Thermal Oxidizer

La emisión de contaminantes peligrosos y compuestos orgánicos volátiles generados en procesos productivos de industrias de diversos segmentos han hecho con que los órganos ambientales sean cada vez más modernas y eficientes.

Sistemas de Thermal Oxidizer u Oxidación Térmica, actúan en la destrucción de contaminantes de procesos industriales y atienden a los más diversos tipos de emisiones atmosféricas, como hidrocarburos, gases ácidos, solventes, amoníaco, compuestos nitrogenados, sulfuro de hidrógeno, entre otros.

Thermal Oxidizer tiene aplicaciones en varios tipos de plantas industriales, tales como: química, alimenticia, papel y celulosa, tratamiento de efluentes, remediación del suelo, generación de energía, etc.

Funcionamiento

Thermal Oxidizer utiliza del principio de la oxidación térmica, donde los contaminantes contenidos en los gases emitidos reaccionan con el oxígeno en un ambiente de temperatura controlada arriba de la temperatura de auto-ignición de estos compuestos.

La reacción ocurrida en el Thermal Oxidizer destruye los contaminantes presentes en el gas, devolviendo a la atmosfera CO2, vapor de agua y calor. Este es un modo seguro, efectivo y confiable para eliminar corrientes de residuos, olores y compuestos orgánicos volátiles, según rígidas leyes ambientales.

Para garantizar la eficiencia, es necesario asociar el Thermal Oxidizer con otras tecnologías, como por ejemplo, lavador de gases, en casos donde las emisiones que serán tratadas contengan cloruros, fluoruros o bromuros.

Especificando

Análisis de la planta y de las necesidades del proceso deben ser los primeros pasos para la selección del tipo adecuado del Thermal Oxidizer que se utilizará. Determinar el caudal de la corriente de residuo (mínima, normal, máxima), identificar si hay múltiples corrientes, observar si pueden o no ser combinadas para alimentar el quemador. O se deben ser mantenidas por separado, son pasos esenciales para la selección del dimensionamiento del equipamiento.

Observándose la presión del sistema, se determina la necesidad de utilización de bombas y ventiladores. En adicción, el conocimiento de la composición de la corriente es esencial para determinar los materiales de la tubería y otros equipamientos, así como la chimenea y el refractario.

El principal problema de especificar el equipamiento es la baja concentración de CVO, normalmente entre 0.1 e 10 g/Nm3. Para que la reacción de oxidación funcione en una concentración tan baja, una gran cantidad de aire tiene que ser calentada, y en muchos casos la energía contenida en el CVO no es alta el suficiente para mantener la oxidación continua, siendo necesaria la utilización de gran  cantidad de combustible auxiliar. Para contornar este problema, fueron creados diversos tipos de equipamientos.

Tipos de Thermal Oxidizer

Existen muchos tipos de Thermal Oxidizer para efectiva quema de los gases peligrosos, y cada tipo tiene una aplicación específica en la industria.

• Thermal Directo: En esta tecnología, la corriente de proceso es calentada hasta que se oxide térmicamente los CVO’s. Esto ocurre normalmente  a una temperatura igual o superior a 760ºC dependiendo del tipo de compuesto que está siendo destruido.
• Thermal Recuperativo: Esta es una tecnología similar al Thermal Directo, pero utiliza un trocador de calor para recuperar el calor del gas liberado para calentar la entrada de aire de combustión. Este modo de operación aún necesita de altas temperaturas para ocurrir, lo que también favorece la formación de NOX en el sistema.
• Catalítico: En este tipo de equipamiento es utilizado catalizador para permitir que los CVO’s sean oxidados a una temperatura más baja.
• Catalítico Recuperativo: Similar al catalítico, pero también utiliza un trocador de calor para recuperar una parte del calor de la campana extractora para precalentar el aire de combustión.
• Thermal Oxidizer Regenerativo: Conocido como RTO, utiliza lechos múltiples de cerámica como un trocador de calor altamente eficiente. Válvulas son utilizadas para alternar el camino del flujo a través del lecho, de la entrada hasta la salida. La cerámica absorbe calor del gas en la salida y luego que hubiera el calentamiento completo del lecho, el flujo es invertido, para que se pueda reaprovechar el calor recuperado. El proceso de combustión en este equipamiento funciona típicamente a 815ºC o más. Son utilizados al menos dos lechos de cerámica, y estos módulos son aislados térmicamente. Este tipo de equipamiento demanda un cierto costo de instalación, pero el sistema presenta alta eficiencia térmica y bajo costo operacional, con alta eficiencia de destrucción de los contaminantes.
• Thermal Oxidizer Regenerativo Catalítico (RCO): Tiene la misma estructura del RTO, pero una camada de catalizador es adicionada al medio permitiendo así que la combustión ocurra a temperaturas muy bajas (por vuelta de 300ºC). RCO’s son la mejor opción para la mayoría de las aplicaciones porque ellos ofrecen una alta taja de destrucción de CVO’s, confiabilidad y eficiencia con relación al consumo de combustibles y al consumo de energía eléctrica. En esta configuración se logra trabajar con concentraciones muy bajas de CVO.

Para elegir el equipamiento correctamente, se debe observar por lo tanto el volumen de emisiones y el tipo de contaminante emitido. La diferencia principal entre el Thermal Oxidizer Regenerativo y el Thermal Oxidizer es la eficiencia térmica. Un sistema regenerativo consigue alcanzar 95% de eficiencia en el cambio de calor, mientras que un sistema convencional tiene una eficiencia cerca de 70%.

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