Camara de sedimentación

Taller Nro. 1

Eliminación del material particulado

Cámaras de sedimentación y ciclones

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Integrantes

María Catalina Berrios

María José Contreras

Claudia López

Gabriel Mendez

Jorge Muñoz

Objetivo

Evaluar la posible aplicación de las tecnologías, tales como, cámaras de sedimentación y ciclones, filtros de mangas y lavadores húmedos, para eliminar material particulado de los gases de combustión de centrales térmicas.

Metodología

Para la realización del informe y el taller en sí, se utilizó como metodología, un puzzle de Aronson^[1]. Entregando distintas áreas a cada integrante del grupo, tales como, mecanismos de eliminación, condiciones de aplicación, limitaciones operacionales y costes de operación y capital, compartiendo la información con los otros equipos de trabajo, de esta forma, se podrán analizar las distintas tecnologías para dar con el objetivo del proyecto.

Para comenzar, se expondrá de manera detallada la tecnología entregada al equipo, cámaras de sedimentación y ciclones. Luego, se hará una tabla comparativa con las distintas tecnologías, y así, sacar las conclusiones pertinentes.

Cámaras de sedimentación y ciclones

Cámaras de sedimentación

Las cámaras de sedimentación, colectivamente son conocidas como “pre-limpiadores”, ya que a menudo se utilizan para reducir la carga de Material Particulado (MP), a la entrada de los dispositivos finales de captura, al remover las partículas abrasivas de mayor tamaño^[2].

1. Mecanismo de eliminación

Utilizan la fuerza de gravedad para remover partículas sólidas. A medida que el flujo de gas se introduce a una cámara de sedimentación, la velocidad del gas disminuye. Las partículas de mayor tamaño, caen del flujo de gas a través de tolvas de recolección. El sistema de retiro de polvo debe estar aislado de corrientes de aire para evitar la turbulencia dentro de la cámara.

El asentamiento varía en función del tamaño de partículas y de la cámara misma, esto logra determinar la eficiencia de recolección de la cámara.

Para disminuir el material particulado, esta tecnología cuenta con una geometría que puede ser cilíndrica  o rectangular, junto con los rectificadores que sirven para uniformar el flujo de entrada que luego se depositan en tolvas.

Imagen 1. Ilustración de una cámara de sedimentación[pic 4]

Tipos de cámaras de sedimentación:

1. Cámara de expansión: Las partículas se depositan debido a que la velocidad del gas disminuye cuando el gas se expande.
2. Cámara de bandejas múltiples: Conformada por bandejas paralelas orientadas en la misma dirección que viaja el flujo del gas. Tiene una mayor eficiencia que la cámara anterior, debido a que las partículas del MP se mueven con una menor distancia.

1. Condiciones de aplicación

Por lo general, se construyen en forma de cámaras largas, horizontales, y rectangulares con la entrada en un lado y la salida en el techo o el lado del lado opuesto

No requiere de ningún pre-tratamiento. El material particulado del gas contaminado que entra, tienen un diámetro aerodinámico mayor de 10 micras (um).

Los materiales de fabricación deben soportar 540 ºC y su flujo mínimo es de 0,25 a 0,5 m^3/s.

1. Eficiencias obtenidas

 La eficiencia de las cámaras de asentamiento dependen del tamaño de la partícula y del diseño de la cámara. La efectividad aumenta cuando las partículas son de mayor tamaño y más densas. La eficiencia de recolección para MP de diámetro aerodinámico menor o igual a 10 m (MP10), es típicamente menor a 10 por ciento.

1. Limitaciones operacionales

Esta tecnología es más efectiva para partículas grandes y/o densas. Cuando la velocidad de asentamiento supere aproximadamente unos 13 centímetros por segundo (cm/seg), la fuerza de gravedad remueve las partículas.

1. Costes de operación y capital

En comparación a las otras tecnologías las cámaras de sedimentación tiene el menor costo capital y de operación, pero es el que posee menor eficiencia de estos.

Costo de capital (por  m3/seg):  $330 a $10,900

Eficiencia de Costo (por ton métrica):  $0.01 a $3.90

Ciclones

Los ciclones colectivamente son conocidos como “pre-limpiadores”, ya que a menudo se utilizan para reducir la carga de Material Particulado (MP),  a los dispositivos finales de captura, al remover las partículas abrasivas de mayor tamaño.

1. Mecanismo de eliminación

Utilizan la inercia para remover las partículas de la corriente del gas. Por lo general, los ciclones son de forma cónica. Imparten una fuerza centrífuga hacia la corriente de gas, generando un vórtice doble el cual produce que el gas que entra sea forzado a bajar por el ciclón. En el fondo del ciclón, el gas invierte su dirección para así subir en espirales y salir por la tapa del ciclón.

Las partículas en la corriente del gas son forzadas hacia la pared del ciclón por la fuerza centrífuga del gas en rotación, pero tienen una fuerza de arrastre que se les opone al gas que va hacía la salida. En las partículas más grandes, la inercia es mayor a la fuerza de arrastre produciendo que las partículas alcancen la pared del ciclón y así ser colectadas. Por otro lado, para las partículas más pequeñas, la fuerza de arrastre es superior que la inercia, lo cual produce que las partículas salgan del ciclón junto con el gas.

Existen cuatro tipos de ciclones, estos se clasifican dependiendo de la forma de entrada y de descarga del gas:

1. Entrada tangencial, descarga axial.
2. Entrada axial, descarga axial.
3. Entrada tangencial descarga periférica.
4. Entrada axial, descarga periférica.

B. Condiciones de aplicación

El contaminante debe tener una concentración de 2,3 a 230 g/m3, las temperaturas posibles son de 540ºC y a diferencia de las cámaras de sedimentación es necesario tener una velocidad mayor (entre 0,5 y 12 m2/s.

C. Eficiencias obtenidas

La eficiencia de los ciclones varía dependiendo del tamaño de la partícula y del diseño del ciclón.

La eficiencia aumenta con:

1. El tamaño de partícula y/o la densidad .
2. La velocidad en el conducto de entrada.
3. La longitud del cuerpo del ciclón.
4. El número de revoluciones del gas en el ciclón.
5. La proporción del diámetro del cuerpo del ciclón al diámetro del conducto de salida del gas.
6. La carga de polvo .

1. El pulimento de la superficie de la pared interior del ciclón.  

La eficiencia disminuirá con los aumentos en:

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