61- Separador gas-sólido de tipo ciclón multifactorial para el diseño de desulfuración y denitrificación en seco de los gases de combustión en calderas de lecho fluidizado

Para el aire de entrada en los reactores de desnitrificación y desulfuración por catalización seca, es necesario que la cantidad de polvo transportado por los gases de escape sea lo más baja posible. De lo contrario, el polvo podría acumularse gradualmente en la parte superior del reactor, lo que afectaría la eficiencia de las reacciones de desnitrificación y desulfuración por catalización. Además, esto también aumentaría la caída de presión durante el funcionamiento del reactor.

Para la purificación del aire de entrada en los reactores de desulfuración y denitrificación catalítica de gases a altas temperaturas, el diseño tradicional de los equipos de separación consiste en un colector de polvo de tipo bolsa más un colector electrostático de alta presión. Y son pocas las empresas que se atreven a utilizar separadores ciclónicos estándar; se sabe que esto se debe a que la eficiencia real de separación de los separadores ciclónicos estándar diseñados por muchas empresas nacionales es incluso inferior al 70% del valor previsto en el diseño, lo que genera una gran diferencia entre la eficiencia de diseño y la eficiencia real en su funcionamiento. Pero, como todos saben, los precipitadores electrostáticos de alta presión no son capaces de manejar flujos elevados de humo con alto contenido de polvo. Además, su eficiencia en la eliminación del polvo disminuye rápidamente en condiciones de altas temperaturas ； Por lo tanto, antes del precipitador electrostático de alta presión, es necesario instalar un precipitador de tipo bolsa para eliminar de antemano la mayor parte de los polvos.

Sin embargo, los filtros de tipo bolsa requieren una limpieza por pulsos de aire comprimido, y en algunos rincones es necesario también realizar una limpieza intermitente con aire comprimido. Los filtros de bolsa para altas temperaturas son de gran tamaño, ocupan mucho espacio, cuentan con numerosos componentes de control por programación y su costo es elevado. Además, son propensos a fallar en condiciones de alta temperatura. Por lo general, las empresas diseñan un vehículo en funcionamiento y otro de reserva; sin embargo, algunas empresas ni siquiera cuentan con un vehículo de respaldo. Los propietarios indicaron que, durante los minutos o incluso decenas de minutos en que el filtro de tipo bolsa está en modo de limpieza inversa, el contenido de polvo en los gases generados aumenta drásticamente. Esto hace que el contenido de polvo en los gases que ingresan al colector electrostático sea demasiado alto; además, el colector electrostático no puede adaptarse a estas condiciones, lo que a su vez provoca que el contenido de polvo generado por dicho colector supere gravemente los límites permitidos.

Por lo tanto, ahora existe un proceso mejorado para la eliminación tradicional del polvo en los gases de escape de las calderas a carbón con lecho fluidizado, que consiste en: un precipitador de bolsas + un separador gas-sólido de tipo ciclónico de múltiples factores + un precipitador electrostático de alta presión. El separador de tipo ciclón con múltiples factores también pertenece a la categoría de separadores dinámicos. Sin embargo, debido a que la distribución de la velocidad del fluido dentro de la carcasa es mucho más uniforme en este tipo de separador, y dado que el radio de rotación y la velocidad angular del fluido son mucho mayores que en los separadores ciclón convencionales de gran diámetro, la eficiencia de separación, la estabilidad operativa y la flexibilidad de uso del separador de tipo ciclón con múltiples factores son significativamente superiores a las de los separadores ciclón convencionales.

La razón principal por la cual el separador de tipo ciclón multifactorial se coloca entre el separador de tipo bolsa y el precipitador electrostático es la siguiente: 1. Cuando el separador de tipo bolsa está en modo de limpieza por soplado inverso, una gran cantidad de polvo que proviene de esa unidad puede ser eliminada eficazmente del gas de escape a través del separador de tipo ciclón multifactorial, evitando así que dicho polvo llegue al precipitador electrostático. 2. Tras configurar el separador de tipo ciclón con múltiples factores, no es necesario contar con un equipo de respaldo para los filtros de tipo bolsa que, según el plan original, debían funcionar uno tras otro. 3. Tras eliminar la gran mayoría de la carga de polvo mediante un separador de tipo ciclón multifactorial, las cantidades extremadamente pequeñas de polvo que quedan pasan al colector electrostático. Este último cuenta con la capacidad de capturar de manera eficiente esas pequeñas partículas, lo que permite lograr una eliminación precisa del polvo presente en los gases de escape. 4. Aunque a nivel internacional se ha utilizado repetidamente el separador de tipo ciclón de múltiples factores para una separación eficiente entre gases y sólidos, dado que muchas empresas nacionales no conocen bien este tipo de separadores, su incorporación entre los sistemas de eliminación de polvo por bolsas y los sistemas de eliminación de polvo por electrostática permite demostrarles a estas empresas sus verdaderas ventajas prácticas. La premisa es que el separador de tipo ciclón multifactorial debe diseñarse mediante cálculos dinámicos precisos en una plataforma de diseño del sistema.

En cuanto a la purificación de los gases de escape de los reactores de desulfuración y denitrificación catalítica en seco en las calderas de lecho fluidizado, el objetivo es recuperar las partículas de catalizador que se escapan con los gases de escape, para reutilizarlas en los reactores catalíticos. Por un lado, contribuye en gran medida a reducir los costos operativos; por otro lado, evita que las emisiones de humo superen los límites permitidos en cuanto a polvo e iones metálicos. Como todos pueden imaginar, la purificación del gas de salida del reactor de desulfuración y desnitrificación catalítica en seco para los gases de las calderas de lecho fluidizado también puede basarse en el proceso de purificación del gas de entrada de dicho reactor. En principio, es posible. Sin embargo, la relación calidad-precio es demasiado baja. Además, las empresas dedicadas a la protección del medio ambiente tienen un presupuesto limitado para los proyectos de tipo EPC, por lo que no es posible utilizar todos los componentes como el colector de polvo en bolsa, el separador de flujo rotativo de múltiples factores y el colector electrostático. En el proceso combinado de “filtro de mangas + separador de tipo ciclón multifactorial + filtro electrostático”, solo el separador de tipo ciclón multifactorial no requiere vehículos adicionales, ni piezas de repuesto para su mantenimiento; por lo tanto, puede funcionar de forma continua, eficiente y estable las 24 horas del día. Por lo tanto, el separador de tipo ciclón multifactorial se ha convertido, en los últimos años, en la opción preferida para la captura y recuperación de catalizadores en los procesos de desulfuración y denitrificación catalítica en seco.

Aquí, se realiza un análisis detallado tomando como ejemplo el separador de tipo ciclón múltiple para la recuperación de catalizadores, utilizado en ciertos procesos de desulfuración y denitrificación por catalización en seco. Condiciones de operación: 1. Caudal de aire: 130000 m^3/h; 2. Temperatura: 170℃ ； 3. Presión: 5 kPaG ； 4. Densidad de los gases de escape: 0,83 kg/m³; 5. Densidad aparente del catalizador: ~800 kg/m³; 6. La cantidad de catalizador presente en los gases de escape es de ~500 mg/m³. El requisito de eficiencia de separación es de al menos el 90%.

La imagen siguiente muestra un extracto del documento técnico presentado por una empresa especializada en tecnologías de separación dinámica, dirigido a un proveedor de sistemas de desulfuración y denitrificación catalítica en proceso seco: se trata de un diseño de separador de tipo ciclón con múltiples factores de separación

La última edición de este post fue realizada por luoli519 el 16-5-2018 a las 12:43. Se adjunta aquí otro gráfico que muestra la tecnología de separación por ciclón múltiple utilizada para la recuperación de catalizadores en los procesos de desulfuración y denitrificación catalítica en seco, tecnología proporcionada por una empresa especializada en dinámica de procesos

Según la tabla de datos, los principales indicadores técnicos de este separador de tipo ciclón multifactorial son los siguientes: 1. Caída de presión durante el funcionamiento: 0.622 psi； 2. Eficiencia de separación: Eliminación del 100% de las partículas de tamaño 8 micrómetros o más; las partículas presentes en el flujo de aire de salida no superan los 30 mg/m³.
3. Los parámetros de flexibilidad operativa de este separador de tipo ciclón multi-factorial son: carga máxima/carga mínima = 4; por lo tanto, el rango de flexibilidad es amplio.