Eliminando emisiones de mercurio en las centrales térmicas de carbón

Southern Company, generadora con sede en Atlanta sirve a 4,4 millones de clientes en el sudeste de Estados Unidos y una capacidad de generación de 42.000 MW de capacidad de generación. En sus grandes unidades de carbón han instalado equipos de control de emisiones con sistemas tales como reducción catalítica selectiva (SCR), precipitadores electrostáticos (ESP) y desulfurización del gas de los humos. Más del 50 % de la capacidad de generación con carbón de la compañía (21.098 MW) están equipadas con una combinación de tecnologías ESP+SCR+wFGD. Un co-beneficio de este equipo de sistemas de control de la calidad del aire (AQCS) es la eliminación eficiente de mercurio (Hg).

  

Las emisiones de mercurio de las unidades de carbón se han reducido sustancialmente. La tecnología AQCSs está diseñada y operada para eliminar óxidos de nitrógeno (NOx), materia particular (PM), y dióxido de azufre (SO2). El resultado son emisiones de mercurio altamente variable de un sistema no diseñado para el control de mercurio. Esta variabilidad debe ser considerada evaluar sistemas de co-beneficio y su potencial para admitir límites de mercurio y otros contaminantes peligrosos del aire (HAPs).

Para analizar la variabilidad en las emisiones de mercurio en estas tecnologías de control de co-beneficio, se analizaron los datos de emisiones en 2008 y 2009.

Se colectaron datos de emisiones y operaciones, incluyendo emisiones de mercurio, y variables de operación posiblemente conectadas con las emisiones de mercurio, tales como las de la carga de la caldera, temperatura SCR, opacidad de los gases de escape, caudal de aire de oxidación en el wFGD. Estos datos se colectaron sobre una base de minutos y más tarde horas o días. Se midió la composición del carbón y las concentraciones promedio de mercurio y cloruro.

También se examinaron los datos durante cambios normales. En muchos casos, estos cambios están bien controlados y se duplicaban muchas veces en el curso del periodo de estudio (por ejemplo, durante el cambio de carga).

Mercurio capturado en un depurador húmedo (Wet Scrubber)

Las unidades de desulfurización del gas de los humos húmedos diseñados para capturar SO2 se han mostrado útiles para capturar Hg soluble en agua. Hg es casi insoluble en agua, así que no se captura eficientemente en las unidades wFGD. Una vez capturado, Hg puede asociarse con los sólidos del licor – esto es, secuestrado – y luego separado por el licor wFGD.

El tiempo característico para la retirada del mercurio del licor wFGD es mucho mayor que el proceso que para los procesos fase-gas en el gas de los humos, que es del orden de segundos o menos. La cantidad de mercurio en el licor wFGD es el producto del volumen de licor wFGD y la concentración de mercurio. Las unidades FGD húmedas pueden contener más de un millón de galones de mercurio en suspensión, partículas y disuelto.

Captura de mercurio durante el arranque

El arranque de las calderas de las generadoras y el equipo AQCS asociado puede tardar 12 horas o más. Durante este tiempo el control de mercurio en co-beneficio es limitado. En los periodos de arranque las emisiones representan una proporción significativa.

Tasas de emisiones de mercurio

Los datos de emisiones de mercurio pueden usarse para valorar las tasas de emisiones que pueden alcanzarse a largo plazo con controles de co-beneficio. Para estos análisis, seleccionamos las horas durante las cuales las unidades operan a una carga del 90 % o más y el equipo de control de la contaminación opera para alcanzar un 80 % o más del control de NOx y un 90% o más del control de SO2.

Bibliografía: Determining AQCS Mercury Removal Co-Benefits. Power vol. 154. Nº 7 – July 2010

Palabras clave: Large coal unit, selective catalytic reduction (SCR), electrostacic precipitator (ESP), flue gas desulfurization (wFGD, air quality control system (AQCS)