Un método para la monitorización y control de la química de un proceso ZLD en centrales eléctricas.

Un método para la monotorización y el control de la química de un sistema ZLD (descarga líquida cero) de una central eléctrica,

el cual método comprende una planta de tratamiento para la desulfurización del gas de combustión que procede de dicha central eléctrica, una unidad (TSD) para el tratamiento de residuos que proceden de dicha planta de tratamiento de gas de combustión, una primera fracción (2) del líquido efluente que procede de dicha unidad el cual es enviado a una planta de evaporación (SEC) y una segunda fracción (1) la cual es reciclada a un depósito de almacenamiento (SA) que proporciona la depuración del líquido (6) a dicha planta de tratamiento del gas de combustión, comprendiendo dicha planta de evaporación (SEC) una unidad de depuración (S) y una unidad de cristalización -evaporación (EC), caracterizándose dicho método porque comprende los siguientes pasos:

- extracción periódica de muestras de las corrientes líquidas que circulan en secciones críticas predeterminadas (SC1 - SC4) de dicho sistema, que comprenden, la sección de salida de la unidad de tratamiento de residuos de la planta de tratamiento del gas de combustión (SC1), la sección de salida de la unidad de depuración (SC2), la sección de alimentación a la unidad de cristalización / evaporación (SC3), la sección de depuración (SC4) desde dicho depósito de almacenamiento (SA) hasta dicha planta de tratamiento de gas de combustión; para determinar los parámetros químico - físicos referidos a las concentraciones del sulfato de calcio y del carbonato de calcio en dichas secciones;

- cálculo de los ratios de saturación referidos al sulfato de calcio y al carbonato de calcio para cada una de dichas secciones críticas (SC1 - SC4);

- identificación de las secciones críticas que están sometidas a la precipitación del sulfato de calcio o del carbonato de calcio, de los cuales las corrientes líquidas que pasan a través de las mismas tienen unos ratios de saturación calculados para el sulfato de calcio y/o el carbonato de calcio, mayores que un umbral de atención predeterminado;

- realización de las acciones que comprenden las variaciones de la dosificación de los reactivos / aditivos, en dicha planta (EC) de cristalización / evaporación y/o en dicha unidad de tratamiento de residuos (TSD), ó variación del ratio entre las velocidades de los flujos de dichas fracciones del líquido efluente que sale de dicha unidad, siendo dichas variaciones de tal forma que la ratios de saturación para el sulfato de calcio y el carbonato de calcio se mantienen inferiores o iguales a 1 con el paso del tiempo.

Un método para la monitorización y control de la química de un proceso ZLD en centrales eléctricas

La presente invención se refiere a un método para la monitorización y control de la química de un proceso Zero Liquid Discharge ("Proceso de Descarga Líquida Cero") (a partir de ahora llamado "ZLD") en centrales eléctricas.

Como ya es sabido, se aplican numerosos procedimientos y se instalan plantas para el tratamiento del gas de los humos de combustión destinados a eliminar los SOx, NOx y partículas sólidas, antes de su emisión a la atmósfera.

En particular, las tecnologías más ampliamente difundidas para la desulfurización del gas de combustión producido por la combustión del carbón, son las del tipo de la empresa West Limestone Gypsum Forced Oxidation, es decir la alimentación de sistemas húmedos de DeSOx con carbonato de calcio, el cual captura el S2 formándose yeso como producto final.

Estos procesos generan inevitablemente una corriente de residuos líquidos necesarios para mantener sus parámetros químico - físicos bajo control y, por lo tanto, asegurar su correcto funcionamiento. Los residuos así producidos son tratados tradicionalmente en plantas apropiadas que aseguran el respeto de las leyes en vigor en lo que se refiere a la descarga en aguas superficiales. Estas plantas efectúan la precipitación de metales mediante la dosificación de hidróxido de calcio, cloruro férrico, sulfuro de sodio, cloruro de hierro y polielectrolitos, con una etapa final de ajuste del pH antes de la descarga.

La siguiente tabla 1 muestra los promedios de las características químico - físicas de los residuos que salen de las plantas de desulfurización.

Tabla 1

Con el fin de eliminar la descarga de agua que procede del tratamiento de los residuos de desulfurización en la superficie del agua para lo cual fueron originalmente destinadas, las plantas para la evaporación de dicha agua han sido instaladas corriente arriba de estas plantas. La tecnología necesaria para el funcionamiento de dichas plantas llamadas plantas de depuración -evaporación - cristalización (SEC), fue desarrollada en los Estados Unidos de América con el fin de recuperar el agua empleada para la producción de energía eléctrica en las áreas desérticas, reduciendo así el consumo de fuentes externas a un mínimo.

La evaporación de los residuos líquidos es un proceso de dos etapas: la primera etapa, llamada Brine Concentration ("Concentración de Salmuera"), efectúa la concentración en un intercambiador de capa fina con un mecanismo "seeded slurry" ("suspensión sin semillas") y recompresión mecánica del vapor; la segunda etapa llamada cristalización, consiste en un flash de alimentación de salmuera mediante calefacción en un intercambiador externo con circulación forzada. La evaporación produce un destilado de muy alta calidad (conductividad <1 pS/cm2) adecuado para ser recuperado y un sólido deshidratado (humedad < 25%) destinado a ser desechado en un vertedero. El residuo líquido se prepara para la evaporación en un paso de depuración preliminar, en el cual, mediante la dosificación de carbonato de sodio, se consigue el control de la concentración del calcio entrante, para mantener el funcionamiento del concentrador de salmuera en el modo de "suspensión sin semillas".

En las áreas en donde la disponibilidad de agua es apropiada, el ahorro de agua puede ser considerado como una ventaja secundaria, mientras que es importante la ventaja del medio ambiente.

Este sistema de evaporación y recuperación que elimina el residuo líquido resultante de la desulfurización, toma el nombre de sistema Zero Liquid Discharge (ZLD) ("sistema de Descarga Líquida Cero"). En dicho sistema se recuperan también los residuos líquidos "tradicionales", que proceden de la planta de producción, como por ejemplo el agua ácida / alcalina que viene de la regeneración de lechos mezclados, el agua de alcantarilla de los lavabos, las aguas de lluvia recogidas en los patios de las plantas, de manera que actualmente las plantas provistas de dicho sistema operan continuamente en un modo de "Descarga Cero".

La aplicación práctica de los sistemas ZLD en centrales eléctricas, que comprenden un tratamiento para la desulfurización del gas de combustión, es un desafío sin ningún precedente dada la gran dificultad en el control de la química de las aguas y la extensa variabilidad en la calidad del fuel de alimentación, actualmente comprado en el mercado Internacional.

Bajo estas condiciones limitadas, los sistemas que operan en continuo han mostrado por lo tanto algunos aspectos críticos del proceso derivados del modo de "descarga cero", es decir, aspectos críticos conectados con el fenómeno de la concentración de las sales típicas de aquellas configuraciones que no tienen ningún residuo o bien un residuo

limitado.

En el caso en cuestión, los únicos residuos de las sales están representados por los residuos sólidos producidos durante la etapa de evaporación de la planta SEC, por las suspensiones producidas en la planta de tratamiento para los residuos de la desulfurización y por las suspensiones producidas en la planta para el tratamiento de las aguas residuales "tradicionales", quedando eliminada cualquier otro posibilidad de descargar el sistema mediante la abertura de un residuo líquido.

Al mismo tiempo, en adición a la contribución dada por el fuel, el balance de la materia empeoró debido a las especies químicas introducidas mediante la dosificación de reactivos o presentes en las aguas de depuración de baja salinidad. El agua evaporada en los desulfurizadores tiene por su propia naturaleza una salinidad casi cero, con un efecto global de concentración.

El continuado y prolongado funcionamiento de estas plantas conduce por lo tanto a la formación de incrustaciones generalizadas de sales de calcio por todo el sistema, las cuales perjudican su funcionamiento en una extensión tal que actualmente el empleo de un sistema ZLD en las centrales eléctricas con tratamiento de desulfurización del gas de combustión es difícilmente factible.

El objeto de la presente invención es un método para la monitorización y control de la química de un proceso de descarga líquida cero (ZLD en centrales eléctricas, en particular aquellas que tienen plantas para la desulfurización del gas de combustión producido por la combustión del carbón o fuel fósil en general.

Esto se logra mediante el método de acuerdo con la presente invención para la monotorización y control de la química de un proceso de descarga líquida cero (ZLD) empleado en las centrales eléctricas, cuyas características esenciales están definidas en la reivindicación 1. Otras características importantes están definidas en las

reivindicaciones subordinadas.

Las características y ventajas del método de acuerdo con la presente invención, se harán aparentes a partir de la siguiente descripción de una versión de la misma, la cual se da como ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

la figura 1 muestra un diagrama del bloque del sistema ZLD;

la figura 2 muestra la matriz de saturación en donde, a título de ejemplo, se ilustran acciones correctoras de las condiciones críticas de operación.

Con referencia a la figura 1, un sistema ZLD proporciona la combustión de un gas de combustión que hay que tratar para disminuir el SO* en una planta convencional DeSOx y para la corriente líquida que viene del mismo para ser tratada en una unidad de tratamiento de residuos DeSOx (es decir Tratamiento - Almacenamiento - Eliminación ó TSD), como ya se ha descrito brevemente. Una fracción 1 de la corriente líquida que sale de la unidad TSD de tratamiento del residuo DeSOx se envía a un depósito de almacenamiento SA, mientras que la fracción restante 2 se envía a una planta SEC de evaporación (ablandamiento - evaporación - cristalización) como ya se ha descrito brevemente.... [Seguir leyendo]

1. Un método para la monotorización y el control de la química de un sistema ZLD (descarga líquida cero) de una central eléctrica, el cual método comprende una planta de tratamiento para la desulfurización del gas de combustión que procede de dicha central eléctrica, una unidad (TSD) para el tratamiento de residuos que proceden de dicha planta de tratamiento de gas de combustión, una primera fracción (2) del líquido efluente que procede de dicha unidad el cual es enviado a una planta de evaporación (SEC) y una segunda fracción (1) la cual es reciclada a un depósito de almacenamiento (SA) que proporciona la depuración del líquido (6) a dicha planta de tratamiento del gas de combustión, comprendiendo dicha planta de evaporación (SEC) una unidad de depuración (S) y una unidad de cristalización -evaporación (EC), caracterizándose dicho método porque comprende los siguientes pasos:

- extracción periódica de muestras de las corrientes líquidas que circulan en secciones críticas predeterminadas (SC1 - SC4) de dicho sistema, que comprenden, la sección de salida de la unidad de tratamiento de residuos de la planta de tratamiento del gas de combustión (SC1), la sección de salida de la unidad de depuración (SC2), la sección de alimentación a la unidad de cristalización / evaporación (SC3), la sección de depuración (SC4) desde dicho depósito de almacenamiento (SA) hasta dicha planta de tratamiento de gas de combustión; para determinar los parámetros químico - físicos referidos a las concentraciones del sulfato de calcio y del carbonato de calcio en dichas secciones;

- cálculo de los ratios de saturación referidos al sulfato de calcio y al carbonato de calcio para cada una de dichas secciones críticas (SC1 - SC4);

- identificación de las secciones críticas que están sometidas a la precipitación del sulfato de calcio o del carbonato de calcio, de los cuales las corrientes líquidas que pasan a través de las mismas tienen unos ratios de saturación calculados para el sulfato de calcio y/o el carbonato de calcio, mayores que un umbral de atención predeterminado;

- realización de las acciones que comprenden las variaciones de la dosificación de los reactivos / aditivos, en dicha planta (EC) de cristalización / evaporación y/o en dicha unidad de tratamiento de residuos (TSD), ó variación del ratio entre las velocidades de los flujos de dichas fracciones del líquido efluente que sale de dicha unidad, siendo dichas variaciones de tal forma que la ratios de saturación para el sulfato de calcio y el carbonato de calcio se mantienen inferiores o ¡guales a 1 con el paso del tiempo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde para prevenir la precipitación del sulfato de calcio que viene desde la unidad de tratamiento de residuos (TSD), la dosificación del hidróxido de calcio a dicha unidad se ajusta al valor mínimo para asegurar la precipitación de los metales alcalino témeos, sin sobrepasar el valor 1,3 para el ratio de saturación del sulfato de calcio.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la precipitación del carbonato de calcio que sale de dicha unidad de depuración (S) ó que entra en dicha unidad de cristalización - evaporación (EC), se controla mediante un tratamiento con ácidos.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la precipitación del sulfato de calcio de la corriente líquida alimentada a la unidad de tratamiento del gas de combustión se controla mediante la reducción de la velocidad de flujo de dicha fracción del líquido efluente que viene de la unidad de tratamiento de residuos (TSD) a dicho depósito de almacenamiento (SA).

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, en donde dichos umbrales de atención para los ratios de saturación están comprendidos entre 1 y 1,3 para el sulfato de calcio y entre 1 y 3,2 para el carbonato de calcio.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, en donde dichos parámetros químico - físicos comprenden la temperatura, el pH a 25 °C, la alcalinidad M, la concentración de iones calcio, de iones magnesio, de iones sulfato y de iones cloruro, estando el balance iónico cerrado por la concentración del ión sodio.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichas acciones comprenden: ajuste del hidróxido de calcio sin sobrepasar el valor de 1,3 para el ratio de saturación del sulfato de calcio y/o acidificación de las corrientes líquidas que vienen de dicha unidad de depuración o que entran en dicha unidad de cristalización - evaporación, y/o reducción de la velocidad de flujo de dicha fracción del efluente líquido que viene de la unidad de tratamiento de residuos (TSD) a dicho depósito (SA