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Watson Marlow

As bombas peristálticas de mangotes superam as contrapartes centrífugas na dessulfuração de gases de combustão (DGC)

Por Wilfried Staijen, Gerente Regional, especialista em bombas de mangote Bredel para mineração e serviços pesados

As bombas peristálticas de mangotes superam as contrapartes centrífugas na dessulfuração de gases de combustão (DGC)

Com a finalidade de se manter dentro dos limites estipulados de emissões de gases provenientes da combustão de carvão e transformação de resíduos em energia (EfW - energy from waste), usinas siderúrgicas e refinarias de petróleo e gás, usam cal para remover o dióxido de enxofre (SO2) na saída de gases de combustão. Embora altamente eficaz, a natureza abrasiva da cal apresenta um problema para as bombas doseadoras utilizadas para este fim. Muitas instalações que usam bombas centrífugas, por exemplo, tiveram problemas recorrentes com falhas na vedação, levando a custos excessivos para manutenção e reparação. A solução para esse problema para um número crescente de usinas de energia tem sido as bombas peristálticas, como a linha Bredel da Watson-Marlow Fluid Technology Group (WMFTG).
Um caso recente foi a adoção de oito bombas Bredel como parte de um processo de dessulfurização de gases de combustão (FGD) numa fábrica europeia de EfW. Usadas para dosar lama de calcário abrasivo, as bombas Bredel estão a ajudar a instalação a obter maior controle sobre seus processos e reduzir os custos operacionais.


Lama de calcário é altamente eficaz
De acordo com a British Lime Association, a cal desempenha um papel fundamental em muitas aplicações no controle da poluição do ar e é particularmente hábil na remoção de gases ácidos como o SO2 e o cloreto de hidrogénio (HCl) dos resíduos gasosos de combustão. Na verdade, a eficiência desse processo geralmente ronda os 95 a 99%.
O uso de cal em todos os três principais processos de tratamento de gases de combustão - seco, semi-seco e húmido - mostra sua flexibilidade e adaptabilidade como um tratamento global de gases de combustão. O óxido de cálcio (CaO - cal viva), o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2 - cal hidratada) e o carbonato de cálcio (CaCO3 - calcário ou giz) podem ser usados para neutralizar gases ácidos e remover SO2 de gases de combustão. Esse processo ajuda a garantir que as fábricas cumpram a legislação ambiental local e internacional para emissões.

Resumindo, a cal é o álcali mais económico e versátil que pode ser usado para tratamento de gases de combustão, com menor dosagem e menor produção de resíduos quando comparado com outros reagentes. Por esse motivo, os reagentes de cal mineral são usados em técnicas de redução em mais de 85% dos locais do Reino Unido que tratam gases de combustão.

Procura em alta
O número de fábricas EfW no Reino Unido tem aumentado significativamente desde 2013. Espera-se que esta tendência continue até pelo menos 2023, pois o governo visa uma redução na deposição em aterro de resíduos domésticos e comerciais, e procura encorajar mais reciclagem e uso de EfW.

Tal desenvolvimento de políticas e a popularidade crescente do processo de dessulfuração de gases de combustão (DGC) também podem ser vistos em muitos outros países ao redor do mundo. Em todos os locais, os produtos à base de cal podem ser uma solução econômica e eficiente para o tratamento dos gases de combustão gerados no processo de recuperação de energia, reduzindo, por sua vez, o volume de resíduos enviados para aterro. Um outro benefício do DGC é a criação de subprodutos de alto grau, como o gesso, que é vendido comercialmente para uso na fabricação de placas de gesso e uma variedade de outros processos industriais.

Tipos de tratamento de gases de combustão
Uma variedade de técnicas de redução de gases de combustão estão atualmente em uso, cada uma projetada para se adequar a aplicações específicas. A lavagem a seco, por exemplo, pode ser conseguida usando injeção seca de baixa temperatura. Aqui, a cal hidratada é fluidificada no ar e injetada diretamente no duto de exaustão. Em aplicações gerais, mais de 95% do SOx (óxido de enxofre) pode ser removido, junto com mais de 99% do HCl e mais de 95% do HF (fluoreto de hidrogénio).

A injeção a seco em alta temperatura é outro tipo de técnica de lavagem a seco, em que a cal hidratada é injetada no forno a temperaturas superiores a 850 ° C. A cal hidratada se decompõe em 30 milissegundos para produzir uma forma porosa e muito reativa de cal viva. Este processo pode reduzir o consumo de reagente se combinado com processos tradicionais de lavagem alcalina de baixa temperatura.

Quando se trata de lavagem semi-seca, o hidróxido de cálcio em água (chamado de leite de cal ou às vezes cal líquida) é atomizado no topo de uma câmara de secador por spray em gases de combustão quentes de aproximadamente 220° C. A água do leite de cal evapora, resfriando os gases (SO2 e SO3, juntamente com qualquer HCl / HF presente), que se dissolvem e reagem com a cal. A lavagem semi-seca é capaz de remover até 95% de SOx e até 99% de HCl e HF.

Técnica principal Depuração Húmida
No entanto, é a depuração húmida que é considerada a principal técnica de redução de gases de combustão, em que calcário triturado é adicionado à água antes que a pasta de reagente alcalino resultante seja pulverizada em um purificador de gases de combustão ou torre. Em um sistema típico, o gás a ser limpo entra na parte inferior de uma torre em forma de cilindro e flui para cima através do spray de lama de calcário.

Um aspecto importante é a proporção do volume da pasta do reagente para o gás de combustão, que é conhecida como proporção L / G. As relações L / G são geralmente de 1: 1 (litros de lama para 1000 Nm3 de gás de combustão) em aplicações de lavagem húmida. É nesta aplicação que as bombas confiáveis e de alto desempenho têm um papel fundamental a desempenhar.

É reconhecido que a lavagem úmida incorre em altos custos de capital e operacionais devido ao manuseio do reagente líquido e dos resíduos. No entanto, ainda é a escolha preferida para muitas usinas de energia devido ao baixo custo do calcário e às eficiências de controle de SO2.

Reagente de pasta de cal abrasiva é problemático para bombas centrífugas
Durante uma visita ao local a uma grande fábrica de EfW, executando uma operação de lavagem húmida de 15 horas, observou-se que as bombas centrífugas apresentavam falhas frequentes ao transferir o reagente da pasta de cal abrasiva. Em tais casos, o principal problema é que a lama que entra nos lavadores tem alta temperatura e contém até 25% de conteúdo de sólidos secos. Somando-se a essas características agressivas, a pasta cristaliza-se à medida que arrefece.

As emissões dos incineradores estão sob escrutínio, portanto, precisam funcionar sem nenhum tempo de inatividade imprevisível. Percebendo a necessidade de trocar as suas bombas no processo de lavagem húmida para atender às rigorosas demandas da indústria, a planta europeia da EfW testou as bombas de mangueira Bredel.

O sucesso na realização de operações de transferência de pasta de cal foi tão grande em um ciclo de trabalho de cinco dias que a planta agora possui oito bombas Bredel.

Vantagens da bomba de mangueira Bredel
Nas bombas peristálticas Bredel, que funcionam a seco e são autoferrantes, o princípio de bombeamento real é baseado na alternância de compressão e relaxamento da mangueira de borracha reforçada, puxando o conteúdo e empurrando o produto para longe da bomba. Como resultado, o fluido transportado fica apenas em contato com a mangueira, tornando a bomba ideal para o manuseio de produtos químicos agressivos ou abrasivos, como cal.

Ao contrário das bombas centrífugas ou bombas de cavidade progressiva que podem ser encontradas em processos FGD, as bombas Bredel são virtualmente livres de manutenção, uma vez que não existem vedações, válvulas, diafragmas, glândulas, rotores, estatores ou pistões caros para vazar, entupir, corroer ou substituir, permitindo um processo muito mais controlado e com menores custos de OPEX.

Deve-se notar que as bombas Bredel possuem um projeto de rotor exclusivo que não depende do eixo da caixa de engrenagens. Isso protege os rolamentos da caixa de engrenagens de sobrecargas que podem ocorrer em outras bombas peristálticas. Com tal projeto, a Bredel oferece a garantia de operação sem problemas e de longa duração, mesmo em operações pesadas..

Além disso, apesar da pasta de cal possuir alta temperatura e conteúdo sólido, a vida útil da mangueira da bomba Bredel demonstra repetibilidade e não é afetada por abrasão ou cristalização.

255.000 toneladas de resíduos incinerados
Após a mudança de bombas centrífugas para bombas peristálticas, a planta EfW relatou uma operação mais controlada e custos de OPEX muito melhores.
Normalmente, cerca de 255.000 toneladas de resíduos são incinerados na instalação, de um total de 1 milhão de toneladas coletadas. Este processo leva à geração de 139.000 MWh de eletricidade, dos quais cerca de 35.000 MWh são utilizados pela usina, com os 104.000 MWh restantes enviados para a rede.
Em última análise, o sucesso das bombas Bredel está ajudando a planta a continuar essas operações, mantendo seu compromisso com o meio ambiente.
www.wmftg.com

https://britishlime.org/technical/flue_gas_treatment.php

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