La desulfuració basada en amoníac es converteix en una solució preferida per a les centrals elèctriques modernes

La creixent pressió sobre les centrals elèctriques per assolir emissions ultra baixes

Durant la dècada passada, la normativa ambiental que regula les emissions de les centrals elèctriques s’ha endurit significativament en tots els mercats globals. Les centrals tèrmiques de carbó, les calderes industrials i les unitats de generació pròpia han de complir ara límits d’emissió de diòxid de sofre (SO₂) cada cop més estrictes, sovint inferiors a 35 mg/Nm³ i, en algunes regions, fins i tot més baixos.

Com a resultat, els sistemes de desulfuració de gasos d’escapament (FGD) han passat de ser opcions ambientals addicionals a convertir-se en components fonamentals del disseny de centrals elèctriques i de les estratègies operatives a llarg termini. La selecció de la tecnologia de desulfuració avui dia ja no es basa únicament en els requisits de conformitat, sinó també en l’estabilitat operativa, el cost del cicle de vida, l’eficiència energètica i la gestió dels subproductes .

Entre les rutes tècniques disponibles, la desulfuració basada en amoníac està recuperant l’atenció com a solució que equilibra el rendiment ambiental amb la sostenibilitat econòmica, a mesura que les centrals elèctriques busquen alternatives viables.

Característiques dels gasos d’escapament a les centrals elèctriques i el seu impacte en la selecció de la tecnologia

Els gasos d’escapament de les centrals elèctriques presenten una combinació única de reptes. Els grans volums de gas, les condicions de càrrega fluctuant, el contingut variable de sofre al combustible i la necessitat d’una operació contínua i estable exigeixen molt als sistemes de desulfuració.

Característiques típiques dels gasos d’escapament d’una central tèrmica de carbó:

• Altes taxes de cabal i operació contínua

• Concentracions de SO₂ que varien segons la qualitat del combustible i la càrrega

• Materies particulars fines i components àcids

• Acoblament estret amb equipaments aguas avall, com ara els precipitadors electrostàtics (ESP), els sistemes SCR i les xemeneies

En aquestes condicions, els sistemes de dessofrització han de garantir una elevada eficiència sense introduir riscos operatius , un consum excessiu d’energia o una contaminació secundària.

La tecnologia tradicional de dessofrització amb callosa-gips ha dominat durant molt de temps el mercat per la seva maduresa i el seu rendiment demostrat. No obstant això, les seves limitacions —com ara el gran consum d’energia auxiliar, l’ocupació important d’espai, el risc d’incrustacions i la pressió derivada de la gestió del gips— han dut molts operadors a reavaluar tecnologies alternatives, especialment en projectes de reforma o en centrals que busquen l’optimització de costos a llarg termini.

Principis fonamentals de la dessofrització basada en amoníac

La desulfuració basada en amoníac utilitza amoníac o aigua d'amoníac com a absorbent per reaccionar amb el diòxid de sofre dels gasos d’escapament. Degut a l’elevada reactivitat química de l’amoníac, el procés d’absorció es produeix de forma ràpida, fins i tot amb relacions líquid/gas relativament baixes.

La reacció fonamental converteix el diòxid de sofre en sulfat d'amoni, un compost estable i comercialment valuós, àmpliament utilitzat com a fertilitzant. A diferència dels sistemes basats en calci, aquest procés no genera grans quantitats de residus sòlids que requereixin eliminació o emmagatzematge a llarg termini.

Des del punt de vista químic i del procés, la desulfuració basada en amoníac ofereix:

• Cinètica de reacció ràpida

• Alta eficiència en la retirada de SO₂

• Tendència mínima a l’incrustació

• Vies de reacció netes en fase líquida

Aquestes característiques la fan especialment adequada per a centrals tèrmiques de gran capacitat que operen sota límits d’emissions rigorosos.

Alta eficiència de desulfuració en condicions operatives variables

Un dels avantatges més destacats de la desulfuració basada en amoníac és la seva capacitat de mantenir eficiència estable de retirada en una àmplia gamma de càrregues operatives en els sistemes elèctrics moderns, les fluctuacions de càrrega freqüents causades per la integració d’energies renovables provoquen una sobrecàrrega addicional en l’equipament de control ambiental.

Els sistemes FGD basats en amoníac poden assolir de forma constant Eficiències de retirada de SO₂ del 95–99% , fins i tot durant canvis ràpids de càrrega. Aquesta estabilitat és essencial per als centrals tèrmiques que operen sota règims de monitoratge d’emissions en temps real, on les superacions a curt termini poden comportar sancions o reduccions forçades de càrrega.

El control precís de la dosificació d’amoníac permet als operadors respondre ràpidament als canvis en la concentració d’entrada de sofre, garantint el compliment normatiu sense un consum excessiu de reactiu.

Consum energètic i avantatges de la potència auxiliar

El consum de potència auxiliar s’ha convertit en un factor crític d’avaluació en els sistemes ambientals de les centrals elèctriques. Les bombes, els ventiladors i els sistemes de circulació de llosa poden afectar significativament l’eficiència neta de la central, especialment en unitats de gran potència.

En comparació amb els sistemes de desulfuració de gasos fumants (FGD) basats en callosa, els sistemes basats en amoníac solen funcionar amb:

• Taxes de circulació de líquid més baixes

• Caiguda de pressió reduïda a l’absorbidor

• Bombes de circulació més petites

• Disseny òptim de la pulverització i del contacte entre gas i líquid

Aquests factors contribueixen a un consum elèctric inferior per als equips auxiliars , cosa que comporta estalvis energètics mesurables a llarg termini. Al llarg de la vida útil d’una central elèctrica, la reducció de la potència auxiliar es tradueix directament en una millora de l’eficiència neta i en uns costos d’explotació més baixos.

Per a les centrals que operen en mercats elèctrics competitius o sota mecanismes de remuneració basats en la capacitat, aquesta avantatge pot tenir un impacte significatiu sobre la rendibilitat global.

Aprofitament dels subproductes i beneficis per a l’economia circular

Una distinció clau entre la desulfuració basada en amoníac i els processos convencionals basats en calci resideix en la gestió dels subproductes.

Mentre que la depuració de gasos d’escapament (DGE) amb pedra calcària-gips produeix gips que pot patir saturació del mercat o dificultats d’eliminació, la desulfuració basada en amoníac converteix el diòxid de sofre en sulfat d'amoni sulfat d’amoníac, un fertilitzant agrícola àmpliament reconegut.

Aquesta transformació de contaminants en productes útils recolza els principis de l’economia circular i genera oportunitats per a:

• Nous fluxos de renda

• Reducció dels costos d’eliminació de residus

• Millora del rendiment financer del projecte

En regions amb mercats de fertilitzants establerts, l’aprofitament del subproducte sulfat d’amoníac pot compensar una part significativa de les despeses operatives de desulfuració, convertint el compliment ambiental en un procés parcialment autosuficient.

Resolució de preocupacions històriques: fuita d’amoníac i formació d’aerosols

Històricament, la desulfurització basada en amoníac va patir escepticisme a causa de les preocupacions relatives a la fuita d’amoníac i la formació d’aerosols de sulfat, que podien provocar fums visibles o contaminació secundària.

Les tecnologies modernes de desulfurització basades en amoníac han resolt fonamentalment aquests problemes mitjançant:

• Disseny de separació gas-líquid en múltiples etapes

• Sistemes avançats d’eliminació de boira

• Injecció precisa d’amoníac i control per retroalimentació

• Estructures internes òptimes de l’absorbidor

Com a resultat, els sistemes actuals poden assolir nivells de fuita d’amoníac molt inferiors als llindars reguladors , sovint properes a emissions gairebé nul·les. L’eliminació dels fenòmens de «fum blanc» relacionats amb aerosols ha millorat encara més l’acceptació pública i el rendiment ambiental.

Aquests avenços han redefinit la desulfurització basada en amoníac com una tecnologia neta i fiable, en lloc d’una opció especialitzada o d’alt risc.

Integració amb els sistemes de desnitrificació i de tractament global dels gasos d'escapament

En les centrals elèctriques modernes, la desulfurització no funciona de forma aïllada. És essencial una integració eficaç amb els sistemes de control de partícules i les unitats de desnitrificació per assolir objectius d'emissions ultra baixes.

Els sistemes de desulfurització basats en amoníac ofereixen condicions favorables per als processos SCR o SNCR a valle mitjançant:

• L’estabilització de la temperatura i la humitat dels gasos d'escapament

• La reducció de les fluctuacions de gasos àcids

• La possibilitat de gestionar òptimament l’amoníac en tots els sistemes

En els dissenys de sistemes integrats, les estratègies coordinades de control de l’amoníac poden reduir el consum total de reactius i millorar l’eficiència global de la planta, especialment en projectes de reforma per a emissions ultra baixes.

Adaptabilitat a noves construccions i a projectes de reforma

La desulfurització basada en amoníac és aplicable tant a la construcció de noves centrals elèctriques com a la reforma d’unitats existents. La seva disposició compacta i la seva configuració flexible la fan especialment atractiva per a emplaçaments amb espai limitat o restriccions estructurals.

Per a projectes de reforma, les avantatges inclouen:

• Requeriments reduïts de modificacions civils

• Plans d'instal·lació més curts

• Mínima pertorbació de les operacions en curs

Aquests factors són especialment importants per a centrals elèctriques envejades que busquen prorrogar la seva vida útil mentre compleixen les normatives ambientals actualitzades.

Fiabilitat a llarg termini i consideracions sobre el cost del cicle de vida

Més enllà de la inversió inicial de capital, els operadors de centrals elèctriques avaluen cada cop més les tecnologies segons el cost total de propietat (TCO). Els sistemes d’eliminació de sofre basats en amoníac mostren un bon rendiment en aquest sentit degut a:

• Requeriments de manteniment més baixos

• Riscos reduïts d’escalfament i incrustacions

• Rendiment estable a llarg termini

• Consum de reactiu previsible

Durant períodes operatives de diverses dècades, aquests factors contribueixen a una major disponibilitat del sistema i a uns costos operatives acumulats més baixos, reforçant la viabilitat econòmica de les solucions basades en amoníac.

Una elecció estratègica per a centrals elèctriques orientades al futur

A mesura que les centrals elèctriques s’enfronten al doble repte del compliment ambiental i de la sostenibilitat econòmica, la dessofització basada en amoníac ofereix una combinació atractiva de alta eficiència, estalvi energètic, aprofitament de subproductes i fiabilitat operativa .

Amb els avenços tecnològics que han eliminat els inconvenients històrics, la depuració de gasos d’escapament (FGD) basada en amoníac s’ha convertit en una solució madura i contrastada, capaç de donar suport a objectius d’emissions ultra baixes sense comprometre el rendiment de la central.

Per als operadors de centrals elèctriques que busquen un enfocament innovador per al control d’emissions, la dessofització basada en amoníac representa no només una eina de compliment normatiu, sinó també una inversió estratègica en la resiliència operativa a llarg termini.