Procedimiento de combustión.

Un procedimiento de combustión en donde un combustible, un comburente y un componente A) son alimentadosa una cámara de combustión,

comprendiendo el componente A) sales de bajo punto de fusión y/o óxidos y/omezclas de los mismos con una temper atura de fusión ≤ 1.450 K, y el ratio en moles A' /(A" - A') es ≥ 0,01, siendo:

- A' la suma en moles entre la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajo punto de fusión y/o óxidos y/omezclas de los mismos presentes en el componente A) y la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajopunto de fusión y/o óxidos o mezclas de los mismos contenidos en el combustible,

-A" es la suma de la cantidad de todos los metales contenidos en el combustible y los contenidos en el componenteA),en donde

- la cámara de combustión es del tipo isotérmico y sin llama.

Procedimiento de combustión La presente invención se refiere a un proceso de combustión que permite reducir substancialmente el polvo fino en los humos que salen de una cámara de combustión, teniendo de esta forma un reducido impacto sobre el medio ambiente y sobre los seres vivientes cuando se emplean tanto combustibles convencionales como combustibles de baja calidad, biomasas o desperdicios.

Las emisiones de polvos de las instalaciones de combustión están sometidas a regulaciones o normas oficiales. Hasta la fecha, en Europa la regulación más exigente es la regulación CE 2000/76, aunque los polvos están caracterizados en la misma de una manera indiferenciada (peso total) . Esta regla fija los límites para los polvos que tienen tamaños de partículas inferiores a 10 μm (PM 10) , y para la concentración de metales pesados. Las concentraciones de metales pesados, obtenidas mediante muestreo isocinético de los gases de combustión, se refieren al volumen de gas seco (deshumidificado) . En las regulaciones, las concentraciones se refieren a los gases de combustión secos para la combustión con aire y están unívocamente ligadas al criterio del balance de masas para las emisiones, fijando la concentración de oxigeno en los gases de combustión en un 11 % en volumen. La regulación especifica que, en el caso de una combustión con un comburente diferente del aire, por ejemplo aire enriquecido u oxígeno, se aplican unos coeficientes de corrección de acuerdo con el criterio del balance de masas. Por ejemplo, en el caso de una combustión con oxígeno con una conversión total del oxígeno, el coeficiente de corrección (factor de normalización) varía con el tipo de combustible y puede ser tan bajo como 0, 085. El criterio del balance de masas está ampliamente aceptado. Por ejemplo, la clasificación BAT (Best Available Technology) (quot;Mejor Tecnología Disponiblequot;) para las emisiones, emplea el balance de masas.

En la actualidad, para los gases de combustión que abandonan la cámara de combustión, no existe ninguna regla para la clasificación de la peligrosidad de los polvos sobre la base de su tamaño de partícula, y por lo tanto no existen límites de referencia para el tamaño de partícula. Esto es probablemente lo que sucederá en el próximo futuro, es decir, que se fijarán límites para el contenido de polvo con un diámetro de tamaño inferior a 2, 5 μm (PM 2.5) . A este propósito es suficiente ver las regulaciones más y más restrictivas para los polvos en el aire, por ejemplo, en las ciudades del mundo. Por ejemplo, la nueva propuesta de la European Directive Proposal (quot;propuestas de la directiva europeaquot;) está bajo discusión para superar la norma 96-62-CE, la cual limita la cantidad de PM 10 solamente en no más de 40 μg/Nm3. La nueva directiva introduciría un nuevo límite para el contenido de PM 2.5 de 20 μg/Nm3 en el aire.

Hay que tener en cuenta además que el límite del contenido de PM 2.5 de acuerdo con la EPA (National Air Quality Standard) (quot;Estándar de Calidad del Aire Nacionalquot;) es de 15 μg/Nm3, y el valor sugerido por la OMS (World Health Organization) (quot;Organización Mundial de la Saludquot;) es todavía menor, a saber, de 10 μg/Nm3. Debido a esto, el valor del contenido de PM 2.5 para el polvo entrará en consideración en la tecnología.

Es conocido en la técnica antigua que los polvos finos están contenidos en el gas de combustión de todos los procesos industriales empleados. Los polvos finos están formados de partículas sólidas que tienen un diámetro de partícula inferior a los 2, 5 micrómetros (PM 2.5) hasta tamaños del orden de algunos nanómetros. Están formados tanto de agregados de moléculas orgánicas por ejemplo en los crackings carboníferos con un contenido variable de hidrógeno y oxígeno (conocido como partículas de hollín o partículas diesel) , como de agregados de moléculas 45 inorgánicas, por ejemplo, en sales y/o óxidos de metales alcalinos, metales alcalino-térreos y metales pesados, que derivan de las cenizas incombustibles contenidas en el combustible alimentado.

Los polvos finos de origen orgánico se clasifican, en función de la forma, en cenosferas y pleroesferas.

Es también conocido que los polvos finos no pueden ser eliminados mediante los conocidos procesos industriales de post-tratamiento del gas de combustión como por ejemplo la filtración con filtros de mangas (filtración de impacto) , electrofiltros (migración en un campo electrostático) o depuradores, empleando soluciones acuosas con diferentes pH, o soluciones orgánicas.

Los procesos conocidos son efectivos en la eliminación de partículas relativamente gruesas (con un diámetro medio de partícula superior a los 2, 5 micrómetros) , pero son completamente ineficaces en la eliminación de las partículas finas, en particular las que tienen un tamaño de partícula inferior a los 2, 5 micrómetros, más particularmente un tamaño de partícula de un micrómetro. El tamaño de esta última partida representa la fracción de las partículas más peligrosas para la salud de los seres humanos y de los animales. De hecho, esas partículas permanecen en los alveolos pulmonares causando graves enfermedades.

Las cenizas incombustibles, las cenizas pesadas (no volátiles) , pero en particular las cenizas voladoras, han representado un problema tecnológico en las instalaciones de combustión durante mucho tiempo. De hecho, han determinado la clasificación histórica / económica de los combustibles fósiles, desde el gas natural al petróleo, al

carbón. La patente WO 2007/120262 describe un método para controlar los contaminantes de la combustión del combustible, en donde se mezcla una dispersión conteniendo sales y/o óxidos, con el combustible.

En la técnica antigua, son también conocidas las cámaras de combustión que operan con un frente de llama de alta temperatura para la fusión de las cenizas incombustibles (cámaras de combustión de escorias) , y para la reducción de las cenizas voladoras en los humos. En dichas instalaciones, el impacto negativo de los polvos efectuado por el

gas de combustión caliente sobre la eficacia de las plantas de recuperación de energía, disminuye. Los inconvenientes de estas cámaras de combustión es que las cenizas voladoras no se eliminan puesto que la fusión de las cenizas nunca es cuantitativa, como máximo se eliminan un máximo del 70 – 80 % de las cenizas voladoras contenidas en los combustibles.

Para solventar esto, se emplean combustibles con un bajo contenido de cenizas. Sin embargo, estos combustibles no están disponibles en grandes cantidades. Los procesos de purificación del combustible, bien conocidos, son muy caros. Además, debe puntualizarse que los humos generados a partir de las cámaras de combustión contienen siempre polvos finos.

En la naturaleza son muy abundantes los combustibles que contienen cenizas, también en cantidades importantes. Además, el exorbitante aumento del consumo mundial de combustibles y la creciente demanda para controlar su impacto sobre el medio ambiente y sobre la salud humana y animal, requieren tener procesos de combustión disponibles en donde los combustibles convencionales puedan también ser empleados, incluso aquellos que contienen cenizas también en muy altas cantidades, y simultáneamente con reducidas emisiones de polvos finos en los humos salientes de las cámaras de combustión. Además, los combustibles antes citados son muy comunes en la naturaleza, por ejemplo las biomasas.

Se ha hecho patente la necesidad de disponer de procesos de combustión industriales que permitan reducir las emisiones de polvos finos de la combustión de las cámaras de combustión, cualquiera que sea el combustible utilizado.

Se ha descubierto inesperada y sorprendentemente un procedimiento que resuelve los problemas técnicos arriba mencionados.

Es un objetivo de la presente invención un procedimiento de combustión en donde un combustible, un comburente y un componente A) son alimentados a una cámara de combustión, comprendiendo el componente A) , sales de bajo punto de fusión y/o óxidos o mezclas de los mismos con una temperatura de fusión º 1.450 K, el ratio en moles A' / (Aquot; – A') es º 0, 01, siendo:

- A' la suma en moles entre la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajo punto de fusión y/o óxidos o mezclas de los mismos en el componente A) y la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajo punto de fusión y/o óxidos de bajo punto de fusión contenidos en el combustible,

-Aquot; es la suma en moles de la cantidad de todos los metales contenidos en el combustible y de los contenidos en el componente A) ,

en donde... [Seguir leyendo]

Por lo tanto, con el procedimiento de la presente invención se obtiene una importante mejora en la reducción de los polvos y metales pesados emitidos, en comparación con los procedimientos de la técnica antigua.

1. Un procedimiento de combustión en donde un combustible, un comburente y un componente A) son alimentados a una cámara de combustión, comprendiendo el componente A) sales de bajo punto de fusión y/o óxidos y/o 5 mezclas de los mismos con una temperatura de fusión º 1.450 K, y el ratio en moles A' / (Aquot; – A') es 0, 01, siendo:

- A' la suma en moles entre la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajo punto de fusión y/o óxidos y/o mezclas de los mismos presentes en el componente A) y la cantidad de metales, bajo la forma de sales de bajo punto de fusión y/o óxidos o mezclas de los mismos contenidos en el combustible,

-Aquot; es la suma de la cantidad de todos los metales contenidos en el combustible y los contenidos en el componente A) , en donde

- la cámara de combustión es del tipo isotérmico y sin llama.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ratio en moles A' / (Aquot; – A) es por lo menos de 0, 1, de preferencia por lo menos, de 0, 2.

3. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 2, en donde la presión en la cámara de combustión es mayor que la presión atmosférica y hasta 2.000 kPa y la temperatura está comprendida entre 1.500 K (1.223 °C) y 20 hasta 2.100 K (1827 °C) .

4. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 3, en donde el comburente es oxígeno en exceso con respecto a la cantidad estequiométrica para la reacción de combustión con el combustible.

5. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 4, en donde los gases de combustión a la salida de la cámara de combustión se enfrían a una temperatura igual o inferior a los 1.100 K.

6. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 4, en donde como componente A) se emplea una mezcla con una temperatura de fusión de 1.450 K, consistente en uno o más compuestos como se ha definido en A) 30 y sales y/o óxidos con una temperatura de fusión por encima de los 1.450 K.

7. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 6, en donde el componente A) se alimenta a la cámara de combustión separadamente del combustible o en mezcla con el combustible.

8. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 7, en donde el tiempo de permanencia del combustible en la cámara de combustión oscila desde 0, 5 segundos hasta 30 minutos.

9. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 8, en donde el oxígeno alimentado se mezcla previamente con los humos de reciclado, siendo la cantidad de humo superior a un 10 % en volumen.

10. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 9, en donde los humos de reciclado contienen agua en forma de vapor y en una cantidad superior a un 10 % en volumen calculado sobre el volumen total de los humos reciclados.

11. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 10, en donde el combustible contiene agua / vapor en una cantidad, expresada en % en peso, de hasta un 80 %.

12. Los humos obtenidos a partir de un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 11.

13. Los humos de acuerdo con la reivindicación 12, en donde la concentración de PM 2.5 es inferior a 50 microgramos/Nm3 en los humos emitidos.