Oxidación térmica regenerativa - Bluer Medio Ambiente, S.L.

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Oxidación térmica regenerativa

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Los sistemas de oxidación térmica regenerativa también se basan, al igual que los sistemas recuperativos, en someter los gases a una temperatura suficientemente elevada para provocar la oxidación de los compuestor orgánicos. Pero se caracterizan por incluir unos dispositivos, llamados regeneradores, que recuperan el calor de los gases depurados. Estos regeneradores son unos elementos de material cerámico que acumulan el calor de los gases que salen de la cámara de oxidación. Mediante un sistema de válvulas, se establecen ciclos de funcionamiento consecutivos por los cuales los gases depurados, que están a una temperatura elevada (unos 800 ºC), ceden su calor a las masas cerámicas para que los gases contaminados, que entran fríos a la instalación, tomen de ellas este calor en el ciclo siguiente
Las características principales de estos equipos son:

  • Mínimo consumo de combustible, ya que permite eficacias de recuperación de calor muy elevadas (superiores al 95%)

  • Muy bajos costes de explotación y mantenimiento

  • Alta eficacia de depuración

  • Larga duración del equipo

  • Gran fiabilidad, por ser equipos muy probados



La instalación térmico-regenerativa con relleno cerámico está ampliamente experimentada en la depuración de los efluentes gaseosos contaminados con compuestos orgánicos volátiles.

Funcionamiento

El termorreactor consta de tres torres rellenas de elementos cerámicos comunicadas por su parte superior mediante la cámara de oxidación. Las
tres cámaras de recuperación, compuestas de material cerámico, trabajan de manera cíclica para conseguir llevar a cabo el calentamiento y el posterior enfriamiento con una eficiencia de recuperación energética del 95% ±2%.

El efluente gaseoso a depurar se aspira por medio de un ventilador centrífugo que puede estar a la entrada o a la salida del equipo. Cuando se coloca a la salida, el equipo trabaja en depresión, eliminando así el peligro potencial de fugas de gases calientes hacia el exterior. Estos gases pasarán alternativamente a través de las tres torres rellenas de material cerámico acumulador de calor.

Los gases a depurar entran por la primera torre cuyo lecho cerámico ha sido calentado en un ciclo anterior. El calor acumulado en dicho lecho es cedido a los gases de manera que éstos incrementan su temperatura hasta que, al llegar a la parte superior del lecho, han alcanzado una temperatura próxima a la necesaria para conseguir su completa oxidación (unos 800 ºC).

Esquema de funcionamiento de un termorreactor.

En la cámara de oxidación hay instalado uno o dos quemadores (según el tamaño del equipo) que se encargarán, cuando sea necesario, de aportar la energía necesaria para que los gases alcancen la temperatura de oxidación. La oxidación de los compuestos orgánicos es exotérmica, y el consumo energético en los quemadores dependerá, por tanto, de la concentración de contaminantes en los gases a depurar: A mayor concentración de compuestos orgánicos, menor será el consumo energético en los quemadores, pudiendo llegar a ser nulo cuando la concentración está por encima de 1,7 g/Nm³.

Para conseguir la completa oxidación térmica de los compuestos contenidos en los gases a depurar, éstos permanecen al menos durante 0,6 segundos en la cámara de oxidación, que está a una temperatura suficientemente elevada (entre 760 y 820 ºC).

Esquema de funcionamiento. Pinche aquí para ampliar.

 

Los gases calientes que salen de la cámara de oxidación se hacen pasar por el segundo lecho cerámico. Inicialmente, este lecho estará frío y captará el calor contenido en los gases depurados que, a su vez, se enfriarán antes de salir por la parte inferior del lecho y ser enviados a la chimenea.

Mientras las torres 1 y 2 trabajan en la depuración, una tercera torre se encuentra en modo de purga, barriendo con aire ambiente los gases que no han llegado a la cámara de oxidación en un ciclo anterior. De esta forma, se evitan picos de emisión de contaminantes en cada cambio de ciclo.

Cuando el primer lecho esté frío y el segundo caliente, se realiza un cambio de válvulas de manera que el gas se hace entrar por el lecho caliente (2), que cederá el calor acumulado al gas a depurar, salir por el lecho frío que se ha purgado en el ciclo anterior (3) y el lecho 1 entrará en modo “purga” para arrastrar los gases sin depurar que han quedado en los huecos del relleno cerámico y en la parte baja de la torre.

El tiempo que transcurre en cada cambio de válvulas oscila entre 1,5 y 2,5 minutos. Cuanto menos tiempo se tarda en cambiar la posición de las válvulas, mayor será la recuperación energética pero más frecuentes tendrán que ser los cambios de sentido del gas y mayor será el desgaste de las válvulas. Normalmente, la temperatura de los gases a la salida de termorreactor es de unos 40 a 50 ºC superior a la temperatura de entrada.

La última posición del ciclo sería la entrada de gases por la torre 3, salida por la 1 y la 2 estaría en modo de purga.

El material cerámico utilizado como relleno ha sufrido una evolución en los últimos años buscando, sobre todo, reducir la pérdida de carga de los gases a su paso por el termorreactor. En los primeros termorreactores, las torres estaban rellenas de elementos cerámicos en forma de "silla de montar" y la pérdida de carga estaba en torno a los 5.000 Pa. Posteriormente, se pasó a utilizar rellenos llamados "Honeycomb" o "panal de abeja", que tienen el inconveniente de ser rígidos y con poca capacidad de dilatarse. Últimamente, se emplean los rellenos llamados "MLM" ("Multi Layer Media") que están formados por placas sin unión entre sí (sin problemas de dilatación) que reducen de manera importante la pérdida de carga (bajando a unos 2.500 Pa) y facilitan el reparto del gas por todo el volumen del lecho.  Esto reduce el coste de operación, debido a que se reduce la potencia necesaria en el ventilador.

Silla de montar

Honeycomb

Multi Layer Media

 
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