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DESARROLLO DE PROYECTOS CON COMBUSTIBLES BIOMASICOS
Condicionantes de diseño y operación
Iván Morte
INTRODUCCION
• INICIO DE UN PROYECTO CON BIOMASA– Por qué ?
» Alguien tiene un residuo valorizable» Alguien quiere Energia Termica para proceso con
Biomasa» Alguien quiere producir energía eléctrica con biomasa» Alguien quiere rentabilidad en su consumo energético» Alguien necesita reducir sus emisiones a la atmosfera
INICIO DE PROYECTO
• FIJACION DE LAS BASES DE PARTIDA• ESTUDIO DE FACTIBILIDAD• DEFINICION DEL PROYECTO• DEFINICION DEL SISTEMA• PROYECTO BASICO o ANTEPROYECTO
FIJACION DE LAS BASES DE PARTIDA
• DEFINICION DE LAS NECESIDADES• ESTUDIO DE LAS NECESIDADES ENERGETICAS
– Fluido – Produccion
• FIJACION DEL RECURSO VALORIZABLE– Caracterizacion– Cantidad de Recurso disponible
• DEFINICION DEL SISTEMA DE PRODUCCION DE ENERGIA– Tipo– Disponibilidad
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
• FACTIBILIDAD TECNICA– Condicionantes del Combustible– Condicionantes del equipo
• FACTIBILIDAD ECONOMICA– Condicionantes de la rentabilidad– Condicionantes de la Operacion
COMBUSTIBLES
• TIPOS DE COMBUSTIBLES– Pellets y Residuos forestales– Orujillo y hueso de aceituna– Orujo de uva– Cáscara de girasol y almendra– Cáscara de arroz– Polvo de serrin– Glicerina cruda procedente del proceso de
fabricación del biodiesel (Hasta el 80%)– Residuos agricolas de todo tipo– Etc….
CONDICIONANTES DE LOS COMBUSTIBLES
CARACTERIZACIÓN DE LA BIOMASA
· ANÁLISIS INMEDIATO· ANÁLISIS ELEMENTAL. PODER CALORIFICO. COMPOSICION DE LAS CENIZAS. TEMPERATURAS DE FUSION DE LAS CENIZAS ( Sinterizacion )· GRANULOMETRIA. DENSIDAD
ANALISIS INMEDIATO Y ELEMENTAL
• ANALISIS INMEDIATO (%)– Humedad– Volátiles– Carbono Fijo– Cenizas
• ANÁLISIS ELEMENTAL (%)– C – H– N– S– Cl
ANALISIS DE LAS CENIZAS
•COMPOSICION DE LAS CENIZAS•Metales Pesados•Halogenos libres•Sales de Sodio y Potasio
•TEMPERATURAS DE DEFORMACION•Tª de deformación inicial•Tª de reblandecimiento•Tª de hemisferio•Tª de fluidez
CARACTERISTICAS FISICASDEL COMBUSTIBLE
• GRANULOMETRIA– % Finos– Tamaño Maximo– Normas aplicables
• DENSIDAD– Grado de flotabilidad
EQUIPOS DE PRODUCCION DE ENERGIA TERMICA
TIPOS DE EQUIPOS EN FUNCION DEL FLUIDO TERMICO– Agua caliente– Agua sobrecalentada– Vapor saturado– Vapor sobrecalentado
TIPOS DE EQUIPOS EN FUNCION DE SU PRODUCCION– Calderas pirotubulares. hasta 22 ó 25 bar– Calderas acuotubulares. a partir de 25 bar
CONDICIONANTES DEL EQUIPO
SISTEMA DE COMBUSTION– Parrilla fija refrigerada por aire– Parrilla fija refrigerada por agua– Parrila vibratoria refrigerada por aire o agua– Parrilla móvil oscilante– Parrilla móvil viajera y/o rotativa– Lecho fluido atmosférico– Lecho fluido circulante
EMISIONES GARANTIZADAS– Adhesion a las normas estatales y/o autonomicas– Adhesion a las normas particulares– Autorizacion medioambiental integrada
DEFINICION DE LOS EQUIPOS
RESPECTO AL COMBUSTIBLE SE DETERMINARÁ:CONSECUENCIA DE SUS CARACTERISTICAS FISICAS– Consumos de combustible– Tipo y sistema de almacenamiento de biomasa– Preparación de la biomasa: secado, trituración, mezcla,etc..– Sistema de transporte de combustible hasta la caldera. – Sistema de introducción en la caldera: tornillo sin-fin, lanzadores,
por gravedad, pulverización, soplado. etc..
DEFINICION DEL GENERADOR
RESPECTO AL DISEÑO DE LA CALDERA SE DETERMINARÁ:
• SISTEMA DE COMBUSTIÓN A UTILIZAR • DIMENSIONAMIENTO DEL HOGAR Y TIEMPOS DE RESIDENCIA DE LOS
GASES• SUPERFICIES DE CONVECCIÓN• CAUDALES DE AIRE PRIMARIO, SECUNDARIO Y POSTCOMBUSTION• CAUDALES DE COMBUSTIBLE (modulacion)
DISEÑO DEL GENERADOR
ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO
• Velocidades de gases adecuadas. Evitar depósitos. Pero también erosiones en las superficies de convección
• Sistema adecuado de limpieza: sopladores, golpeteo, ultrasonidos..• Determinar donde se pueden producir temperaturas de deformación de
cenizas.• Cantidad de cenizas esperadas• Sistema de evacuación de cenizas adecuado
DISEÑO DEL GENERADOR Y PERIFERICOS
PREDECIR LAS EMISIONES ESPERADAS
• Emisiones de CO• Emisiones de Nox• Emisiones de SO2• Emisiones de COV• Emisiones de Dioxinas y Furanos• Emisiones de partículas• En función de las emisiones esperadas y los límites permitidos,
implantar y valorar las medidas correctoras
EJEMPLOS DE DISEÑO DE GENERADORES
• PIROTUBULARES• ACUOTUBULARES
• AGUA CALIENTE
• AGUA SOBRECALENTADA
• VAPOR SATURADO
• VAPOR SOBRECALENTADO
CALDERA PIROTUBULAR
Normalmente utilizadas para:- Residuos de madera- Hueso de aceituna- Cáscaras de frutos secos- Hasta 1.800 kw- Agua Caliente Agua
Sobrecalentada y Vapor- Hasta 10 bar- Parrilla fija- Alimentación con tornillo
CALDERA PIROTUBULARSALA DE CALDERAS SOBRE PLATAFORMA TRANSPORTABLE
CALDERA PIROTUBULAR
SILO Y SALA DE CALDERA
CALDERAS PIROTUBULARESHOGAR ACUOTUBULAR
Caldera de tres pasos de agua con un hogar acuotubular.Caldera de tres pasos de agua con un hogar acuotubular.Gama de calderas hasta 20.000 kg/h de vapor y hasta una presión de trabajo de 21 bar.Gama de calderas hasta 20.000 kg/h de vapor y hasta una presión de trabajo de 21 bar.Calderas de agua caliente y sobrecalentada hasta 10 Mw.Calderas de agua caliente y sobrecalentada hasta 10 Mw.Combustibles: biomasa, orujo de uva, orujillo y hueso de aceituna, cáscara de girasol, Combustibles: biomasa, orujo de uva, orujillo y hueso de aceituna, cáscara de girasol, residuos forestales, etc.residuos forestales, etc.
ESQUEMA GENERAL DE UNA INSTALACIÓN
CALDERAS PIROTUBULARES
CALEFACCIÓN DE DISTRITOLYON – VENISSIEUX - FRANCE
CALDERAS ACUOTUBULARES VAPOR SATURADO PARA PROCESO – COMBUSTIÓN BIOMASA
• BIOMASA:
MEZCLA: 75% ORUJILLO DE UVA 25% HRINA DE GRANILLA
• 15 t/h – 10 bar – 180ºC
• AGRALCO (Estella-Navarra)
CALDERAS ACUOTUBULARES GENERACIÓN ELÉCTRICA – COMBUSTIÓN BIOMASA
CALDERAS ACUOTUBULARES
GENERACIÓN ELÉCTRICA – COMBUSTIÓN BIOMASA
• Central eléctrica de 8 Mwe quemando residuos de biomasa extraidos del proceso de extracción de aceite
• 35 t/h – 42 bar – 405ºC
• BIOENERGETICA EGABRENSE, S.A. Cabra (Córdoba)
• CO 100 mg/m3N• NOx 220 mg/m3N• Particles 50 mg/m3N
GENERACIÓN ELÉCTRICA – Calderas para combustión de cáscara de arroz en lecho
fluidizado
RESIDUOS URBANOS – Tratamiento de residuos sólidos urbanos
COMBUSTIBLE: R.S.U.
FUENTE DE CALOR:Gases de Incineración de R.S.U.SISTEMA DE INCINERACION Lecho Fluidizado Rotativo Atmosférico
CONSUMO: 9,2 Tm./Hr.
P.C.I. 3.500 Kcal/kg.
CAUDAL DE GASES 132.900 Kg./Hr. Por Línea
TEMPERATURA GASES 900º C
CONTENIDO EN CENIZAS 740 Kgs./Hr.
DISEÑO V.S.S.A.- E.R.K.
TIPO: 2 Pasos en Cámara de radiación vertical, 1 Paso de Convección Horizontal + 1 Vertical
CONDICIONANTES DE LA RENTABILIDAD
FLUJOS DE COSTOS DEL SISTEMA
• COSTO DEL COMBUSTIBLE• COSTO DE OPERACION• COSTO DE INVERSION ( FINANCIACION )• COSTOS DE MANTENIMIENTO
CONDICIONANTES DE LA OPERACION
CONSIDERACIONES DE OPERACIÓN ADECUADAS
• PERSONAL DE OPERACION• MANTENIMIENTO PREVENTIVO• REPUESTOS • REVISIONES DEL SISTEMA• TIEMPOS DE PARADA• DISPONIBILIDAD
PROYECTO BASICO O ANTEPROYECTO
PREPARACION Y DESARROLLO DEL ANTEPROYECTO
• LOCALIZACION• PREVISION DE SERVICIOS• DEFINICION DEL SISTEMA• REDACCION DEL ANTEPROYECTO• PRESENTACION DEL ANTEPROYECTO ANTE LOS ORGANISMOS
COMPETENTES• OBTENCION DE LICENCIAS• ACOMETIDA DEL PROYECTO GENERAL
GRACIAS POR SU ATENCIÓN