ESTUDIO COMPARATIVO DE UN PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO Y UN FILTRO DE MANGAS PARA CAPTURA DE PARTÍCULAS EN LOS GASES DE COMBUSTIÓN EN UN HORNO DE CLÍNKER POR VÍA SECA

Abstract

La industria cementera es uno de los sectores industriales con mayor impacto ambiental debido a las emisiones atmosféricas generadas en la fabricación de clínker para producir cemento portland, siendo los hornos de clínker una de las principales fuentes de emisión de partículas, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre que son perjudiciales tanto para el medio ambiente como para la salud del ser humano. El objetivo de este trabajo es comparar de manera técnica y económica dos tecnologías de captación de partículas para un horno rotatorio de clínker con precalentador y precalcinador por vía seca, actualmente típico en instalaciones de España. Para ello, se estudian los gases de combustión emitidos y las propiedades físicas y químicas de las partículas que contienen. A partir de las condiciones reales de una planta (caudal de gases de combustión recalculado a 150 °C de 107,5 m³/s y concentración inicial de polvo de 48,4 g/m³) se realiza el dimensionado de un precipitador electrostático (PES) de tipo placa y alambre, y un filtro de mangas (FM) tipo jet pulse o chorro pulsante, empleando los criterios de diseño y económicos establecidos por la Environmental Protection Agency (EPA). Los resultados muestran que ambas tecnologías tienen una eficacia superior al 99 % que permite reducir las emisiones de partículas según lo establecido por la ley de protección del ambiente atmosférico establecida en el RD 833/1975. Para el precipitador electrostático se calcula el área específica de colección (SCA) sección a sección y se diseña un equipo de 4 secciones. El diseño resulta en una SCA total de 410,4 s/m y un área total de placas colectoras de 44 x 10³ m²; con una caída de presión estimada de 0,38 pulgadas de H¿O. Para el filtro de mangas se obtiene una relación aire/tela de 0,026 m/s (5,19 ft/min), un área filtrante total de 4.071 m² que conlleva a 3.267 mangas (10 ft × 5-1/8 in), y una caída de presión estimada de 4,44 pulgadas de H¿O; la tela seleccionada por equilibrio técnico-económico es fibra de vidrio. El análisis económico incluye la estimación de la inversión de capital total y los costos anuales que supondrán los gastos de operación, mantenimiento, impuestos, seguros y gastos administrativos de ambas tecnologías. Finalmente, se concluye que el filtro de mangas es la tecnología más adecuada para este caso de estudio debido a su alta eficacia, un costo de inversión y operación menor en comparación con el precipitador electrostático, además ocupará menos espacio, aunque tendrá una caída de presión mayor.