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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