Indice Libro Biomasa Renovetec

1

RENOVETEC Tel.: + 34 91 126 37 66 [email protected] Paseo del Saler 6, Fuenlabrada, 28945 © Madrid Santiago García Garrido 2009-2012 III www.renovetec.com

1

Centrales Termoel éctricas de Biomasa

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II

© Santiago García Garrido 2009-2012

CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA

SOBRE EL AUTOR

...

Santiago García Garrido es licenciado en Ciencias Químicas, Máster en Administración de Empresas (MBA) y Técnico Superior en Electrónica. Ha sido Responsable de Ingeniería de Mantenimiento de MASA, Director Técnico de la revista de electrónica práctica RESISTOR, Director de Planta de la Central de Ciclo Combinado de San Roque (Cádiz), y Director Gerente de OPEMASA y POWER SUPPORT, empresa dedicada a la operación y mantenimiento de plantas de energía. Actualmente ocupa el cargo de Director Técnico de RENOVETEC. Es autor de los libros ‘Organización y Gestión Integral de Mantenimiento’, ‘Operación y Mantenimiento de Centrales de Ciclo Combinado’, ‘Cogeneración: Diseño, Operación y Mantenimiento de Plantas’, ‘La contratación del mantenimiento’, ‘Motores de gas en plantas de cogeneración’ e ‘Ingeniería Termosolar’, entre muchos otros.


III

1 LA BIOMASA

1

1.1 QUÉ ES LA BIOMASA

1

1.2 LA BIOMASA COMO FUENTE ENERGÉTICA

2

1.3 LA COMBUSTIÓN Y EL EFECTO INVERNADERO

3

1.4 LA PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOMASA

5

1.5 APLICACIONES DE LA BIOMASA EN LAS INDUSTRIAS

6

1.6 LA IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LA BIOMASA

7

1.7 EL PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005 -2010

7

1.8 VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN EL USO DE BIOMASA

8

1.9 LA GENERACIÓN ELÉCTRICA A PARTIR DE BIOMASA

9

1.10 PLANTAS DE BIOMASA EN ESPAÑA

11

1.10.1 Plantas de biomasa en Andalucía 1.10.2 Resto de España

11 15

2 TIPOS DE BIOMASA

17

2.1 BIOMASA NATURAL

17

2.2 BIOMASA RESIDUAL

18

2.2.1 Residuos agrícolas

20 21

2.2.2 Residuos forestales

2.2.3 Residuos de industrias agrícolas y agroalimentarias 2.2.4 Residuos de industrias forestales

22 23

2.2.5 Residuos ganaderos 2.2.6 Residuos urbanos

24 24

2.3 EXCEDENTES AGRÍCOLAS

25

2.4 CULTIVOS ENERGÉTICOS

25

2.4.1 Qué son los cultivos energéticos 2.4.2 Características que deben tener los cultivos energéticos 2.4.3 Clasificación de los cultivos energéticos 2.4.4 Los cultivos energéticos en España 2.4.5 Ventajas e inconvenientes de los cultivos energéticos IV

25 26 28 29 30



2.4.6 Aspectos económicos a tener en cuenta

31

2.4.7 Aspectos medioambientales a tener en cuenta 2.4.8 La paulownia

32 32

2.4.9 El cardo 2.4.10 La planta de tabaco

36 45

3 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA

49

3.1 PROCESOS FÍSICOS

51

3.2 PROCESOS TERMOQUÍMICOS

53

3.2.1 Combustión 3.2.2 Gasificación

53 54 54

3.2.3 Pirolisis

3.3 PROCESOS BIOLÓGICOS

56

3.3.1 La fermentación alcohólica 3.3.2 La fermentación metánica

56 57

3.4 PROCESOS QUÍMICOS: TRANSESTERIFICACIÓN

4 LA COMBUSTIÓN

58 59

4.1 QUÉ ES LA COMBUSTIÓN

59

4.2 REACCIONES QUÍMICAS DEL PROCESO

60

4.3 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LA BIOMASA

61

4.4 EL PODER CALORÍFICO DE LA BIOMASA

62

4.4.1 Poder calorífico superior e inferior 4.4.2 Poder calorífico de diversas biomasas

4.5 TIPOS DE COMBUSTIÓN

62 64

64

4.5.1. Combustión completa 4.5.2. Combustión incompleta 4.5.3. Combustión estequiométrica 4.5.4. Combustión con exceso de aire 4.5.5. Combustión con defecto de aire o rica

64 65 66 66 66

5 EL MERCADO ELÉCTRICO

67

5.1 EL MERCADO ELÉCTRICO

67

5.2 LOS 6 MERCADOS INTRADIARIOS

70


V

Í NDICE 5.2.1 Ofertas de venta en los mercados intradiarios

71

5.2.2 Ofertas de compra en los mercados intradiarios

72 73

5.2.3. Procesos de casación y resultados

5.3 LA OPERACIÓN DEL SISTEMA

74

5.3.1 Mercados de servicios de ajuste del sistema

75

5.3.2 Solución de restricciones técnicas

76

5.3.3 Servicios complementarios

77

5.4 EL MERCADO ELÉCTRICO Y LAS ENERGÍAS RENOVABLES

80

5.4.1 La venta a tarifa 5.4.2 La venta a mercado + prima

81 82

5.4.3 Contratos bilaterales 5.4.4 Los mercados intradiarios

82 82

5.4.5 Desvíos 5.4.6 Complementos

83 83

5.4.7 La retribución final

84

6 SITUACIÓN ACTUAL Y MARCO LEGISLATIVO

87

6.1 LEY 54/1997

87

6.2 LEY 17/2007

90

6.3 RD 1955/2000

93

6.4 RD 661/2007

95

6.5 RDL 6/2009

97

6.6 RD 1565/2010

99

6.7 RDL1/2008 SOBRE EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL

100

7 LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA

105

7.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA CENTRAL DE BIOMASA

105

7.2 MODOS DE FUNCIONAMIENTO HABITUALES

111

7.2.1 Funcionamiento en paralelo con la red 7.2.2 Funcionamiento en isla

111 112

7.2.3 Funcionamiento sin la central de generación

112

7.3 PARÁMETROS CARACTERÍSITICOS DE UNA P. DE BIOMASA

112

7.4 SISTEMAS QUE COMPONEN UNA PLANTA DE BIOMASA

113

VI



8 PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA

115

8.1 ALMACENAMIENTO DE LA BIOMASA

116

8.1.1 Tipos de almacenes

117

8.1.2 Criterios de selección del tipo de almacenamiento

120 122

8.1.3 Controles a efectuar en el parque de biomasa

8.2 TRANSPORTE HASTA LA CALDERA

124

8.3 NECESIDAD DE LOS TRATAMIENTOS PREVIOS

129

8.4 EL SECADO

130

8.5 ASTILLADO

133

8.6 MOLIENDA

135

8.7 CRIBADO

137

8.8 PELLETS

138

8.9 ALMACENAMIENTO INTERMEDIO

142

8.10 PESAJE: EL CONTROL DE LA CANTIDAD INTRODUCIDA

143

8.11 DOSIFICACIÓN EN LA CALDERA

143

9 LA CALDERA DE COMBUSTIÓN DE BIOMASA

145

9.1 LA CALDERA DE COMBUSTIÓN

145

9.2 FASES EN EL PROCESO DE COMBUSTIÓN DE BIOMASA

147

9.3 TIPOS DE CALDERA SEGÚN LA CIRCULACIÓN DE AGUA

148

9.3.1 Calderas pirotubulares 9.3.2 Calderas acuotubulares

150 150

9.4 TIPOS DE CALDERAS SEGÚN LA FORMA DE COMBUSTIÓN 9.4.1 Calderas de parrillas móviles

154

9.4.2 Calderas de lecho fluidizado

154 159

9.4.3 Calderas de quemador de suspensión 9.4.4 Comparación de tecnologías parrilla— lecho fluido

164 166

9.5 TIPOS DE CALDERAS SEGÚN LA PRESIÓN DEL HOGAR

167

9.6 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE CALDERAS DE BIOMASA

167


VII

Í NDICE

9.7 LA ENTRADA DE AIRE COMBUSTIBLE

168

9.8 LA ENTRADA DE COMBUSTIBLE

169

9.9 EL HOGAR. ZONA DE RADIACIÓN

171

9.10 EL SOBRECALENTADOR

175

9.11 EL EVAPORADOR

177

9.12 EL ECONOMIZADOR

179

9.13 SALIDA DE GASES

182

9.13.1 Separadores ciclónicos

182

9.13.2 Filtros de mangas

184

9.13.3 Electrofiltros

188 190

9.13.4 Sistema de monitorización continua de emisiones gaseosas 9.14 SALIDA DE CENIZAS

190

9.15 PROBLEMAS EN CALDERAS DE BIOMASA

192

10 EL CICLO AGUA-VAPOR

195

10.1 EL CICLO RANKINE

195

10.2 LA FUNCIÓN DEL CICLO AGUA-VAPOR

196

10.3 EL ESQUEMA DE CICLO AGUA-VAPOR

197

10.4 EL CONDENSADOR

199

10.5 LAS BOMBAS DE CONDENSADO

202

10.6 PRECALENTADORES DE BAJA PRESIÓN

203

10.7 TANQUE DE AGUA DE ALIMENTACIÓN

204

10.8 BOMBAS DE AGUA DE ALIMENTACIÓN

206

10.9 PRECALENTADORES DE ALTA PRESIÓN

207

10.10 VÁLVULA DE BY-PASS DE ALTA PRESIÓN

208

VIII



11 LA TURBINA DE VAPOR

211

11.1 LA TURBINA DE VAPOR, UNA MÁQUINA EXPERIMENTADA

211

11.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR

213

11.2.1 Según la transformación de e. potencial en rotación 11.2.2 Según la presión a la entrada de la turbina 11.2.3 Según la presión del vapor de salida 11.2.4 Según la dirección del flujo en el rotor 11.2.5 Según la presencia de tomas intermedias de vapor 11.2.6 Según su conexión mecánica con otras turbinas 11.3 PARTES PRINCIPALES DE UNA TURBINA DE VAPOR

11.3.1 Sistema de admisión

214 216 217 217 218 219

221 221 221 222

11.3.2 El rotor 11.3.3 La carcasa

11.3.4 Álabes 11.3.5 Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales 11.3.6 Cojinete de empuje o axial

11.3.7 Sistema de lubricación 11.3.8 Sistema de extracción de vahos 11.3.9 Sistema de refrigeración de aceite

223 224 224 225

11.3.10 Sistema de aceite de control 11.3.11 Sistema de sellado de vapor

226 226 227 227

11.3.12 Virador

228

11.4 EL SISTEMA DE CONTROL

229

11.5 ELEMENTOS AUXILIARES DE LA TURBINA

233

11.5.1 Bancada

233

11.5.2 Nave de turbina

233 234 235

11.5.3 Puente grúa 11.5.4 Reductor

12 SISTEMAS ELÉCTRICOS DE ALTA Y BAJA TENSIÓN

237

12.1 EL GENERADOR ELÉCTRICO

237

12.2. LOS SISTEMAS DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN

241

12.2.1 Transformador principal

242

12.2.2 Transformador de servicios auxiliares

12.2.3 Interruptor de máquina 12.2.4 Interruptor automático 12.2.5 Seccionadores de barras y línea © Santiago García Garrido 2009-2012

IX

243 243 244 244

Í NDICE

12.2.6 Barra de media tensión 12.2.7 Línea de evacuación 12.2.8 Protección contra rayos

247

12.2.9 Red de tierras

12.2.10 Transformadores tensión (TT)

249 250

12.2.11 Transformadores de intensidad (TI) 12.2.12 Protecciones

251 252

247 247

12.3 EL SISTEMA DE BAJA TENSIÓN

254

13 SISTEMAS AUXILIARES

259

13.1 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PRINCIPAL

259

13.1.1 Circuito abierto

260

13.1.2 Circuito semiabierto con torre de refrigeración

261 264

13.1.3 Circuito cerrado, con aerocondensador

13.2 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS

265

13.3 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA (PTA)

266

13.4 PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES

271

13.5 SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

273

13.6 SISTEMA CONTRAINCENDIOS

275

X


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CENTRALES TERMOSOLARES El Campo Solar El Sistema HTF El Ciclo Agua-Vapor Sistemas Auxiliares (BOP) en Centrales Termosolares Turbinas de Vapor Generadores Eléctricos El Sistema de Alta Tensión Ingeniería de Centrales Termosolares Construcción de Centrales Termosolares Puesta en Marcha de Centrales Termosolares Operación eficiente de Centrales Termosolares RENOVETEC Paseo del Saler 6 28945 Fuenalbrada — Madrid


LISTADO DE CURSOS

Mantenimiento de Centrales Termosolares Prevención de Riesgos Laborales en Centrales Termosolares Gestión del Mantenimiento en Centrales Termosolares Atmosferas Explosivas

CENTRALES DE CICLO COMBINADO Curso Técnico General de Centrales de Ciclo combinado Análisis energético de la producción y balances de energía en Ciclos Combinados Mantenimiento de Centrales de Ciclo Combinado Construcción de Centrales de Ciclo Combinado Curso de Turbinas de Gas Curso de Mantenimiento de turbinas de gas Turbinas de Vapor Curso de mantenimiento de turbinas de vapor Calderas de Recuperación HRSG Generador Eléctrico en Centrales de Ciclo Combinado Alta Tensión en Centrales de Ciclo Combinado Control Químico en Centrales Eléctricas

PLANTAS DE COGENERACIÓN Curso Técnico General de Plantas de Cogeneración Microcogeneración: Micromotores y Microturbinas Turbinas de Gas Aeroderivadas e Industriales Mantenimiento de Turbinas de Gas Turbinas de Vapor Mantenimiento de Turbinas de Vapor Motores de Gas Mantenimiento de Motores de Gas Curso de Media y Alta Tensión en Plantas de Cogeneración Control Químico en Plantas de Cogeneración Mantenimiento Legal en Plantas de Cogeneración

ALTA Y MEDIA TENSIÓN Alta y Media Tensión en Instalaciones Industriales Media Tensión en Instalaciones Industriales Mantenimiento de Alta Tensión Prevención de Riesgos en Alta Tensión Alta y Media Tensión en Aerogeneradores y Parques Eólicos

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PLANTAS DE BIOMASA Y BIOCOMBUSTIBLES Curso Técnico General de Plantas de Biomasa Curso Técnico General de Bioetanol, Biodiesel y Biogás Equipos Principales en Plantas de Biomasa Procesos y Equipos Principales en Plantas de Biocombustibles Diseño de Plantas de Producción de Biocombustibles Proyectos y Gestión Financiera en Plantas de Biomasa Proyectos y Gestión Financiera en Plantas de Biocombustibles Calderas y Ciclo Agua-Vapor en Plantas de Biomasa Turbinas de Vapor en Plantas de Biomasa Sistemas Auxiliares en Plantas de Biomasa El Sistema de Media y Alta Tensión en Plantas de Biomasa Ingeniería de Plantas de Biomasa y de Biocombustibles

PREVENCIÓN DE RIESGOS Curso Básico de Prevención de Riesgos (50-60 horas) Prevención de Riesgos en Alta Tensión Prevención de Riesgos en Centrales Termosolares Prevención de Riesgos en Plantas de Cogeneración Prevención de Riesgos en Centrales de Ciclo Combinado Atmósferas Explosivas (ATEX)

EFICIENCIA ENERGÉTICA Eficiencia Energética en Edificación e Industria Curso Práctico de Auditorías Energéticas en Edificación e Industria Optimización de la Producción en Centrales Eléctricas CURSOS OFICIALES

Curso oficial de Operador de Calderas Curso de Mantenimiento higiénico-sanitario de Torres de Refrigeración Curo de Alta Tensión para trabajadores autorizados/cualificados (RD 614/01) Curso de Prevención de Riesgos Laborales Curso de Atmosferas Exploxivas Mantenimiento Legal en Plantas Industriales

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