valor objetivo, puede abrirse una
derivación de manera que los gases de escape tratados sean devueltos
a la entrada de la torre. Esto aumentará la velocidad de los gases
de escape conducidos a la torre de absorción y reducirá la potencia
requerida del ventilador.
Los medios para cambiar las dimensiones del paso
de gas pueden comprender paneles en la torre de absorción que se
extienden verticalmente en la dirección del flujo de gas hasta la
región en la que se pulveriza el líquido desde las boquillas de
pulverización. Estos paneles incrementarían o reducirían la anchura
del paso para los gases de escape de manera que se mantenga la
velocidad del flujo por encima de la velocidad de carga. Dichos
paneles permitirían que se aumentara significativamente la velocidad
de los gases en la torre cuando el volumen de gas en circulación es
pequeño.
El líquido arrastrado en el gas en forma de
neblina es capturado por un eliminador de neblina en la parte
superior de la torre.
Una realización se caracteriza por lo siguiente.
Por debajo del eliminador de neblina hay un recipiente de
recuperación que recibe el líquido que cae desde el eliminador de
neblina. La parte superior de un tramo de tubo adecuado comunica con
el fondo de este recipiente de recuperación. En el fondo de este
tubo se dispone una abertura a través de la cual se libera el
líquido transportado por el tubo en una ubicación especificada de la
torre.
Con esta realización, cuando los gases de escape
en la torre de absorción están fluyendo a una elevada velocidad, de
manera que aumenta sustancialmente el volumen de líquido arrastrado
en los gases que alcanza el eliminador de neblina, el líquido que
cae desde el eliminador de neblina va hacia un recipiente de
recuperación y es drenado a través de un tubo de una longitud
apropiada hacia una ubicación dentro de la torre. Con esta
configuración, incluso cuando se recoge únicamente un volumen muy
pequeño de la neblina arrastrada en los gases de escape depurados y
evacuada de la torre, y la velocidad de los gases dentro de la torre
(la velocidad de arrastre) es alta, el volumen de neblina (gotas
diminutas) contenido en los gases depurados y evacuado de la torre,
puede minimizarse tanto como sea posible. Este procedimiento mejora
la eficacia de la operación para el tratamiento del gas, de manera
que ésta es extremadamente beneficiosa.
En las realizaciones que se describirán a
continuación, las boquillas de pulverización en las figuras están
orientadas hacia arriba, creando un chorro vertical que emana hacia
arriba. Sin embargo, las boquillas de pulverización abarcadas por
esta invención no se limitan exclusivamente a una orientación hacia
arriba, excepto cuando expresamente se mencione.
Una realización se caracteriza por lo siguiente.
Las boquillas de pulverización miran hacia arriba y la salida en la
parte inferior del tubo de conexión se sitúa por encima de la altura
del chorro pulverizado desde las boquillas de pulverización,
preferentemente por debajo de la zona de recogida para el líquido
disperso que está directamente debajo del eliminador de neblina y
por encima de la altura del chorro pulverizado desde las boquillas
de pulverización. Sería casi más preferente que la salida en la
parte inferior del tubo transportador estuviera conformada en una
boquilla de pulverización, y el líquido propulsado desde la salida
pudiera pulverizarse hacia el chorro.
Con esta invención, el líquido transportado a
través del tubo transportador hasta la unidad de absorción
directamente por encima de la pulverización del chorro (en la parte
superior de la columna del líquido) se une con el chorro pulverizado
desde las boquillas de pulverización de modo que absorba los
componentes nocivos del gas durante un segundo tiempo, mejorando la
eficacia de la operación de depurado y manteniendo la capacidad para
el tratamiento en un nivel elevado.
Otra realización se caracteriza por el hecho de
que la salida en la parte inferior del tubo transportador se sitúa
en el recipiente de recuperación del líquido.
Esta realización permite que el líquido sea
transportado regularmente al recipiente de recuperación y
reutilizado cuando el volumen de líquido que alcanza el eliminador
de neblina aumenta sustancialmente.
Los aparatos descritos a continuación que no
tienen depósito de presión según la reivindicación 1 no están
contemplados en las reivindicaciones pero son útiles para entender
la invención.
La figura 1 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que se refiere a la
primera realización de esta invención.
La figura 2 es un gráfico de una relación de
muestra entre la velocidad del flujo de los gases y la tasa a la que
se elimina el SO_{2} en un aparato para el tratamiento de gas
mostrado en la figura 1.
La figura 3 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que utiliza una
alimentación de gravedad para suministrar el líquido de absorción de
acuerdo con la segunda realización preferida de esta invención.
La figura 4 muestra dos formas en las que pueden
disponerse los conductos mostrados en la figura 3 para el líquido de
absorción. En la figura 4 (A), se muestran las trayectorias de gas
cuando los conductos están dispuestos en paralelo en un plano
horizontal. En la figura 4 (B), se muestran las trayectorias de gas
cuando dos niveles de conductos están escalonados en dos planos
horizontales que cortan virtualmente de forma transversal la entrada
a la trayectoria de gas.
La figura 5 ilustra un dibujo en perspectiva
parcial que muestra el flujo del líquido de absorción a través de
conductos mostrados en la figura 4. La figura 5 (A) muestra los
conductos sin muescas en los bordes superiores de las paredes
laterales, y la figura 5 (B) muestra los conductos con muescas en
los bordes superiores de las paredes laterales.
La figura 6 muestra otra realización de los
conductos representados en la realización expuesta anteriormente. La
figura 6 (A) muestra las partes inferiores de los conductos 31 que
comprenden tubos cuyas secciones transversales son semicírculos.
La figura 6 (B) muestra conductos cuyas secciones
transversales son círculos huecos.
La figura 6 (C) muestra conductos cuya sección
transversal es una elipse. La figura 6 (D) muestra conductos que
tienen, encarados hacia espacios de separación, numerosos agujeros
pequeños a intervalos a lo largo de la dirección axial. La figura 6
(E) muestra conductos que tienen, mirando hacia espacios de
separación, numerosas ranuras a intervalos a lo largo de la
dirección axial.
La figura 7 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la tercera
realización preferida de esta invención.
La figura 8 muestra un esquema aproximado parcial
de un aparato para el tratamiento de gas húmedo que muestra otro
tipo de panel mostrado en la figura 7 de acuerdo con la primera
modificación.
La figura 9 muestra un esquema aproximado parcial
de un aparato para el tratamiento de gas húmedo que muestra otro
tipo de panel mostrado en la figura 7 de acuerdo con la segunda
modificación.
La figura 10 muestra un esquema aproximado
parcial de un aparato para el tratamiento de gas húmedo que muestra
otro tipo de panel mostrado en la figura 7 de acuerdo con la tercera
modificación.
La figura 11 muestra un esquema aproximado
parcial de un aparato para el tratamiento de gas húmedo que muestra
otro tipo de panel mostrado en la figura 7 de acuerdo con la cuarta
modificación.
La figura 12 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la cuarta
realización preferida de esta invención.
La figura 13 muestra un gráfico del volumen de
escape en función del tiempo de funcionamiento de la caldera.
La figura 14 muestra un sistema para el
tratamiento de gas húmedo que es la quinta realización preferida de
esta invención, que emplea una torre de absorción húmeda en la
trayectoria principal que enlaza una fuente de gases de escape y la
atmósfera. (A) muestra qué registros están abiertos y cerrados y qué
vía utiliza el flujo de gases cuando se arranca la torre. (B)
muestra los registros y el flujo de gas cuando los gases de escape
de la caldera que son conducidos a la torre han alcanzado la
velocidad de carga.
La figura 15 muestra un sistema para el
tratamiento de gas húmedo de acuerdo con otra modificación de la
quinta realización mostrada en la figura 14, en la que se disponen
paneles para controlar la anchura del canal en la torre de
absorción.
La figura 16 muestra un sistema para el
tratamiento de gas húmedo de acuerdo con aún otra modificación de la
quinta realización mostrada en la figura 14, en la que se disponen
paneles para controlar la anchura del canal en la torre de
absorción.
La figura 17 muestra un sistema para el
tratamiento de gas húmedo de la técnica anterior que emplea una
torre de absorción húmeda en la trayectoria principal que enlaza una
fuente de gases de escape y la atmósfera.
La figura 18 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la sexta
realización preferida de esta invención.
La figura 19 muestra la vista lateral de la
figura 18.
La figura 20 muestra una vista en perspectiva
ampliada de un eliminador de neblina que podría instalarse en el
aparato mostrado en la figura 18.
La figura 21 muestra un sistema para el
tratamiento de gas húmedo de acuerdo con otra modificación de la
invención mostrada en la figura 18.
La figura 22 es un gráfico logarítmico verificado
experimentalmente de la relación entre la velocidad de los gases en
la torre y la concentración de la neblina en la salida del
eliminador de neblina.
La figura 23 es un gráfico de la relación
verificada experimentalmente entre la velocidad de los gases en la
torre y la tasa a la que se dispersa la neblina en la entrada del
eliminador de neblina.
La figura 24 (A) muestra un esquema aproximado de
un aparato para el tratamiento de gas húmedo convencional , y la
figura 24 (B) muestra una vista en perspectiva que muestra cómo se
disponen numerosas boquillas de pulverización orientadas hacia
arriba y tubos de (A).
La figura 1 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que se refiere a la
primera realización de esta invención.
En esta figura, los gases de escape 1 de la
caldera u otro dispositivo de combustión son conducidos a la entrada
3 en la parte inferior de la torre de absorción 2. Los gases de
escape 1 que son conducidos a la torre se ponen en contacto con el
líquido de absorción 5 suministrado a través de boquillas de
pulverización 4 en la porción inferior del interior de la torre, y
los componentes diana de los gases se transfieren desde los gases al
líquido de absorción 5.
El hecho de que los componentes diana de los
gases puedan combinarse con el líquido de absorción indica que son
sustancias solubles o partículas. En esta realización, el componente
diana es dióxido de azufre (SO_{2}), que es soluble en un líquido
de absorción; y una papilla que contiene piedra caliza, un
absorbente, se utiliza como líquido de absorción.
En esta realización, las boquillas de
pulverización son boquillas de pulverización 4 orientadas hacia
arriba. Cuando se pulveriza el líquido de absorción 5 hacia arriba
desde las boquillas de pulverización 4, los gases de escape 1
introducidos a través de la entrada 3 son arrastrados en los chorros
5a del líquido de absorción pulverizado desde las boquillas de
pulverización 4. Se efectúa un contacto de
líquido-vapor cuando los gases son forzados a pasar
a través de los chorros del líquido de absorción 5.
Un eliminador de neblina 6 se dispone en la
porción superior de la torre de absorción 2 cerca de la punta de los
chorros. El eliminador de neblina 6 elimina el líquido de absorción
5 que se arrastra en los gases 1.
Después de que los componentes diana han sidos
eliminados por el líquido de absorción 5 en la torre 2 y el líquido
de absorción arrastrado 5 ha sido eliminado por el eliminador de
neblina 6, los gases depurados 7 se transportan finalmente a través
de un respiradero de escape 8 hacia la atmósfera o hasta un aparato
para el tratamiento de etapa posterior requerido (no ilustrado).
Una unidad de recogida 9 con una parte superior
abierta está situada en la periferia interior de la torre de
absorción 2 por debajo del eliminador de neblina. El líquido de
absorción 5 capturado por el eliminador de neblina 6 se recoge en la
unidad de recogida 9 y cae hacia el depósito de presión 11 a través
de un tubo de conexión 10.
La presión en el depósito 11 se ajusta de tal
manera que los chorros del líquido de absorción 5 pulverizado desde
las boquillas de pulverización 4 suben más arriba a medida que los
gases de escape 1 fluyen más rápidamente y de tal manera que suben
más arriba de la unidad de recogida 9.
El extremo superior del tubo de conexión 10
comunica con el fondo de la unidad de recogida 9. El tubo de
conexión 10 va a través de la parte superior del depósito de presión
11, y su extremo inferior está en una ubicación en el depósito 11 en
el que se sumerge normalmente. De esta forma, el tubo de conexión 10
crea una junta estanca de gas en el depósito de presión 11.
En otras palabras, aunque el líquido de absorción
5 que se recoge en la unidad de recogida 9 fluye hacia el depósito
de presión 11 a través del tubo 10, se presuriza el aire en el
espacio sellado 11a por encima del líquido del tanque de presión 11,
de forma que el líquido 5 del depósito 11 experimenta un reflujo. El
nivel del líquido en el tubo 10 se eleva en proporción a la presión
en el depósito 11. Ajustando el diferencial entre la parte superior
y la parte inferior del tubo 10, la posición de la unidad de
recogida 9 y la presión en el depósito 11 de manera que el nivel del
líquido en el tubo de conexión 10 esté más bajo que la unidad de
recogida 9, se hace posible que el líquido de absorción 5 de la
unidad de recogida 9 vuelva al depósito de presión 11 y que el
líquido 5 del tubo 10 preserve la junta estanca de presión de gas en
el depósito 11.
En el fondo del depósito de presión 11, hay un
compresor de aire 12 y un tubo soplador de gas 13 que está conectado
al compresor 12. Aire comprimido, en otras palabras, un gas que
contiene oxígeno, es insuflado en el líquido almacenado.
El papel de este gas comprimido es doble. Su
primera función es mantener la presión en el espacio sellado 11a del
depósito de presión 11. Su segunda función tiene lugar cuando el
líquido 5 que ha absorbido SO_{2} a través del contacto de
líquido-vapor y es ahora una papilla que contiene
piedra caliza entra en contacto con el gas que contiene oxígeno.
Este contacto hace que se oxide el SO_{2}, generando así el
sulfato de calcio dihidrato (yeso).
La presión en el espacio sellado 11a del depósito
11 se utiliza para hacer circular el líquido de absorción 5
almacenado en el depósito de presión 11 a través del tubo de
suministro 14 y la válvula 15, la cual controla el volumen de flujo,
hasta las boquillas de pulverización 4 en la torre de absorción
2.
A continuación se expondrá la configuración del
depósito de presión 11.
En la parte superior del depósito de presión 11
hay un tubo de escape 17 y una válvula 16 que controla la presión en
el depósito 11. En la pared lateral del depósito hay un tubo 18, a
través del cual se suministran materias primas tales como agentes
neutralizantes, y el tubo 20, a través del cual el líquido de
absorción 5 es transportado por la bomba de circulación 21 desde el
recipiente de recuperación 56 en el fondo de la torre 2.
El tubo 19 elimina el yeso que se forma cuando se
oxida el SO_{2} en el fondo del depósito 11.
A continuación, se expondrán las razones por las
cuales el depósito de presión 11 se configura como se ha descrito
anteriormente.
Con esta realización, incluso aunque gran parte
del líquido de absorción 5 pulverizado hacia arriba en la torre 2
sea recogida en la unidad de recogida 9 de la parte superior de la
torre, algo del líquido 5 escapa inevitablemente con los gases, y
algo de éste cae al fondo de la torre. La unidad de recogida 9 nunca
recogerá el 100% del líquido de absorción. Cuando el nivel del
líquido que se recoge en el fondo de la torre de absorción 2 alcanza
un nivel dado, es devuelto al depósito de presión 11 por la bomba
21.
Se suministran agentes neutralizantes y similares
al depósito de presión 11 a través del tubo de suministro 18, y una
porción del líquido es eliminada a través del tubo 19 y hecha
circular hacia el proceso de recuperación del yeso. Por tanto, en
esta realización, el suministro del líquido de absorción a través
del tubo 18, el volumen de líquido retirado hacia el proceso de
recuperación de yeso (no mostrado) y el volumen de líquido que
escapa con los gases deben ser equilibrados de forma que se mantenga
el nivel de líquido en el depósito de presión 11.
El volumen de aire suministrado al depósito de
presión 11 por el compresor de aire 12 se determina en respuesta al
volumen de SO_{2} en los gases de escape. Por tanto, la presión de
aire en el depósito 11 se controla equilibrando el volumen de
líquido evacuado a través de los tubos 14 y 19, el volumen de
líquido suministrado a través de los tubos 10, 18 y 20 y el volumen
de aire introducido por el compresor 12.
Si se pierde el equilibrio y la presión en el
depósito excede un valor dado, la válvula de control de presión 16
se abrirá automáticamente, permitiendo que escape presión hasta que
la presión interna en el depósito vuelva al valor dado. De esta
forma, la presión en el depósito puede mantenerse siempre en un
valor ajustado.
El efecto del aparato indicado en la realización
fue verificado por el siguiente experimento.
La figura 2 es un gráfico de una relación de
muestra entre la velocidad de flujo de los gases y la tasa a la que
se elimina el SO_{2} en un aparato para el tratamiento de gas de
acuerdo con esta invención cuando el líquido de absorción es una
papilla que contiene sulfato de calcio y el flujo del líquido en
circulación es constante. El eje vertical representa la tasa de
eliminación del SO_{2}, y el eje horizontal representa la
velocidad de flujo de los gases.
Por este experimento, es obvio que, en general,
la tasa de eliminación de dióxido de azufre que puede conseguirse
está por encima del 90% a lo largo de un amplio margen de
velocidades de flujo.
Así, incluso si disminuye el flujo de gas cuando
fluctúa la carga en la caldera u otra fuente de gases de escape,
puede eliminarse todavía más del 90% de dióxido de azufre.
Asimismo, en este experimento casi todo el
líquido de absorción se recogió en la unidad de recogida 9 mostrada
en la figura 1, de forma que el proceso discurrió muy regularmente.
Cuando disminuyó la velocidad del flujo de gas, se aumentó la
presión en el depósito 11 para asegurar que el líquido 5 alcanzara
la parte superior de la torre. Asimismo, en este caso, casi todo el
líquido 5 se recogió en la unidad de recogida 9.
Por tanto, con esta realización, puede
recuperarse el líquido de absorción consistentemente sin utilizar
una bomba, incluso cuando disminuye la velocidad de flujo del gas en
el que se arrastra el líquido.
En esta realización, se presuriza el depósito por
medio de un gas a presión tal como aire comprimido. Por tanto, no es
necesario mantener el nivel del líquido en el depósito en una
posición más alta que las boquillas de pulverización que pulverizan
el líquido hacia la torre. El depósito de presión puede situarse más
bajo que en los aparatos de la técnica anterior, mejorando la
libertad del diseño. Como se ha expuesto, si no puede arrastrarse el
líquido de absorción 5 debido a que la velocidad de flujo de los
gases en la torre 2 ha caído a causa de una fluctuación de la carga,
puede incrementarse la presión en depósito de manera que el líquido
suba hasta una altura como la del eliminador de neblina. Esto
asegurará que pueda recuperarse el líquido.
La figura 3 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la segunda
realización preferida de esta invención. Este aparato no utiliza las
boquillas de pulverización orientadas hacia arriba de la realización
previa, sino que usa una alimentación de gravedad para suministrar
el líquido de absorción.
Como puede verse en el dibujo, los gases de
escape 1 de la caldera u otro dispositivo de combustión se
introducen en el fondo de la torre de absorción 2 a través de la
entrada de humo 3. Dichos gases se desplazan a lo largo de la
trayectoria de gas 2A, que se extiende hacia arriba en la torre,
creando un flujo vertical. Los gases pasan a través del eliminador
de neblina 6 y son evacuados a través del respiradero 8 de escape en
la parte superior de la torre de absorción.
Un recipiente de recuperación 56 está dispuesto
en el fondo de la torre de absorción 2. Aquí, el líquido de
absorción 5, ahora una papilla de cal que cae desde la parte
superior de la torre 2, se recoge y se hace circular hacia el primer
depósito de almacenamiento de líquido 27 por medio de la bomba
21.
En el inicio de la trayectoria de gas 2A,
directamente por encima de la entrada de humo 3, numerosos conductos
31 con partes superiores abiertas están dispuestos en paralelo en
agrupaciones horizontales que son ortogonales entre sí. El nivel de
líquido en el primer depósito de almacenamiento de líquido 27, el
cual suministra el líquido de absorción a los conductos 31, es
ligeramente superior al nivel de líquido en los conductos.
Utilizando la fuerza de la gravedad de una caída apropiada, se lleva
el líquido 5 a los tubos de llegada 190 (véase la figura 5) en la
torre a través del tubo 29 y la válvula 60. Este líquido se desplaza
a través de los tubos de llegada 190 hasta unos conductos 31 en los
que forma una capa delgada en la superficie superior de las paredes
laterales de cada conducto que se desborda hacia los espacios 30
entre los conductos (véanse figuras 4 y 5).
El nivel 27a del líquido en el primer depósito de
almacenamiento de líquido 27 se mantiene ligeramente más alto que el
nivel del líquido en los conductos 31, de forma que el volumen de
líquido 5 que es recuperado por la bomba 21 y el tubo 24a y el
volumen de líquido nuevo suministrado se ajustan en respuesta al
volumen de líquido recuperado que es suministrado a la torre a
través de la válvula 60.
La figura 4 muestra dos formas en las que pueden
disponerse los conductos 31 para el líquido de absorción. En la
figura 4 (A), los conductos están dispuestos en paralelo en un plano
horizontal, que corta virtualmente de forma transversal la entrada a
la trayectoria del gas 2A. Los gases de escape 32 fluyen a través de
los espacios 30 entre los conductos. Para recuperar el líquido de
absorción 5 que gotea hacia abajo de las paredes interiores de la
torre 2 como una papilla de piedra caliza, se disponen unos tubos 24
en forma de arco de 90º en ambas paredes izquierda y derecha de la
torre.
Con esta configuración, numeroso conductos 31
están dispuestos en paralelo a intervalos dados 30 en la entrada a
la trayectoria del gas 2A. Esto reduce el tamaño del canal a través
del cual debe pasar el gas, acelerándolo así a una velocidad
elevada. El líquido de absorción 5 se desborda (39) hacia los
espacios 30, que son instrumentales en la aceleración del flujo de
gas 32. El flujo de desbordamiento entra así en contacto ortogonal
con el flujo de gas rápidamente ascendente 32. La energía impartida
por el flujo de gas de alta velocidad 32 perturba al líquido 5 y lo
convierte en neblina.
El líquido 5 que se recoge en los tubos de
captación curvos 24 es llevado de nuevo hacia arriba por el gas,
reduciendo así el trabajo requerido de la bomba 21.
En la figura 4 (B), dos niveles de conductos, 31A
y 31B, están escalonados en dos planos horizontales que cortan
virtualmente de forma transversal la entrada a la trayectoria del
gas 2A. El flujo de gas 32 es forzado a través de los espacios 30A y
30B entre los conductos 31A en el plano inferior y 31B en el plano
superior. Cuando el paso a través del cual deba ir el flujo de gas
32 se estreche hacia los espacios 30A entre los conductos 31A del
primer plano, este flujo es impulsado a una velocidad más alta. El
líquido de absorción 5 se libera hacia los espacios 30A, en los que
aumenta la velocidad del flujo de gas 32. Hasta el punto en que el
líquido hace contacto ortogonal con el flujo de gas rápidamente
ascendente 32, su acción es la que se muestra en la figura 4 (A).
Cuando se libera hacia el espacio entre el primer grupo de conductos
31A y el segundo grupo 31B, la deceleración del flujo de gas 32 y la
expansión del gas provocan que el fluido de alta velocidad de gases
de escape 1 tenga presión negativa. En la superficie del primer
grupo de conductos 31A en los que se libera el líquido de absorción
5, éste se rompe en finas partículas y se transforma en una neblina.
Se comprime de nuevo el gas y se acelera cuando se desplaza a través
de los espacios 30B entre los conductos 31B en el segundo plano. Se
ejecuta la misma operación que se ha descrito anteriormente, dando
como resultado un contacto de líquido-vapor más
efectivo. Sería posible también utilizar tres o más grupos de
conductos.
La figura 5 ilustra el flujo del líquido de
absorción 5 a través de los conductos 31 en la figura 4 (A).
En esta figura, el tubo de llegada 190, que está
conectado al tubo 29, a través del cual entra el líquido de
absorción en el sistema, podría extenderse alrededor de la pared
interior de la torre. Los conductos 31 están dispuestos en paralelo
uno a otro y son ortogonales al eje del tubo 29. Un extremo de cada
conducto 31 comunica con cada abertura 190a en la superficie lateral
del tubo de llegada 190.
Como puede verse en la figura 5 (A), las partes
superiores de las paredes laterales de los conductos 31 tienen una
superficie horizontal. El líquido de absorción 5 desborda los
conductos 31 a lo largo de su longitud completa y va hacia los
espacios 30 entre los conductos.
Debido a que es extremadamente difícil disponer
un borde horizontal en las paredes laterales de los conductos 31, en
la figura 5 (B) se muestra otra posible configuración. Se prevé una
serie de muescas 31a en los bordes superiores de ambas paredes
laterales de los conductos 31, a intervalos regulares en la
dirección axial. A través de estas muescas 31, se genera un flujo de
desbordamiento intermitente 39 que va hacia los espacios 30,
haciendo contacto ortogonal con el flujo de gas de alta velocidad
32.
Con esta realización, los gases de escape 1 que
se llevan a la torre de absorción 2 se mueven directamente hacia la
capa delgada del flujo de desbordamiento que se mueve
horizontalmente. Cuando los gases pasan a través de los espacios 30
entre los muchos conductos paralelos 31, se crea un flujo de gas
rápidamente ascendente. (La velocidad del gas en la torre es de
aproximadamente 10 m/s.) Este flujo hace contacto ortogonal con el
líquido de absorción 5 como se describió anteriormente. La energía
impartida por este contacto disgrega el líquido 5 y crea una
neblina. El líquido se dispersa en el flujo de gas ascendente, que
se expande de forma turbulenta por encima de los conductos 31. La
presión negativa en las superficies abiertas de los conductos 31
provoca también que el líquido 5 en las superficies superiores de
los conductos llegue a ser una neblina. Cuando se dispersa esta
neblina y se mezcla con el gas, tiene lugar un contacto eficaz de
líquido-vapor, que forma un gas en el que se
dispersan el líquido y el vapor.
El gas en el que se dispersan el líquido y el
vapor crea una zona de contacto de líquido-vapor 2A
en la parte superior de la torre. Cuando el gas sube al eliminador
de neblina 6 en la parte superior de la torre, los componentes diana
son eliminados de los gases de escape 1, y absorbidos por el líquido
5.
Debido a que el componente diana en esta
realización es dióxido de azufre (SO_{2}), que es soluble en el
líquido 5, se utiliza una papilla que contiene piedra caliza, un
absorbente, para promover la combinación del componente nocivo con
el líquido de absorción 5.
Cuando los gases de escape alcanzan la zona de
contacto de líquido-vapor 2A, el líquido de
absorción 5 disperso entre los gases y arrastrado en éstos es
recuperado por el eliminador de neblina 6 y reciclado al primer
depósito de almacenamiento de líquido 27 por medio del tubo 24a. El
líquido 5 que se recupera vuelve a circular desde los canalones en
forma de arco 24, que se extienden a lo largo de las paredes
interiores de la torre, hasta el primer depósito de almacenamiento
de líquido 27 por medio del tubo 24b.
En la torre de absorción 2, los componentes diana
son absorbidos por el líquido 5, y el líquido arrastrado 5 es
separado por el eliminador de neblina 6. Los gases de escape 1, que
son ahora gases depurados, se transportan finalmente a través del
respiradero de escape 8 a la atmósfera o a otro dispositivo aguas
abajo (no representado).
La figura 6 muestra otra realización de los
conductos representados en la realización expuesta anteriormente.
Los conductos 31 comprenden aquí canalones cuyas superficies
superiores están ocluidas. En la parte superior de las superficies
laterales de los conductos 31, las superficies que miran a los
espacios 30 a través de los cuales se conduce el flujo de gas 32,
son ranuras o numerosos agujeros pequeños que discurren a lo largo
de la dirección axial del conducto. En este caso, las superficies
inferiores de los conductos 31 deberán conformarse, como se muestra
en el dibujo, de manera que sus secciones transversales sean una
curva (por ejemplo, podrían ser gotas redondas, aerodinámicas o
conformadas de manera similar), una cuña o un triángulo que mitigue
la resistencia del fluido. En la figura 6 (A), las partes inferiores
de los conductos 31 comprenden unos tubos 31c, cuyas secciones
transversales son semicírculos. Las partes superiores de los tubos
31c están cubiertas por paneles planos 31d. En ambas paredes
laterales de los conductos, mirando a los espacios 30, se disponen
numerosos agujeros pequeños 36 o ranuras 37 a intervalos a lo largo
de la dirección axial (véanse las figuras 6 (D) y (E)).
En la realización mostrada en la figura 6 (B),
los conductos 34 tienen una sección transversal que es un círculo
hueco. A lo largo de la generatriz de una sección transversal
horizontal que incluye el eje, se disponen numerosos agujeros
pequeños 36 o ranuras 37 a intervalos a lo largo de la dirección
axial (véanse las figuras 6 (D) y (E)).
En la realización mostrada en la figura 6 (C),
los conductos 35 tienen una sección transversal que es una elipse. A
lo largo de la generatriz de una sección transversal horizontal que
incluye el eje, se disponen numerosos agujeros pequeños 36 o ranuras
37 a intervalos a lo largo de la dirección axial. (véanse las
figuras 6(D) y (E)). No es crucial que los agujeros 36 o las
ranuras 37 estén situados a lo largo de la generatriz de una sección
transversal horizontal que incluye el eje; podrían situarse también
por encima o por debajo del eje.
Por tanto, con estas realizaciones, el líquido de
absorción 5 se desborda o se descarga horizontalmente hacia los
espacios entre los conductos, en lugar de ser pulverizado hacia
arriba por las boquillas de pulverización como en los aparatos de la
técnica anterior. Esto da lugar a costes reducidos de equipamiento y
a ahorros de energía.
Preferentemente, en estas realizaciones se
suministra el líquido de absorción a los conductos utilizando la
fuerza de la gravedad. Sin embargo, esta invención no excluye la
utilización de una bomba para suministrar el líquido de absorción.
Si se utiliza una bomba, ésta deberá ser pequeña, de manera que
puedan reducirse los costes de equipamiento.
Con estas realizaciones, una serie de conductos
está dispuesta en hileras a intervalos dados 30 en la entrada de la
trayectoria de gas 2A. Esto provoca un contacto eficaz de
líquido-vapor entre el flujo de gas 32 y el líquido
5 en los espacios 30 al mismo tiempo que se suministra el líquido.
En aparatos de la técnica anterior, los gases de escape serían
arrastrados y soplados a través de la columna de líquido antes de
que fueran dispersados en la parte superior de la torre. Con esta
invención, se produce un contacto de líquido-vapor
significativamente mayor en un tiempo más corto y con mejor
eficacia. Esto provoca una absorción y eliminación altamente eficaz
de componentes diana de los gases de escape, así como la
disgregación y dispersión del líquido 5 en un tiempo más corto.
Ambos efectos se vinculan a costes de equipamiento menores.
La figura 7 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la tercera
realización preferida de esta invención.
En esta figura, los gases de escape 1 de la
caldera u otro dispositivo de combustión son conducidos a la entrada
3 en la porción inferior de la torre de absorción 2. Los gases de
escape 1 que son conducidos a la torre se ponen en contacto con el
líquido de absorción 5 suministrado a través de grupos de boquillas
de pulverización 4A a 4C en la porción inferior del interior de la
torre, y se transfieren los componentes diana de los gases 1 son
transferidos de los gases al líquido de absorción 5.
En esta realización, el componente que se combina
con el líquido de absorción 5 es dióxido de azufre (SO_{2}), que
es soluble en el líquido 5, y se utiliza así, como líquido de
absorción, una papilla que contiene piedra caliza, un
absorbente.
El recipiente de recuperación 56 está en el fondo
de la torre de absorción 2. En él se recoge la papilla de cal u otro
líquido de absorción. El recipiente de recuperación 56 está
conectado a los tubos alimentadores 49 para los grupos de las
boquillas de pulverización 4A a 4C por medio de una bomba de
recirculación 21, un depósito intermedio 22, una bomba 23 de
boquilla de pulverización y unas válvulas 43A a 43C.
Los conjuntos de boquillas de pulverización
comprenden agrupaciones 4A a 4C orientadas hacia arriba. Cuando se
pulveriza el líquido de absorción 5 hacia arriba desde las
agrupaciones de boquillas de pulverización 4A a 4C, los gases de
escape 1 introducidos a través de la entrada 3 son arrastrados en
los chorros 5a del líquido de absorción 5 pulverizado desde las
boquillas de pulverización 4A a 4C. Se efectúa un contacto de
líquido-vapor cuando se fuerza a los gases a pasar a
través de los chorros 5a del líquido de absorción 5.
Un eliminador de neblina 6 está dispuesto en la
parte superior de la torre de absorción 2 cerca de la punta de los
chorros. El eliminador de neblina 6 elimina y recicla el líquido de
absorción 5 que es arrastrado en los gases 1.
Después de que los componentes diana han sido
eliminados por el líquido de absorción 5 en la torre 2 y de que el
líquido de absorción arrastrado 5 ha sido eliminado por el
eliminador de neblina 6, los gases depurados 7 son conducidos
finalmente a través del respiradero de escape 8 a la atmósfera o a
un aparato para el tratamiento de etapa posterior requerido (no
mostrado).
Una unidad de recogida 9 con una parte superior
abierta está situada en la periferia interior de la torre de
absorción 2 por debajo del eliminador de neblina. El líquido de
absorción 5 capturado por el eliminador de neblina 6 se recoge en la
unidad de recogida 9. Puede hacerse circular de nuevo y reutilizarse
según sea necesario después de pasar a través del depósito
intermedio 22.
Puesto que el chorro del líquido de absorción 5
pulverizado desde las agrupaciones 4A a 4C de las boquillas de
pulverización orientadas hacia arriba es empujado hacia arriba por
la velocidad de los gases de escape 1, deberá seleccionarse una
velocidad que impulse el líquido por encima de la unidad de recogida
9. Generalmente, variará la carga en la caldera u otra fuente de
gases de escape. Si disminuye el volumen del flujo de los gases, la
caída de la velocidad hará que se arrastre menos líquido de
absorción 5, como ya se ha expuesto anteriormente.
En esta realización, se afronta esto disponiendo
tres agrupaciones de boquillas de pulverización, 4A a 4C, en los
lados izquierdo, central y derecho del dibujo. Las válvulas 43A a
43C en los tubos 49 que conducen a las boquillas de pulverización 4A
a 4C pueden abrirse o cerrarse independientemente para permitir que
cada una de las agrupaciones de boquillas de pulverización pulverice
el líquido 5 o se cierre. Aunque en el dibujo parece que cada una de
las agrupaciones de boquillas de pulverización 4A a 4C tiene
únicamente una única boquilla de pulverización, en realidad cada una
de ellas contiene una serie de boquillas de pulverización conectadas
en una hilera que va hacia atrás en el dibujo.
Entre la disposición de boquillas de
pulverización 4A de la izquierda y la agrupación de boquillas de
pulverización central 4B, y entre la agrupación 4B y la agrupación
de boquillas de pulverización 4C de la derecha hay paneles
verticales 40A y 40B.
Los bordes superiores de los paneles 40A y 40B se
extienden por encima de la unidad de recogida 9 hasta el nivel en el
que se monta el eliminador de neblina 6. Los bordes inferiores de
los dos paneles están a diferentes alturas. El panel 40A cuelga
hasta el nivel A en el recipiente de recuperación 56; el panel 40B
cuelga únicamente hasta el nivel B. Los paneles 40A y 40B conforman
tres canales diferentes a través de los cuales pueden fluir los
gases: 41A, 41B y 41C.
En esta realización, el control del accionamiento
de una bomba hace que se eleve el líquido 5 en el recipiente de
recuperación 56. Cuando el nivel se eleva hasta A, la parte inferior
del panel 40A se sumerge en el líquido 5 y se ocluye la entrada al
canal de gas izquierdo 41 A. Los gases de escape 1 introducidos a
través de la entrada 3 son forzados a fluir únicamente a través del
canal central 41B y el canal derecho 41C. Cuando se cierra la
válvula 43A de la disposición de boquillas de pulverización
izquierda 4A, el volumen del canal a través del cual fluye el gas,
reducido ahora únicamente a los canales central y derecho 41B y 41C,
es 2/3 de su tamaño anterior.
Como resultado, la velocidad del flujo puede
mantenerse constante incluso si el volumen del flujo es reducido en
un tercio. El líquido 5 será arrastrado aun en el flujo, y la altura
de los chorros pulverizados desde las agrupaciones de boquillas de
pulverización 4B y 4C permanecerá constante. El contacto de
líquido-vapor entre el líquido de absorción 5 y el
flujo de gas 32 continuará rápidamente.
Cuando el nivel del líquido se eleva hasta B, las
partes inferiores de ambos paneles 40A y 40B se sumergen en el
líquido 5, y se ocluyen las entradas al canal de gas izquierdo 41A y
al canal central 41B. Los gases de escape 1 introducidos a través de
la entrada 3 son forzados a fluir únicamente a través del canal
derecho 41C. Cuando se cierran las válvulas 43A y 43B de las
agrupaciones de boquillas de pulverización izquierda y central 4A y
4B, el volumen del canal a través del cual fluye el gas, que
comprende ahora únicamente 41C, es 1/3 de lo que era. Como
resultado, la velocidad del flujo puede mantenerse constante incluso
si el volumen del flujo se reduce en dos tercios.
Por tanto, en esta realización, cuando disminuye
el volumen del gas que fluye en la torre de absorción 2 y la
velocidad de flujo experimenta una caída proporcional, puede
cerrarse uno de los canales 41A a 41C que están formados por los
paneles 40A y 40B. Así, puede controlarse el volumen del paso en
respuesta a un volumen reducido de flujo, de forma que la velocidad
de flujo permanezca constante a pesar de la reducción.
La figura 8 muestra una modificación de la
realización de la figura 7. Los extremos inferiores de los paneles
40A y 40B son curvas dadas 45, que los doblan en formas de J que
mirando a la entrada 3 a través de la cual se conduce humo a la
torre de absorción 2.
En esta realización, los gases de escape 1 que se
conducen a la torre de absorción 2 desplazándose sobre una pendiente
hacia abajo a través de la entrada de humo 3 son forzados a moverse
a lo largo de las curvas en forma de J 45 de modo que sean
rectificados a un flujo puramente vertical que esté en la misma
dirección que la pulverización desde las agrupaciones de boquillas
de pulverización 4A a 4C. Por tanto, los paneles 40A y 40B pueden
servir también para rectificar el flujo de los gases de escape. Esto
mejora la eficacia del contacto de
líquido-vapor.
La figura 9 muestra otra realización preferida de
esta invención. Aquí hay dos agrupaciones de boquillas de
pulverización, 4A y 4B orientadas hacia arriba, a la izquierda y a
la derecha del dibujo. Las válvulas 43A y 43B en los tubos 49 que
conducen a las boquillas de pulverización 4A y 4B pueden abrirse o
cerrarse de forma que la pulverización del líquido 5 a través de
cada una de las agrupaciones 4A y 4B puede habilitarse o cerrarse de
manera independiente.
Un único panel vertical 40A separa las
agrupaciones de boquillas de pulverización 4A y 4B. El punto de
soporte 48 del panel 40A está por debajo de la altura a la que están
montadas las agrupaciones de boquillas de pulverización 4A y 4B. El
panel giratorio 46, que gira hacia la entrada de humo 3, está
montado de tal forma que el punto de soporte 48 es su centro.
Con esta realización, cuando el panel giratorio
46 orientado hacia la entrada de humo 3 gira ligeramente hacia abajo
desde una orientación horizontal y se sitúa allí en su sitio, las
entradas al canal de gas izquierdo 41A y al canal de gas derecho 41B
se abren para habilitar el modo normal de contacto de
líquido-vapor.
Cuando se hace girar hacia abajo el panel
giratorio 46 desde la entrada de humo 3 hacia el recipiente de
recuperación de líquido 56 hasta que cuelga verticalmente, su
extremo inferior llega a sumergirse en el líquido de absorción 5.
Éste cierra la entrada al canal izquierdo 41A, dejando a los gases
de escape que entran a través de la entrada 3 la única alternativa
de atravesar del canal derecho 41B. En estas circunstancias, cuando
se cierra la válvula 43A para la agrupación de boquillas de
pulverización 4A en el lado izquierdo, el volumen del canal a través
del cual fluye el gas se reduce a la mitad.
La figura 10 es otra modificación de la
realización de la figura 7. Para explicar únicamente los aspectos
que difieren de los de la modificación de la figura 9, el panel 40A
está equipado con un panel deslizante 47 que está instalado por
debajo de la altura a la que están montadas las agrupaciones de
boquillas de pulverización 4A y 4B de tal forma que pueda moverse
libremente hacia arriba y hacia abajo. Con esta configuración,
cuando se eleva el panel 47 desde el recipiente de recuperación 56,
las entradas al canal de gas izquierdo 41A y al canal de gas derecho
41B se abren para habilitar el modo normal de contacto de
líquido-vapor.
Cuando se hace descender verticalmente al panel
47, su extremo inferior se sumerge en el líquido de absorción 5.
Este cierra la entrada al canal izquierdo 41A, con el resultado de
que los gases de escape que entran a través de la entrada 3 no
tienen más alternativa que atravesar el canal derecho 41B.
En estas circunstancias, cuando se cierra la
válvula 43A para la agrupación de boquillas de pulverización 4A en
el lado derecho, el volumen del canal a través del cual fluye el gas
se reduce a la mitad.
Asimismo, sería posible que el panel 40A se
construyera de tal manera que pudiera moverse horizontalmente en la
dirección ortogonal al flujo de los gases de escape.
La figura 11 es otra modificación del panel móvil
40A. El panel 40A se mueve de la pared izquierda de la torre de
absorción 2 al centro de la torre directamente hacia el flujo de los
gases de escape. Cuando se mueve hasta el centro de la torre, el
panel 40A se sitúa entre la agrupación de boquillas de pulverización
izquierda 4A y la agrupación derecha 4B, conformando una división
vertical.
El extremo inferior del panel 40A se sumerge en
el líquido de absorción 5 recogido en el recipiente de recuperación
56.
Como resultado, se abre únicamente la entrada al
canal 41B en el lado derecho del panel 40A. El canal derecho 41B se
hace más estrecho cuando el panel 40A se mueve de la pared izquierda
de la torre de absorción 2 al centro de la torre, reduciendo así la
sección transversal del canal a través del cual se conducen los
gases de escape 1.
Con esta realización, el panel 40A puede moverse
hasta el centro de la torre cuando disminuye el volumen de flujo de
los gases de escape. De esta forma, puede reducirse fácilmente el
volumen de los canales 41A y 41B.
Por tanto, con esta invención, cuando la
fluctuación de la carga en la caldera u otro dispositivo de
combustión hace que disminuya el flujo de gas en la torre de
absorción de forma que disminuya proporcionalmente la velocidad de
flujo de los gases que sortean la trayectoria, pueden controlarse
las dimensiones del paso atravesado inicialmente por los gases de
manera que la velocidad del flujo permanezca constante. La altura de
la pulverización desde las boquillas de pulverización puede
mantenerse constante, provocando un contacto estable de
líquido-vapor entre el líquido de absorción y el
flujo de gas y permitiendo que el líquido de absorción sea
recuperado continuamente en la parte superior de la torre.
Esta realización ahorrará también el esfuerzo de
accionar la bomba de la caldera sin ninguna finalidad y evitará que
el líquido sea reciclado inútilmente.
Cerrando uno de los canales de gas creados por
los paneles o reduciendo la sección transversal del paso recorrido
por los gases, se puede controlar el volumen del canal en respuesta
a un descenso del volumen de flujo de forma que la velocidad del
flujo de los gases permanezca constante.
Además, ajustando el nivel del líquido en el
recipiente de recuperación o haciendo descender selectivamente el
panel hasta que se sumerja su extremo inferior, se pueden abrir y
cerrar fácilmente uno o más canales.
Con esta realización, se puede controlar
fácilmente el volumen de gas que fluye hacia los canales o la
apertura y el cierre de las entradas a los canales cambiando el
ángulo con el que cuelga la parte inferior del panel.
En el aparato de la figura 8, el panel funciona
también para rectificar el flujo de los gases de escape, dando lugar
a un contacto más efectivo de líquido-vapor.
En los aparatos ilustrados en las figuras 9 a 11,
el panel se mueve en respuesta a un cambio en el volumen del flujo
de los gases de escape. Esto permite ajustar libremente el área en
sección transversal del canal de gas.
La figura 12 es un esquema aproximado de un
aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la cuarta
realización preferida de esta invención. Se omitirá la exposición de
los aspectos de este aparato que se solapan con los de los
dispositivos que se explicaron previamente.
Como puede verse en la figura 12, debajo del
recipiente de recuperación 56 que es el depósito en el fondo de la
torre de absorción 2, hay un pozo de soplado 60 y una bomba de pozo
de soplado 60a, los cuales se suministran ya para propósitos de
mantenimiento.
En el tubo 68, que discurre desde el recipiente
de recuperación 56 hasta el pozo de soplado 60, hay una válvula
electromagnética 67. La velocidad de flujo (en la torre) de los
gases de escape que pasan por un sensor 65 en la entrada de humo 3
es detectada por el circuito de control 66. Cuando se está
arrancando o parando la torre de absorción 2, se abre la válvula
electromagnética 67 hasta que la velocidad de flujo de los gases de
escape 1 alcanza la velocidad de carga. Esto crea una trayectoria de
recirculación a modo de carrusel que consta del recipiente de
recuperación 56, el pozo de soplado 60, la bomba de pozo de soplado
60a y el depósito de presión 11.
El espacio por encima del líquido almacenado en
el depósito de presión 11, que está instalado fuera de la torre de
absorción 2, puede presurizarse como se desee. La presión es
controlada por el circuito de control 69 utilizando el compresor 17a
y el regulador de presión 16.
A través del sensor de presión 62, el circuito de
control 69 detecta la presión en la entrada del tubo de suministro
14. A través del regulador de presión 16, controla la presurización
del espacio 11a por encima del líquido en el depósito 11 de manera
que se mantenga muy aproximadamente constante la presión del líquido
suministrado a las boquillas de pulverización 4.
Cuando sube o baja el líquido en el depósito 11,
la presión aplicada al espacio 11a por encima del líquido es
controlada por el regulador de presión 16 en respuesta a cambios en
la fuerza de la gravedad del líquido 5. De esta forma, el suministro
del líquido 5 puede mantenerse constante con independencia de la
altura del líquido en el depósito 11.
La salida del tubo 61 que hace circular de nuevo
el líquido de absorción 5 separado por el eliminador de neblina 6 en
la parte superior de la torre 2 está por debajo de la superficie de
líquido en el depósito de presión 11. Esto da lugar a un sistema de
recirculación (en adelante denominado el sistema de circulación
primario) que consta del depósito de presión 11; el tubo de
suministro 14; las boquillas de pulverización 4; el proceso de
arrastre por el que los gases de escape 1 se ponen en contacto con
el líquido y son absorbidos sus componentes diana; la separación del
líquido por el eliminador de neblina 6; el tubo de recirculación 61;
y el retorno al depósito de presión 11.
Con esta realización, cuando la velocidad de los
gases de escape es igual a la velocidad de carga, que es 8 m/s, el
líquido de absorción 5 circulará a través del sistema de circulación
primario de forma que los chorros 5a del líquido 5 pulverizado desde
las boquillas de pulverización 4 serán transportados al eliminador
de neblina 6 por los gases de escape 1.
Es decir, la velocidad de los chorros 5a del
líquido 5 que va a través del tubo de suministro 14 y se pulveriza
fuera de las boquillas de pulverización 4, se controla de tal manera
que es muy aproximadamente constante. Esto es realizado por el
regulador de presión 16, que presuriza el depósito 11 controlando la
presurización del espacio 11a por encima el líquido en el depósito.
Se hace subir a los chorros a la parte superior de la torre de
absorción 2 y éstos son arrastrados en los gases de escape
ascendente para efectuar el contacto de
líquido-vapor. A través del proceso de contacto, los
componentes diana de los gases de escape 1 son absorbidos antes de
que el líquido alcance el eliminador de neblina 6. El líquido
arrastrado es separado por el eliminador de neblina 6 y hecho
circular de nuevo hacia el depósito de presión 11 a través del tubo
61.
En la figura 13, el eje vertical representa la
velocidad del gas de escape, el eje horizontal representa el tiempo
de funcionamiento y la línea interrumpida horizontal representa la
velocidad de carga mínima. Como puede verse en la figura 13, cuando
se está arrancando o parando la torre de absorción 2, la velocidad
de flujo de los gases de escape está por debajo de la velocidad de
carga. Cuando esto ocurre, los chorros 5a del líquido 5 pulverizado
desde las boquillas de pulverización 4 no serán transportados por
los gases de escape 1 a la parte superior de la torre. En lugar de
esto, virtualmente todo el líquido 5 que se pulveriza caerá en el
recipiente de recuperación 56. (El líquido que cae es identificado
con 5b en el dibujo).
Al mismo tiempo, la velocidad de los gases de
escape (la velocidad de la torre) captada por el sensor 65 en la
entrada 3 es detectada por el circuito de control 66 y se abre la
válvula electromagnética 67 hasta que esta velocidad iguala la
velocidad de carga. El líquido del recipiente de recuperación 56
circula entonces hacia el depósito 11 por la trayectoria que consta
del recipiente de recuperación 56; el pozo de soplado 60; la bomba
60a del pozo de soplado; y el depósito de presión 11.
Es decir, el líquido 5b que cae en el recipiente
de recuperación 56 es conducido hacia el pozo de soplado existente
60 por debajo del recipiente de recuperación 56. Esto elimina la
necesidad de un recipiente de recuperación 56 mucho más grande. El
líquido conducido hacia el pozo de soplado 60 puede entonces
hacerse circular de nuevo a través de la bomba del pozo de soplado
60a hasta el depósito de presión 11.
Con la trayectoria de recirculación descrita
anteriormente, cuando sube o baja el líquido en el depósito 11 el
circuito de control 69 detecta, a través del sensor 62, la presión
en la entrada del tubo de suministro 14 y a través del regulador de
presión 16 controla la presión del líquido suministrado a las
boquillas de pulverización 4 de manera que permanezca muy
aproximadamente constante. Esto permite que el suministro del
líquido de absorción 5 permanezca constante con independencia de la
altura del líquido en el depósito 11.
Con esta realización, el espacio 11a por encima
del líquido en el depósito de presión 11 puede ser presurizado por
el compresor 17a a una presión dada. Por tanto, no es necesaria una
bomba de recirculación para pulverizar el líquido 5 desde las
boquillas de pulverización 4. Sin embargo, el extremo del tubo 61
debe situarse por debajo de la superficie del líquido en el depósito
de presión 11 para evitar fugas de aire.
Con esta realización, cuando cae la velocidad de
los gases de escape debido a una fluctuación en la carga del
dispositivo de combustión, puede utilizarse una trayectoria de
recirculación por la que el líquido de absorción en el depósito de
recogida sobre el fondo de la torre vaya a través de un segundo
depósito de almacenamiento de líquido en su camino hacia el depósito
de presión. Preferentemente, el sistema de recirculación de
mantenimiento puede utilizarse efectivamente para hacer circular de
forma continua el líquido. Debido a que el sistema de recirculación
de mantenimiento utiliza el pozo de soplado y la bomba de pozo de
soplado ya existentes, no es necesario incrementar el tamaño de los
depósitos de retención relevantes ni utilizar más potencia de
accionamiento. Esto mantiene bajos los costes de funcionamiento y de
equipamiento.
Con esta realización, la presión a la que se
pulveriza el líquido se controla ajustando la presión aplicada
obtenida por presurización del depósito. No es necesaria una bomba
de pulverización y el líquido puede suministrarse de una forma
estable sin considerar la altura del líquido en el depósito.
Como puede verse en la figura 13, cuando se está
arrancando o parando la torre de absorción 2, la velocidad de flujo
de los gases de escape está por debajo de la velocidad de carga.
Cuando esto ocurre, los chorros 5a del líquido 5 pulverizado desde
las boquillas de pulverización 4 no serán transportados por los
gases de escape 1 a la parte superior de la torre. En lugar de esto,
virtualmente todo el líquido 5 que se pulveriza caerá en el
recipiente de recuperación 56. (El líquido que cae se identifica con
5b en el dibujo.) Para superar este inconveniente, en los aparatos
para el tratamiento de la técnica anterior, los gases de escape del
combustor o caldera no eran alimentados a través de la torre de
absorción mientras ésta se estaba arrancando o parando. En esos
momentos, el escape se derivaba a la torre y era descargado en la
chimenea de humos. Cuando la velocidad de los gases de escape
alcanzaba la velocidad de carga, éstos comenzarían a ser conducidos
a través de la torre.
Este sistema de reconducción se ilustra en la
figura 17. En la trayectoria principal 74, que enlaza la caldera, el
combustor u otra fuente de gases de escape con la chimenea de humos
u otro dispositivo para liberar los gases a la atmósfera, se eleva
la presión de los gases de escape 1. En esta trayectoria los gases
van a través del ventilador elevador 71, que los acelera, y la torre
de absorción 2 del gas húmedo. La derivación 72 conecta el lado de
entrada del ventilador elevador 71 y el lado de descarga de la torre
de absorción 2. En la derivación hay un registro 72 que conduce a la
chimenea de humos. Cuando se está arrancando o parando la torre 2,
se desconecta el ventilador elevador 71, se abre el registro 73 y se
cierran los registros 77 y 78. Por tanto, en lugar de pasar a través
de la torre de absorción 2, los gases de escape 1 descargados por el
combustor o la caldera fluyen hacia la derivación 72, bifurcándose
alrededor de la torre 2 y se descargan a través de la chimenea de
humos. Cuando la velocidad de los gases alcanza la velocidad de
carga necesaria para elevar el líquido 5 a un nivel estándar, se
acciona el ventilador elevador 71, se cierra el registro 73 y se
abren los registros 77 y 78. Se cierra la derivación 72 y los gases
de escape 1 fluyen desde la caldera a lo largo de la trayectoria
principal 74 como se muestra por las flechas. Estos pasan a través
del ventilador elevador 71, se someten al proceso de desulfurización
especificado en la torre de absorción 2 y se escapan a través de la
chimenea de humos.
Por tanto, con esta tecnología anterior, los
gases de escape no pasaban a través de la torre durante el arranque
o la parada de la torre. Dado que los gases no se procesaban en este
momento, el gas de dióxido de azufre y las partículas de éste no
podían eliminarse. Si esto se afrontaba quemando aceite ligero, el
cual produce un escape con menos SO_{2} y menos partículas, el
coste del combustible llega a ser sustancialmente más alto.
La figura 14 concierne a la quinta realización
preferida de esta invención, que emplea con éxito una derivación de
la técnica anterior 72 para mejorar el efecto conseguido por la
cuarta realización. En la trayectoria principal 74 que enlaza la
caldera, el combustor u otra fuente de gases de escape con la
chimenea de humos u otros medios por los cuales se descargan los
gases a la atmósfera, hay un sistema para el tratamiento en el que
se hacen fluir los gases a través de la torre de absorción 2, en
donde se utiliza su velocidad para arrastrar el líquido de absorción
5. El contacto de líquido-vapor resultante hace que
los componentes diana sean absorbidos por el líquido 5. (A) muestra
qué registros están abiertos y cerrados y de qué forma fluyen los
gases cuando se arranca la torre. (B) muestra los registros y el
flujo de gas cuando los gases de escape de la caldera que se
conducen hacia la torre, han alcanzado la velocidad de carga.
Como puede verse en la figura 14, en la
trayectoria principal 74, que enlaza la caldera, el combustor u otra
fuente de gases de escape con la chimenea de humos u otro
dispositivo para liberar los gases a la atmósfera, los gases de
escape 1 de la caldera van a través del ventilador elevador 71, que
eleva su presión y los acelera, y la torre de absorción de gas
húmedo 2. La derivación 72 conecta el lado de entrada del ventilador
elevador 71 y el lado de descarga de la torre de absorción 2. En
ésta hay un registro 73 en el camino hacia la chimenea de humos.
En esta realización, en el arranque, antes de que
los gases de escape sean conducidos a la torre de absorción 2, el
registro 73 se abre como se muestra en la figura 14 (A), conformando
una trayectoria de recirculación para elevar la presión de los gases
que comprende la derivación 72 y la trayectoria principal 74. En
lugar de continuar la trayectoria de escape 76, los gases 1 de la
caldera son acelerados por el elevador 71 en la trayectoria de
recirculación. Esto continúa hasta que los gases de la torre 2
alcanzan la velocidad de carga.
Cuando los gases de la torre pueden mantener la
velocidad de carga, se cierra el registro 73 en la derivación 72,
como puede verse en la figura 14 (B), y los gases de escape 1 se
procesan sin hacerles circular de nuevo.
La utilización de la derivación para elevar la
presión de los gases se explicará en breve con referencia al gráfico
de volumen de escape en función del tiempo de funcionamiento de la
caldera en la figura 13.
Como puede verse en el gráfico de la figura 13,
durante el periodo de arranque T_{1}, justo después de que se haya
puesto en funcionamiento la torre, y el periodo de parada T_{2},
justo antes de que la torre se retire de la operación, el volumen de
gases de escape es tan bajo que su velocidad en la torre de
absorción 2, en la que son tratados, está por debajo de la velocidad
V_{1} a la que el líquido ya no cae en el depósito de recogida (es
decir, la velocidad de carga). El registro 73 se abre, como se
muestra en la figura 14 (A), hasta que los gases de la torre
alcanzan su velocidad de carga. Una vez que han alcanzado esta
velocidad, se cierra el registro 73, como se muestra en la figura 14
(B), y el funcionamiento de la torre 2 es completamente
funcional.
La figura 15 muestra otra modificación de la
quinta realización en la que se disponen paneles para controlar la
anchura del canal en la torre de absorción 2 a través del cual
fluyen los gases de escape. Una panel vertical 40 está dispuesto en
la zona de contacto de líquido-vapor 41. El panel 40
puede moverse horizontalmente para cambiar el área en sección
transversal del paso atravesado por los gases de escape en la zona
de contacto 41.
La figura 16 es aún otra modificación de la
quinta realización preferida de esta invención. Corresponde a la
figura 7, en la que una serie de paneles controla la anchura del
canal de gas en la torre de absorción 2. Varios paneles están
orientados verticalmente en la zona de contacto de
líquido-vapor 41 con sus extremos inferiores a
diferentes alturas, a modo de escalones. Controlando la altura del
líquido sobre el fondo de la torre, se puede cambiar el área en
sección transversal del paso para los gases de escape.
Cuando los gases de escape 1 conducidos a la
torre de absorción 2 están fluyendo a una velocidad por debajo de la
velocidad de carga de la torre, los paneles 40 pueden utilizarse
para constreñir el paso para los gases de la torre 2. Si se abre el
registro 73, conduciendo los gases tratados hacia la derivación 72,
éstos serán devueltos por medio del ventilador elevador 71 a la
entrada a la torre 2. De esta forma, puede aumentarse aún más la
velocidad en la torre de los gases de escape 1 conducidos a la torre
de absorción 2.
Por tanto, con esta realización, la velocidad de
flujo de los gases en la torre puede mantenerse consistentemente por
encima de la velocidad de carga. Esto significa que la torre de
absorción puede hacerse funcionar a plena capacidad incluso mientras
la planta se está arrancando o parando y que no es necesario un
depósito de almacenamiento de líquido de mayor capacidad en el fondo
de la torre o una bomba de recirculación.
Las figuras 18 y 19 son vistas frontal y lateral
de un aparato para el tratamiento de gas húmedo que es la sexta
realización preferida de esta invención. Se obviará exponer los
aspectos de los dibujos que son idénticos a las características de
las realizaciones expuestas anteriormente. En un nivel medio con
respecto a la altura de la torre 2, hay un número dado de tubos de
llegada 190 con múltiples boquillas de pulverización 4 orientadas
hacia arriba. El tubo de suministro 14, que tiene una bomba de
recirculación 21 dispuesta en él, discurre entre estos tubos de
llegada 190 y el recipiente de recuperación 56. A través de estos
componentes, el líquido de absorción 5 se dispersa en la torre de
absorción 2. Los componentes diana de los gases de escape, dióxido
de azufre y partículas, se absorben y eliminan como se describe
anteriormente.
El eliminador de neblina 6 se sitúa en la parte
superior de la torre de absorción 2 por debajo de la salida de humo
8.
Un ejemplo preferido de un eliminador de neblina
6 que podría instalarse aquí se muestra en la figura 20. Este
eliminador de neblina comprende una serie de paneles 6a con una
sección transversal lateral que se parece al pico de una montaña (o
una letra V aplanada). Estos paneles están situados uno encima del
otro con espacios entre ellos y quedando retenidos unos contra otros
por unas barras 92. La hilera de paneles 6a está unida en su parte
inferior a una segunda hilera de paneles 6b, inclinándose una hilera
a la izquierda y la otra a la derecha. En esta configuración los
paneles están montados en la torre de absorción 2. Sin embargo, la
forma y disposición del eliminador de neblina 6 no se limita al
ejemplo mostrado en la figura 20. Como se expondrá a continuación,
los dos grupos de paneles 6a y 6b deberán inclinarse uno hacia a
otro de forma que puedan sujetarse entre sí en la parte inferior, y
el receptáculo 80A deberá orientarse de forma transversal a los ejes
de los paneles 6a y 6b con el fin de minimizar el número de
receptáculos 80A que son necesarios para recoger el líquido 5 que
cae del eliminador de neblina 6. En cualquier caso, debe haber
suficiente espacio para que el flujo arrastrado pase a su través, de
forma que la neblina del líquido de absorción 5 arrastrado en los
gases de escape 1 sea capturada efectivamente por el eliminador de
neblina 6.
Se expondrá a continuación la configuración
básica de la invención. Por debajo del eliminador de neblina 6 se
encuentra el número deseado de receptáculos 80A, que son depósitos
de recogida (véase la figura 20) para recibir el líquido de
absorción 5 que cae desde el eliminador de neblina 6. En esta
realización, hay tres receptáculos 80A; pero pueden colocarse tantos
como sea apropiado para la disposición y el número de eliminadores
de neblina 6.
Estos receptáculos 80A están conectados al
extremo superior del tubo 81A. El tubo 81A tiene un segmento
vertical 90 que se extiende hacia abajo a lo largo de una longitud
especificada. El segmento vertical 90 proporciona energía potencial
(es decir, energía gravitacional) al líquido de absorción 5c que se
está transportando. El segmento se extiende hasta directamente por
debajo de la zona de recogida para el líquido de absorción disperso.
En su extremo inferior, hay una abertura con forma de boquilla
82A.
La longitud del segmento vertical 90 del tubo 81A
diferirá según la altura de las columnas del líquido pulverizado
hacia arriba por las boquillas de pulverización 4, pero deberá ser
al menos de la misma longitud que la altura del eliminador de
neblina 6 o más largo.
La configuración real de los receptáculos 80A y
del tubo 81A se explicará con detalle en referencia a la figura 19.
Cada receptáculo 80A, que está situado donde las partes inferiores
de los dos grupos de paneles 6a y 6b se sujetan entre sí, se orienta
ortogonal a la línea a lo largo de la cual se sujetan entre sí las
partes inferiores de los eliminadores de neblina y horizontalmente
con respecto a la torre. La parte inferior de cada receptáculo 80A
se inclina ligeramente de manera que el líquido de absorción 5c
fluirá en una dirección única.
El extremo superior del tubo 81A está conectado a
la pared lateral de la torre de absorción 2 en el extremo inferior
de la parte inferior inclinada del receptáculo 80A de manera que el
líquido del receptáculo 80A fluirá hacia él.
El tubo 81A tiene la forma de una letra angular
"C". Su segmento vertical 90 se extiende hacia abajo a lo largo
de la pared exterior de la torre en una distancia igual a la altura
del eliminador de neblina 6. En el extremo del segmento 90, el tubo
se dobla y vuelve a entrar en la torre horizontalmente. En la
superficie inferior del segmento horizontal 91, que está de nuevo
dentro de la torre, se dispone una serie de aberturas con forma de
boquilla 82A a intervalos especificados. Más específicamente, las
aberturas similares a boquillas 82A están por encima de las
boquillas de pulverización 4 orientadas hacia arriba, virtualmente
en los ápices de las columnas de pulverización, y por debajo de la
zona de recogida, que está directamente debajo del eliminador de
neblina 6. Utilizando la energía potencial que se obtiene fluyendo
hacia abajo por el segmento de tubo 90 (es decir, utilizando la
fuerza de la gravedad), el líquido 5c que llega a través de las
aberturas 82A se atomiza cuando choca con las columnas de
pulverización y se convierte en diminutas gotas. Esto proporciona un
contacto más efectivo de líquido-vapor.
En esta realización, la longitud vertical del
tubo 81A se elige de tal manera que el segmento horizontal del tubo
pueda estar por encima de las partes superiores de las columnas de
pulverización que salen de las boquillas de pulverización 4 y lejos
y en una posición inferior con respecto al área situada directamente
por debajo del eliminador de neblina 6 en la que es probable que se
genere una zona de recogida para el líquido disperso.
Como se ve en la figura 19, un segmento de tubo
81A puede estar fuera de la torre de absorción exterior 2; o el tubo
entero, incluyendo el segmento 90, puede permanecer dentro de la
torre.
Se expondrá a continuación otra realización
preferida de esta invención que se muestra en la figura 21.
Se tratarán únicamente los aspectos de la
configuración que difieran de los de la realización de la figura 19
que se ha expuesto anteriormente. Todos los componentes o
ubicaciones de la figura 21 que se identifican con números que
aparecen en las figuras 18 a 20 tienen la misma función que en esos
dibujos. A fin de evitar duplicación, no se explicarán más aquí.
En la segunda realización, justo como en la
figura 18, un receptáculo 80B está dispuesto en la parte inferior de
cada par de eliminadores de neblina 6, donde éstos se juntan uno a
otro. Todos los receptáculos 80B están unidos por un tubo único 80
hacia el que fluye todo el líquido. El tubo 80 está conectado al
extremo superior del tubo 81B, que discurre hacia abajo del tubo
80.
El tubo 81B se extiende hacia abajo a través de
la torre 2. Su extremo inferior 82B desemboca en el recipiente de
recuperación de líquido 56. En vez de ser una boquilla de
pulverización, como en las realizaciones anteriores, la abertura 82B
es un simple agujero.
Por tanto, en esta realización, a diferencia de
los aparatos de las figuras 18 y 19, el líquido recogido en los
receptáculos 80B no se atomiza justo por encima de las columnas de
pulverización, sino que en su lugar se transporta al recipiente de
recuperación 56.
A continuación se expondrá de forma colectiva el
funcionamiento de las realizaciones de las figuras 18 a 21.
Cuando los gases de escape 1 que se desplazan
hacia arriba a través de la torre de absorción 2 en los aparatos de
estas realizaciones alcanzan una velocidad de 5,5 m/s, las gotas de
líquido arrastradas en los gases 1 comienzan a adherirse al
eliminador de neblina 6, y una gran cantidad de líquido de absorción
5 comienza a fluir hacia debajo de los paneles hacia la parte
inferior del eliminador de neblina. En lugar de permitirse que caiga
directamente en la torre desde el eliminador de neblina 6, este
líquido de absorción 5 se recoge en los receptáculos 80A y 80B. La
gravedad hace que el líquido 5c de los receptáculos 80A y 80B fluya
hacia los tubos 81A y 81B. En las realizaciones mostradas en las
figuras 18 y 19, se utiliza energía potencial para pulverizar este
líquido desde las aberturas similares a boquillas 82A sobre las
partes superiores de los chorros (el líquido de absorción) de las
boquillas de pulverización 4. Estas aberturas 82A no están
inmediatamente debajo del eliminador de neblina 6, sino a una
distancia de éste que está definida por la longitud de los tubos
81A. El líquido 5c pulverizado desde las aberturas 82A choca con los
chorros y se vuelve a conformar en diminutas gotas. Esto mejora la
eficacia del contacto de líquido-vapor.
En la figura 21, el líquido que se recoge en los
receptáculos 80B es transportado al recipiente de recuperación 56 y
pulverizado de nuevo hacia arriba a través de los tubos de llegada
190 y las boquillas de pulverización 4.
Por tanto, todas las realizaciones evitan el
problema de que se acumula una gran cantidad de gotas en la región
inmediatamente debajo del eliminador de neblina 6 donde es probable
que se produzca una zona de recogida. En lugar de esto, el líquido
de absorción 5 es arrastrado sobre los gases de escape 1 en esta
región de forma que no pueda volver a dispersarse.
La figura 22 es un gráfico logarítmico
experimentalmente verificado de la relación entre la velocidad de
los gases en la torre (representada por el eje horizontal (m/s)) y
la concentración de la neblina en la salida del eliminador de
neblina (representada por el eje vertical (mg/m^{3}N)). El gráfico
compara un aparato con un medio de eliminar el líquido de absorción
(el aparato de esta invención) indicado por las marcas llenas negras
con un aparato sin tales medios (un aparato de la técnica anterior)
indicadas por las marcas vacías blancas.
El aparato de la técnica anterior indicado
mediante un círculo blanco vacío producía chorros que eran de 1,7 m
de alto. Cuando los gases de la torre alcanzaban una velocidad de
5,5 m/s, la concentración en la salida de neblina aumentaba
nítidamente. Sin embargo, con el aparato indicado por los círculos
llenos negros, que producía chorros a una altura de 1,8 m, no se
incrementó la concentración en la salida de neblina, aun cuando la
velocidad excedió los 5,8 m/s.
Cuando se compara el aparato de la técnica
anterior indicado por los triángulos blancos vacíos, el cual
producía un chorro de 3,5 m de altura, con el aparato de esta
invención, indicado por triángulos negros llenos, que producía un
chorro de 3,3 m de alto, se constata que en el momento en que la
velocidad alcanza 5,8 m/s, el aparato de esta invención produce una
concentración de neblina en la salida que es menor de 1/50 de la del
aparato de la técnica anterior. Esto supone una caída
significativa.
Es obvio a partir de este gráfico que cuando la
velocidad de los gases está por encima de 5,5 m/s, el aparato de
esta invención es mucho más efectivo para evitar que la neblina sea
liberada hacia la torre que el aparato de la técnica anterior.
El aparato elegido para representar esta
invención en este experimento fue el mostrado en la figura 21. Las
otras condiciones fueron como se describe a continuación. (Para la
altura de los chorros en el dibujo, se utilizó la altura del chorro
de pulverización, que permaneció en forma de columna.)
Eliminador de neblina: tipo panel doblado con
paneles inclinados a 45º
Distancia del eliminador de neblina a las
boquillas de pulverización: 8 m
La figura 23 es un gráfico de la relación
verificada experimentalmente entre la velocidad de los gases
(representadas por el eje horizontal) en la torre y la tasa a la que
se dispersa la neblina en la entrada del eliminador de neblina
(representada por el eje vertical). La tasa de dispersión en la
entrada del eliminador de neblina de esta invención (peso de
neblina/peso total de líquido pulverizado x 100) no es muy diferente
de la del aparato de la técnica anterior indicado por los círculos
vacíos, que produce un chorro de 2,4 m de altura, o del aparato
indicado por círculos negros llenos, que produce un chorro de 1,9
metros de altura. Los tres muestran una tasa de dispersión baja. Sin
embargo, el aparato de la técnica anterior indicado por triángulos
vacíos, que produce un chorro de 2,8 metros de alto, y el aparato
indicado por triángulos llenos negros, que produce un chorro de 3,3
metros de alto, presentan tasas de dispersión mucho más altas que la
presente invención. El gráfico muestra claramente que esta invención
presenta una tasa aceptablemente baja de dispersión de neblina
incluso cuando la altura de los chorros es de 3,3 metros y los gases
están fluyendo a una velocidad de 5,5 metros por segundo.
El aparato utilizado en este experimento fue el
mostrado en la figura 21. Las otras condiciones fueron como se
describe a continuación. (Para la altura de los chorros en el
dibujo, se utilizó la altura de la pulverización, que permaneció en
forma de columna.)
Eliminador de neblina: tipo panel doblado, con
paneles inclinados a 45º
Distancia del eliminador de neblina a las
boquillas de pulverización: 8 m
Por tanto, en esta realización, se recoge
únicamente un volumen muy pequeño de la neblina arrastrada en los
gases de escape depurados y evacuada de la torre. La aceleración de
los gases de escape que fluyen a través de la torre mejora la
eficacia de la operación para el tratamiento, de manera que es
extremadamente beneficiosa.
En las realizaciones mostradas en las figuras 18
y 19, el líquido de absorción devuelto a través de un tubo a las
unidades de absorción directamente por encima de los chorros se
somete de nuevo al proceso de absorción con respecto a los gases de
escape junto con los chorros de líquido pulverizado desde las
boquillas de pulverización. Esto mejora el efecto expuesto
anteriormente y eleva así la función para el tratamiento a un nivel
más alto.
En la realización ilustrada en la figura 21,
incluso cuando aumenta inmensamente el volumen de líquido que
alcanza el eliminador de neblina, se transporta continuamente el
líquido al depósito de recogida y se reutiliza.
Claims (7)
1. Aparato para el tratamiento de gas húmedo, que
comprende:
una torre de absorción (2) que presenta un grupo
de boquillas de pulverización (4) para pulverizar un líquido de
absorción (5) en contacto con gases de escape (1) conducidos a la
torre de absorción (2), absorbiendo y eliminando así un compuesto
diana de los gases de escape (1), y
un depósito de almacenamiento de líquido
presurizado (11) para recoger dicho líquido de absorción (5) que
debe pulverizarse hacia el interior de la torre de absorción
(2),
en el que dicho depósito de almacenamiento de
líquido (11) está situado en el interior de dicha torre de absorción
(2) y contiene gas presurizado en un espacio (11a) por encima de la
superficie del líquido de absorción (5), para suministrar dicho
líquido de absorción a presión desde el depósito de almacenamiento
de líquido (11) a través de un tubo de conexión (14) y una válvula
(15) a dicho conjunto de boquillas de pulverización (4) en dicha
torre de absorción (2).
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho componente diana es dióxido de azufre (SO_{2}), y dicho gas
presurizado es un gas que contiene oxígeno que es insuflado en dicho
líquido de absorción (5) en el fondo de dicho depósito de
almacenamiento de líquido (11).
3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, que
comprende
una unidad de recogida (9) para recoger líquido
de absorción pulverizado que ha absorbido dicho componente diana,
estando situada dicha unidad de recogida (9) en la torre de
absorción (2) a mayor altura que la superficie del líquido de
absorción recogido (5), y
un tubo (10) para transportar dicho líquido de
absorción (5) de dicha unidad de recogida (9) a dicho depósito de
almacenamiento de líquido (11), estando situada una salida del tubo
por debajo de la superficie del líquido de absorción en el depósito
de almacenamiento de líquido.
4. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende
un recipiente de recuperación (56) sobre el fondo
de la torre de absorción (2),
otro depósito de almacenamiento de líquido para
recoger líquido de absorción (5) del recipiente de recuperación
(56),
un tubo de recirculación (68) que conecta el
recipiente de recuperación (56) al depósito de almacenamiento de
líquido presurizado (11) por medio de dicho otro depósito de
almacenamiento de líquido (60), y
medios de control (66) para controlar la
recirculación del líquido de absorción vertido en el recipiente de
recuperación (56) hacia el depósito de almacenamiento de líquido
presurizado (11) por medio de dicho otro depósito de almacenamiento
de líquido cuando la velocidad de flujo de los gases de escape (1)
cae por debajo de un valor dado.
5. Aparato según la reivindicación 4, que
comprende
medios de presurización (17a) para presurizar
dicho espacio (11a) por encima de la superficie del líquido de
absorción recogido (5) en el depósito de almacenamiento de líquido
presurizado (11), y
medios de control (69) para controlar los medios
de presurización (17a) para mantener la presión del líquido de
absorción suministrado a la torre de absorción (2) lo más constante
posible.
6. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, que comprende
una derivación (72) para devolver los gases de
escape procesados emitidos desde una salida de la torre de absorción
a una entrada de la torre de absorción (2), y
medios de control (73) para controlar el flujo de
dichos gases de escape tratados desde una salida hasta una entrada
de dicha torre de absorción (2) a través de dicha derivación (72)
cuando la velocidad de flujo de los gases de escape en la torre de
absorción (2) cae por debajo de un valor dado.
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, que comprende
unos medios de ajuste (40) para ajustar las
dimensiones de una trayectoria de gas de escape (41) en la torre de
absorción (2) cuando la velocidad de flujo de los gases de escape
(1) en la torre de absorción cae por debajo de un valor dado.
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| JP32520297 | 1997-11-11 | ||
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