Factores Que Afectan El Consumo De Cal Viva En La Desulfuración De Gases Secos De Chimenea - Dry FGD

By: Mohamad Hassibi

Chemco Systems, L.P.

April, 2007

Revision 1 - February 2009

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

Hay muchos factores que influyen en el consumo de cal viva, tales como:

A. La calidad del agua de apagado usada

B. Temperatura del agua de apagado usada

C. Calidad de la cal viva usada

D. Tipo de equipo usado para el apagado

E. Grado de agitación en el proceso de apagado

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

Discutiremos cada factor y explicaremos que impacto tiene cada uno de estos factores en el proceso de apagado, así como en el consumo de cal viva

A. LA CALIDAD DEL AGUA DE APAGADO

La pureza de agua de apagado y su composición química tienen un pronunciado efecto en la calidad final de la cal apagada (lechada de cal); así también en la eficiencia de la eliminación del SO2 del Gas de chimenea seco - Dry - FGD. Las sustancias químicas presentes en el agua de apagado que afectan el proceso que apagado son las siguientes:

Cloruros

El contenido de cloruros en el agua de apagado tiene un efecto positivo en el proceso de apagado. El cloruro actúa como un acelerante para el apagado. En el slaker ó apagador se puede usar agua con un contenido de hasta 10000 [ppm] de cloruros. Con una lechada de cal de pH 12 a 13, ésta agua no causaría ninguna corrosión dentro del slaker ni en las líneas de lechada. Sin embargo, causaría corrosión en las líneas de alimentación de agua de apagado. En este caso, es conveniente utilizar las líneas plásticas para prevenir la corrosión. Si el contenido de cloruro en el agua está sobre las 10.000 [ppm], como agua salobre ó agua de mar (25.000 a 30.000 [ppm]), el cuerpo de slaker puede tener que ser recubierto con caucho para prevenir su corrosión.

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

Sulfatos y Sulfitos

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

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

Si el contenido de sulfitos o sulfatos en el agua de apagado excede las 1000 [ppm], se debe usar un apagador tipo molino de bolas.

El gráfico siguiente compara el efecto de la presencia de químicos en el agua sobre el tiempo de apagado v/s la temperatura del agua deionizada, agua potable y el agua industrial.

Tiempo Apagado

(minutos)

Agua Deionizada

(ºC)

Agua Potable

(ºC) Agua Industrial

Con 5000 [ppm]

SO3 , SO4

1 Min 68.5 ºC 64.9 ºC 56.4 ºC

2 Min 70.1 ºC 68.3 ºC 61.1 ºC

3 Min 70.0 ºC 70.1 ºC 63.6 ºC

5 Min 70.1 ºC 70.1 ºC 65.1 ºC

6 Min 70.1 ºC 70.1 ºC 66.4 ºC

Nota: La temperatura inicial del agua de apagado para esta prueba fue de 25 ºC

Sólidos Suspendidos y Disueltos

Una alta cantidad de sólidos disueltos en el agua pueden causar espuma, lo cual causa problemas operacionales para el proceso de apagado.

Además, algunos sólidos disueltos reaccionan con la cal y causan depósitos en el apagador y equipos de manejo de la lechada, tales como bombas y cañerías.

B. TEMPERATURA DEL AGUA DE APAGADO

La temperatura del agua de apagado tiene un efecto definitivo en la temperatura final del proceso de apagado.

Tº final de apagado = Tº inicial del agua + calor de la reacción exotérmica – Calor perdido

Si asumimos una relación de cal a agua de 1 a 4, que la pérdida de calor del apagador es constante, y también que la calidad de la cal no cambia, entonces cualquier aumento y/o disminución de la temperatura del agua de entrada tendrán como resultado un aumento y/o disminución de la temperatura final del apagado.

Además, si mantenemos la calidad y la cantidad de la cal constante, para aumentar o disminuir la temperatura final del apagado, nosotros debemos aumentar o disminuir la cantidad de agua alimentada al proceso

La grafica siguiente muestra el efecto de la temperatura del agua de apagado en la temperatura final del proceso de apagado, para cales de reactividad alta, media y baja.

Una libra de cal seca, genera la siguiente cantidad de BTU durante el proceso de hidratación.

Reactividad

de la Cal Cantidad de BTU

Generadas

Alta 490

Media 435

Baja 380

EFECTO DE LA Tº DEL AGUA DE APAGADO

SOBRE LA Tº FINAL DEL APAGADO

C. CALIDAD DE LA CAL VIVA

Hay varios factores que afectan la calidad de la cal viva, estos son:

• Soft ó Hard Burneo

• Contenido de CaO y CaO disponible

• Distribución de tamaño

• Apagado aéreo

• BTU producidas durante la reacción exotérmica

• Contenido de magnesio

Cal Soft (suave) ó Hard Burned (quemada)

Para convertir el carbonato de calcio (CaCO3) en óxido del calcio (CaO), la piedra caliza es calcinada en un horno en una temperatura cerca de los 1,000°C. Este proceso retira el bióxido de carbono de la piedra caliza y la convierte en óxido del calcio o cal viva.

Debido a las variaciones en el tamaño de la piedra caliza con que se alimentada el horno, algunas partículas de cal son recalentadas y forman una superficie sólida dura ó vitrificado. Esta superficie dura, previene que el agua penetre las partículas de cal; así previene ó retarda la conversión de la cal en hidróxido. Este tipo de cal no es muy reactiva y es llamada "Hard Burned lime". La cal quemada ó "Hard Burned lime" tiene una lenta subida de la temperatura y es clasificada como una cal de baja reactivad.

Según los Estándares de ASTM, una cal de Alta reactiva,

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