proyecto generacion de energia electrica con basurade centrales normandia

8/20/2019 Proyecto generacion de energia electrica con basurade Centrales NORMANDIA

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UNI

PR

PLANTRESID

DOCENTE: Ing. Jaime Alcide

VERSIDAD AUTONOMRENE MORENO

INGENIERIAELECTROMECANICA

YECTO DE CENTRALESELECTRICAS

DE INCINERACIÓOS SÓLIDOS URBA

``NORMANDIA``

s Alvarado

SANTA CRUZ , Noviemb

GABRIEL

DE OS

e del 2013


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MEMORIA 2

1. INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETO DEL PROYECTO

El objeto de este proyecto es el de realizar el diseño, dimensionamiento y análisis de

los equipos necesarios para la ejecución de una planta incineradora de Residuos

Sólidos Urbanos con recuperación de energía.

La planta contará con dos líneas de incineración, cada una con capacidad para

incinerar 17 toneladas de R.S.U a la hora, empleando para ello hornos con tecnología

de parrilla mecánica de rodillos giratorios. El calor generado en el proceso de

combustión será recuperado en una caldera de tiro horizontal donde se generará el

vapor que accionará el grupo turboalternador.

1.2 RESUMEN DE LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA

Ventajas de la incineración

Reducción en peso y volumen (95%) de los residuos.

Protección del medio ambiente (fiabilidad de las instalaciones de depuración

de gases y alta calidad de combustión).

Alta disponibilidad y fiabilidad.

Valorización energética de los residuos.

disminución de la necesidad de vertederos.

Valorización de escorias y cenizas.

Tecnologías a emplear en la planta


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MEMORIA 3

Las tecnologías a emplear en la planta son:

Combustión

o Tecnología de parrilla de rodillos rotativos, por su capacidad de

incinerar el residuo en bruto según llega a la planta sin necesidad de

tratamiento previo.

o Alta calidad de combustión. (Tiempo de residencia de los gases de 2

segundos a temperaturas superiores a 850ºC).

o Muy bajo contenido de inquemados en escorias y gases.

o Sistema de control automático.

o Quemadores auxiliares para arranque y mantenimiento de los

parámetros de la combustión.

Caldera

o De tiro horizontal

o Baja velocidad de los gases

o Limpieza por golpeoo Condiciones de vapor moderadas (420º y 40 bar) para alargar la

duración de los haces de superficies calefactoras.

Limpieza de gaseso Sistema de depuración semiseco consistente en absorbedor, sistema

de desnitrificación, inyección de carbón activo y filtro de mangas,

con su correspondiente equipo de control y medición.


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MEMORIA 4

Datos básicos de diseño

Capacidad de tratamiento anual 281.050

t

año

Numero de líneas 2

PCI de diseño 1798 Kcal

Kg

Tecnología del horno Parrilla de rodillos rotativos

Potencia suministrada por RSU

83.627,9 kw

Rendimiento38.1%

Potencia entregada a la red 31.874,25KW

Tabla 1. Principales datos de la planta.


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MEMORIA 5

2. BASES DEL PROYECTO

2.1.2 COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS

La composición de los residuos que serán incinerados por la planta es muy variable,

y depende de diversos factores tales como hábitos, grado de desarrollo, situación

económica, etc.

En cualquier caso, es importante acotar los márgenes de composición del afluente de

residuos con en fin de determinar parámetros importantes para el diseño de la planta,

como el poder calorífico del combustible o el volumen de aire necesario para

completar el proceso de combustión.

La composición media de los residuos obtenida es:

COMPONENTE %

PAPEL 10,18

CARTON 0,00

PLASTICO 14,32

GOMA 7,00

CUERO 0,00

TEJIDOS 0,00

MADERAS 0,00

JARDINERIA 0,00

ALIMENTOS 52,54

FINOS 0,00

METAL Fe. 2,52

METAL NO Fe. 0,29

VIDRIO 1,41

OTROS 11,74

TOTAL 100,00

HUMEDAD INCLUI.

Tabla 5. Composición media de los residuos.


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MEMORIA 6

El análisis químico de los mismos arrojó el siguiente resultado:

ELEMENTO %

CARBONO 21,32HIDROGENO 2,82

OXIGENO 13,93

NITROGENO 0,49

CLORO 0,14

AZUFRE 0,09

CENIZAS 19,21

AGUA 42,00TOTAL 100

P.C.I. (Kc/Kg) 1798

P.C.I. (Kj/Kg) 7527

P.C.S. (Kc/Kg) 2187

P.C.S. (Kj/Kg) 9156Tabla 6. Composición química de los residuos.

Composición de los residuos11,74%

1,41%

0,29%

2,52%

52,54%

10,18%

14,32%

PAPEL

PLASTICO

ALIMENTOS

METAL Fe.

METAL NO Fe.

VIDRIO

INERTES

Tabla 7. Composición media de los residuos.

AGUA


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MEMORIA

3 DESCRIPCIÓ

3.1 DIAGRAMA

GENERAL DE LA PLANTA

E PROCESOS

7


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MEMORIA

3.4 ÁREA DE

R.S.U.

3.4.1. Foso de resi

El foso de residu

pueda almacenar l

Considerando la c

el número de línea

las dimensiones út

El foso de residu

bomba sumergibl

almacenamiento,

El aire necesariode forma que éste

escape de olores o

.

ECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO Y

duos

s estará construido en hormigón y se dime

a producción de residuos de tres días.

apacidad de la planta de diseño elegida en l

s (2), y estimando una densidad de residuos

iles de almacenamiento en el foso serán de 8.

os estará dotado de un sistema de drenaje

e para la extracción de los lixiviados

ara su posterior inyección en el horno.

ara la alimentación del horno de combusti se encuentre en constante depresión, evitá

partículas a la atmósfera.

8

LIMENTACIÓN DE

sionará de forma que

a planta (17 t

),h línea

en el foso de 0,30 t

,

m3

.160 m3 .

y su correspondiente

roducidos durante el

n se aspirará del foso, dose de esta forma el


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MEMORIA 9

3.4.3 Triturador de elementos voluminosos

La planta contará con un equipo destinado a la adecuación del tamaño de aquellos

residuos que resulten demasiado voluminosos para ser introducidos directamente en

el incinerador.

Este equipo estará situado en la plataforma de descarga y procesará los residuos que

lo requieran antes de ser descargados en el foso.

Contará con una tolva sobre la que descargarán directamente los vehículos de

transporte.

El triturador estará formado por una serie de rodillos destrozadoresconvenientemente dimensionados y equipados con un dispositivo de inversión de

marcha, que permite el procesado de chapas, latas y bidones con un espesor de hasta

aproximadamente 2 mm. El material triturado se vaciará directamente a través de una

trampilla en el foso de residuos en bruto. Los elementos no triturables se enviarán a

un contenedor por medio de una grúa basculante..

Para el correcto funcionamiento del triturador el volumen de carga no deberá exceder

los 10 m3

.


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MEMORIA 10

3.5.6. Caldera.

Se ha previsto la utilización de una caldera de circulación natural integrada con el

horno de parrilla con una primera parte de tiro vertical y una segunda parte de tiro

horizontal donde se sitúan los haces de los diferentes equipos de la caldera, esto es,

evaporadores, sobrecalentadotes y economizadores.

En su diseño y dimensionamiento se han tenido en cuenta las particularidades

asociadas a la incineración de residuos sólidos urbanos.

La configuración del hogar principal y de la cámara de combustión permiten

asegurar una permanencia de los gases de combustión a una temperatura superior a

850ºC durante más de dos segundos, así mismo, la configuración adoptada impide la

combustión incompleta de las partículas incandescentes, y con ello, la formación de

CO.

En general las variables que se han tenido en cuenta para el diseño de la caldera a fin

de optimizar su funcionamiento y reducir la problemática asociada a procesos de

erosión, ensuciamiento o erosión son:

Temperatura de los gases y vapor (corrosión).

Velocidad de los gases de combustión (erosión).

Disposición de las superficies calefactoras.

Geometría de las superficies calefactoras.

Naturaleza y composición de los gases de combustión.

Parámetros del caudal de vapor a generar.


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MEMORIA 11

Requisitos generales

La forma del hogar está configurada de modo que se garantice una combustión

óptima de los gases.

La caldera esta dimensionada para que la temperatura de salida de los gases de

combustión sea de 200ºC, contando con el ensuciamiento de las superficies calefactoras

provocado por el funcionamiento. La temperatura máxima de éstos será de 240ºC.

(Temperatura que se alcanzará tras 6.000 horas de servicio sin limpieza manual).

Descripción técnica de la caldera de vapor.

La caldera está formada por una cámara radiante integrada con la parrilla de

incineración (tiro vertical) y una sección horizontal convectiva equipada con los bancos

de tubos relativos a los sobrecalentadotes, evaporizadores y economizadores. En ella se

llevarán a cabo los siguientes procesos:

Recuperación de calor en forma de vapor sobrecalentado con unas

condiciones nominales de 420ºC y 40 bar.

Enfriamiento de los gases de combustión a una temperatura aproximada de

200ºC.

Retención de parte de las cenizas volantes.

A continuación se muestra un plano de la caldera, donde se pueden apreciar las

diferentes partes de la misma, en concreto:

La cámara radiante de tiro vertical situada sobre la parrilla (5).

La cámara convectiva de tiro horizontal con los haces correspondientes a los

evaporadores, economizadores y sobrecalentadores, con la disposición

anteriormente expuesta (8) y (9).


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MEMORIA 12

El calderín de vapor, situado en la parte superior de la cámara radiante en

disposición transversal.

Las tolvas de recogida de partículas volantes procedentes del sistema dedeshollinado de las superficies calefactoras por golpeteo (12).

Ilustración 20. Caldera de tiro horizontal. [WAEC06]


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MEMORIA 13

Resumen de los datos técnicos de la caldera

A continuación se muestra un resumen con los principales datos técnicos de la

caldera.

Potencia calorífica del

incinerador25.601 KW

Temperatura de los gases de

combustión a la entrada de la

caldera (aprox.)

1.050ºC

Temperatura de los gases a la

salida de la caldera, en cond.

normales.

200ºC

Temperatura máxima de los

gases a la salida tras 6.000 h de

funcionamiento

240ºC

Sobrepresión máxima admisible

de servicio.56 bar

Presión salida del

sobrecalentador40 bar

Temperatura de vapor a la salida

del sobrecalentador420ºC

Temperatura de agua de

alimentación al economizador130ºC

Caudal de vapor previsto 26.841 Kg/h

Tabla 20. Características técnicas de la caldera (por cada línea).


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MEMORIA 14

4.6. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE GASES.

4.6.1. Contaminantes presentes en los gases.

Los contaminantes que se encuentran presentes en el flujo de gases producto de la

incineración de los residuos son:

Óxidos de azufre, como el SO2 y el SO3 .

Ácido clorhídrico (HCl)

Monóxido de carbono (CO), originado por una combustión incompleta.

Óxidos de nitrógeno ( NO x ). La procedencia de los óxidos de nitrógeno puede

ser de dos tipos:

o NO x Térmico, originado por la reacción entre el nitrógeno y oxígeno

presentes en el aire de combustión a altas temperaturas.

o NO x Combustible, producto de la reacción entre el oxígeno del aire y

el nitrógeno presente en el combustible.

Compuestos orgánicos tales como dioxinas, furanos, clorobencios,

clorofenoles e hidrocarburos poliaromáticos.

Metales pesados presentes en el flujo de residuos como plomo, cobre,

cadmio, mercurio, siendo éste último el más problemático al volatilizar a

330ºC.

Partículas sólidas compuestas de inquemados provocados por combustiones

incompletas.


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MEMORIA 15

4.6.3. Descripción del sistema de tratamiento de gases.

Para llevar a cabo la limpieza de gases de escape y cumplir la normativa vigente al

respecto recogida en el anterior punto, se dispondrá un sistema semiseco de limpiezacompuesto por:

Sistema de inyección de amoniaco en el horno.

Absorbedor para neutralización con instalación de lechada de cal.

Inyección de carbón activo.

Filtro de mangas.

Ventilador de tiro inducido.

Chimenea de evacuación.

Sistema de control de emisiones.

Existirán dos sistemas en paralelo, uno por cada línea de incineración, descargando

ambos a una única chimenea multiconducto. La instalación de preparación de

lechada de cal será única para ambas líneas, así como los sistemas de almacenaje de

carbón activo y urea.


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MEMORIA 16

4.7 CICLO AGUA – VAPOR Y GENERACIÓN DE ENERGÍA.

La planta contará con un sistema de recuperación de energía consistente en un ciclo

de Rankine. Las funciones principales de los componentes de este ciclo serán:

Utilizar el vapor producido en el conjunto horno-caldera para la generación

de energía eléctrica.

Suministrar vapor (procedente de las dos extracciones de la turbina) a los

distintos consumidores (precalentador, desgasificador).

Recuperar el agua de condensación y con ella alimentar de nuevo la caldera,

cerrando el ciclo.

El ciclo de vapor estará optimizado para alcanzar la máxima producción de energía

eléctrica posible, compatible con los criterios de alta disponibilidad de la instalación

y coste económico aceptable para el servicio al que se destina la planta. Por este

motivo se escogerán los siguientes parámetros y criterios de diseño:

Características del vapor sobrecalentado producido en la caldera: 40 bar y

420ºC.

Turbina con dos extracciones destinadas al precalentador de alta presión y a

la desgasificación.


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MEMORIA 17

4.7.1 Colector principal.

Es el lugar físico donde se acopla la producción de vapor de ambas líneas.

El colector principal ejercerá, además de las funciones propias de un colector, las de

separación de condensados por medio de un purgador. El vapor en el colector

principal se encuentra a 40 bar y 420ºC.

El sistema de control de la turbina mantendrá constante la presión en el colector. En

caso de turbina parada, dicha presión se controlará a través de la válvula del

conducto de by-pass de la turbina.

4.7.2 By-pass de turbina.

La tubería de by-pass de la turbina irá desde el colector principal hasta el

aerocondensador y contará con una estación reductora de presión hasta 0.8 bar y

temperatura hasta 120ºC. Esta reducción de temperatura se logrará mediante la

inyección de agua tratada procedente de la línea de agua de alimentación (130ºC).

La estación reductora de presión tendrá capacidad para recibir el 100% del vapor

generado en la caldera en el punto MCR (Maximun Continuous Rate).

Durante el arranque o cuando las condiciones del vapor no sean las adecuadas para

su admisión en la turbina, o cuando ésta se encuentre parada, el controlador de

presión enviará una señal para abrir la válvula de by-pass, reduciéndose de esta

manera la presión del vapor hasta valores admisibles por el aerogenerador.


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MEMORIA 18

4.7.3 Turbina.

La planta contará con una turbina para la generación de energía. Será de tipo

multietapa de condensación y contará con dos extracciones para servicios dedesgasificación y precalentamiento, mejorándose de esta forma el rendimiento global

de la instalación.

La turbina constará de:

Carcasa: estará fabricada de acero, aleada de fundición de acuerdo con las

características del vapor. Estará dividida horizontalmente, y cada mitad iráreforzada a fin de asegurar la estanqueidad del vapor. Dispondrá de aberturas

en la mitad superior con el fin de facilitar la realización de inspecciones

internas. La distribución del vapor será simétrica en el contorno de la carcasa.

Rotor: Será de tipo sólido – flexible, ya que permite agilizar y homogeneizar

el calentamiento para reducir el tiempo de arranque, y se reducen las fugas de

vapor.

Alabes fijos: Irán ensamblados individualmente al diafragma de la turbina y

estarán fabricados en aleación de acero al cromo.

Dispositivos de seguridad: La turbina estará equipada con los siguientes

dispositivos de seguridad:

o Protección de sobrevelocidad.

o Protección de baja presión de aceite de lubricación con arranque

automático de la bomba auxiliar de aceite.

o Indicadores locales y mecanismos de parada de emergencia.

o Mecanismo de disparo remoto.

o Cojinete de empuje.

o Diversas alarmas: baja presión del aceite de lubricación, alta

temperatura de los cojinetes, caída de presión anormal o vacío, etc.


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MEMORIA 19

Engranaje reductor: La caja de engranajes reductores de velocidad será de

simple etapa y eje paralelo, con alto grado de perfeccionamiento en lo

referido a potencia, eficiencia y operación. Las ruedas de los engranajes serán

helicoidales.Todos los cojinetes estarán lubricados, presentando por tanto el engranaje un

alto grado de calidad para asegurar una larga vida útil.

La turbina estará dimensionada para que sea capaz de admitir la totalidad del vapor

generado en las calderas de ambas líneas en el punto MCR (maximun continous

rate). En estas condiciones, el caudal de vapor admitido será de 53.7 t/h a 38 bar y

415ºC.

A continuación se recogen las principales características técnicas de la turbina, así

como los materiales empleados en la fabricación de sus distintos componentes.

Unidades 1

Tipo Condensación multietapa.

Presión del vapor de admisión 38 bar.

Temperatura del vapor de

admisión415ºC

Presión de vapor (descarga) 0.2 bar.

Extracciones de turbina 2

Potencia 40 MW

Tabla 26. Características técnicas de la turbina.


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MEMORIA 20

La turbina que se selecciono es de la marca siemens modelo STS-600.


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MEMORIA 21

4.7.4 Alternador.

La planta contará con un generador de energía eléctrica que consistirá en unalternador trifásico, de dos pares de polos.

Datos característicos del alternador

Potencia nominal 50000 KVA

Tensión nominal 24.9 KV

Intensidad nominal 1205 A

Factor de potencia 0.8

Frecuencia 50 Hz

Pares de polos 2

Velocidad 1500 r.p.m.Clase de aislamiento estator y

rotorF

Tabla 29. Características técnicas del alternador.

A continuación se analizan los aspectos constructivos de las diferentes partes que lo

componen


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MEMORIA 22

Protecciones del generador

El generador contará con el siguiente esquema de protecciones eléctricas:

Ilustración 25. Protecciones eléctricas del generador

El generador contará con un relé digital multifunción que englobará las siguientes

funciones:

Función ANSI Defecto

Diferencial generador 87G Fallas en generador

Sobretensión 59Sobretensión por

defecto

Sobrefrecuencia 81 Defecto de f en red

Sobreintensidad 51 Variaciones de

Sobrecarga 49 Sobretemperatura

Secuencia inversa 46Desequilibrio

corrientes

Pérdida excitación 40Defecto de

excitación

Potencia inversa 32Generador acoplado

como motor

Tierra estator 64 Fallas de tierra en elgenerador

Tabla 30. Relé multifunción de protección del generador.


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MEMORIA 23

4.7.5 Bombas extractoras de condensado

La planta contará con dos bombas extractoras de condensado siendo cada una capaz

de extraer el 100% del caudal requerido.

Éstas bombearán el condensado desde el condensador de vapor de extracción de la

turbina hasta la unidad desaireadora, a través de dos calentadores de agua de

alimentación.

4.7.6 Desaireador

La unidad desaireadora está formada por un recipiente de almacenamiento

horizontal, y un desaireador/calentador de tipo pulverizador, de contacto directo, de

una pieza.

Las dos funciones principales del desaireador son proporcionar una etapa de

desaireación y calentamiento final para el agua de alimentación, y mantener una

reserva de agua en el tanque de almacenamiento para satisfacer demandas transitorias

de la instalación de calderas.

El recipiente de almacenamiento se alimenta con vapor de extracción de la turbina.

El agua de alimentación entra en la cabeza del desaireador a través de una válvula de

control de nivel y un tubo pulverizador dotado de una válvula de pulverización

interna.

La unidad está diseñada para funcionar a la presión de descarga de 1.5 bar.

El diseño del desaireador será tal que presente una superficie de contacto agua vapor óptima. El vapor procedente de la extracción de la turbina se inyectará en el

recipiente de almacenamiento y subirá en contracorriente al agua, calentándola a la

temperatura de saturación, y de esta forma se liberarán los gases disueltos en la

misma, que posteriormente serán venteados de la parte superior del desaireador a

través de una placa de orificio que mantendrá la presión de operación del equipo.

Durante este proceso la mayor parte del vapor se condensará para caer con el agua de

alimentación, en el recipiente de almacenamiento.


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MEMORIA 24

El diseño de la unidad conseguirá un alto grado de conversión antes de que se vea

afectado el contenido residual de oxígeno de salida. El límite de funcionamiento se

alcanzará cuando el flujo no mantenga una pulverización adecuada.

4.7.7 Calentadores de agua de alimentación

El calentador de alimentación primario calentará el condensado de la bomba de

extracción con vapor extraído de la sección de baja presión de la turbina. Este vapor

posteriormente al proceso de cesión de calor se condensa y es drenado en el tanque

de almacenamiento del desaireador.

El calentador de agua de alimentación secundario está diseñado para extraer calor delagua purgada procedente de la caldera, después de lo cual será vertida al depósito de

evacuación.

4.7.8 Bombas de alimentación de caldera.

Cada caldera estará provista de dos bombas de alimentación capaces cada una de

suministrar el 100% de la carga requerida. Las bombas serán accionadas mediante un

motor eléctrico y tendrán diseño de etapas múltiples, siendo éste el mas adecuado para el funcionamiento en continuo a temperatura y presión de agua elevadas.

La bomba de alimentación operativa toma el agua del desaireador y la bombea

directamente a la caldera a través del precalentador.

El flujo de agua a la caldera está controlado para mantener el flujo equivalente de

masa al flujo de vapor de la caldera gracias a una válvula moduladora en la línea de

alimentación. En caso de fallo de la bomba de alimentación, la bomba de reserva

arrancará automáticamente, con el fin de asegurar la correcta alimentación de la

caldera.

Cada bomba contará con una válvula by-pass de flujo mínimo, para proteger la

bomba en el caso de reducción de la alimentación a la caldera.

Durante su recorrido, y antes de su llegada a la caldera, el agua será aditivada con

secuestrantes de O2 e inhibidores de incrustaciones (hidracina, fosfatos o similares).


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MEMORIA 25

4.7.10 Aerocondensador.

La planta constará de una instalación de condensación que comprenderá los equipos

y complementos necesarios para condensar el vapor de escape de la turbina o el procedente de las calderas de vapor vía by-pass, empleando únicamente aire como

elemento refrigerante.

La instalación consistirá básicamente en intercambiadores de calor vapor/aire

dispuestos en forma de tejado a dos vertientes, con los extremos cerrados por paredes

de chapa, formando un recinto en cuya parte inferior se alojan los grupos

motoventiladores encargados de impulsar aire al interior de dicho recinto,

obligándole a circular a través de los haces tubulares aleteados a contracorriente.

Aire de enfriamiento

El flujo de aire de enfriamiento a través de los bancos de tubos del condensador

principal se suministra por medio de ocho ventiladores de flujo axial con motores

eléctricos de dos velocidades.


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MEMORIA 26

4.10 SERVICIOS

4.10.1 Sistema de agua desmineralizada

La planta contará con un sistema de producción de agua desmineralizada para el

suministro del agua de aporte necesaria para compensar las pérdidas por purgas y

venteos en el sistema agua – vapor.

La calidad del agua desmineralizada producida cumplirá con los requisitos de la

norma UNE 9-075/85 para agua de calderas de circulación natural, vapor

sobrecalentado a 40 bar., 420ºC y en particular con los siguientes valores:

conductividad………………….. ≤ 1µS/cm

sílice……………………………≤ 0.02 ppm SiO2

El sistema estará diseñado y dimensionado para tratar el agua procedente de la red de

agua potable. Consistirá en un tratamiento por intercambio iónico mediante una línea

compuesta por un filtro de carbón activo y un lecho mixto de resinas.

La colocación del filtro de carbón activo al inicio del proceso evita la llegada de

oxidantes como el cloro libre que dañan la resina de intercambio.

Descripción de la instalación

La planta contará con una línea de tratamiento compuesta por un filtro de carbón

activo de disposición cilíndrica vertical, construida en poliéster reforzado con fibra

de vidrio, su batería de tuberías y válvulas manuales. El filtro es de operación manual

dado que sólo precisa de un lavado manual cuando se detecte una determinada

pérdida de carga. A tal efecto contará con un manómetro diferencial

A continuación sigue un lecho mixto con resinas catiónica y aniónica fuerte. Se

dispondrá un depósito para el almacenamiento de agua desmineralizada con

capacidad suficiente para realizar el llenado inicial de la caldera y del circuito agua-

vapor.

Una vez acabo su ciclo de trabajo las resinas deberán regenerarse con objeto de

devolverles su acción permutante. El sistema incluirá un equipo de regeneración de


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MEMORIA 27

resinas mediante los reactivos ácido clorhídrico al 36 % e hidróxido sódico al 50%,

que estarán contenidos en depósitos de almacenaje con capacidad suficiente para una

regeneración. El agua de dilución de los reactivos se aspirará del tanque de agua

desmineralizada. La mezcla será impulsada por una bomba portátil e inyectada en lascolumnas por medio de aire comprimido.

El proceso de regeneración se iniciará de forma semi-automática o completamente

automática cuando la conductividad del agua (medida mediante un conductivímetro)

supere un valor preestablecido. Todas las secuencias de funcionamiento estarán

controladas por medio de un PLC.

4.10.2 Sistema de agua de refrigeración.

La planta contará con un circuito cerrado de agua de refrigeración cuya finalidad es

la de disipar el calor producido por el funcionamiento de algunos equipos.

El calor absorbido por el circuito se disipa a la atmósfera por medio de un

aerorefrigerante situado en la cubierta de la sala de la turbina.

El circuito contará de dos bombas de agua de refrigeración (una en reserva), un

aerorefrigerante, y un depósito de expansión atmosférico.

El circuito suministrará agua de refrigeración a los siguientes componentes:

Sistema de refrigeración del turbogrupo.

Sistema de refrigeración del aceite de la turbina de vapor.

Refrigeración de los cojinetes de las bombas de alimentación de agua de la

caldera.

El control de temperatura del circuito se realiza por medio del control de los

ventiladores del aerorefrigerante.

El circuito se llenará con agua de servicios a la que se añadirá un aditivo

antiincrustante.


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MEMORIA 28

4.11 SISTEMA ELÉCTRICO.

La energía eléctrica que precisa la planta se suministrará a partir de la producida por

ella misma, exportando el exceso de energía producida al sistema interconectado

nacional (SIN).

Los datos técnicos más importantes de la instalación son los siguientes:

Tensión nominal de suministro 24.9 KV. 3 fases, 50 Hz, con variaciones de±

10% en tensión y ± 5% en frecuencia. La variación simultánea de ambas será

como máximo de ± 10%.

Caída de tensión por arranque de motores: 20%.

Neutro puesto a tierra a través de transformador de intensidad con corriente

de falta limitada a 5 A.

Corriente trifásica a 50 Hz.

Número de alimentaciones dadas: Una al 100% de la potencia precisa.


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MEMORIA 29

4.11.4 Red de tierra.

La configuración de la red de tierra se diseñará de forma que el valor máximo

permisible, en cualquier punto de la instalación, no supere 5 Ω.

Se dispondrán pozos de tierra, formado cada uno de ellos por 3 picas de acero

cobreado de 2400 mm de longitud y 20 mm de diámetro. Estos pozos darán servicio

a los motores, neutro de transformador, partes metálicas sin tensión tales como

herrajes, cubas de transformadores, carcasas de cabinas y cuadros y barras de tierra

de los cuadros eléctricos.

La interconexión de todos estos pozos de tierra se hará mediante un anillo principal

de cobre de 70 mm2

16 mm2 .

de sección. En derivaciones la sección mínima no será inferior a


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2 CÁLCULOS


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CÁLCULOS 31

1.-CÁLCULO DEL PCI

Tras realizar un análisis de los residuos procedentes de la zona donde se va a instalar la

planta incineradora se determinó que la composición de los mismos es la siguiente:

Elem Quim %

C 21,32

H 2,82

S 0,09

O2 13,93

N2 0,49

Cl2 0,14

Cenizas 19,21

H2O 42

total 100

Tabla 1. Composición química de los residuos

Para obtener el PCI de los residuos se pueden emplear diversos procedimientos:

Fórmula de Dulong


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CÁLCULOS 32

Bomba calorimétrica

El poder calorífico de los RSU analizados se puede determinar experimentalmente

mediante un ensayo en una bomba calorimétrica siendo los resultados obtenidos los

que se muestran a continuación proporcionados por Bolivia ecológica:

A continuación se muestra una tabla con los resultados obtenidos en el cálculo del PCI

según los diferentes procedimientos

Dulong

PCS(Kcal/Kg)

PCI (Kcal/Kg)

2095,74

1693,48

Bomba calorim.

PCS(Kcal/Kg) 2187

PCI(Kcal/Kg) 1798

Tabla2. Resultados cálculo del PCI

En adelante se adoptará como PCI de los RSU los resultados obtenidos mediante el

ensayo en bomba calorimétrica.


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CÁLCULOS 33

2.- DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA INCINERADORA

La planta incineradora procesará los residuos procedentes de santa cruz de la sierracon 1100.000 hab

habitantes, con una generación de RSU estimada de 0,7 Kg

.hab día

2.1 CAPACIDAD DE LA PLANTA

Toneladas a tratar = 110000 hab· 0.7 Kg

hab día

·365 días

= 281.050año

t

año

2.2 DISPONIBILIDAD

Se considerará que la planta funcionará 313 días al año, lo que corresponde a una

disponibilidad de:

Disponibilidad =

313

=85,75%365

2.3 INCINERACIÓN TEÓRICA HORARIA

2.4 NÚMERO DE LÍNEAS DE INCINERACIÓN

Por razones de versatilidad la planta contará con dos líneas de incineración


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CÁLCULOS 34

2.5 CAPACIDAD TEÓRICA DE CADA LÍNEA

37,41 t

Capacidad teórica de cada línea = h2líneas 18,705 t

h línea

2.6 CAPACIDAD DE DISEÑO ELEGIDA

En previsión de un futuro incremento en el nivel de producción de RSU, se adoptará

una capacidad de incineración por línea superior a la teórica.

Capacidad diseño elegida = 20 t

h línea

2.7 CAPACIDAD TOTAL DE INCINERACIÓN DE LA PLANTA

La capacidad total de incineración de la planta según la capacidad por línea adoptada

será:


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CÁLCULOS 73

5. ESQUEMA CICLO DE VAPOR


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CÁLCULOS 74

6.- CICLO DE VAPOR

12 – Tabla resumen ciclo de vapor

A continuación se muestra una tabla con los resultados obtenidos:

Punto TºC P(bar) v(m3/Kg) h(KJ/Kg) s(KJ/KgK) x Estado

1 420 40 0,076058 3260,18 6,8358 -Vapor

sobrecalentado

1' 415 38 0,079941 3251,786 6,847378 -Vapor

sobrecalentado

2s 140 3,61 0,5 2699,85 6,847378 0,9841 Líquido-vapor

2 150,307 3,61 0,5334 2755,043 6,98486 -Vapor

sobrecalentado

3s 111,37 1,5 1,1115 2601,923 6,98486 0,9588 Líquido-vapor

3 111,37 1,5 1,121 2620,3 7,0326 0,967 Líquido-vapor

4s 60,06 0,2 6,7 2317,8 7,0326 0,876 Líquido-vapor

4 60,06 0,2 6,884 2373,85 7,2 0,9 Líquido-vapor

5 60,06 0,2 0,001017 251,38 0,8319 0 Líquido saturado

6 60,06 1,5 0,001017 251,55 0,8319 - Líquido comprimido

7 111,37 1,5 0,001053 467,08 1,4335 0 Líquido saturado

8 112,714 42,1 0,00105 472,78 1,4482 - Líquido comprimido

9 130 40 0,00107 550,28 1,6343 - Líquido comprimido

10 140 3,61 0,00108 589,11 1,739 0 Líquido saturado

Tabla 12. Tabla resumen estados ciclo de Rankine.

.


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CÁLCULOS 75


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CÁLCULOS 76


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CÁLCULOS 77


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CÁLCULOS 79

7.- BALANCE DE POTENCIAS

7.1-POTENCIA SUMINISTRADA

La potencia suministrada es la aportada por la incineración de los residuos así como

la aportada por el aire empleado en dicha combustión.

Residuos

7.2- POTENCIA DISIPADA

7.2.1 POTENCIA DISIPADA EN EL HORNO

Pérdidas por inquemados

Se estimarán las pérdidas por inquemados en un 1,2% de la potencia totalsuministrada:

. .

W inquemados 0,012 W su min istrada 0,012 83627,9 1003,53kW

Pérdidas por escorias y cenizas

Se estimarán las pérdidas por escorias y cenizas en un 1,5% de la potencia

total suministrada:

. .

W inquemados 0,015W su min istrada 0,01583627,9 1254.42kW


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CÁLCULOS 80

Pérdidas por radiación y gases de escape

Se estimarán las pérdidas por radiación en un 1% de la potencia total suministrada:

. .

W inquemados (0,01+0.173)W su min istrada 0,18383627,9 15303,9kW

Potencia total disipada en el horno

. . . . .

W PerdidasHorno W inquemados W EescoriasCenizas W radiación

.W PérdidasHorno 1003.53 1254,2 15303,9 17.561,63kW

7.2.2- POTENCIA DISIPADA EN EL CICLO DE VAPOR

Pérdidas por purgas

Se estimará una potencia disipada por purgas del 0,3% de la potencia totalsuministrada

. .

W purgas 0,003W su min istrada 0.00383627,9 250,88kW

Pérdidas auxiliares de vapor

Se estimarán unas pérdidas por pérdidas auxiliares del 0,95% de la potencia

total suministrada

. .

W aux vapor 0,0095W su min istrada 0.009583627,9 794,46kW


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CÁLCULOS 81

Pérdidas mecánicas del conjunto turbina-alternador

Se estimarán unas pérdidas mecánicas del 1% de la potencia total suministrada

. .

W mecánicas 0,01W su min istrada 0.0183627,9 836,279kW

Pérdidas en el condensador

La potencia perdida en el condensador para llevar el agua a las condiciones

iniciales será:

W condensador 0.32* 83627,9 =26.685,546 KW

Potencia total disipada en el ciclo de vapor

. . . . .

W Ciclo vapor W purgas W aux vapor W mecánicas W Condensador

.

W Ciclo vapor 250,88 794,46 836,279 26.685,546 28567,165kW


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CÁLCULOS 82

7.2.3- POTENCIA TOTAL DISIPADA

La potencia total disipada en la instalación será la suma de las pérdidas en el horno y en

el ciclo de vapor:

. . .

W DisipadaTotal W hornoW ciclo vapor

.

W DisipadaTotal 17561,63kW 28567,165kW 46128,79kW

7.3-POTENCIA GENERADA

La potencia generada en la planta será la diferencia entre la potencia total suministrada

y la potencia disipada en el horno y en el ciclo de vapor.

. . .

W Generada W su min istrada W disipada

.

W Generada 37499.105kW

7.4 POTENCIA AUTOCONSUMO

Se destinará un 15% de la potencia generada para el autoconsumo de la planta

incineradora.

. .

W autoconsumo 0,15W generada

.

W autoconsumo 0,1537499.105 5624,86 kW


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CÁLCULOS 83

7.5 POTENCIA ENTREGADA A LA RED

La potencia restante será suministrada a la red por medio de la subestación y el centro

de transformación.

. . .

W red W generada W autoconsumo

.

W red 37499.1055624,86 31874,25 kW


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CÁLCULOS 84

7.6 TABLA RESUMEN POTENCIAS

A continuación se muestra una tabla que recoge todas las potencias

Potencia RSU 83.627,9 kW

Potencia total suministrada 83.627,9 kW

Pot. Perd. Inquemados 1003,53 kW

Pot. Perd. Escorias y cenizas 1254,42 kW

Pot. Perd. Radiación y gases de escape 15.303,9 kW

Potencia disipada horno 17.561,63 kW

Pot. Perd. Purgas 250,88 kW

Pot. Perd. Aux.-vapor 794,46 kW

Pot. Perd. Mecánicas 836,279 kW

Pot. Perd. Condensador 26.685,546 kW

Potencia disipada ciclo vapor 28567,165 kW

Potencia total disipada 46.128,79 kW

Potencia generada 37.499,105 kW

Potencia autoconsumo 5.624,86 kW

Potencia red 31.874,25 kW

Tabla 14. Balance de potencias de la instalación.


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CÁLCULOS 85

8.- RENDIMIENTOS

RENDIMIENTO TOTAL DEL CICLO

El rendimiento total del ciclo se define como el cociente entre la potencia entregada

a la red y la potencia suministrada por la incineración de los residuos.

Total

.

W Re d .

W Su min istrada

Incineradora

31.874,25

83.627,9 38.1%


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3 ESTUDIO ECONÓMICO


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ESTUDIO ECONÓMICO 87

3. ESTUDIO ECONÓMICO

3.1 OBJETO

El objeto de este estudio económico es el de analizar la viabilidad económica de la

planta incineradora de residuos sólidos urbanos.

Para ello, se valorará la viabilidad económica , considerando una vida efectiva de la

planta de 25 años.

3.3 INVERSIÓN

La inversión inicial necesaria para la construcción de la planta incineradora de residuos

sólidos urbanos en normandia con recuperación de energía es de 78.000.000$,


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ANEXOS


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proyecto generacion de energia electrica con basurade centrales normandia

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