DISEÑO Y EVALUACIÓN DE COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA TORRE DIDÁCTICA DE ASPERSIÓN, PARA DESULFURACIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN

En el presente trabajo se desarrolla el diseño y la evaluación de costos de un sistema didácticode desulfuración de gases de combustión, para controlar las emisiones de un reactorde medios porosos inertes (MPI) que utiliza petróleo pesado, ubicado en el Laboratorio deTermofluidos del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad.Se revisaron las normas nacionales que rigen las emisiones de material particulado(MP) y dióxido de azufre (SO2). Se concluye que no hay restricciones de este tipo paraeste trabajo, debido a que no se cumplen los requisitos impuestos por las normas, ya seapor la ubicación del sistema o su baja potencia térmica instalada.Luego, se revisaron las tecnologías utilizadas en la industria para el control de MP ySO2, y en que consisten los sistemas de desulfuración de gases de combustión típicamenteinstalados en las centrales termoeléctricas. Debido a que el propósito de este trabajo es eldiseño de un sistema didáctico, se optó por un sistema húmedo con una torre de aspersióncomo absorbedor, al ser el tipo más simple y mayor utilizado en la industria. Ya que elsistema va a funcionar con petróleo pesado, no se considera un equipo de control de MPanterior al absorbedor. Además, las torres de aspersión tienen la ventaja de poder controlarambos contaminantes a la vez.El sistema propuesto en este trabajo consiste de: torre de aspersión, tanque de retención,tanque de alimentación, bomba de recirculación, bomba de alimentación, bomba depurga, bomba de agua, ventilador, compresor e instrumentación. El reactor MPI utiliza unflujo de 3 [l/min] de petróleo pesado, considerando 3% de contenido másico de azufre.Con esto, se obtuvo una torre de aspersión de 1 [m] de diámetro, una altura de aspersiónde 2 [m], un flujo de líquido de lavado de 320 [l/min] y volumen del tanque de retenciónde 3,2 [m3].Respecto de la evaluación de costos, se obtuvo un costo de inversión $ 13.816.040 yun costo de operación anual de $ 3.835.150, siendo el principal componente el consumode caliza. Considerando que se trata de un sistema didáctico que no va a generar ingresos, donde no hay restricciones por parte de la normativa vigente, se puede concluir queel desarrollo del sistema presentado en este trabajo de título no es conveniente para elDepartamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad.Por último, se concluye que el sistema propuesto puede ser utilizado en otras aplicaciones,tanto para combustibles convencionales como no convencionales, donde las condicionesde operación sean similares, pero quedando sobredimensionado.
 In this thesis, the design and cost evaluation of an educational flue gas desulfurizationsystem is developed to control emissions from a inert porous media (IPM) reactor, fueledwith fuel oil 6, located in the Thermofluids Laboratory of the Department of MechanicalEngineering of the University.National particulate matter (PM) and sulfur dioxide (SO2) emission standards wererevised. It is concluded that there are no such restrictions for this work, since the requirementsimposed by the standards are not met, because of the system location or its lowinstalled thermal power.Then, PM and SO2 control technologies used in the industry were revised and, also,how are composed the flue gas desulfurization systems typically installed in thermal powerstations. Because the purpose of this work is the design of an educational system, a wetsystem with a spray tower as an absorber was chosen, as is the simplest and most used typeof absorber in the industry. Since the system will burn fuel oil 6, a PM control equipmentis not considered upstream of the absorber. Also, spray towers have the advantage of beingable to control both pollutants at the same time.The proposed system has the following components: spray tower, effluent hold tank, limestoneslurry feed tank, recirculation pump, limestone slurry feed pump, bleeding pump,water pump, fan, air compressor and instrumentation. The IPM reactor works with 3 [l/-min] volume flow of fuel oil 6, considering 3% mass sulfur content. With this, the resultsobtained for the spray tower were 1 [m] diameter, 2 [m] spraying height, 320 [l/min] volumeflow of limestone slurry and 3,2 [m3] volume of the effluent hold tank.Regarding cost evaluation, the results were: capital cost of $ 13.816.040 and annualoperating cost of $ 3.835.150, being the consumption of limestone the main component.Considering that the system has an educational purpose, that it won’t generate any income,where there are no restrictions from the emission standards, it is concluded that thedevelopment and installation of the proposed system on this thesis is not convenient for the Department of Mechanical Engineering of the University.Finally, it is concluded that the proposed system can be used in other applications, forboth conventional and non conventional fuels, where the operation conditions are similar,but being oversized.