Crisis Energética Foros

A petición de PPP, voy a exponer las tecmologías actuales de reducción de NOx en las centrales térmicas de carbón.

El carbón llega al parque de carbones de la central en un tamaño aproximado de 30 mm, por ejemplo. A continuación se apilar en las parvas de carbón y de ahí se va transportando a los silos de almcenamiento, donde por gravedad se alimenta a los pulverizadores y se reduce su tamaño de manera que el 80-85% sea menor a 75 micras. De ahí se transporta numáticamente a los quemadores de carbón y se inyecta al hogar del generador de vapor, donde se quema. Los quemadores más antiguos son turbulentos, para así crear un mezcla íntima del carbón y el aire de combustión. Para reducir el NOx, NO principalmente, generado en la combustión se utilizan quemadores de bajo NOx. Estos quemadores escalonan el aire que se aporta en el quemador, retirando parte del aire del núcleo de la llama más caliente y creando una atmósfera reductora con defecto de O2, entonces el resto de aire, llamado aire secundario, se recircula envolviendo el núcleo más caliente y produciendo una atmósfera oxidante para terminar la combustión. Al retirar O2 de la zona más caliente se evita la combinación de N2 con O2, limitando la generación de NO que es catalizado por la temperatura. Si se quiere una reducción adicional, se inyecta aire entre 2-3 m por encima de la zona de quemadores, produciendo un escalonamiento más pronunciado. De este modo se puede reducir el NOx entre un 55% y un 70%. Los equipos necesarios son nuvos quemadores de bajo NOx y equipos para la inyección de aire encima de los quemadores. La inversión necesaria ronda los 3-3,5 MEUR para un grupo de 350 MWe

Si se necesita reducir más el NOx, hay que recurrir a tecnologías de reducción selectiva (catálitica o no catalítica). En el caso de la catalítica, SCR en inglés, se utiliza un reactor catalítico, situado entre los precalentadores de aire y el precipitador electrostático, en donde se inyecta urea o amoníaco que reacciona con el NO reduciéndolo a N2 y H2O. Los equipos principales son los reactores, el catalizador, los vaporizadores de amoníaco, la estrucuctura soporte y la obra civil. La inversión necesaria está alrededor de los 35 MEUR para un grupo de 350 MWe y se consigue una eliminación del 90-95% del NOx generado en la combustión.

Muy interesante Sr. Mamifero

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Gracias, mamífero, por los datos. De ellos van surgiendo nuvas preguntas para los legos en la materia, como yo.

El pulverizado del carbón es también práctica común en las centrales actuales o estas nuevas centrales tienen exigencias más estrictas ¿Qué procesos son diferenciables en ello? Porque si solo son los quemadores, y el coste de los quemadores es el que mencionas, pareciera que es muy interesante para reducir sustancialmente el NOx. Otra cosa es si sólo se necesitan los quemadores y cuánto duran o si se requieren filtros además.

En el caso de la mayor reducción, con la reducción selectiva o catalítica, mi pregunta es ¿cual es el reactor catalítico, su coste y su duración? Porque está claro que en el primer sistema de reducción, por lo explicado, solo se necesita el quemador y el aire, pero en el segundo, se necesita además el reductor y productos químicos como la urea o el amoniaco, para provocar reacciones de reducción y eso implica vincular a las centrales con los centros de producción de urea o amoniaco, ahora necesarios en la industria, por ejemplo, para los escasos fertilizantes. Si se desvían estos elementos a la reducción de las combustiones de carbón, se elimina el 90-95% NOx, pero también el amoniaco o la urea. Sería bueno saber las cantidades de estos productos químicos requeridas por MWh. En este tipo de aproximaciones, es donde más se aprende a considerar todos los factores. Por eso invito a todo el mundo a preguntarse siempre por todos los aspectos de un proceso, y no solo por los que cuentan los interesados en promoverlo. Por ejemplo, el producto químico resultante de reducir el NOx con urea o amoniaco deja un residuo ¿Cual es ese residuo por MWh (o GWh) y cual es su utilidad o forma de deshacerse de él. ¿Es menos dañino que el NOx?

Gracias por la información de nuevo.

saludos

Sí, los pulverizadores -molinos verticales de rodillos u horizontales de bolas- se utilizan en todas las centrales térmicas grandes. Son necesarios para la combustión de carbón en suspensión, o sea con quemadores, puesto que se requiere una gran superficie de contacto de la partícula de carbón con el aire comburente.

¿Cuál es el incoveniente de la combustión de bajo NOx? Igualmente que reduces la generación de NO, reduces la eficiencia de la combustión. Normalemente, un 1-2% del carbón no es quemado y se va con las cenizas volantes y de fondo -la materia mineral que no se oxida-. Al escalonar la combustión, este carbón que no se quema, se duplica, por lo que las cenizas volantes duplican su contenido en C -habitualmente alrededor del 3-4%-. Para que las cenizas volantes sean vendibles para la fabricación de cemento, estás tienen que tener un contenido inferior al 5% o al 7% de carbono. Si no se venden, hay que almacenarlas en vertederos, con el problema ambiental y el coste asociado. La solución es sencilla. Se sustituyen los clasificadores de los pulverizadores, que es un "chisme" que recircula las partículas más gruesas de carbón al pulverizador hasta que se consigue una finura mayor. Este supone un coste adicional de unos 250.000 EUR por pulverizador. Para los seis pulverizadores habituales de un grupo de 350 MWe, supone un coste total de 1,5 MEUR. Irrisorio para las cifras de maneja el sector eléctrico.

Por cierto, en los modernos lechos fluidos, circulantes o burbujeantes, a presión o atmosféricos, o en los ciclos combinados con gasificación integrada de carbón, no son necesarios los pulverizadores, puesto que la combustión no es en suspensión.

Luego te contesto a tus preguntas sobre los SCRs. Por cierto, me equivoque en el coste del SCR. No es 35 MEUR, si no 35 MUSD. A dividir entre 1,3. En España no hay SCRs, porque aquí no existe una conciencia ambiental. Y recordemos que la EPA ha sido un referente mundial en la regulación medioambiental. En US, sí que existen muchas instalaciones que han incorporado los SCRs, por eso he corregido el precio a USD.

Saludos.

Saludos y bienvenido Mamifero, una pregunta simple, el contrato que han realizado recientemente Hitachi, Cobra e Ingemas con EDP y HC ¿es para instalar SCR".
Repito los saludos.

No, es para las plantas de desulfuración de Aboño, Soto de Ribera y Sines.

Un saludo y gracias por la bienvenida.

En España no se instalarán SCRs hasta el 2016. La Directiva EU 80/2001 y su armonización en la normative española establece un límite de NOx de 500 mg/Nm3 (al 6%O2 sobre seco) a partir del 1 de enero del 2008 y de 200 mg/Nm3 a partir del 2016. Para alcanzar el límite de 200 mg/Nm3 se necesitarán SCRs, pero dado que la inversión es fuerte las compañías eléctricas retrasarán sus inversiones lo máximo posible. ¿Energía Verde? ¿ISO 14000? Ja, ja.