Plantas industriales medioambientalmente acopladas (PIMA) con instalaciones de combustión

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Plantas industriales medioambientalmente acopladas (PIMA) con instalaciones de combustión

Entendiendo por plantas industriales medioambientalmente acopladas (PIMA) aquellas en las que se utiliza como recurso o materia prima los residuos o subproductos de otra, se analizan en este artículo las potenciales PIMA con instalaciones de combustión (IC), particularmente centrales térmicas de carbón. Para ello, se parte primeramente de plantas que pueden utilizar los subproductos de las IC, en forma de emisiones, vertidos o residuos sólidos (denominados genéricamente estos subproductos como “residuos”), para finalmente mostrar una panorámica de “residuos” de otras actividades de diferentes sectores industriales que, recíprocamente, podrían constituir materias primas para IC.

Á. Feal Veira Analista de tecnología y medioambiente

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PLANTAS INDUSTRIALES MEDIOAMBIENTALMENTE ACOPLADAS (PIMA) CON INSTALACIONES DE COMBUSTIÓN

Las PIMA se han considerado elemento básico de lo que se ha dado en denominar la “ecología industrial”, dado que se aprovechan los residuos de una determinada planta industrial por otra de distinta naturaleza, evitando con ello los inconvenientes que se derivan de la generación y necesaria disposición de los mismos, con la gran ventaja al mismo tiempo de evitar el consumo de materia prima que, de otra forma, sería necesaria y, con ello, de su extracción y elaboración para su uso. En el artículo [1] se han detallado los beneficios deducibles de esta concepción industrial, además del análisis, a grandes rasgos, de su potencialidad de aplicación a los diferentes sectores industriales. El presente

artículo busca un mayor detalle, aplicado ahora a las grandes instalaciones de combustión (GIC), centrado en sus residuos particularmente, en primer lugar, y segundo, de una forma más general, recíprocamente, en residuos de otras actividades industriales que podrían ser consumidos como materia prima o recursos para tales GIC.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROCESO En la Figura 1 se bosqueja un diagrama de bloques simplificado de las principales actividades de una Central Térmica (CT) de carbón, reseñando las potenciales cargas contaminantes (E, V, R) de acuerdo con la clasificación numérica en ella expuesta.

Figura 1. Diagrama de bloques simplificado de actividades principales de Central Térmica de carbón mostrando potenciales cargas contaminantes ( →E, →V, →R)

NOMENCLATURA E: Emisiones E1: PS (partículas) E2: SO2 E3: NOx E4:CO E5: COV

V: Vertidos V1: SS (sólidos en suspensión) V2:pH V3: Metales pesados V4: Nutrientes V5: M.O. (materia orgánica) V6.1: Aceites V6.2: Cloro residual V6.3: Fósforo V6.4: PCB

R: Residuos R1: Inertes R2: Ácidos y álcalis R3: Aceites y grasas R4: C.O. (compuestos orgánicos) no halogenados R5: C.O. halogenados R6.1: Sólidos y fangos inorgánicos R6.2: PCB

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PIMA CON RESIDUOS DE IC Son focos de generación de residuos (en su sentido general) más significativos ante posibles PIMA con ellos: - Emisiones (E): de gases de combustión (partículas, SO2, NOx, CO2). Posibilidades de captación de gases en baja concentración frente a su tratamiento de depuración. - Vertidos: de agua de refrigeración en circuitos abiertos. - Residuos sólidos: cenizas volantes, escorias, lodos de desulfuración.

EMISIONES ATMOSFÉRICAS Las emisiones atmosféricas (E) más relevantes, por sus caudales, son las de los gases que se producen en la combustión (gases de combustión) con cargas contaminantes en: - Partículas. Debido al contenido en fracción mineral no combustible dentro del combustible, lo que da lugar en la combustión a cenizas volantes que acompañan a los gases de combustión ante su evacuación por chimenea y, por otra parte, a cenizas que se quedan en el hogar de la combustión en forma de cenizas de fondo del mismo o escorias. - SO2. Debido al contenido en azufre del combus-

tible; con una pequeña parte en forma de trióxido de azufre, SO3. - NOx. Ya sea formado por el contenido de nitrógeno del combustible o por reacción del oxígeno con el aire de combustión. Se trata, pues, de un doble posible origen y de una mezcla de óxidos de nitrógeno (NO y NO2), con clara predominancia de este último por la rápida de transformación del primero en el mismo. - CO2. Por la oxidación del carbono del combustible. Su significatividad y relevancia se debe a su incidencia en el efecto invernadero como potencial causa de cambio climático. En los apartados siguientes se analizan los procesos que se llevan a cabo para el tratamiento de estas emisiones.

Partículas Las emisiones de partículas son las debidas a las cenizas que acompañan a los gases de combustión, las que se denominan por ello como cenizas volantes. Antes de la evacuación final por chimenea los gases de combustión son tratados para la captación de tales partículas mediante equipos basados en procesos mecánicos como la filtración o el lavado, o en procesos eléctricos como la denominada precipitación electrostática. Con ello, los equipos de mayor eficacia e implantación comercial en grandes instalaciones de

Tabla 1. Tecnologías DCG de captura o separación de CO2 Proceso/ Tecnología

Eficacia (%)

Propiedades del CO2 efluente

Energía total (kWhe/t CO2

ABSORCIÓN: · MEA*

90

Líquido a 27ºC y 14MPa

264

· MEA

90

Líquido a 6 MPa

223

· MEA

90

Líquido a 15 MPa

370

· Agua de mar

90

Disuelto a 5ºC y 10MPa

543

· Enfriamiento criogénico+absorción

90

Líquido a 15 MPa

· Separación de hielo seco

90

Líquido a 10 MPa

80

Líquido a 15 MPa

520- 780

90 (estimado)

Gas

Alta: pudiera ser menor que para absorción

CONDENSACIÓN: 570-990 329

MEMBRANAS: · Difusión en 2 etapas con reciclado ADSORCIÓN: · Mediante adsorbentes habituales; con ciertas modificaciones * MEA: monoetanolamina Fuente (de datos): [4] ] y otras varias para Adsorción

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La captura del CO2 de combustión se considera viable técnicamente, pero reduce el rendimiento energético además de ser cara combustión, como las centrales térmicas de carbón, son los filtros de mangas y los precipitadores electrostáticos, con claro predominio de éstos. Las cenizas volantes recogidas pueden asociarse mediante diferentes PIMA, según se detalla más adelante. Las cenizas de hogar o escorias, que se acumulan en el fondo de hogar, representan un menor porcentaje del contenido de cenizas del combustible, y se suelen retirar del fondo de hogar mediante procesos convencionales mecánicos o hidráulicos, con también posible aprovechamiento ulterior.

SO2 Para el tratamiento de las emisiones se utilizan sistemas de desulfuración de gases de combustión (DSG), siendo los más desarrollados según la denominación que se suele emplear fundamentalmente basada en el reactivo empleado: - Cal o caliza. - Carbonato sódico. Residuos sólidos: no se producen al ser todos los productos solubles. - Doble álcali (cal sódica, por utilizar cal y sosa). - MgO. Con regeneración del reactivo MgO, mediante calcinación del SO3Mg producto de la reacción de desulfuración. - Wellman-Lord (o de sulfito sódico). También regenerativa del reactivo. - Otros, como los mixtos con desnitrificación de los gases (DNG) que se contemplan a continuación.

tales como las que afectan a la estequiometría con el oxígeno de la misma o al contenido porcentual de nitrógeno en el combustible. Dada la naturaleza de tales medidas, no se suele producir otra contaminación diferente a las emisiones residuales de NOx tras su control por las mismas. - Medidas secundarias. Denominadas como tal las que actúan sobre las emisiones de NOx finales tras la combustión, nombradas también por ello como desnitrificación de gases (DNG) de combustión. En algunos casos se producen residuos de potencial aprovechamiento por otras industrias, como se detallará en punto posterior, con posibilidad de formar PIMA con las mismas.

CO2 Estando la concentración normal de CO2 en gases de combustión convencionales en el rango 9-15% en volumen, su concentración hasta superar el 90% de su contenido se hace necesaria para el confinamiento de este gas (en formaciones geológicas, en el océano). De otra forma, se ha estimado [2] que los costes resultarían muy elevados. Esta concentración puede realizarse mediante: - Separación o captura del CO2 o “descarbonación” del gas de combustión (DCG). - Quemado con oxígeno en lugar de aire.

Las emisiones de NOx se pueden controlar (DNOx) mediante lo que se denominan:

La DCG se considera viable técnicamente, pero reduce el rendimiento energético, además de ser cara. Así, para una instalación de combustión de carbón, con un rendimiento energético del 40%, para un rendimiento en la DCG del 87% (lo que significa pasar de una emisión específica, o factor de emisión, de 230 gC/ kWhe a 30 gC/ kWhe), implicaría un incremento, estimado por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático, del coste de la electricidad de un 80%, equivalente a 150 $/tC. En caso de ciclo combinado de GN, con una eficacia energética del 52%, la estimación alcanza los 210 $/tC [3]. En la Tabla 1 se muestra un resumen de las tecnologías de separación de C o DCG, indicándose los requerimientos de energía necesarios. Entre ellas se considera más favorable -o menos desfavorable- las membranas en combinación con absorción con MEA (monoetanolamina). Estas alternativas de DGC, con reseña de características significativas para cada una de ellas, son las siguientes:

- Medidas primarias. Llamadas así porque actúan fundamentalmente sobre parámetros de la combustión

- Absorción. Puede ser física (con ayuda de disolventes, apareciendo el Rectisol o metanol frío y el Selexol o

En algunos casos se obtienen unos residuos de la DSG en forma de lodos cuyo aprovechamiento se analiza en el apartado siguiente relativo a residuos sólidos en Centrales Térmicas (CCTT).

NOx

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ECOLOGÍA INDUSTRIAL

dimetiléter de polietilenglicol como los más utilizados) o química, mediante reacción con un compuesto básico en disolución acuosa, con regeneración del reactivo, siendo las aminas como MEA las más utilizadas como tal. Resultan problemáticas en la absorción química la presencia de O2, SO2 y NOx que producen la oxidación irreversible del absorbente, lo que, además, afecta a su regenerabilidad, y la absorción preferente de los gases ácidos más fuertes. Pueden mitigarse estos problemas localizando la DCG gases abajo de la desulfuración y de la desnitrificación de gases de combustión, y con inhibidores como MEA. - Condensación o separación criogénica (criogenización). Compresión con un ciclo de refrigeración en cascada usando un refrigerante externo, o compresión y ciclos de enfriamiento y expansión como los empleados en la separación criogénica de los componentes del aire. Para una separación del 90% de CO2 se ha estimado [4] necesario un 32% de la producción eléctrica para una central térmica de carbón. - Membranas. Pueden ser de los tipos: membranas porosas (separan los gases por su tamaño molecular) y no porosas o sólidas (de efecto parecido a la adsorción gaseosa). La eficacia de la separación del CO2 es de un 80%, pero con un requerimiento energético que para una central térmica de carbón se ha estimado [4] asciende al 50-75% de su energía total. - Adsorción. Tiene los inconvenientes de la selectividad del proceso de adsorción y la gran superficie necesaria para la misma. Con utilización mayoritaria de aluminosilicatos o zeolitas, también denominados tamices moleculares por su filtración selectiva según el tamaño molecular de los adsorbatos. Con problemas similares a la absorción en lo que respecta a la presencia de O2, SO2 y NOx, que se pueden solventar controlando previamente estas emisiones o verificando la adsorción selectiva por etapas. Altos costes y altos requerimientos energéticos. El confinamiento de los gases enriquecidos en CO2 se puede realizar en los océanos a profundidades de 3.000 m o superiores. El CO2 inyectado puede ser finalmente reemitido, favoreciendo esto las corrientes oceánicas ascendentes, de modo que, cuanto más profunda sea la inyección, mayor será el tiempo de retención, que puede llegar a superar los 1.000 años [5]. El transporte de los gases desde centrales térmicas no litorales se ha considerado impracticable. En tierra, el confinamiento de CO2 (ya sea en depósito permanente o temporal) podría verificarse en cam-

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pos de gas natural ya agotados, acuíferos, minas de sal o explotaciones petrolíferas. Otros posibles procesos alternativos son: - Descarbonación del combustible fósil. Conversión del combustible en otro más rico en hidrógeno (como H2 mismo, metanol, etanol o metano). - Gasificación del carbón y eliminación del CO2 por gas de síntesis reformado. Coste estimado [3]: 80 $/tC.

Aplicaciones del CO2 Del CO2 se han descrito las siguientes aplicaciones industriales (entre paréntesis, el porcentaje estimado [4], respecto al global, de la aplicación correspondiente): - Refrigeración (40%). - Gasificación de bebidas (20%). - Recuperación secundaria de petróleo (5- 10%). - Fabricación de metales. - Fabricación de productos químicos. Estas aplicaciones, según las propiedades del CO2, se realizan como sigue: - Refrigerante. En la industria alimentaria, en forma de hielo seco; en la industria metalúrgica, en la formación de metales; en la industria química, en la limpieza y pulverización del caucho y materiales poliméricos. - Inercia y no toxicidad. Para aumentar la duración de los alimentos, para protección en soldaduras metálicas, en extintores y prevención de incendios. - Solubilidad. En la gasificación de bebidas; espumante en la industria alimentaria, por ejemplo, de la masa de pan en panificadoras; en la ya citada recuperación secundaria del petróleo, reduciendo su viscosidad. - Reactividad. Control del pH del agua de bebida y alimentos; neutralización de aguas residuales; invernaderos (mejora del crecimiento de las plantas); granjas energéticas; crecimiento de biomasa (producción de etanol, gasificación, pirólisis, digestión, combustión, combustible de origen vegetal en máquinas). - Fabricación de productos metálicos. Con sales metálicas: carbonatos metálicos. - Fabricación de productos orgánicos. Como urea, carbonatos, aspirina, metanol, entre otros. Con estas variadas aplicaciones, la cantidad anual total de CO2 actualmente utilizado para las mismas asciende a varios Mt, lo que, sin embargo, resulta una cantidad global evaluada [2] que sólo significa aproxi-

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¿Cabría el tratamiento primario de emisiones para obtener subproductos, a pesar del consumo energético y las dificultades de comercio de éstos?

madamente un 0,1% de las emisiones de CO2 por combustibles fósiles. Esta poca capacidad de mercado de los productos a partir de CO2 y la cantidad de energía necesaria para su captura a partir de gases de combustión constituyen aspectos críticos ante la viabilidad de implantación de estos sistemas. Estos sistemas poseen como característica diferencial que actúan sobre la carga contaminante directamente, lo que se podría denominar tratamiento primario de las emisiones, en este caso CO2, y no sobre el resultado del tratamiento de depuración sobre la misma, como para los casos de SO2 y NOx. ¿Cabría el análisis para estos casos, aun teniendo en cuenta las dificultades por el enorme consumo energético esperable y las dificultades de comercio de productos obtenidos, por ejemplo, para la producción directa de SO2 concentrado o de ácido sulfúrico a partir de los óxidos de azufre de los gases de combustión, o de ácido nítrico a partir de NOx? Constituye referencia en España [6] la actividad que se lleva a cabo en Cubillos del Sil (León) por la Fundación CIUDEN (Ciudad de la Energía), dentro de Programa de Captura, Transporte y Almacenamiento de CO2 (CAC), con importante financiación comunitaria, y con las siguientes características: - Superficie ocupada (m2): 64.500. - Personal (nº personas): más de 50, entre investigadores, técnicos y personal administrativo. - Inversión total (M€): 128,4. - Instalaciones: caldera de 20 MWt de carbón pulverizado, caldera de LFC de carbón de 30 MWt, gasificador de biomasa de 3 MWt. - Proceso principal de captura de CO2: oxicombustión (combustión del carbón utilizando oxígeno mezclado con gases de recirculación como comburente, en lugar de aire). Con ello, el gas de combustión puede llegar a contener 90-95% de CO2 base seca. Otros ensayos: aire y aire enriquecido en O2.

- Transporte de CO2. Problema potencial a considerar: corrosión. - Almacenamiento geológico. Profundidad mínima (m): 800. Localización: Hontomín, instrumentado. Otro proyecto a nivel nacional, también, como el anterior, bajo el paraguas CEDETI [7], persigue la transformación de CO2 de instalaciones de combustión en ozono, promovido por Técnicas de Investigación Hidrogeológica, S.L. Por otra parte, en planta piloto de Bayer en Leverkusen [8] se analiza el posible aprovechamiento del CO2 emitido por las centrales térmicas mediante su licuefacción en planta química de proceso (de polioles para obtención final de poliuretanos).

VERTIDOS Los vertidos más relevantes en CCTT son los de agua de refrigeración en circuitos de refrigeración abiertos. Aproximadamente unas 900 veces superior a los correspondientes a circuito de refrigeración cerrado [9]. Constituyen usos beneficiosos del calor residual contenido en tales vertidos [10]: - Agricultura. Invernaderos, calentamiento de suelos, calentamiento de graneros, sistemas integrados de los anteriores. - Acuicultura. Principalmente, barbos; otros: gambas, langostas, ostras, carpas. - Calefacción y acondicionamiento de aire. En esta aplicación y la anterior el principal inconveniente es la imposibilidad del suministro de calor en las paradas de la CT, con los daños correspondientes ante la posible inadaptabilidad de los medios vegetal o animal. - Vapor de proceso. - Desalación. - Tratamiento de residuos. Por ello, se han postulado [9] como PIMA: - CT- Acuicultura- Cultivo agrícola. Con: · Agua de refrigeración para acuicultura. Tras ello, una vez enfriada, a cultivo agrícola. · Cenizas: mejora de suelo en cultivo agrícola. - CT refrigerada con agua de mar- Cultivo de algasPlanta de cloro-álcali · Emisiones de CO2 y condensado de vapor de la turbina: a cultivo de algas. · Vertidos de agua de refrigeración (dado su contenido en salmuera): a planta de cloro-álcali (abastecida también de agua de mar).

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RESIDUOS SÓLIDOS Y SUBPRODUCTOS DEL TRATAMIENTO DE GASES Constituyen residuos sólidos de CCTT los residuos de la combustión: cenizas volantes, escorias y potenciales lodos y otros subproductos de la desulfuración y de desnitrificación de gases, que son normalmente desclasificados en EEUU como peligrosos [9]. El potencial aprovechamiento industrial de cada uno de ellos se analiza en apartados correspondientes a continuación.

aumenta por las CV al incrementar la dispersión de las partículas en el sistema y, con ello, proporcionar mayor fluidez. - Durabilidad. Disminuyen las expansiones asociadas a la reacción árido-álcali, mejora en agua de mar y medios sulfatados, así como ante la carbonatación ambiental - Otras. Como las relativas a relación agua-cemento, curado, resistencias mecánicas y calor de hidratación de los hormigones.

Cenizas volantes (CV)

Escorias

Las cenizas, dado su potencial aprovechamiento por la industria de productos minerales en subsectores como la producción de cemento, hormigón y otros materiales de obra civil, pueden convertir las IC en PIMA de instalaciones del sector de productos minerales, con posibilidad de utilización de tales cenizas también para mejora de terrenos [11]. Constituyen aplicaciones de las cenizas volantes [12]:

Las escorias son una fracción menor de las cenizas retenidas en el hogar y, por tanto, no llegan a constituirse en cenizas volantes. Por su similitud con éstas, podrían gozar de aprovechamientos similares salvando las diferentes cantidades que se producen respecto a las mismas, además de alguna característica específica de su naturaleza o estado en que se obtienen.

- Carreteras: taludes, terraplenes, muros de sostenimiento, bases y subbases. También aplicación de las escorias en las subbases de carretera (bajo su capa superficial). - Recuperación de metales: · En acerías. Haciendo que la riqueza en óxidos de hierro supere el 85%, mediante separación magnética. · En plantas de alúmina. Haciendo que Al2O3 supere el 45%, recurriendo a métodos químicos. - Plantas de sinterización de áridos. Se introducen las cenizas en granuladoras/compactadores, y los pelets resultantes se sinterizan. - Fábricas de ladrillos. También mediante sinterización. - Construcción de edificios. Cementos, hormigones, morteros. En particular, se han considerado [13] propiedades de las CV que las hacen aptas para su empleo como material de construcción: - Capacidad reactiva. Consideradas materiales puzolánicos por su capacidad de reaccionar con la cal a temperatura ambiente y en presencia de agua para formar compuestos insolubles y estables, que endurecen bajo agua. - Hidraulicidad de cenizas altas en cal. - Trabajabilidad del material en estado plástico. Se

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Lodos y subproductos de desulfuración Según sean los sistemas DSG [14], se pueden producir de ellos residuos sólidos en la forma que se comenta seguidamente: - Cal/caliza: Residuos: sulfito de calcio/sulfato de calcio. Se promueve la oxidación con aire del sulfito a sulfato (yeso), permitiendo obtener producto de competencia con el yeso comercial, con aplicaciones como: · Fabricación de paneles de recubrimiento de paredes. · Cementeras. Como retardador de cemento. · Agricultura. Como enmendador de suelos, fertilizante. · Confinamiento de vertidos o residuos. Como lecho impermeabilizante. · Construcción de arrecifes artificiales, de diques de abrigo. · Acuicultura. Por incremento de la vegetación marina y de la vida piscícola. Con esto, los lodos de gases (DSG) con cal o caliza de las centrales térmicas de carbón se han indicado de potenciales usos tanto para la producción de yeso como de aplicación agrícola -enmienda de suelos para su mejora gracias a su provisión de nutrientes como el calcio-, habiéndose denotado los valores de mercurio en los mismos como mucho menores que los lodos de EDAR municipales [15].

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- Carbonato sódico Residuos sólidos: no se producen al ser todos los productos solubles. - Doble álcali (cal sódica). Residuos: como para cal/caliza (el proceso regenera la sal sódica). - MgO. Regenera MgO y captura SO2 enriquecido que se aprovecha para producir H2SO4 o S elemental. - Wellman-Lord (sulfito sódico). Regenera SO3Na2 y captura SO2 enriquecido que se pueda aprovechar para obtener H2SO4 o S elemental. De estos últimos sistemas regenerativos se han descrito [16] sus características relevantes como:

Sistema MgO: - Centrales térmicas: · CT Eddystone. Philadelphia Electric Company, a 8 km de Filadelfia. Grupos de 311y 338 MW, respectivamente. Año de instalación: 1959, 1982 (la DSG). · CT Cromby. Philadelphia Electric Company, en Phoenixville, en las inmediaciones del Parque Histórico Nacional de Forge Valley, a 24 km de Filadelfia. Grupos de 152 MW. Año de instalación: 1958, 1982 (la DSG). - Plantas de regeneración, puestas en servicio en 1982: · Allied Chemical Co., en Claymont (Delaware). · Essex Chemical Co., en Newark (New Jersey). Capacidades anuales (t): · Regeneración de MgO: 200.000. · Producción de ácido sulfúrico: 180.000. Con comerciabilidad de sus subproductos, según se analiza seguidamente: - Azufre elemental. Forma más versátil y de mejor manejo. Aplicaciones: derivados del azufre como el principal ácido sulfúrico (hasta un 90% del porcentaje de azufre producido), fertilizantes, industrias químicas, cerillas, papel, insecticidas, productos farmacéuticos. - Ácido sulfúrico. Aplicaciones: fertilizantes superfosfatados, rayón, producción de combustibles a partir del petróleo crudo. Principales inconvenientes: dificultades en almacenamiento y en el transporte a larga distancia del ácido. - SO2 líquido. Especialmente atractivo en caso de industria papelera próxima.

Sistema Wellman-Lord. Centrales Térmicas:

- CT Delaware City, de Delmarva Power & Light Co. Grupos (3): de 60 MW cada uno, combustible: coque con 7% de S. Subproducto elaborado: ácido sulfúrico. - CT San Juan, de Public Service of New Mexico. Grupos (4): 2 de 360 MW cada uno, 2 de 535 MW cada uno; combustible: carbón con 0,8 %S. Subproducto elaborado: ácido sulfúrico. Constituyen otros sistemas regenerativos: carbonato acuoso, utilizando carbonato sódico; citrato, con producción de azufre elemental; otros con menor grado de desarrollo.

Los lodos de desulfuración de gases con cal o caliza de las centrales térmicas de carbón se indican para usos potenciales en la producción de yeso y aplicaciones agrícolas Residuos de desnitrificación de gases La desnitrificación de gases de combustión (DNG), en algunos casos combinada con desulfuración de los mismos (DSG/DNG), se puede llevar a cabo mediante los sistemas que se describen seguidamente, donde se reseñan reactivos y residuos de potencial aprovechamiento industrial y, por consiguiente, formación de PIMA con las instalaciones de combustión: a) Procedimientos secos: - Reducción catalítica no selectiva (RCNS). Puede utilizar como agentes reductores: hidrógeno gaseoso, CO o CH4. Sin residuos, productos de la reacción: H2O y N2. Se puede recuperar calor cedido durante la reacción. - Reducción catalítica selectiva (RCS). Denominada así porque resulta reducción selectiva de NOx frente a otros óxidos, como el CO2. Reductor mayoritariamente empleado: NH3. Sin residuos, como para la RCNS con productos de la reacción: H2O y N2. - Reducción catalítica (RNC). Reductor: mayoritariamente NH3 (también urea). Sin residuos, como para RCS. - Irradiación de haz electrónico. DSG/DNG. Residuos: polvos de sulfato y nitrato amónicos con potencialidad de aprovechamiento industrial.

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ECOLOGÍA INDUSTRIAL

Toda planta industrial con residuos de fracción orgánica significativa puede constituirse en PIMA de una instalación de combustión

NOx) y absorción en lavador. Residuo: ácido sulfúrico recuperado. - SNOX. Variante del anterior, con etapas de catálisis y absorción. Residuo: ácido sulfúrico recuperado.

PIMA DE IC CON RESIDUOS DE OTROS SECTORES INDUSTRIALES - Cok activado. DSG/DNG. Actúa como adsorbente para el SO2 y como catalizador para la reducción de NOx. Concentra, por tanto, SO2. - Coronox. DSG/DNG. Con PE y NH3 como reactivo. Residuos: nitratos, sulfatos amónicos. b) Procedimientos húmedos: - Absorción directa. DSG/DNG. Reactivo: acetato de sodio. Residuo: yeso. Otro reactivo: sales complejas, con agentes quelatantes como EDTA. Residuos potenciales: sulfato amónico, yeso. Otro proceso: ácido sulfúrico-nítrico, denominado así por obtención de estos productos (mediante absorción equimolar). - Oxidación-absorción. DSG/DNG. Oxidante: ozono o dióxido de cloro; absorbente: hidróxido cálcico o de sodio u ozono. Residuos: nitrato y sulfato amónicos, con aplicación fertilizante. - DESONOX. DSG/DNG. Catalizador multilecho (SO2/

Hasta aquí se han analizado posibles PIMA asociadas a residuos o subproductos de las IC. Se glosan ahora, abreviadamente, las posibles PIMA recíprocas: las que emplean residuos de otras industrias como materias primas para instalaciones de combustión. Toda planta industrial generadora de residuos con fracción orgánica significativa puede constituirse en PIMA de una Instalación de Combustión (IC). Ello incluye sectores industriales como los siguientes: el agroalimentario, con subsectores como los de caña de azúcar, aceite, vino, incluso la estabulación del ganado; el sector de procesado de la madera, incluida la producción de pulpa de papel; el de química orgánica, como la producción de plásticos, entre otros subsectores de la industria química. Una IC también puede acompañar a estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) y vertederos de residuos urbanos para aprovechar el metano generado.

Tabla 2. Sumario de aprovechamientos industriales relevantes de residuos de IC Cargas residuales Emisiones atmosféricas (E)

Vertidos (V) Residuos (R) y subproductos

Naturaleza de las cargas

Aprovechamientos potenciales

CO2

Concentración para procesos de refrigeración y otros

SO2

Concentración para producción de sulfúrico y otros

NOx

Concentración ante potencial aprovechamiento

De refrigeración abierta Cenizas volantes y escorias Lodos DSG mediante cal/caliza Subproductos DSG mediante MgO Subproductos de DNG/ DSG

Agricultura, acuicultura, calefacción, vapor de proceso y otros Productos minerales, materiales de construcción, recuperación de metales y otros Construcción, agricultura, acuicultura SO2 enriquecido; H2SO4 Nitratos, sulfatos amónicos con aprovechamiento como fertilizantes

Notas de nomenclatura: IC: Instalaciones de combustión DSG: Desulfuración de gases DNG: Desnitrificación de gases

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Además de en IC, residuos como los citados pueden aprovecharse mediante otros tratamientos térmicos alternativos a la combustión convencional de las centrales térmicas, como los de pirólisis y gasificación.

A MODO DE SUMARIO A fin de establecer PIMA con instalaciones de combustión, se pueden analizar residuos o subproductos de éstas que pueden constituir materia prima o recurso para otras instalaciones industriales y, por el lado recíproco, residuos de otras actividades industriales que pueden aprovecharse por aquellas. Entendiendo el término de residuos en su forma más general, o como potencial carga contaminante, son residuos de las instalaciones de combustión potencialmente aprovechables las siguientes: - Emisiones. De partículas SO2, NOx y CO2. Las emisiones de partículas o cenizas volantes, y, en menor medida, las escorias de la combustión del carbón, se pueden aprovechar de forma directa en industrias de productos minerales, como se ha puesto de manifiesto de forma profusa en la práctica comercial. El aprovechamiento primario de las emisiones de gases de combustión, como son las de SO2, NOx y CO2, constituiría un hito fundamental de la ecología industrial, pero se enfrenta a dos hándicaps fundamentales: altos requerimientos de energía ante altos caudales y bajas concentraciones en los gases y, por otra parte, dificultad de mercado para absorber los volúmenes de productos obtenibles de tal tratamiento primario. - Vertidos. Por su magnitud y temperatura, los vertidos de centrales térmicas de potencial asociación en PIMA con otras actividades industriales a nivel comercial son mayoritariamente los constituidos por los correspondientes a descargas térmicas de sus sistemas de

Las emisiones de partículas o cenizas volantes y, en menor medida, las escorias de la combustión del carbón, se pueden aprovechar de forma directa en industrias de productos minerales

refrigeración en caso que éstos se traten de circuitos abiertos, pudiendo ser aprovechados en la forma que ha quedado descrito en el texto precedente. - Residuos sólidos. Se engloban en esta categoría las partículas o cenizas volantes, descritas ya anteriormente como aprovechamiento primario de las emisiones de combustión, así como lodos provenientes de forma secundaria o derivada de la desulfuración y/o desnitrificación de gases. En el caso precedente se han señalado algunas aplicaciones de lodos o residuos de según algunos de estos sistemas de depuración de gases. En la Tabla 2 se muestra sintéticamente los principales aprovechamientos industriales aludidos. En cuanto a otras instalaciones industriales con residuos, de forma que puedan formar PIMA, éstas son numerosas, dado que es factible si tales residuos subproductos o residuos son combustibles, fundamentalmente por su contenido orgánico y, por ello, con adecuado aprovechamiento energético deseable frente a su disposición final.

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