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Desulfurización de gases de
combustión usando polvo del
horno de clinker (CKD) en
autogeneración eléctrica con
carbón.
Adolfo León Gómez M.
Cementos Argos
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
AGENDA
1. Autogeneración de energía con carbón en Argos
2. CKD y desulfurización de gases de combustión,
reducción emisiones SO2
3. Conclusiones y retos
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
Yumbo, Rio Claro y Sogamoso
Capacidad máxima
: 17 MW.
Calderas acuatubulares / parrilla viajera. Turbina-Generador.
Combustible : Carbones granulados bajo azufre (<0.9%S).
Polvo del horno de clinker CKD/ subproducto.
• Reinyectado al proceso. Saturación ciclos sulfatos
Problemas formación costras, anillos
• CaO disponible en tamaño muy fino.
• Uso como mejorador de Suelos
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
CONTEXTO
Carbones
Bajo Azufre < 0.9% S
Norma emisiones SO2
< 2000 mg/Rm3
Costo del Carbón
70% costo KWh.
Oportunidad bajar
$/ KWh.
Carbón > 1%S
tratar emisión gases.
Tecnologías FGD
Altos Costos
Desulfurizar
zona combustión
+ adición CaCO3 .
Bajo costo.
CKD fuente de CaO.
Solución a saturación
ciclos sulfatos volátiles
Planta autogeneración YUMBO
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
DESARROLLO
Resultados
Pruebas
Mezcla carbón + CKD
Registro Línea Base
Fabricación /
Montaje
equipos
Idea-Investigación-Planeación
• Estado del arte
• Ingeniería
• Impactos / operación
• Personal operativo / protocolo pruebas
• Operación Carbón
Bajo %S
• Mezcla Carbón Alto +
Bajo %S
• Registro datos
operativos Caldera
• Medición y registros
emisiones chimenea
• Registro datos operativos
caldera
• Medición y registros
emisiones chimenea
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
CONCEPTO TECNICO
Remoción SO2
hasta 27%
Ambas hasta 75% remoción SO2
< Emisiones SO2
Remoción hasta 57%
Carbón + CaCO3
Inyección CaCO3
Ca/S >2
+ Agua Remoción 85-90% SO2
•
Fuente : Jun Cheng*, and et al. Experimental research on two stage desulfurization technology grate boilers”
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
CONCEPTO TECNICO
S(s) + O2
SO2
Caliza , CaCO3 (s)
CKD (CaO)
,
800°C
CaO (s) + CO2
CaO (s) + SO2
CaSO4 (s)
CKD
CaO (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
SO3 (%)
L.O.I (%)
Tamaño partícula, malla 200
45.0
14.0
3.7
3.2
6.9
22.4
<20%
Relación Ca/ S
Relación Captura S02/ Finura Sorbente
Jun Cheng*, Junhu Zhou, Jianzhong Liu, Zhijun Zhou, Zhenyu Huang, Xinyu Cao, Xiang Zhao, Kefa Cen. 2003
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
DESARROLLO
SO2 <<2000 mg/m3
∆P
CARBÓN
CKD
i
T° C
0.5 – 2 TPH
AIRE SECUNDARIO
Vent. Q= 90175 MCH
CENIZA FINA
AIRE PRIMARIO
Aire 480 MCH
ARGOS
Cenizas (%)
Azufre (%)
PC (kJ/kg)
Carbón
A, Bajo
%S
9.9
0.5-0.9
27,134
Carbón
B Alto
%S
25.0
1.2-2.3
26,330
Mezcla
60% B
40% A
20,0
1.0 – 1.7
26,651
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
RESULTADOS
Línea base carbón bajo azufre A
Generación
MW
S carbón,
%
SO2,
mg/Rm3 *
14
0.9
1450**
* Referencia condiciones , 25°C, O2 6% and 760 mmHg
** Norma < 2000 mg/Rm3
Mezcla carbón 60% B / 40% A
S carbón,
%
SIN CKD
SO2,
mg/Rm3 *
CON
CKD
SO2,
mg/Rm3 *
Red.
%
1.3 - 1.5
3427
1470**
57
1.6 - 1.7
4200
2275
46
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
RESULTADOS
Inversiones - Ahorros
Manejo del CKD con Cisterna
Inversión
US$ 203,390
Ahorros anuales costos Carbón US$ 1,099,550
• Costo manejo cenizas+CKD US$ 71,593
US$ 92,288
• Costo CKD
US$ 23,003
• Costo anual O&M
Total costos
US$ 186,885
Ahorros anuales
US$ 912,665
Retorno Inversión (meses)
3
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
CONCLUSIONES
 El CKD en la combustión de carbón hasta 1.5% S redujo las
emisiones de SO2 entre el 46-57% en los gases de chimenea
cumpliendo con la normatividad ambiental.
 Durante la prueba de inyección de CKD no se evidenciaron
problemas técnicos ni mayor consumo de carbón en la operación de
la caldera.
 Reducción costos en KWh generado.  2.8% - 5.78%.
 Incremento SO3 cenizas combustión del carbón recolectadas en
filtro de mangas ---> Potencial uso en la adición al cemento .
Desulfurización de gases de combustión usando
CKD en autogeneración eléctrica con carbón.
RETOS
 Mejoras en el control de la variabilidad del azufre del carbón.
 Viabilidad Técnica- Económica transporte neumático del CKD y las
cenizas.
 Mejoras técnicas en la inyección del CKD.
 Profundizar en la capacidad puzolanica de las cenizas de
combustión con CKD.
 Expandir la tecnología en otras industrias.
 Instrumentar el sistema de control.
MUCHAS GRACIAS