La descontaminación de los humos de las centrales térmicas

La descontaminación de los gases de combustión de las centrales térmicas es un problema importante para cualquier operador de procesos térmicos. El tratamiento de los contaminantes se realiza producto por producto en función de la tecnología de control de la contaminación elegida.

En todo el mundo se han asumido compromisos para reducir o limitar las emisiones contaminantes de las centrales térmicas. Estos compromisos son muy fuertes, especialmente en Europa. De hecho, las directivas europeas establecen valores límite que no deben superarse. También fijan los objetivos de concentración máxima que deben alcanzarse.

En la actualidad, las centrales térmicas son responsables de una gran parte de las emisiones contaminantes, que generalmente son óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono, polvo e incluso metales pesados. Por ello, las centrales térmicas deben mejorar continuamente su huella medioambiental.

Las centrales industriales pueden dividirse en tres grupos:

• Plantas industriales de reciclaje, como las incineradoras. Estas plantas convierten los residuos cotidianos en energía, que se utiliza regularmente en las redes de calefacción urbana.
• Centrales térmicas para la producción de electricidad o vapor, como las de carbón, fuel o combustible sólido recuperado (CSR). Estas unidades industriales convierten su oxidante en vapor que puede utilizarse en estado bruto o convertirse en electricidad.
• Fabricación de centrales térmicas, como las cementeras. Estas instalaciones industriales se utilizan en procesos que requieren una fuente de calor directa en alguna fase de su fabricación.

Para reducir las emisiones contaminantes, es posible actuar en tres frentes:

• El combustible, al utilizar una fuente menos contaminante y de mejor calidad (salvo en el caso de las incineradoras)
• La combustión, mediante el uso de tecnologías más eficientes que emiten menos emisiones
• Limpieza de gases de combustión (o lavado de gases de combustión) para eliminar los contaminantes de los gases de combustión

El control de la contaminación sigue siendo la forma más universal de reducir las emisiones contaminantes del aire.

Existen tres familias principales de procesos de limpieza de gases de combustión: húmedo, seco y semihúmedo. El proceso semihúmedo es una mezcla de los dos primeros. Tiene grandes ventajas, pero requiere un tratamiento previo del polvo.

Tratamiento del polvo

El polvo puede tratarse por dos métodos.

1. La filtración de humos puede realizarse con medios filtrantes como en un colector de polvo o en un sistema de filtración húmeda.
2. La eliminación del polvo también puede realizarse mediante un simple ciclón. Los humos pasan por un ciclón adecuado. El polvo, que es más pesado que el aire, cae al fondo del ciclón, mientras que los humos más ligeros se descargan por la parte superior del ciclón.

Eliminación de dioxinas/furanos

Las dioxinas y los furanos son sustancias químicas tóxicas que se encuentran en cantidades muy pequeñas en el medio ambiente. Hay 210 dioxinas y furanos diferentes.
Estas sustancias tienen que ser eliminadas de las emisiones de las centrales eléctricas. Se tratan inyectando carbón activado en polvo en la cámara de saturación y adsorbiendo las dioxinas. La adsorción es un fenómeno de superficie por el que las moléculas de gas o líquido se adhieren a las superficies sólidas de los adsorbentes.
El carbón activo se suministra en big bags o a granel. Se almacena en silos y, a continuación, un sistema de transferencia neumática inyecta el carbón activado directamente en los gases de combustión a tratar.

Eliminación del azufre

Durante el tratamiento de los gases de combustión, el azufre se trata con ceniza de sosa o cal. La cal puede presentarse en forma de lechada de cal o de cal seca. La lechada de cal también tiene la función de aumentar el contenido de humedad de los gases de combustión y, por tanto, de reducir su temperatura. La limpieza de los gases de combustión se consigue porque la cal absorbe muy fácilmente los gases ácidos (flúor, cloro y azufre). Al secarse, la cal se convierte en un polvo seco y permite así la fácil eliminación de estos contaminantes. La lechada de cal se produce mediante un proceso industrial de mezcla de cal apagada y agua. La cal puede dosificarse desde un silo o directamente desde big bags de cal.

DeNox de los gases de combustión industriales

Los gases de combustión de las centrales térmicas también contienen óxidos de nitrógeno o Nox. Las emisiones de este potente gas de efecto invernadero deben reducirse al mínimo. El tratamiento de Nox o Denox en los gases de combustión se consigue habitualmente inyectando urea en los mismos. La urea es un derivado del amoníaco que puede fabricarse fácilmente a partir de procesos industriales de producción de urea. Para ello, las pastillas de urea se disuelven en agua pura.

Eliminación de metales pesados halogenados y volátiles

Los humos industriales pueden contener partículas halogenadas y metales pesados. El tratamiento de estos compuestos se realiza mediante agentes neutralizadores:

• Inyección de cal en los gases de combustión (véase la reducción de azufre más arriba)
• Inyección de bicarbonato de sodio (antes llamado "bicarbonato de sodio") para el reciclaje de los gases de combustión. El bicarbonato de sodio requiere una preparación especial. Deben instalarse silos de almacenamiento para el producto en bruto, así como una plataforma de trituración con una trituradora industrial. La molienda del bicarbonato de sodio le permite obtener la reactividad requerida.
• Inyección de carbón activado en polvo para reducir las emisiones en el aire ambiente.

Como se ha mencionado anteriormente, los óxidos de nitrógeno se tratan inyectando urea en los gases de combustión. Hay varios tipos de procesos.

Tipos de DeNox

• SNCR (Reducción Selectiva No Catalítica): se utiliza principalmente en las plantas de cemento y en las de incineración porque es muy sencillo de aplicar. En este sistema, la urea se inyecta directamente en los gases de combustión a 900°C. Este sistema permite reducir el NoX en un 40-60%.
   
• La SCR (reducción catalítica selectiva) se utiliza en las centrales eléctricas. Esta tecnología se denomina catálisis heterogénea de baja temperatura. La eficiencia puede, en este caso, llegar al 95% de DeNox. Sin embargo, esta tecnología requiere que los gases de combustión pasen por un sistema de panales más complejo para optimizar la reacción.

En todos estos casos, se utilizan soluciones de urea o amoníaco. Según el caso, se utilizan

• AdBlue® para la combustión con gasóleo
• Urea marina para aplicaciones en alta mar
• DEF (Diesel Exhaust Fluid) para aplicaciones de automoción
• Solución de urea al 40% para el tratamiento de gases de combustión industriales
• una solución de urea al 32,5% que corresponde a la AUS32 de la norma ISO 22241. El ARLA32 o ARLA40 que es más conocido como tal en Sudamérica.

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