www.incineradores.com

 incineradores fundamentos y aplicaciones

Fundamentos

 
 
Aplicaciones
 
Envie su consulta consultas@engineer.com  hoy!
The Library
 
Links

Introducción

B&B LatAm TOP 5  

Thomas Irwin, M.S. Environmental Scientist/Rutgers 

 

Francamente nos hubiera gustado poder pulir un poco más el contenido y la presentación de www.incineradores.com,  el décimo tercer capítulo de la serie James C. Young Environmental/Balestie & Balestie.

Tres puntos principales motivaron nuestra decisión de adelantar considerablemente el “release” de estas notas de soporte técnico.  En primer lugar, haciendo una revisión de las solicitudes que hemos recibido en los últimos tiempos sobre el tema, notamos una peligrosa precariedad en la especificación o elección del poder calorífico de la carga.  Ha sido muy común recibir solicitudes básicamente inspiradas en publicaciones de la EPA, referencias de Calvin Brunner, ya legendario graduado de Penn State, o fuentes igualmente calificadas, pero extrapolando de alguna manera caracterizaciones de incineradores de residuos sólidos municipales (“mass burn” en la jerga) y asimilando el diseño con alguna que otra modificación.  Cuál es la consecuencia de esto?

Supongamos que la especificación planifique incinerado de 9 tons/day de residuos de tipo hospitalario, regimen de operación continuo.  Examinado la base de solicitudes recibidas, podemos ver que hay una tendencia muy generalizada empleando valores de poder calorífico promediando los 4800 kcal/kg (c. 8500 btu/h), valores “clásicos” de la mayoría de fabricantes de incineradores de las décadas del 70, incluso del 80.  Con el aumento brutal de la proporción de plásticos, e.g. 30%, (e.g. 4 veces el poder calorífico en algunos casos) el resultado neto es que la previsión de aire a suministrar, y por lo tanto, la capacidad de la planta de incineración se desploma brutalmente, i.e. no puede mantener el “throughput” original previsto y se desencadena toda la serie de trastornos conocidos, sin un orden en especial: combustión  incompleta/irregular, emisión descontrolada de particulado y monóxido de carbono, obturación de toberas por slag, más naturalmente toda problemática de dioxinas, furanos, plomo, mercurio.  En definitiva algo como que lo que sale de la planta es tristemente peor de lo que entra!  Y en forma adicional, cada día nos acercan implacablemente las 9 tons pactadas.  En suma, estamos igualmente obligados a recibir lo pactado, la operación de la planta se ha convertido en caótica y la prensa nos cede la primera plana.   Sin embargo es obvio que todo esto hubiese sido perfectamente evitable: el tiempo pasa, las composiciones cambian pero también evolucionan los recursos y experiencias.  Es increíble que en este campo muchas veces polémico pero en cierta manera "rutinario", hacer un proyecto basado en información de diseño apenas unos pocos (e.g. 2-3) años atrás puede ser fatal: se termina construyendo algo que no cumple para nada la misión prevista, agravándose con amplificación lo que todo esto genera en la sociedad.

La segunda motivación en adelantar el material ha sido en cuanto a las recientes actualizaciones en requerimientos aceptables en Europa, México y USA en cuanto a emisiones.  Revisando un poco la historia de la “tecnología” vemos como las unidades modulares o de aire controlado (SAUs, “starved air units”) en su momento supieron desplazar a la unidades operadas con exceso de aire, siendo su “ventaja competitiva” – en la medida que estuviesen bien diseñados – poder cumplir con los niveles de 0.08 gr/cu.ft. (c. 182 mg/m3 para particulado) sin el tratamiento del gas de combustión mediante scrubbers o filtros de telas.  En el nuevo marco sanitario (0.015 g/cu.ft. o 30-35 g/m3) no sólo las dos tecnologías de incineración quedan ahora a la par junto con la categoría rotary kilns en cuanto a obligación de adicionar los controles sino que hasta el popular venturi (“high energy venturi scrubber”), exitoso diseño cuando los standards de emisión de particulado  eran .044 gr/cu.ft. (100 mg/m3), queda fuera de combate, a menos de incorporar un scrubber condensador en conjunto con una torre de enfriamiento  a continuación a efectos de lograr nucleación en el venturi: un venturi scrubber operando a 40 – 50 pulgadas de columna de agua logra sólo 70 mg/m3, el doble de lo permitido en los nuevos standards de 34 mg/m3.  Todo esto obliga a un abandono del high energy venturi scrubber o al menos sensiblemente desplazarlo como alternativa, máxime si agregamos la necesidad inherente del tratamiento y disposición de los efluentes que genera el scrubber.

La tercer motivación, y lamentablemente no menor en cuanto a gravedad de la situación es el empleo tradicional de carbón activado como prescripción para el problema de dioxinas.  Todos sabemos que el proceso de combustión, especialmente de residuos, es uno de los más grandes generadores de dioxinas.  Simultáneamente, todos sabemos que la incineración en alta temperatura es en realidad el principal método de destrucción de dioxinas, luego entonces como puede resolverse este aparente dilema, contradicción sin solución?  En el caso de un incinerador con una buena combustión en la cámara secundaria, las concentraciones de compuestos orgánicos son muy bajas, prácticamente en los niveles de detección.  Teoricamente en la corta estadía que el gas permanece en la caldera y los ductos parece difícil pensar en la formación de las dioxinas.  Sin embargo la realidad nos muestra que no sólo se forman sino que se forman en grandes números!

Para que las trazas de material orgánico reaccionen y terminen dando lugar a dioxinas, es preciso que se concentren de alguna manera.  Es a medida que el gas de combustión se enfría que la concentración necesaria toma lugar (por simple adsorción).  En este contexto tendremos dos candidatas para fomentar la adsorción: los óxidos de hierro y la ceniza en suspensión generada (“fly ash”).  Veamos esto en más detalle.

A medida que el gas de combustión de enfría, e.g. ya debajo de los 300 – 400°C, los compuestos orgánicos adsorben a la ceniza, dando lugar a las dioxinas al reaccionar con los cloruros metálicos presentes en ella.  Los cloruros metálicos, en particular el cloruro férrico, se forman permanentemente por la reacción del cloro (del HCl gas presente) y los óxidos metálicos.  Parte de las dioxinas formadas en las cenizas se vaporizan y son arrastradas a la ducto de descarga; el resto permanence en la ceniza.  Este proceso de generación es crónico y/o perpetuo en la medida que la ceniza es retenida en el sistema y expuesta al HCl.  Cuando muchos libros y profesionales prescriben a continuación neutralizar el HCl a las temperaturas ya más bajas para detener el proceso ya es tarde y el daño ya está hecho.  Los sistemas de tratamiento empleando un precipitador electrostático para recolección de las cenizas generadas en suspensión configuran el peor de los contextos posibles dado que optimizan las condiciones para formación de dioxinas: prolongada exposición mutual de los constitutivos del conjunto ceniza en suspensión, compuestos orgánicos y masas gaseosas con contenido de HCl.

En las instalaciones con sistemas con un alto grado de corrosión, los óxidos de hierro actúan como principales agentes adsorbentes y generadores de dioxinas.  En la mayoría de los casos las cantidades de óxidos de hierro mayoran las cantidades de ceniza formada en suspensión.  Asimismo, al permancer muchísimo más tiempo en el sistema, prevalecen notablemente sobre la ceniza en cuando a origen de dioxinas.  Dado que como todos sabemos, los óxidos de hierro reaccionan muy facilmente con HCl para la formación de cloruros férricos, la generación de dioxinas en sistemas mal mantenidos (i.e. altos grados de corrosion), puede ser simplemente espectacular.  No sólo los óxidos de hierro dan lugar a esta “catarata” sino que simultáneamente configuran bancos de reserva  o memorias para emisiones garantizadas de dioxinas.

Finalmente, y en directa relación con este tercer aspecto, nosotros dijimos anteriormente que para que las trazas de material orgánico reaccionen y terminen dando lugar a dioxinas, es preciso que deban concentrarse.  Es natural pensar que la generación de dioxinas aumentará en la medida de aumente la presencia de esos dos voluntarios, i.e.  los óxidos de hierro y la ceniza en suspensión generada (“fly ash”).  O sea mayor cantidad de óxidos o mayor cantidad de cenizas, tendremos mayor cantidad de dioxinas.  Por otro lado, todos sabemos que la inyección de carbon activado en polvo (PAC) es la prescripión tradicional para “inhibir” o “reducir” la cantidad de dioxina generada.  Sin embargo, también todos sabemos que en general, el PAC se fabrica a partir de carbón.  Ocurre que el producto resultante puede contener porcentajes de ceniza hasta entre 20 y 25%.  Estas cenizas agregadas suministran todos los óxidos reactivos necesarios para la conversión a cloruros mediante el contacto con HCl, inexorablemente seguido del clorado de todos y cada uno de los orgánicos adsorbidos.  En otras palabras, la inyección de PAC resulta en dioxinas, del orden de cinco veces más, según los ensayos de EPA!

Es atendiendo a estas tres realidades que preferimos adelantar el material del sitio, pretendidamente básico o introductorio  por naturaleza, e incluir nuestras disculpas simultaneamente más allá de detalles técnicos o características de equipos o máquinas fácilmente encontrables en manuales de fabricantes, literatura clásica del tema o journals de distinto tipo.

Al igual que todos los mini-sitios anteriores, esperamos que www.incineradores.com configure una ayuda genuina a proyectistas y profesionales de campo, así como estudiantes y personal de centros de investigación, laboratorios tecnológicos, universidades e instituciones afines.      

 

James C. Young Environmental - Balestie & Balestie Ingenieros /C.T.I. S.A.

      


Búsqueda OnLine!
Buscar:
Palabras:   Todas
Algunas
PocketGoogle - La Mejor Manera de Usar Nuestra Colección!  
www.filtroprensa.com - www.floculadores.com - www.pretratamiento.com - www.biofiltros.com www.rellenosanitario.com
www.LodosActivados.com www.LodosActivados.com
www.CondensasdoresEvaporativos.com - www.TorresDeEnfriamiento.com www.respirometros.com

Envíenos un ... e-mail a:  consultas@engineer.com www.VirtualGuild.Net

p.d.:  Las imágenes empleadas para la navegación interna de este sitio son gentileza de www.respirometros.com