Tesis caldera de biomasa
Enviado por Gonzalo Coronado • 16 de Octubre de 2015 • Tesis • 4.062 Palabras (17 Páginas) • 658 Visitas
UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN[pic 1]
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química
Ingeniero Patrocinante |
José Luis Vallejos Osorio |
Profesor Guía |
Miguel Ángel Pereira Soto |
OPTIMIZACIÓN DE LA OPERACIÓN DE LA CALDERA DE BIOMASA DEL COMPLEJO FORESTAL NUEVA ALDEA.
GONZALO EDUARDO CORONADO LEIVA
Informe de Memoria de Título
para optar al Título de
Ingeniero Civil Químico
Marzo de 2014
Contenido
Introducción
Objetivos.
Objetivo General.
Objetivos Específicos.
Principios teóricos
Estado del arte
La biomasa y el proceso de combustión
Reacción de combustión
La caldera de vapor
Rendimiento
Situación actual
Medición de propiedades importantes
Caldera de Poder Celulosa Arauco y Constitución S.A.
Características técnicas.
Referencias
Anexo
Anexo A: Subsistemas Caldera de biomasa Nueva Aldea.
Anexo B: Mezclas de diseño y datos operacionales manual.
Introducción
ARAUCO es una compañía forestal chilena y una de las mayores empresas forestales del mundo que posee 45 años de historia. Cuenta con operaciones en Chile, Argentina, Brasil, Uruguay, Estados Unidos y Canadá.
Con el fin de producir y autoabastecerse de energía, ARAUCO emplea calderas que generalmente utilizan biomasa, subproductos de la misma empresa, como combustible renovable, cogenerando el vapor y la electricidad requerido para sus operaciones industriales.
La capacidad instalada de la compañía en Chile, a diciembre de 2012, era de 606 MW. Lo que, junto con cumplir el objetivo de autoabastecerse completamente de energía, le permite entregar 231 MW de excedentes al Sistema Interconectado Central (SIC) [1], convirtiendo a ARAUCO en un importante proveedor de Energía Renovable No Convencional.
La generación mencionada se efectúa mediante 10 plantas en Chile, agrupando a tres de ellas en el Complejo Forestal Nueva Aldea, ubicado en la comuna de Ránquil, región del Bío-Bío.
Dentro de planta Nueva Aldea destaca la Superintendencia de Energía y Recuperación que, entre otros objetivos, se encarga de suministrar el vapor requerido tanto por el proceso productivo, como para la generación de energía eléctrica, la que también es usada en parte para el proceso. Para ello se utilizan dos calderas, una de ellas es la de poder o también llamada de biomasa, que combustiona corteza, aserrín y astillas; y, eventualmente, algún combustible auxiliar, cuando la exigencia de la demanda lo requiere.
Es preciso notar que el complejo Nueva Aldea fue diseñado para de ser autosustentable, lo cual, junto con lo anteriormente mencionado, se aplica hasta al origen de los combustibles usados. Hoy en día, el suministro hacia la caldera de biomasa es generado en un 92% en el mismo complejo industrial y en un 8% de proveedores externos a la planta, pero pertenecientes al grupo ARAUCO.
Es por ello que la Superintendencia de Energía y Recuperación está en constante búsqueda de mejorar la generación de vapor mediante un uso más eficiente de los recursos, disminuyendo tanto el aporte de los combustibles auxiliares, como la emisión de gases contaminantes por la chimenea de la caldera; contribuyendo así, al desarrollo sustentable.
En este contexto es que surge la necesidad de optimizar los parámetros de operación de la caldera de biomasa de acuerdo a las mezclas de combustible disponibles en el complejo forestal Nueva Aldea. Para ello es imprescindible identificar los actuales problemas de alimentación y mezclado, las brechas entre el diseño y la operación; para finalmente, sugerir un plan de acción enfocado en mejorar la operación de la caldera.
Objetivos.
Objetivo General.
Optimizar los parámetros de operación de la caldera de biomasa de acuerdo a las mezclas de combustible disponibles en el complejo forestal Nueva Aldea.
Objetivos Específicos.
- Identificar los actuales problemas de alimentación y mezclado de combustible en la caldera de biomasa.
- Determinar la eficiencia de operación de la caldera y comparar con datos de diseño.
- Elaborar y validar planilla de cálculo del balance de materia y energía de la caldera de biomasa. Con el fin de detectar problemas en la operación.
- Establecer un plan de mejoras para la operación de la caldera de biomasa.
Principios teóricos y antecedentes
Estado del arte
La biomasa y el proceso de combustión
Definida como todo material de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización [2]. La biomasa corresponde a un tipo de energía renovable que posee un balance neutro de CO2, es decir, no contribuye al aumento del efecto invernadero y por ende, en los últimos años, ha concentrado grandes esfuerzos para optimizar su uso con fin de aumentar la eficiencia energética en los procesos que la utilizan.
Uno de estos procesos es el proceso de combustión, que involucra un gran número de aspectos físicos y químicos de gran complejidad. Su naturaleza depende tanto de las propiedades del combustible como de la aplicación de la combustión propiamente tal. Este proceso puede ser dividido en una serie de etapas generales: secado, pirolisis, gasificación y combustión que, dependiendo de la tecnología empleada, adquieren mayor o menor importancia. Existen procesos tanto continuos como batch, dependiendo generalmente del uso de este mismo [3].
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