PROCEDIMIENTO MEJORADO DE REDUCCIÓN DE LOS NOX, DISPOSITIVO Y APLICACIÓN AL TRATAMIENTO DE LOS HUMOS EMITIDOS DE LA COMBUSTIÓN DE LOS DESECHOS DOMÉSTICOS.

Procedimiento de reducción de NOx en gases procedentes de humos ascendentes que circulan en un flujo de gas de cámara de combustión,

caracterizado porque comprende al menos una etapa de evaluación o de medición de una zona del gas que circula en el flujo de gas cuya temperatura está aproximadamente comprendida entre 850º y 1.000ºC, y una etapa de inyección por vía neumática de un chorro de bolas de urea aplanado y orientado hacia la zona del gas anteriormente evaluada o medida

La presente invención se refiere principalmente a un procedimiento de reducción de los NOx en un gas que los contiene.

La invención se refiere igualmente a un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento y encuentra especialmente aplicación en el tratamiento de los humos procedentes de la combustión de los desechos domésticos.

Los óxidos de nitrógeno (NOx) están constituidos principalmente por el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) que se forman durante las combustiones a temperaturas elevadas.

La reducción de estos anhídridos de ácidos es necesaria para disminuir su emisión a la atmósfera, siendo las lluvias ácidas y las nieblas fotoquímicas el resultado de la misma.

Los NOx formados durante la combustión de los desechos domésticos son esencialmente NOx denominados “combustibles” que se forman por oxidación del nitrógeno que constituye el comburente y Box denominados “térmicos” que se forman por reacción entre el nitrógeno gaseoso que constituye el aire de combustión y los radicales oxígeno e hidróxido en la llama.

La concentración de los NOx en los gases de combustión es del orden de 300 a 500 mg de equivalente NO2/N.m3 y el monóxido de nitrógeno es la especie mayoritaria puesto que representan aproximadamente el 95% de los NOx totales.

Se conocen tratamientos denominados primarios que permiten reducir los NOx por optimización del procedimiento de combustión de manera a limitar la formación de óxidos de nitrógeno.

Se conoce igualmente un tratamiento denominado secundario que consiste en reducir químicamente los óxidos de nitrógeno presentes en los gases haciéndolos reaccionar con amoniaco.

El principal inconveniente de este último tratamiento reside en el uso de amoniaco que se puede considerar también como un contaminante.

El documento US-A-4 756 890 describe un procedimiento de reducción de los NOx en un gas procedente de una cámara de combustión en el cual se prevé inyectar un agente reductor de NOx en una zona del gas cuya temperatura está comprendida entre 1.200 y 2.000ºF es decir, aproximadamente 650º a 1.100ºC, ajustándose esta temperatura mediante convertidores térmicos corriente arriba de la zona de inyección. En una realización particular, el agente reductor está constituido por partículas sólidas de urea. Según este procedimiento, la inyección de urea se efectúa corriente debajo de la cámara de combustión, en la entrada de un separador que arrastra en un movimiento ciclónico el gas procedente de la cámara de combustión introduciéndose el chorro de urea en el ciclón mediante inyectores.

Sin embargo, este documento anterior necesita el uso de convertidores térmicos de ajuste de temperatura de la zona en la cual se inyecta el agente reductor de NOx y la producción de un movimiento ciclónico que arrastra el gas procedente de la cámara de combustión.

El documento DE 40 14 388 describe un procedimiento de reducción de los NOx y SOx procedentes de una cámara de combustión y que consiste en inyectar simultáneamente a la salida de esta cámara en una cámara de reacción, agentes reductores de NOx y de SOx mediante orificios para tratar el gas de combustión a una temperatura comprendida entre 600 y 9000ºC. Para tratar los NOx, se prevé el uso de partículas finas de urea que actúan sobre los NOx en cooperación con los reductores de SOx tales como el carbonato cálcico y el hidróxido cálcico. En este procedimiento, la temperatura de la cámara de reacción se mantiene a la temperatura deseada por calentadores eléctricos.

Este documento anterior necesita igualmente calentadores eléctricos en el flujo de gas para poder inyectar la urea a una temperatura específica.

El documento US-A-5 728 357 describe un procedimiento de reducción de los NOx generados en un horno rotativo de fabricación de cemento que consiste en inyectar bolas de urea en una zona del horno cuya temperatura está comprendida entre 900 y 1.100ºC mediante un compresor.

Este documento anterior se refiere de este modo a un ámbito técnico completamente distinto del ámbito del tratamiento de humos procedentes de la combustión de desechos domésticos.

La invención tiene por objetivo remediar los inconvenientes anteriores de la técnica anterior y propone un procedimiento a la vez económico, sencillo y que utiliza especies químicas no contaminantes para de este modo reducir considerablemente la cantidad de óxidos de nitrógeno presentes en un gas sin implicar la formación de especies secundarias contaminantes.

Con este fin, el procedimiento de la invención se caracteriza por las etapas tales como se definen en la reivindicación 1.

Este procedimiento de reducción no catalítica permite reducir considerablemente los NOx presentes en un gas sin producir especies secundarias nocivas.

Además, los chorros de bolas de urea pueden comprender cada uno al menos una nube principal y dos nubes secundarias de bolas de urea.

Se puede prever que la medición de la temperatura del gas consiste en medir la energía emitida por los gases para generar una señal de temperatura.

Se puede igualmente prever que la evaluación de la temperatura del gas consiste en comparar el caudal de vapor de dicho gas con el caudal de vapor nominal de la instalación y en determinar de este modo la zona de inyección de las bolas de urea.

Ventajosamente, el procedimiento de la invención prevé una etapa de selección de los chorros de urea en la zona de inyección del gas según la temperatura medida.

Ventajosamente, las bolas de urea se inyectan mediante aire presurizado.

Ventajosamente, los chorros de bolas de urea se pueden repartir según al menos dos niveles, entre los cuales se selecciona un solo nivel para garantizar la inyección de las bolas de urea según la temperatura del gas medida o evaluada a este nivel.

En este caso, las bolas de urea se inyectan ventajosamente por el nivel alto, bien cuando la zona del gas cuya temperatura está comprendida entre 850ºC y 1.000ºC es próxima a este nivel alto o bien cuando el caudal de vapor medido corresponde al caudal de vapor de la carga nominal o que el caudal de vapor medido es inferior al caudal de vapor nominal, siendo éste superior al 80% de este caudal de vapor nominal, y las bolas de urea se inyectan por el nivel bajo, bien cuando la zona del gas cuya temperatura está comprendida entre 850ºC y 1.000ºC está próxima a este nivel bajo o bien cuando el caudal de vapor medido es inferior al 80% del caudal de vapor nominal.

La invención se refiere igualmente a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento tal como se define en la reivindicación 9.

Ventajosamente, el extremo libre de inyección de las boquillas incluye dos aberturas laterales longitudinales diametralmente opuestas que se extienden en el plano de la inyección desde el orificio de salida de dicho extremo de inyección.

De preferencia, el extremo libre de inyección incluye un explosor que permite generar nubes secundarias de chorros de urea repartidos por una y otra parte de una nube principal que circula a través del orificio de salida.

En este caso, se puede prever que el explosor sea de sección transversal triangular y que se extienda perpendicularmente al plano de inyección de manera que una de sus caras esté orientada hacia el orificio de salida.

Ventajosamente, las boquillas se montan enrasadas a una cámara de combustión y repartidas sobre al menos dos niveles provistos cada uno de al menos una boquilla.

De preferencia en este caso, el dispositivo de la invención incluye un selector de nivel de boquillas por el cual las bolas de urea se inyectan a un nivel dado según la temperatura del gas a este nivel.

Por otra parte, es posible prever medios de orientación de las boquillas por las cuales se inyectan las bolas de urea en el gas según la temperatura del gas medido.

Ventajosamente, la medición de la temperatura del gas se efectúa mediante un pirómetro óptico, que mide la energía emitida por el gas en la longitud de onda de los NOx a partir de la cual se evalúa la temperatura de una zona del gas.

Asimismo de manera ventajosa, el dispositivo comprende también compresores que generan aire presurizado que sirve especialmente de aire de transporte... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de reducción de NOx en gases procedentes de humos ascendentes que circulan en un flujo de gas de cámara de combustión, caracterizado porque comprende al menos una etapa de evaluación o de medición de una zona del gas que circula en el flujo de gas cuya temperatura está aproximadamente comprendida entre 850º y 1.000ºC, y una etapa de inyección por vía neumática de un chorro de bolas de urea aplanado y orientado hacia la zona del gas anteriormente evaluada o medida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual los chorros de bolas de urea comprenden cada uno al menos una nube principal y dos nubes secundarias.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual la medición de la temperatura del gas consiste en medir la energía emitida por los gases para generar una señal de temperatura.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual la evaluación de la temperatura del gas consiste en comparar el caudal de vapor de dicho gas con el caudal de vapor nominal de la instalación y en determinar de este modo la zona de inyección de las bolas de urea.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una etapa de selección de los chorros de urea en la zona de inyección del gas según la temperatura medida o evaluada.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual las bolas de urea se inyectan mediante aire presurizado.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, en el cual los chorros de bolas de urea se reparten según al menos dos niveles (A, B) entre los cuales se selecciona un nivel (A, B) para garantizar la inyección de las bolas de urea según la temperatura del gas medida o evaluada a este nivel.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el cual las bolas de urea se inyectan por el nivel alto (14), bien cuando la zona del gas cuya temperatura está comprendida entre 850ºC y 1.000ºC es próxima a este nivel alto (14)

o bien cuando el caudal de vapor medido corresponde al caudal de vapor de la carga nominal o que el caudal de vapor medido sea inferior al caudal de vapor nominal, siendo éste superior al 80% de este caudal de vapor nominal, y en el cual las bolas de urea se inyectan por el nivel bajo (13), bien cuando la zona del gas cuya temperatura está comprendida entre 850ºC y 1.000ºC es próxima a este nivel bajo (13), o bien cuando el caudal de vapor medido sea inferior al 80% del caudal de vapor nominal.

9. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende medios de evaluación o de medición de una zona del gas cuya temperatura está aproximadamente comprendida entre 850ºC y 1.000ºC, medios de inyección de bolas de urea en esta zona, incluyendo estos medios al menos una boquilla (21, 22, 23, 24) cuyas dos paredes superior (37) e inferior (38) del extremo libre de inyección (3) convergen la una hacia la otra y medios de orientación de las bolas de urea en dicha zona.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el cual el extremo libre de inyección (31) de las boquillas (21, 22, 23, 24) incluye dos aberturas laterales longitudinales diametralmente opuestas (33, 34) que se extienden en el plano de la inyección (Z) desde el orificio de salida (32) de dicho extremo de inyección (31).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, en el cual el extremo libre de inyección (31) incluye un explosor (35) que permite generar nubes secundarias de chorros de urea repartidos por una y otra parte de una nube principal que circula a través del orificio de salida (32).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, en el cual el explosor (35) es de sección transversal triangular y se extienda perpendicularmente al plano de inyección (Z) de manera que una de sus caras (36) esté orientada hacia el orificio de salida (32).

13-. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el cual las boquillas (21, 22, 23, 24) se montan enrasadas a una cámara de combustión (16) y repartidas sobre al menos dos niveles (A, B) provistos cada uno de al menos una boquilla (21, 22, 23, 24).

14. Dispositivo según la reivindicación 13, que comprende un selector (15) del nivel (A, B) de boquillas por el cual las bolas de urea se inyectan a un nivel (A, B) dado según la temperatura del gas a este nivel (A, B).

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 y 14, que comprende medios de orientación de las boquillas por las cuales se inyectan las bolas de urea en el gas según la temperatura del gas medido.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, que comprende un pirómetro óptico (28), que mide la energía emitida por el gas en la longitud de onda de los NOx a partir de la cual se evalúa la temperatura de una zona del gas.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16 que comprende compresores que generan aire presurizado que sirve especialmente de aire de transporte de las bolas de urea hacia las boquillas activas (21, 22).

18. Dispositivo según la reivindicación 17, en el cual las boquillas inactivas (23, 24) se enfrían por aire presurizado,

o se mantienen alejadas de las temperaturas elevadas por medios de retirara automática.

19. Aplicación del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y del dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 18 al tratamiento de los humos procedentes de la combustión de los desechos domésticos preparados o no.