Produint energia amb cafè

Els pòsits del cafè són un subproducte generat durant el procés de fabricació del cafè soluble. El seu contingut en aigua en limita la seva valorització energètica a causa de la pèrdua d'energia tèrmica que suposa l'evaporació. Igualment, aquesta humitat és un element important a tenir en compte en el disseny del transport pneumàtic del producte i el seu emmagatzematge dinàmic posterior. En aquest sentit, Nestlé ha desenvolupat un projecte per donar valor a les tones anuals de pòsits del cafè en una caldera de biocombustible que genera unes 125.000 tones de vapor per sobre de 20 bar i reduint, a la vegada més de 105 GWh el consum de gas natural (base PCS). Com a conseqüència, s'evita l'emissió de més de 19.000 tones de CO2 a l'atmosfera. És un projecte en  marxa a la planta de Girona, que s'alinea amb el compromís de la companya amb la sostenibilitat ambiental i la reducció eficient del consum energètic.

El procés

Els marros del cafè procedents de les línies de producció i del premsat s'emmagatzemen en una sitja reguladora ubicada a la capçalera de la planta. Mitjançant el transport pneumàtic a baixa pressió s'eleva el combustible a la sitja de gravetat de la caldera per alimentar els sense fi de l'estació de regulació de combustible que garanteixen una dosificació homogènia en tota l'amplada de la graella. L'equip està protegit amb un sistema d'extinció d'incendis per aigua. La unitat de combustió és una graella mòbil refrigerada i desenvolupada específicament per a la combustió de combustibles amb un grau elevat d'humitat. Consta d'una superfície de 31,2 metres quadrats i està distribuïda per cinc zones d'empenta mecànica per sistemes hidràulics. Cada sector disposa de passos inferiors d'aire primari.

El conjunt d'escales i sistema d'accionament estan refrigerats per un circuit intermedi d'aigua que recupera l'energia tèrmica per a preescalfar l'aire de combustió primari. Aquesta refrigeració és una seguretat afegida a l'equip en cas de tall de subministrament elèctric ja que garanteix un  manteniment de temperatura, ja que els equips estan connectats a un UPS. Igualment, aquest aire de combustió s'utilitza per la refrigeració de les parts mòbils de la graella, sota del llit de la flama. L'angle de caiguda és de 20 graus de manera que el combustible entrant empeny la combustió a la velocitat necessària en funció de la producció de vapor.

La funció principal dels elements de la graella és la progressió de la combustió i generar la pèrdua de càrrega necessària en l'aire primera per que alimenti tota la superfície de combustió. El mecanisme hidràulic es troba a l'exterior allunyat de la zona de combustió. L'avanç i la velocitat de cadascun dels cilindres pot regular-se de forma individual. El rang de treball de la unitat és del 40% al 100% de la potència tèrmica generada per la combustió.

El límit de la humitat del combustible és del 60%. A partir d'aquest valor, la combustió es desplaça del punt central de la graella cap a la zona inferior, generant més incremats i disminuint el punt de fusió de les centres volants entre altres efectes. El tipus de caldera és de construcció mixta, de circulació natural i consta de quatre elements: el forn, les parets d'aigua de la zona de radiació, la zona de convecció i vaporització amb tubs de fums i l'economitzador.

La caldera disposa d'un economitzat, un banc de tubs llisos corbats aletejats en disposició horitzontal, perpendicular al flux de gasos. El flux d'aigua és ascendent i a contracorrent respecte al dels gasos, utilitzat per al preescalfament de l'aigua d'alimentació mitjançant la recuperació d'energia dels gasos de combustió, abans d'entrar al calderó de vapor. La temperatura de sortida de l'economitzador està entre 165 i 170º aprofitant al màxim la calor sensible dels gasos de sortida de la caldera.

El forn està totalment integrat en la caldera de manera que les parets i el sostre de membrana estan refrigerats per aigua i parcialment coberts per formigó refractari. La funció del formigó refractari és la de l'aïllament tèrmic combinada amb la protecció per radiació de les parts sota pressió. El conjunt permet controlar la temperatura de combustió i el punt de fusió de les cendres volàtils de manera que aquestes no es precipitin i embrutin les parets i/o el sostre. Les temperatures s'acosten als 1.000ºC.

La zona de radiació consta de parets de membrana amb tubs d'aigua i de 3 passos buits. En el primer pas té lloc la combustió i mitjançant la residència en els diferents passos dels gasos es van refredant gradualment cedint l'energia a l'aigua dels tubs de les parets de membrana. El rang de temperatura es manté allunyat del punt de fusió de les cendres per evitar la seva precipitació. L'aire secundari injectat mitjançant toveres a alta velocitat i a mitja alçada del primer pas accelera i completa la combustió. La temperatura de l'aire secundari és de 70 ° C a un cabal de 12.700 m3.

El volum d'aigua de la caldera és molt superior al d'una caldera convencional d'igual capacitat a causa d'aquesta configuració i el conseqüent calderí superior. Aquest fet permet obtenir un vapor sec sense la incorporació d'assecadors.

La caldera disposa d'un cremador retractable auxiliar de gas natural per a l'arrencada en fred. Durant l'operació normal de la caldera el cremador està fora de la llar evitant el seu deteriorament. El subministrament d'aigua d'alimentació desgasificada procedeix de la sala de calderes centralitzada de la planta a una temperatura de 105 ° C i a una pressió de línia superior als 20 bar. L'eficiència tèrmica calculada de la caldera durant els assajos de posada en marxa va estar per sobre del 87%.

L'aire primari de combustió disposa de dues fases de preescalfament abans d'entrar a la llar a 210ºC. Inicialment es recupera l'energia del circuit d'aigua de refrigeració de la graella i posteriorment passa per un dels últims passos el economitzador. Si el combustible està fora de límits per humitat hi ha un tercer intercanviador amb vapor saturat. Per a l'elecció de materials s'ha tingut en compte l'exposició a possibles fenòmens de corrosió humida i àcida per condensacions en els tubs en contacte amb els gasos a menor temperatura. Per protegir les últimes files de banc precalentador d'aire de la corrosió per condensació de rosada àcid que puguin produir-se, el primer pas de tubs de la banda aire (últim pas costat gas) és de material anticorrosiu.

El sistema de recollida i gestió de cendres consta de diversos equips:

1) Recollida i recirculació d'incremats fins que es generen durant la combustió a la graella

2) Un transportador de cadena que evacua les cendres (calentes) de forn. Aquest transport es realitza en un medi humit per refredar les cendres. El bressol inferior de lliscament és de xapa antidesgast.

3) Una infinitat refrigerat internament per aigua recull les cendres volants de el segon i tercer pas i les transporta fins al Redler de les cendres humides de forn.

La neteja on line dels tubs de fums del vaporitzador es realitza mitjançant toveres d'aire a una pressió de 6,5 bar (g). Cada vàlvula opera sobre 10 tubs. L'operació es realitza de tal manera que mai hi ha més d'una vàlvula oberta per no afectar la combustió.

El sistema disposa també d'un equip d'ones de xoc per mantenir neta la zona dels capçals.

Finalment hi ha instal·lats quatre equips de bufat de sutge retractables en caldera i al economitzador. L'objectiu principal dels equips és evitar que es forma una capa de cendres sobre dels tubs i que no es porta el corrent de gasos. La pressió de treball d'aire comprimit és de 25,0 bar (g) que s'aconsegueixen mitjançant un compressor booster que puja la pressió de línies fins al límit de treball del bufador.

L'efecte preventiu de l'operació garanteix l'absència de brutícia en els tubs de manera que es manté la transferència de calor. La generació de cendres és de l'ordre del 0,5 / 1,0%.

Tractament de gasos

Les emissions compleixen amb la directiva europea ED 2000/76 i la seva transposició a l'RD 1042/2017. En referència a un 6,0% d'oxigen en fase seca dels gasos de combustió: la planta disposa d'un ventilador de tir induït (44.000 m3 / h) que ha de mantenir la depressió del conjunt entre els -6,0 i -12,0 mmca. Mitjançant la recirculació parcial (fins a un 15%) de gasos de combustió cap a la càmera s'aconsegueix completar la combustió, controlar la temperatura de la llar i obtenir millor control de el CO2. A aquest efecte s'ha instal·lat un ventilador de recirculació que aspira els gasos directament del conducte abans de xemeneia. La temperatura de sortida dels gasos i de la recirculació és de 145ºC.

A la sortida de l'economitzador dels gasos de combustió es troben amb un cicló separador de partícules. Les partícules més pesades decanten i mitjançant una vàlvula alveolar es connecten al Redler de recollida de cendres seques de el tractament de gasos. El cicló, a més, disposa d'un detector d'espurnes per obrir el bypass del filtre de mànegues en cas de detecció.

Per a la neutralització dels compostos àcids en base sofre s'injecta pneumàticament hidròxid de calç - que s'emmagatzema en una sitja de 40 m3 Ton dins de la planta - dins el conducte de gasos i abans del filtre de mànegues de manera que es neutralitzen els compostos àcids ia més es genera una capa protectora sobre de les mànigues. Les reaccions que es donen en els gasos són les següents:

SO3 + Ca (OH) 2 --> CaSO4 + H2O

SO2 + Ca (OH) 2 --> cas3 + H2O

Un cop els gasos s'han neutralitzat entren en el filtre de mànegues per a cadascuna de les seccions inferiors i un cop s'han segregat les partícules gruixudes aquests gasos penetren la màniga i ascendeixen ja nets fins al conducte de gasos que va a la llar de foc.

D'aquesta manera, es crea una capa de pols a l'exterior de la màniga que és bufada gradualment pel sistema de neteja de polsos per aire comprimit des de l'interior de la màniga.

Així, les cendres cauen en el conducte i vàlvula alveolar estanca per anar a connectar al Redler comú de cendres del tractament de gasos. La ràtio de filtració és de 0,93 m3 / (m2 / min).

Per a la reducció dels òxids de nitrogen s'ha instal·lat un sistema no catalític (SCNR). Mitjançant llances d'injecció es polvoritza una solució d'urea a la cambra de combustió s'aconsegueix la reacció tèrmica de l'NOX de manera que es redueix la seva emissió fins a un 75%.

La Urea s'emmagatzema en una sitja de 30m3 a partir del qual es dilueix amb aigua a la concentració adequada i es bomba fins a les llances.

Les reaccions químiques que es generen són les següents:

CO (NH2) 2 + 2 NO + ½ O2 --> 2 N2 + CO2 + 2 H2O

4 NO + 6 H2O --> 4 NH3 + 5 O2

S'ha instal·lat un equip de monitoratge en continu de les emissions en xemeneia. L'equip mesura el cabal de gasos, pressió i temperatura, així com els valors instantanis d'O2, NH3, SO2, NOx, CO i CO2. Les cendres recollides en el tractament de gasos es recullen en un contenidor segregat ja que el seu contingut és diferent a les de caldera causa de les reaccions químiques que tenen lloc en els gasos de combustió en els diferents tractaments.

Equips auxiliars

La planta disposa d'un edifici d'auxiliars on es troba l'escomesa de mitja tensió, les cabines i el transformador AT / BT, així com les sales de baixa tensió amb el seu centre de control de motors (CCM) i la sala de control. La potència elèctrica instal·lada és de 340 kW i el consum en average és de 290 kW. El sistema de climatització amb aigua freda manté sota condició higromètrica totes les sales.

La planta disposa d'un sistema de detecció i extinció d'incendis per aigua, així com d'inundació per gas en els quadres elèctrics. El control de la caldera es realitza mitjançant instrumentació en camp i un sistema de control basat en PLC industrial i elements finals de control (vàlvules de control, actuadors, servomotors, etc.). A aquest efecte es disposa d'un PLC propi i unitari per a la cadena de seguretats.

nestle_info

 

The content of this field is kept private and will not be shown publicly.
CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.