Sistema colector híbrido de partículas de polvo.

Un método para eliminar partículas de polvo de una corriente de gas crudo (18),

que comprende partículas de polvo degas crudo, en un sistema colector híbrido (10) de partículas de polvo que comprende un precipitador electrostático (12), yun filtro de barrera (14) situado aguas abajo, con respecto a una dirección de flujo de gas principal a través del sistema(10), de dicho precipitador electrostático (12), comprendiendo el método

limpiar al menos una parte mayoritaria de la corriente de gas crudo (18) en el precipitador electrostático (12), con el fin deobtener una parte de corriente (22) de gas limpiado en ESP, y estando caracterizado por

transferir una fracción de derivación de dichas partículas de polvo de gas crudo a una región (70) de retorno de fracción dederivación situada en una salida (20) de dicho precipitador electrostático (12) o aguas abajo de la misma, y aguas arribade dicho filtro de barrera (14), teniendo dicha fracción de derivación una composición de partículas de polvo más bastacomparada con la composición de partículas de polvo que permanecen en la porción de corriente (22) de gas limpiado enESP.

Sistema colector híbrido de partículas de polvo Campo del Invento El presente invento se refiere a un sistema colector híbrido de partículas de polvo que comprende un precipitador electrostático y un filtro de barrera situado aguas abajo de dicho precipitador electrostático. El invento también se refiere a un método para eliminar partículas de polvo en tal colector híbrido de partículas.

Antecedentes del Invento En calderas y otros tipos de instalaciones de combustión, existe a menudo la necesidad de eliminar sustancias en partículas, tales como cenizas volantes, procedentes de gases de combustión generados en el proceso de combustión. La Patente Norteamericana nº 5.024.681 describe un método para eliminar partículas de un gas, comprendiendo el método las operaciones de hacer pasar en primer lugar el gas y las partículas a través de un precipitador electrostático convencional (ESP) por lo que el 90-99% de dichas partículas son eliminadas, y a continuación hacer pasar las partículas restantes y dicho gas que deja dicho ESP a un filtro de barrera situado aguas abajo de dicho precipitador electrostático.

El documento JP 2008 012060 se refiere a un ventilador para la limpieza de aire que comprende un filtro previo de tipo de barrera, en serie con un filtro electrostático. El filtro previo está situado, con respecto a la dirección de un flujo de aire principal, aguas arriba del filtro electrostático. Una corriente de aire filtrado es devuelta aguas arriba del filtro de barrera, y “especies activas”, es decir radicales hidroxilo son generados en el aire filtrado en el trayecto de retorno por medio de una unidad de descarga inicial eléctrica.

Un sistema de eliminación de partículas requiere un mantenimiento periódico y consume energía durante el funcionamiento; por tanto, existe una necesidad de reducir el consumo de energía y facilitar la demanda de mantenimiento de tales sistemas. Hay también un esfuerzo constante para aumentar la eficiencia total de recogida de partículas de sistemas colectores híbridos de partículas.

Resumen del Invento Es un objeto del presente invento resolver, o al menos mitigar, la totalidad o parte de los problemas antes mencionados. Con este fin, se ha proporcionado un método para eliminar partículas de polvo de una corriente de gas crudo o en bruto, que comprende partículas de polvo de gas crudo, en un sistema colector híbrido de partículas de polvo que comprende un precipitador electrostático (ESP) , y un filtro de barrera situado aguas abajo, con respecto a una dirección de flujo de gas principal a través del sistema, de dicho precipitador electrostático, comprendiendo el método limpiar al menos una parte importante de la corriente de gas crudo en el precipitador electrostático, de modo que se obtenga una porción de corriente de gas limpiada en ESP y

transferir una fracción de derivación de dichas partículas de polvo de gas crudo a una región de retorno de fracción de derivación situada en una salida de dicho precipitador electrostático o aguas abajo de la misma, y aguas arriba de dicho filtro de barrera, teniendo dicha fracción de derivación una composición de partículas de polvo más basta comparada con la composición de partículas de polvo que permanecen en la porción de corriente de gas limpiada en ESP.

El “calificativo de basta” de una composición de partículas de polvo está definido por el diámetro medio de masa DMMD de una muestra de polvo que tiene esa composición de partículas de polvo. El diámetro medio de masa DMMD de una muestra de polvo que comprende n partículas es calculado como

midi

DMMD

ºm

i dónde di y mi se refieren al diámetro y masa de cada partícula i para i = 1 a n de la muestra. Cuanto mayor sea el diámetro medio de masa DMMD de una muestra de polvo, más basta es la composición de partículas de polvo de dicha muestra. En términos más generales, esto significa que cuanto mayor es la masa total M de partículas de polvo transportada por una corriente de gas que está representada por partículas más grandes, más basta es la composición de las partículas de polvo transportada por esa corriente de gas.

DMMD también puede ser aproximado exactamente haciendo las sumas no sobre partículas individuales, sino sobre intervalos de tamaño de partículas.

Las partículas de polvo de gas crudo relativamente gruesas transferidas a la región de retorno de derivación formarán por ello una torta o masa sin prensar de polvo relativamente porosa y permeable sobre el filtro de barrera. Comparada con la torta de polvo compacta, relativamente impermeable formada por una corriente de gas limpiado en ESP solamente, una torta de polvo porosa, formada con la ayuda de unas partículas de polvo de fracción de derivación gruesas puede permitir un intervalo más largo de limpieza del filtro de barrera. Una limpieza menos frecuente del filtro de barrera reduce el desgaste en el filtro de barrera, y prolonga por tanto su intervalo de servicio. Una limpieza menos frecuente puede también reducir la emisión total de partículas al aire ambiente, ya que se ha observado a menudo un pico de polvo de emisión en el gas de combustión limpiado inmediatamente después de limpiar el filtro de barrera. Además, una torta de polvo más porosa puede dar como resultado una caída de presión de gas inferior sobre el filtro de barrera. Esto reduce la cantidad de energía requerida para forzar el gas a través del filtro de barrera.

De acuerdo con una realización, dicha fracción de derivación es transportada a dicha región de retorno de fracción de derivación por una porción de derivación que no ha sido limpiada en ESP de dicha corriente de gas crudo. Transportando la fracción de derivación por medio del propio gas crudo, no son necesarios transportadores diseñados para transportar la fracción de derivación.

A modo de ejemplo, dicha porción de derivación que no ha sido limpiada en ESP puede ser transferida desde una región de entrada de derivación aguas arriba del precipitador electrostático a dicha región de retorno de fracción de derivación por medio de un conducto de derivación. Un conducto puede ser dimensionado fácilmente para adaptarse a las necesidades exactas de derivación de instalaciones existentes, de tal manera que se facilitan las actualizaciones o modernizaciones del invento.

Como otra alternativa, dicha porción de derivación que no ha sido limpiada en ESP puede ser transferida a dicha región de retorno de fracción de derivación mediante un trayecto de derivación a través de una porción inactiva de dicho precipitador electrostático, de tal manera que dicha porción de derivación que no ha sido limpiada en ESP es transferida a través del precipitador electrostático sin ser limpiada por medio de un campo eléctrico. Evidentemente, esta es una realización muy barata y compacta. Además, sólo desactivando temporalmente una parte del precipitador electrostático de modo que se cree dicho trayecto de derivación, la derivación a través del precipitador electrostático puede ser abierta y cerrada a voluntad, por ejemplo desactivando o activando sobre secciones de bus o línea de transmisión.

De acuerdo con una realización, dicha fracción de derivación comprende una porción de las partículas de polvo separadas a partir de la porción de corriente de gas limpiada en ESP en un primer campo del precipitador electrostático. El primer campo del precipitador electrostático elimina típicamente las partículas más gruesas de la corriente de gas crudo. Devolviendo una porción de la fracción de partículas gruesas recogida en el primer campo, puede obtenerse una torta de polvo incluso más porosa sobre el filtro de barrera.

Preferiblemente, dicha fracción de derivación de dichas de partículas de polvo de gas crudo asciende a 2 - 30%, en masa, y más preferiblemente del 3 - 20% en masa, de la cantidad total de partículas de polvo en la corriente de gas crudo. Dentro de este rango, el beneficio de la eliminación de polvo en el ESP es aún mantenido en un nivel atractivo, mientras el polvo que entra en el filtro de barrera tiene una composición de tamaño de partícula que permite la formación de una torta de polvo porosa.

Preferiblemente, el método comprende ajustar la cantidad de fracción de derivación que ha de ser transferida a la región de retorno de fracción de derivación a una cantidad seleccionada de fracción de derivación. Ajustando la cantidad, es posible adaptar la cantidad de fracción de derivación a las condiciones de proceso particulares.

De acuerdo con una realización, el método comprende controlar, basándose en un evento en equipo aguas abajo o aguas arriba del... [Seguir leyendo]

1. Un método para eliminar partículas de polvo de una corriente de gas crudo (18) , que comprende partículas de polvo de gas crudo, en un sistema colector híbrido (10) de partículas de polvo que comprende un precipitador electrostático (12) , y un filtro de barrera (14) situado aguas abajo, con respecto a una dirección de flujo de gas principal a través del sistema (10) , de dicho precipitador electrostático (12) , comprendiendo el método limpiar al menos una parte mayoritaria de la corriente de gas crudo (18) en el precipitador electrostático (12) , con el fin de obtener una parte de corriente (22) de gas limpiado en ESP, y estando caracterizado por

transferir una fracción de derivación de dichas partículas de polvo de gas crudo a una región (70) de retorno de fracción de derivación situada en una salida (20) de dicho precipitador electrostático (12) o aguas abajo de la misma, y aguas arriba de dicho filtro de barrera (14) , teniendo dicha fracción de derivación una composición de partículas de polvo más basta comparada con la composición de partículas de polvo que permanecen en la porción de corriente (22) de gas limpiado en ESP.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que dicha fracción de derivación es transportada a dicha región (70) de retorno de fracción de derivación por una porción de derivación (68) que no ha sido limpiada en ESP de dicha corriente de gas crudo (18) .

3. Un método según la reivindicación 2, en el que dicha porción de derivación (68) no limpiada en ESP es transferida desde una región de entrada de derivación aguas arriba del precipitador electrostático (12) a dicha región (70) de retorno de fracción de derivación por medio de un conducto de derivación (66) .

4. Un método según la reivindicación 2, en el que dicha porción de derivación (68) no limpiada en ESP es transferida a dicha región (70) de retorno de fracción de derivación mediante un trayecto de derivación a través de una parte inactiva (74b, 76b) de dicho precipitador electrostático (12) , de tal modo que dicha porción de derivación (68) que no ha sido limpiada en ESP es transferida a través del precipitador electrostático (12) sin ser limpiada por medio de un campo eléctrico.

5. Un método según la reivindicación 4, que comprende además desactivar temporalmente al menos una parte (74b, 76b) del precipitador electrostático (12) , de modo que se cree dicho trayecto de derivación.

6. Un método según la reivindicación 1, en el que dicha fracción de derivación comprende una parte de las partículas de polvo (44) separada de la porción de corriente (22) de gas limpiado en ESP en un primer campo del precipitador electrostático (12) .

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha fracción de derivación de dichas partículas de polvo de gas crudo asciende a u.

2. 30%, en masa, de la cantidad total de partículas de polvo en la corriente de gas crudo (18) .

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además ajustar la cantidad de fracción de derivación que ha de ser transferida a la región (70) de retorno de fracción de derivación a una cantidad seleccionada de fracción de derivación.

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además controlar, basándose en un evento en equipo (24, 25, 14, 64) aguas abajo o aguas arriba del precipitador electrostático (12) , la cantidad de fracción de derivación que ha de ser transferida a la región (70) de retorno de fracción de derivación.

10. Un método según la reivindicación 9, en el que la transferencia de dicha fracción de derivación es controlada basándose en el inicio (110) de una limpieza del filtro de barrera (14) , de tal manera que el filtro de barrera (14) es cebado por la fracción de derivación.

11. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo para eliminar partículas de polvo de una corriente de gas crudo (18) , que comprende partículas de polvo de gas crudo, comprendiendo el sistema (10) un precipitador electrostático (12) y un filtro de barrera (14) , estando conectado dicho filtro de barrera (14) aguas abajo de dicho precipitador electrostático (12) , estando configurado el precipitador electrostático (12) para limpiar al menos una parte importante de la corriente de gas crudo (18) de modo que obtenga una parte de corriente (22) de gas crudo limpiada en ESP, estando caracterizado el sistema por

un dispositivo de transferencia configurado para transferir una fracción de derivación de dichas partículas de polvo de gas crudo a una región (70) de retorno de fracción de derivación situada en o aguas abajo de una salida (20) de dicho precipitador electrostático (12) , y aguas arriba de dicho filtro de barrera (14) , estando configurado el dispositivo de transferencia para transferir una fracción de derivación que tiene una composición de partículas de polvo más basta comparada con la composición de las partículas de polvo que permanecen en la parte de corriente (22) de gas limpiada en ESP.

12. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 11, estando configurado dicho dispositivo de transferencia para transferir dicha fracción de derivación a dicha región (70) de retorno de fracción de derivación transportada por una porción de derivación (68) que no ha sido limpiada en ESP de dicha corriente de gas crudo (18) .

13. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 12, en el que dicho dispositivo de transferencia comprende un conducto de derivación (66) , que conecta una región de entrada de derivación aguas arriba del precipitador electrostático (12) a dicha región (70) de retorno de fracción de derivación.

14. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 13, en el que dicho conducto de derivación (66) está provisto con una válvula de control (72) .

15. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 11, en el que dicho dispositivo de transferencia comprende un trayecto de derivación a través de una parte inactiva (74b, 76b) de dicho precipitador electrostático, de tal manera que dicha porción de derivación (68) que no ha sido limpiada en ESP puede ser transferida a través del precipitador electrostático sin ser limpiada por medio de un campo eléctrico.

16. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 15, en el que dicho dispositivo de transferencia comprende un controlador (40) , que está configurado para, durante el funcionamiento del sistema colector híbrido (10) de partículas de polvo, desactivar temporalmente al menos una parte del precipitador electrostático (12) de modo que cree dicho trayecto de derivación, de tal manera que dicha porción de corriente (68) de gas que no ha sido limpiada en ESP puede ser transferida a través del precipitador electrostático sin ser limpiada.

17. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 11, en el que dicho dispositivo de transferencia comprende un conducto de derivación (66) , que conecta una tolva (41) de recogida de polvo de un primer campo del precipitador electrostático a dicha región (70) de retorno de la fracción de derivación, estando configurado dicho conducto de derivación (66) para transferir el polvo recogido (44) que ha sido separado desde dicha corriente (22) de gas limpiada en ESP a dicha región (70) de retorno de derivación.

18. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en el que dicho dispositivo de transferencia está adaptado para transferir del 2 al 30%, en masa, de la cantidad total de partículas de polvo en la corriente de gas crudo (18) .

19. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, comprendiendo además dicho dispositivo de transferencia un sistema de control (40) para controlar la transferencia de la fracción de derivación a la región (70) de retorno de la fracción de derivación.

20. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 19, estando configurado dicho sistema de control (40) para controlar, basándose en un evento en un equipo (24, 25, 14, 64) aguas abajo o aguas arriba del precipitador electrostático (12) , la cantidad de fracción de derivación que ha de ser transferida a la región (70) de retorno de la fracción de derivación.

21. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según la reivindicación 20, estando configurado dicho sistema de control (40) para controlar dicha transferencia de dicha fracción de derivación basándose en la iniciación (110) de una limpieza del filtro de barrera (14) , de tal manera que el filtro de barrera (14) es cebado por la fracción de derivación.

22. Un sistema colector híbrido de partículas de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 21, en el que el precipitador electrostático (12) y dicho filtro de barrera (14) están comprendidos en el mismo alojamiento.