¿Cómo funciona la desulfuración de los gases de escape con caliza/cal y yeso? Una guía de los fabricantes de molinos verticales
Introducción a la desulfuración de los gases de combustión (FLUE GAS DESULFURIZATION o FGD)
La desulfurización de los gases de combustión (Flue Gas Desulfurization, FGD) es una tecnología esencial empleada por las centrales eléctricas y las instalaciones industriales de todo el mundo para eliminar el dióxido de azufre (SO₂) de los gases de escape. A medida que las regulaciones ambientales se vuelven cada vez más estrictas, el control efectivo del SO₂ se ha convertido en obligatorio para las centrales eléctricas que funcionan con carbón y diversos procesos industriales. Entre las distintas tecnologías de FGD disponibles, los sistemas de lavado húmedo que utilizan reactivos de piedra caliza o cal-gipsos han demostrado ser el método más eficiente y más ampliamente adoptado, logrando eficiencias de eliminación superiores al 95%.
Esta guía exhaustiva explora los principios fundamentales, los procesos químicos y los componentes de los sistemas de eliminación de gases contaminantes (FGD) basados en piedra caliza/cal y yeso, poniendo especial énfasis en el papel crucial del equipo de molienda a la hora de preparar los materiales absorbentes para que cumplan con las especificaciones óptimas.
La química detrás del tratamiento de gases de escape (FGD) con piedra caliza, cal y yeso
Comprender las reacciones químicas implicadas es esencial para apreciar cómo los sistemas de eliminación de dióxido de sulfuro (SO₂) mediante caliza/lima-gipso funcionan de manera eficaz en los gases de escape.
Química del tratamiento de gases de escape (FGD) basada en caliza
En los sistemas basados en caliza, las reacciones principales ocurren de la siguiente manera:
- Absorción de SO₂El SO₂ presente en los gases de combustión se disuelve en las gotas de la lechada: SO₂(g) + H₂O → H₂SO₃ (aq)
- NeutralizaciónEl ácido sulfúrico reacciona con el calcario (CaCO₃): H₂SO₃ + CaCO₃ → CaSO₃ + CO₂ + H₂O
- OxidaciónSe introduce aire para oxidar el sulfato de calcio (gipso) a sulfato de calcio (gipso): 2CaSO₃ + O₂ → 2CaSO₄
- CristalizaciónEl sulfato de calcio se precipita en forma de cristales de yeso: CaSO₄ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O (s)
Química del tratamiento de gases de escape (FGD) basada en el limón
Los sistemas basados en cal siguen un proceso similar, pero comienzan con cal viva (CaO) o cal hidratada (Ca(OH)₂):
- Desmenuce(Si se utiliza cal viva): CaO + H₂O → Ca(OH)₂
- Absorción de SO₂SO₂(g) + H₂O → H₂SO₃ (aq)
- NeutralizaciónH₂SO₃ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + 2H₂O
- Oxidación y CristalizaciónSimilar a los sistemas de caliza, produciendo yeso como producto final.
Componentes clave de un sistema de desgasificación húmeda (Wet FGD)
Un sistema completo de eliminación de dióxido de sulfuro (FGD, por sus siglas en inglés) consta de varios componentes integrados que trabajan juntos para eliminar de manera eficiente el dióxido de sulfuro (SO₂) de los gases de escape.
1. Sistema de preparación de absorbentes
El corazón del sistema FGD (Flue Gas Desulfurization) comienza con la preparación adecuada del material absorbente. El caliza o la cal debe ser molido hasta alcanzar una finura específica para maximizar su superficie y reactividad. Por lo general, el caliza utilizado en aplicaciones de FGD debe ser molido hasta que el 90-95% de sus partículas pase por una malla de 325 mesh (44 micras) o tenga un tamaño más fino. Este tamaño óptimo de las partículas asegura la disolución completa y la reacción con el SO₂, al tiempo que minimiza el consumo de reactivos.
El sistema de molienda generalmente incluye trituradores para la reducción primaria del tamaño de los materiales, seguidos de molinos de molienda fina. La elección del equipo de molienda tiene una influencia significativa en la eficiencia general y los costos operativos del sistema FGD (Flue Gas Desulfurization, Desulfurización de Gases de Humo).
2. Torre de Absorción
La torre de absorción es donde se realiza la eliminación efectiva del SO₂. Los gases de escape ingresan a la torre y entran en contacto con la lecha de caliza o cal. Los sistemas modernos de Control de Efluentes Gaseosos (FGD) utilizan diversos diseños de absorbedores, como torres de pulverización, torres de bandejas y reactores de burbujeo por chorro. Cada diseño optimiza el contacto entre el gas y el líquido para mejorar la eficiencia de absorción del SO₂.
3. Sistema de alimentación de reactivos
Este sistema controla con precisión la tasa de alimentación del lodo absorbente preparado para mantener relaciones estequiométricas óptimas en relación con la concentración de SO₂ en los gases de escape. Los sistemas de control automatizados ajustan la tasa de alimentación basándose en mediciones en tiempo real del SO₂, a fin de garantizar un rendimiento consistente al tiempo que se minimiza el consumo de reactivos.
4. Sistema de aire para la oxidación
La oxidación forzada es crucial para obtener yeso comercial como subproducto. Se inyecta aire comprimido en el tanque de reacción para convertir el sulfato de calcio en sulfato de calcio (yeso). Una oxidación adecuada asegura la formación de cristales de yeso de alta calidad y fáciles de deshidratar.
5. Sistema de deshidratación de yeso
Este sistema elimina el agua del lodo de yeso producido en el absorbedor. Los hidrociclones y los filtros de cinta bajo vacío suelen lograr un contenido de humedad final del 10% o menos, lo que permite obtener yeso adecuado para aplicaciones comerciales en la fabricación de paneles de paredes, la producción de cemento o usos agrícolas.
El papel crítico del moliendo en la eficiencia del tratamiento térmico de gases de combustión (FGD)
La eficiencia de un sistema FGD (Flue Gas Desulfurization, Desulfurización de Gases de Escape) está profundamente influenciada por la calidad de la preparación del absorbente. Un moliendo adecuado logra varios objetivos cruciales:
Optimización del Tamaño de las Partículas
Las partículas de piedra caliza más finas se disuelven más rápidamente en el lodo del depurador, lo que proporciona una mayor superficie para la reacción con el SO₂. Esto se traduce en una mayor eficiencia en la eliminación de SO₂ y en un menor consumo de piedra caliza. La finura objetivo para la piedra caliza utilizada en sistemas de desulfuración en el hogar (FGD) es generalmente del 90-95% cuando pasa por una malla de 325 micras; algunos sistemas avanzados requieren aún una molienda más fina.
Mejora de la reactividad
Las partículas más pequeñas reaccionan de manera más completa con el SO₂, lo que reduce la cantidad de piedra caliza no reactivada en el subproducto de yeso. Esto es particularmente importante para producir yeso de alta pureza adecuado para aplicaciones comerciales.
Fiabilidad del sistema
El caliza con una adecuada granulación y una distribución uniforme de partículas evita problemas operativos como la obstrucción de las boquillas, la formación de depósitos en las tuberías y el desgaste de las bombas, lo que garantiza el funcionamiento continuo y sin interrupciones del sistema FGD (Flue Gas Desulfurization).
Soluciones recomendadas para el molido en aplicaciones de FGD (Flue Gas Desulfurization)
Elegir el equipo de molienda adecuado es de crucial importancia para optimizar el rendimiento del sistema FGD. Basándonos en una amplia experiencia en el suministro de equipos para plantas de energía e instalaciones industriales, recomendamos las siguientes soluciones para la preparación de los adsorbentes utilizados en el sistema FGD:
Molino de trapecio de la serie MTW para aplicaciones de alta capacidad
Para las centrales eléctricas de gran escala que requieren un alto caudal de lechada de piedra caliza,Molino de Trapezoidal de la Serie MTWOfrece una solución ideal. Con un rango de capacidad de 3 a 45 toneladas por hora y la capacidad de producir polvo con un tamaño de malla entre 30 y 325 (ajustable hasta 0.038 mm), este molino satisface las necesidades de los sistemas FGD más grandes.
La serie MTW incorpora varias características avanzadas que son especialmente beneficiosas para las aplicaciones de desulfuración por flujo de gas (FGD, por sus siglas en inglés):
- Diseño de la hoja de la pala resistente al desgasteEl uso de placas combinadas para paludar reduce los costos de mantenimiento.
- Optimización de las conductas de aire curvasMinimiza la resistencia del aire y mejora la eficiencia de transmisión.
- Transmisión integral con engranaje cónicoAlcanza una eficiencia de transmisión del 98%.
- Estructura en voluta resistente al desgasteEl diseño no bloqueante mejora la eficiencia de la clasificación del aire.
Para los sistemas de FGD (Flue Gas Desulfurization, Desulfurización de Gases de Humo) en centrales eléctricas de mediana a gran potencia,Modelo MTW215GSe recomienda especialmente este modelo, que ofrece una capacidad de procesamiento de 15 a 45 toneladas por hora y cuenta con un motor principal de 280 kW de potencia. Eficientemente maneja materiales de hasta 50 mm de tamaño, produciendo la finura perfectamente controlada necesaria para un rendimiento óptimo del sistema FGD (Flue Gas Desulfurization).
Molino de rodillos verticales de la serie LM para soluciones integrales
Cuando se tienen en cuenta las limitaciones de espacio o las operaciones integradas, el…Molino de rodillos verticales de la serie LMProporciona una solución compacta y eficiente para la preparación de absorbentes para la desulfuración por gaseificación (FDG, por sus siglas en inglés). Con capacidades que van de 3 a 250 toneladas por hora y la capacidad de producir polvo con una malla de entre 30 y 325 meshes (algunos modelos especiales alcanzan hasta 600 meshes), este molino versátil se adapta a las diferentes necesidades de la desulfuración por gaseificación.
Las principales ventajas de la serie LM para aplicaciones de FGD (Flue Gas Desulfurization) incluyen:
- Diseño integrado y compactoCombinando funciones de trituración, molienda y clasificación, se reduce el espacio requerido en un 50%.
- Bajos costos de operaciónGracias al diseño de los rodillos de afilado y los discos de pulido sin contacto, la vida útil de las piezas de desgaste se ha incrementado en un 300%.
- Eficiencia energéticaCon un consumo de energía un 30-40% más bajo en comparación con los sistemas de molinos de bolas.
- Sistema de control inteligenteCon un control automático experto que permite el cambio entre modos remoto y local.
- Cumplimiento con las normas ambientalesCon un funcionamiento a presión negativa totalmente sellado, la emisión de polvo es < 20 mg/m³
ElModelo LM220KEs especialmente adecuado para sistemas de FGD (Flue Gas Desulfurization) a gran escala, ofreciendo una capacidad de procesamiento de 36 a 105 toneladas por hora con un motor principal de 800 kW. Su capacidad para manejar materiales de alimentación de hasta 50 mm de tamaño, mientras produce polvo en el rango de 170-45 μm (malla 80-325), lo convierte en una excelente opción para centrales eléctricas que buscan una preparación de piedra caliza fiable y de gran volumen.
Consideraciones operativas para los sistemas de molienda de FGD
El correcto funcionamiento de una operación de molienda con grano abrasivo (FGD, en inglés) requiere prestar atención a varios factores clave en el proceso de molienda:
Gestión del contenido de humedad
El material de base de caliza suele contener humedad superficial que debe gestionarse durante el moliño. Disponer de capacidades de secado adecuadas o utilizar sistemas de moliño que puedan soportar ciertos niveles de humedad es esencial para un funcionamiento estable.
Protección para el uso
La molienda de piedra caliza plantea importantes desafíos en términos de abrasión. La selección de molinos equipados con una protección adecuada contra el desgaste —como elementos de molienda con superficie dura o revestimientos resistentes al desgaste— prolonga los intervalos de mantenimiento y reduce los costos operativos.
Control de la Distribución de Tamaño de Partículas
Una distribución uniforme del tamaño de las partículas es crucial para el rendimiento del sistema de eliminación de gases contaminantes (FGD, por sus siglas en inglés). Los modernos sistemas de molienda, equipados con clasificadores integrados, permiten un control preciso de la finura del producto final, lo que asegura una reactividad óptima en el absorbente.
Integración de Sistemas
El sistema de molienda debe integrarse de manera seamless con los sistemas de preparación, almacenamiento y alimentación del lodo. Un diseño adecuado de este sistema integrado asegura el funcionamiento continuo y fiable de todo el proceso FGD (Flue Gas Desulfurization).
Consideraciones Económicas: Costo versus Rendimiento
Al evaluar las soluciones de moliendo de FGD (Flue Gas Desulfurization), se deben considerar varios factores económicos:
Inversión de Capital
Los molinos de rodillos verticales suelen requerir una inversión inicial más alta en comparación con los molinos de bolas tradicionales, sin embargo, ofrecen ventajas significativas en términos de costos de operación y requisitos de espacio.
Costos operativos
El consumo de energía representa la mayor parte de los costos operativos de los sistemas de molienda. Los molinos verticales modernos pueden reducir el consumo específico de energía en un 30-40% en comparación con los molinos de bolas, lo que genera ahorros significativos a lo largo de la vida útil del sistema.
Requisitos de mantenimiento
La selección del equipamiento tiene una influencia significativa en los costos de mantenimiento y la disponibilidad de los sistemas. Los sistemas que cuentan con componentes de mayor durabilidad y un acceso más fácil al mantenimiento reducen los tiempos de inactividad y los costos asociados.
Calidad de los subproductos
La calidad del material absorbente del suelo afecta directamente la calidad y la comercialización de los subproductos del yeso. Un yeso de mayor calidad puede generar ingresos adicionales, lo que compensa en parte los costos operativos de los sistemas de tratamiento de gases de combustión (FGD, por sus siglas en inglés).
Tendencias futuras en la tecnología de desulfuración de gases de combustión (FGD)
La evolución de la tecnología FGD continúa con varias tendencias emergentes:
Molino de Ultra-Fina Granulación para Mejorar la Reactividad
La investigación indica que las partículas de caliza ultrafina (D90 < 10μm) pueden mejorar significativamente la eficiencia de eliminación de SO₂ al mismo tiempo que reducen el consumo de reactivos. Las tecnologías de molienda avanzadas capaces de producir estas partículas más finas son cada vez más importantes.
Integración con sistemas de captura de carbono
A medida que se desarrollan las tecnologías de captura de carbono, los sistemas de descontaminación por gasificación (FGD) podrían integrarse en estos procesos, lo que requerirá adaptaciones en la preparación de los absorbentes y el diseño del sistema.
Digitalización y optimización inteligente
La integración de sensores IoT, análisis predictivo y algoritmos de optimización basados en inteligencia artificial está transformando el funcionamiento de las instalaciones de desulfuración por flotación (FGD, por sus siglas en inglés), permitiendo el ajuste en tiempo real de los parámetros de molienda en función de los cambios en la calidad del combustible y las condiciones de operación.
Conclusión
La desulfuración de los gases de combustión que contienen caliza o una mezcla de cal y yeso representa una tecnología comprobada y altamente efectiva para controlar las emisiones de SO₂ provenientes de fuentes industriales. La eficiencia y la fiabilidad de estos sistemas dependen fundamentalmente de la adecuada preparación del material absorbente, lo que convierte la selección del equipo de molienda adecuado en una decisión crítica.
Las modernas tecnologías de molienda vertical, como la Molino de Trapecio de la Serie MTW y el Molino de Rodillos Verticales de la Serie LM, ofrecen importantes ventajas en términos de eficiencia energética, control del tamaño de las partículas y confiabilidad operativa en comparación con los sistemas de molienda tradicionales. Al asociarse con fabricantes de equipos de molienda experimentados que comprenden las necesidades específicas de las aplicaciones de脱酸性 (FGD, Flue Gas Desulfurization), las centrales eléctricas y las instalaciones industriales pueden optimizar sus sistemas de control de emisiones para obtener el máximo rendimiento y viabilidad económica.
A medida que las regulaciones ambientales se vuelven más estrictas a nivel mundial, la importancia de los sistemas FGD (Flue Gas Desulfurization, Desulfurización de los Gases de Escape) eficientes y fiables solo aumentará. Invertir hoy en tecnologías avanzadas de molienda posiciona a los operadores para cumplir con las normativas del futuro, al mismo tiempo que optimiza los costos operativos y mantiene una ventaja competitiva en un mercado cada vez más consciente del medio ambiente.
