Descripción de una Planta de Biomasa

Básicamente los elementos que integran una planta de combustión de biomasa para la producción de electricidad son:

Parque de combustible.

Sistema de pretratamiento del combustible (si fuese necesario).

Sistema de alimentación del combustible.

Sistema de combustión.

Equipo depuración de gases.

Equipo de eliminación de cenizas.

Equipo tratamiento de agua de alimentación.

Equipo de depuración de aguas residuales.

Turbina de vapor.

Condensador.

Alternador.

Línea de evacuación de electricidad.

Equipos de conexión con la red.

Sistema de refrigeración: agua o aire.

Sistema de control.

Elementos auxiliares: tuberías, bombas, sistema eléctrico.

La elección de todos estos elementos es una tarea difícil, ya que se han de adecuar al combustible disponible y a las condiciones de funcionamiento requeridos.

Existen distintos tipos de caldera de vapor según la tecnología empleada: parrilla (fija, móvil, vibrante), lecho fluido, pulverizado. Cada uno de estos tipos de caldera conlleva diferentes eficacias energéticas, posibilidades de uso de distintas biomasas, costes de inversión, mantenimiento, etc. La elección de la caldera más apropiada depende de la realización de un estudio de optimización de todos estos parámetros.

Generalmente se utilizan calderas tradicionales con parrilla móvil o fija (temperaturas menores de 1.000 º C). A continuación se detalla brevemente cada tipo de caldera:

a) CALDERA ACUOTUBULAR

Las calderas de este tipo constan de tubos longitudinales soldados de tal manera que constituyen paredes completas que encierran la cámara de combustión, a través de la cual fluye el agua que se va a calentar. Por su construcción, la caldera acuotubular se usa casi exclusivamente cuando se emplean presiones de vapor superiores a los 10 Kg. /cm2 (máximo de 24,6 Kg. /cm2),especialmente para proporcionar energía motriz a los generadores de turbinas. La producción de vapor depende de la relación que exista entre la presión y la temperatura del agua.

A cualquier temperatura, por baja que sea, se puede vaporizar el agua, con tal que se disminuya convenientemente la presión del líquido. Igualmente, se puede vaporizar el agua a cualquier presión, siempre que se aumente convenientemente su temperatura. El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no excede los 20 minutos.

Ofrecen una combustión de alto rendimiento, se fabrican en capacidades de 15 hasta 1500 Kw. y por su construcción de tubos de agua se trata de una caldera inexplosible. Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación automática.

b) CALDERA PIROTUBULAR

Se emplean principalmente cuando se necesitan presiones de vapor de no más de 20 Kg. /cm2 en operaciones pequeñas o medianas. Son relativamente baratas y funcionan aprovechando el principio de los gases calientes de la combustión que pasan por tubos de acero colocados en camisas exteriores de agua.

El cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

c) CALDERA DE LECHO FLUIDIZADO

Éstas son capaces de quemar combustible desmenuzado sin tratar, con niveles de humedad de hasta un 55-60%, en una zona mezcladora turbulenta encima de un lecho fluidizado de arena de sílice inerte. El combustible se mantiene en suspensión durante la combustión por la alta velocidad del aire expulsado a través del lecho de arena, lo que determina que la arena adopte propiedades fluidizadas y de libre flujo.Alcanzan temperaturas no mayores a los 800 °C.

El vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por lo que en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor aprovechamiento. El vapor húmedo producido por una caldera de tubos de humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo cual actúa en las paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el consumo de vapor hasta en un 20%. Según esta información se toma la decisión de escoger la caldera acuotubular para la planta de biomasa.

Las condiciones de vapor requerido en las turbinas son variables, siendo típico por ejemplo vapor recalentada a 60 bares de presión y 450 – 480 °C. Esta temperatura no debe ser superada ya que se podrían encontrar problemas debido a la condensación del cloro que integra la biomasa.

En cuanto a las turbinas, en general existen fabricantes que pueden realizar cualquiera de las potencias que se puedan obtener en estas plantas. Es un elemento muy importante y más aún el equipo de condensación de la misma, ya que de ello depende un rendimiento adecuado.

En su rendimiento influyen parámetros como:

• altura del lugar de ubicación, temperatura ambiente, condiciones de vapor, refrigeración, etc.

La disponibilidad de agua para la refrigeración es una cuestión fundamental, si no se dispone de este elemento se puede optar por refrigeración mediante aire. En este caso los rendimientos globales de la planta se podrían ver afectados y se encarecería el coste y mantenimiento, el autoconsumo de energía eléctrica es más elevado.

Otro elemento a tener muy en cuenta en las plantas de biomasa es el almacenamiento y alimentación del combustible. En general se necesitan grandes superficies para albergar la biomasa ya que ésta se suele producir en un tiempo muy breve y es necesario almacenarla durante todo el año. Esto encarece notablemente los sistemas y el conjunto de las instalaciones.

El tratamiento y alimentación de combustible es fundamental ya que se pueden producir paradas notables si estos sistemas no son los adecuados para el tipo de combustible que se quiere utilizar.

La combustión de biomasa genera una gran cantidad de cenizas que han de ser filtradas antes de su emisión a la atmósfera mediante las mejores tecnologías disponibles en el momento. En este sentido cabe destacar la eficiencia de equipos como filtros de mangas y filtros electroestáticos que aseguran en todo momento los niveles de emisión exigidos por la legislación.

Básicamente un esquema de una planta de generación mediante biomasa podría consistir en lo siguiente: