27 Portada Reportaje 2:Portada Reportaje

TRIGENERACIÓN
CENTRAL DE TRIGENERACIÓN CON BIOMASA Y
ENERGÍA SOLAR PARA USO INDUSTRIAL EN LA
FÁBRICA DE L´ORÉAL EN BURGOS
Primera planta de España en producir agua caliente y fría, vapor y electricidad
para uso industrial con cero emisiones de CO2
© L`Oréal
I
www.retema.es I
Marzo
- Abril 2011
Especial
BIOENERGÍA
2014
77
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
Alfonso Calderón1, David lópez2
1
Director, 2Director
1
CENIT SOLAR, 2EITEC
L
a planta de trigeneración para
Fruto de esta necesidad, hace más
uso industrial con biomasa,
de tres años se iniciaron los contactos
construida por la sociedad CO-
con la Empresa CENIT SOLAR Proyec-
GENERACIÓN BIOCEN para la
tos e Instalaciones Energéticas, s.l. y
empresa de cosméticos LʼOréal en el
con EITEC Ingeniería Energética, S.L.,
polígono Villalonquéjar de Burgos, es
para desarrollar y ejecutar el proyecto
la primera de estas características que
de una planta de trigeneración que pu-
se ejecuta en España.
diera dar cobertura a la demanda energética de la planta, mediante la modali-
El Grupo LʼOréal estableció como uno
dad de prestación de un servicio
de sus objetivos de su Plan Estratégico a
energético integral, por mediación de la
nivel mundial, el compromiso de la re-
empresa de servicios energéticos CO-
ducción de un 50% de las emisiones de
GENERACIÓN BIOCEN, S.A., basado
CO2 en sus fábricas, antes del 2015.
en energías renovables que sustituyeran a sus actuales energías convencio-
La instalación situada en Burgos,
nales fósiles. Los servicios que prestará
Productos Capilares LʼOréal S.A. asu-
BIOCEN S.A. a la Fábrica de Productos
mió el compromiso anterior y lo quiso
Capilares LʼOréal S.A. son:
mejorar planteando un proyecto más
ambicioso donde pudiera reducir hasta
1. Generación de VAPOR para el pro-
el 100% de sus emisiones.
ceso productivo.
© L`Oréal
© L`Oréal
8
Especial BIOENERGÍA 2014
I
www.retema.es I
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
2. Calor y Frío para climatización.
3. Agua caliente y agua fría para proceso productivo.
4. Energía Eléctrica para el proceso.
La central de trigeneración suministra el agua caliente y fría, vapor y electricidad utilizados en los procesos industriales de la Fábrica, y los paneles
fotovoltaicos complementan el aporte
eléctrico necesario para conseguir el
objetivo marcado: ser neutros en emisiones de CO2.
El proceso comienza a partir de una
caldera de aceite térmico que produce
el vapor que será utilizado en el proce-
© L`Oréal
so industrial, y la electricidad a partir de
una turbina eléctrica. Una segunda línea disipa el calor del fluido que mueve
DESCRIPCIÓN DE LA
la turbina y producirá agua caliente pa-
INSTALACIÓN
ra el proceso productivo y para la calefacción de las instalaciones.
A mayores se instala un módulo
ORC (Organic Ranking Cycle) de 617
kW de potencia eléctrica bruta que pro-
La Central Térmica de Biomasa que
porciona 2.600 kW de potencia térmica
se compone de un hogar de biomasa
al agua con un salto de 80/60ºC, para lo
La innovación tecnológica se lleva al
con una caldera de aceite térmico de
que requiere 3.310 kW de la caldera de
extremo utilizando la tecnología de ab-
4.810 kW del fabricante Polytechnik y
aceite térmico. El excedente de poten-
sorción que permite obtener agua fría
un generador de 2,6 t/h de vapor satu-
cia de la caldera de aceite térmico hasta
(utilizada en la climatización y en el
rado a 12 bares a partir de aceite tér-
los 4.810 kW mencionados, se destina a
proceso industrial) a partir del agua ca-
mico proveniente de la caldera.
la producción de vapor mediante el ge-
liente producida en la Central.
nerador de 2,3 t/h a 12 bares.
La potencia térmica generada en forma de agua se empleará en las distintas aplicaciones:
• Producción de agua caliente de lavado.
• Producción de agua caliente para ósmosis.
• Producción de agua fría para proceso y climatización a través de máquinas de absorción.
• Producción de agua caliente para calefacción.
• Producción de agua caliente para el
secadero de lodos.
A continuación se describe detalladamente cada una de las zonas que
constituyen la central térmica, separadas por aplicaciones:
I
www.retema.es I
Especial BIOENERGÍA 2014
9
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
Silo-Almacén de combustible
BURGOS
diaria durante los días de operación
de la planta.
El combustible a emplear es astilla
forestal de la Región. Se ha diseñado
Sistema de combustión
un silo diario y un segundo silo de al-
de biomasa y caldera de aceite
macenamiento de seguridad que per-
térmico
miten, en total, tener almacenada astilla para una autonomía de al menos 2
semanas.
La biomasa es conducida por un empujador hidráulico situado en el interior
del canal de alimentación hasta el inte-
El almacén de acopio de biomasa,
rior del hogar de combustión. El empu-
consistirá en una nave abierta en su
jador dispone de compartimentos que
cara sur, que dispondrá de zonas de
mantienen estanqueidad durante la ali-
paso para remover y trasegar la bioma-
mentación de la caldera de forma que
sa hasta el silo diario. El volumen dise-
no exista contacto directo entre la bio-
ñado para este silo es de aproximadamente 6.500 m3, que permitirá tener
masa que se quema en el hogar y la
almacenada 2.000 m3 de astilla, apro-
sistemas rociadores sprinkler en el in-
de los distintos eslabones, que permi-
ximadamente 550 toneladas.
terior del canal que rociarán con agua
ten asegurar una correcta progresión
en caso de que la temperatura en el
de la combustión, de forma que no lle-
proveniente del silo. Se han instalado
Dentro del silo diario hay un suelo
mismo alcance determinado valor. La
gue nada de material inquemado a la
móvil, consistente en varios ejes con
regulación de la caldera controla la ali-
parte inferior. Dicho aire primario es ca-
paletas empujadoras que movidas hi-
mentación del combustible en función
lentado previamente desde un recupe-
dráulicamente son encargadas de
de la demanda.
rador que emplea los gases de escape,
de forma que se mejora el rendimiento
empujar la biomasa hasta el empujador, situado en la parte frontal, 30 cm
En la parte inferior se encuentra un
de la combustión. Este sistema es es-
por debajo de la cota del silo y comu-
sistema de recogida de cenizas que las
pecialmente adecuado para combusti-
nicada con el canal de alimentación.
conduce hasta el sinfín extractor, en-
bles con alto contenido en humedad.
El almacenamiento de cerca de 60 t
cargado de transportarla hasta el con-
Los ventiladores de aire primario, colo-
de astilla que permiten un funciona-
tenedor adecuado.
cados en la parte inferior de la parrilla
móvil, inyectarán aire directamente a la
miento continuo de la caldera a plena
carga durante al menos 36 horas. El
A lo largo de su recorrido hay diver-
altura del combustible y serán los en-
silo diario será rellenado de forma
sas entradas de aire primario a través
cargados de comenzar la combustión.
Especial BIOENERGÍA 2014
I
10
www.retema.es I
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
Son de tres tamaños distintos para
lado de un filtro electrostático que redu-
automática de las zonas de intercam-
aportar la cantidad de aire necesaria
cirá las partículas emitidas a la atmósfera por debajo de 50 mg/Nm3. Dichas
bio permiten conseguir un flujo cons-
partículas decantadas, serán deposita-
niendo permanentemente la eficiencia
das en los contenedores específicos.
en el intercambio de calor.
en cada momento.
Los ventiladores de aire secundario
tante de los gases de escape mante-
inyectan aire a la altura de llama, a
través de orificios practicados en las
Las temperaturas del hogar son con-
La caldera de aceite térmico viene
paredes del hogar y son los encarga-
troladas en todo momento por sondas
completada con una serie de bombas,
dos de asegurar una combustión com-
de temperatura que soportan los 1.200
elementos de medida y elementos de
pleta. Ambos grupos de ventiladores
ºC al igual que la cantidad de oxígeno
seguridad, como el sistema de enfria-
están interrelacionados con el ventila-
en humos, medida en tiempo real me-
miento de emergencia, que se activará
dor de tiro de forma que se pueda
diante una sonda lambda, que garanti-
en caso de fallo en la bomba del circui-
mantener la depresión en la cámara
za de forma continua la combustión
to primario. Estos sistemas permiten
de combustión.
completa. Dichos parámetros, así co-
asegurar la seguridad en la planta.
mo el estado de los elementos hidráuLas cenizas de la combustión son ex-
licos y la depresión de la cámara de
A la salida de la caldera de aceite tér-
traídas del hogar mediante un tornillo
combustión son regulados por la cen-
mico, se han instalado dos economiza-
sinfín y posteriormente transportadas
tralita de control y monitorizados en el
dores (alta y baja temperatura) que
hasta los contenedores correspondien-
ordenador central. Existe un medidor
permitirá un aprovechamiento de los
tes mediante cintas transportadoras
en tiempo real de emisiones.
gases de escape para precalentar el
aceite térmico de retorno, previo a la
movidas hidráulicamente.
Colocada en la parte superior del ho-
entrada en la caldera.
Los gases de combustión proceden-
gar, se encuentra la caldera de aceite
tes de la cámara de combustión pasan
térmico consistente en dos serpentines
A continuación del economizador se
por una serie de ciclones y filtros que
concéntricos que permiten el paso de
ha instalado un ciclón encargado de re-
aseguran la reducción al mínimo de las
gases de escape entre ambos. El dise-
partículas en suspensión. Se ha insta-
ño del sistema, así como la limpieza
ducir las partículas en suspensión hasta 150 mg/m3. Las cenizas deposita-
I
www.retema.es I
Especial BIOENERGÍA 2014
11
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
das se conducirán mediante sinfines
los 185 ºC son conducidos hacia el
del agua de 6/7ºC, funcionando con
hasta el contenedor habilitado.
conducto de humo.
un rendimiento del 70 % y una acumulación adecuada de 50.000 l, situada
Posteriormente al ciclón se ha insta-
Dicho conducto, autoportante, es de
en la Central térmica y 35.000 l situa-
lado el sistema de precalentamiento de
acero inoxidable en su interior, con 60
dos en las subestaciones correspon-
aire primario que permite un mayor
mm de aislamiento de lana de roca y re-
dientes ubicadas en fábrica. De esta
aprovechamiento de los gases de es-
cubierto con una segunda pared de ace-
forma, se consigue una acumulación
cape y una mejora de la combustión.
ro lacado. El diámetro interior de la chi-
total de 120.000 l que permitirán cubrir
menea es de 710 mm y la altura 25 m.
posibles incrementos temporales en la
demanda de frío del proceso.
Con estas mejoras se consigue un
importante incremento del rendimiento
global del sistema.
La chimenea tendrá recogida de
condensados y los correspondientes
registros de limpieza.
gerante para eliminar el calor del agua
El ventilador de tiro se ha instalado
aguas abajo del precalentador del aire
Sala de depósitos
de entrada que debe ser enfriada. La
máquina de absorción elegida emplea
primario e inmediatamente antes del
electro filtro, que reduce las partículas
en suspensión hasta los 50 mg/m3.
El ciclo de refrigeración utiliza el calor latente de vaporización de un refri-
Producción de frío. Máquina de
agua como refrigerante y una solución
absorción
de bromuro de litio (absorbente) para
absorber el refrigerante evaporado.
Chimenea
La producción de frio se consigue
Aplicando calor a la solución, se consi-
con una máquina de absorción de
gue separar el refrigerante del absor-
Del filtro electrostático, los gases ya
simple efecto de 1.200 kW que permi-
bente evaporándolo, que condensará
limpios y con temperaturas próximas a
te obtener una temperatura de salida
posteriormente en el condensador. Di-
© L`Oréal
12
Especial BIOENERGÍA 2014
I
www.retema.es I
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
cha aportación de calor se produce en
347 m3/h de agua de 37 ºC hasta 30
permitirán duplicar la potencia térmica
el generador. En nuestro caso, la fuen-
ºC. Se ha instalado una torres de refri-
de calor durante al menos 30 minutos,
te de calor será agua a 95 º provenien-
geración de circuito abierto. El agua a
para poder cubrir posibles incrementos
te de la cogeneración.
refrigerar entra por la parte superior de
en la demanda de la fábrica.
la torre y se distribuye uniformemente
En el condensador el agua evaporada
por el relleno de la misma, que permite
En esta sala se encontrarán también
cambia de estado cediendo calor al
mejorar el tiempo y la superficie de in-
los colectores de distribución de calor y
agua que posteriormente se envía a la
tercambio entre el aire y el agua.
frío así como los distintos grupos de
bombeo para las distintas aplicaciones.
torre de refrigeración. Una vez condensado, el refrigerante pasa por los tubos
Producción de calor
Sala de generación de vapor
del evaporador, evaporándose de nuevo
aprovechando el calor que obtiene del
Dentro de la sala de depósitos, com-
agua a refrigerar. La solución de bromu-
partiendo espacio con los equipos de
Consiste en un equipo generador de
ro de litio concentrado pasa al absorbe-
producción de frío, se ubican también
vapor a partir de aceite térmico prove-
dor donde se mezcla de nuevo con el
los depósitos de acumulación para las
niente de la caldera, para producir 2,3
absorbente evaporado diluyéndose és-
distintas aplicaciones con agua calien-
t/h de vapor saturado a 12 bares con
te. La solución diluida de bromuro de li-
te. Se han instalado 2 depósitos de
una capacidad de 15.000l, que permiti-
tio y agua se bombea hasta el genera-
50.000 l cada uno, que junto con los
rá de ese modo cubrir posibles incre-
dor donde comienza de nuevo el ciclo.
depósitos de 35.000 l situados cada
mentos temporales de la demanda de
uno en una subestación de transferen-
vapor. No hay que olvidar que la plan-
La torre de refrigeración elegida en
cia de calor dentro de fábrica, hacen un
ta demanda actualmente vapor a 5 bar
el proceso debe ser capaz de refrigerar
total de 170.000 l de acumulación, que
debido a la calefacción por vapor que
© L`Oréal
tiene actualmente instalada. En el futu-
dicial para el medioambiente, con ade-
a un generador para la producción eléc-
ro para cubrir la demanda de vapor se-
cuadas propiedades termodinámicas.
trica. El vapor desprendido de la turbina
es conducido al regenerador donde se
rán necesaria una presión de 4 bar, de
forma que la acumulación en caldera y
la generación a 12 bar proporcionarán
Los elementos del módulo son los siguientes:
emplea para precalentar la silicona orgánica en estado líquido procedente del
condensador. Al condensador llega la
un pulmón de vapor importante durante
• Intercambiador de calor aceite térmi-
silicona en estado vapor después de su
co/silicona orgánica.
paso por la turbina. En el condensador
Se alimenta de un depósito de 5.000
• Evaporador, donde cambiará de esta-
se produce el intercambio de calor con
l de agua de alimentación del equipo
do la silicona orgánica aportando calor
el agua a calentar, condensando la sili-
generador de vapor que recoge los
con el aceite térmico.
cona, que es de nuevo precalentada y
condensados provenientes de las apli-
• Generador, donde se expandirá la si-
evaporada cerrando el ciclo.
caciones de fábrica. Dicho depósito tie-
licona orgánica a su paso por la turbi-
ne incorporado un intercambiador de
na.
aceite de 100 kW que permite mante-
• Regenerador encargado del preca-
ner la temperatura del agua en su inte-
lentamiento de la silicona orgánica que
El control de todas las máquinas así
rior cercana a los 100 ºC.
va al evaporador desde la salida del
como de las energías eléctricas -foto-
15 o 20 minutos.
Sala de control
condensador.
voltaica y cogeneración- y térmicas
Sala de producción de energía
• Condensador, encargado de licuar la
producidas, se realizará informática-
eléctrica. Módulo ORC
silicona orgánica, aportando calor al
mente desde la sala de control median-
agua empleada en cubrir la demanda
te PLCs. En dicha sala habrá varios or-
térmica de la fábrica.
denadores central que permitirán el
eléctrica, contigua a la sala de calderas,
• Bomba, encargada de hacer circular
control y la visualización en tiempo re-
está el módulo ORC (Organic Ranking
la silicona orgánica por todos los ele-
al de todos los parámetros de funciona-
Cycle) de 617 kW de potencia nominal.
mentos.
miento de los distintos elementos insta-
En la sala de producción de energía
lados en la central, así como de los
El ORC es un módulo de producción
La silicona orgánica es calentada
eléctrica en ciclo Rankine que trabaja en
hasta pasar a estado vapor por el acei-
ciclo cerrado con una silicona orgánica
te térmico. El fluido caloportador en es-
Dicha sala de control está dirigida
del grupo Siloxano no tóxico y no perju-
tado vapor pasa por la turbina acoplada
por un único operario y admite el con-
Especial BIOENERGÍA 2014
I
14
consumos y producciones.
www.retema.es I
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
trol telemático de la misma a través de
Internet. El cliente de la energía térmica dispone de acceso a los consumos
que vaya teniendo.
El software de control presta especial cuidado al control de las emisiones
y temperatura de combustión, visualizándolos en tiempo real para todos los
estados de carga de la caldera. Dicho
software de control establecerá registros periódicos donde quedarán almacenados los datos medidos.
Sistemas de seguridad
Todos los componentes de la caldera,
así como de los elementos que trabajen
con el aceite térmico cumplen lo indicado en la normativa DIN 4754 cumpliendo al menos con las seguridades mínimas indicadas en dicha normativa.
Los elementos de seguridad de la
caldera son los siguientes:
• Sistema de alimentación del combustible mediante un empujador hidráulico
compartimentado que asegura la estanqueidad y evita la comunicación entre hogar y silo de biomasa.
• Sistema de rociadores a lo largo del
empujador desde el silo diario hasta el
hogar de combustión, que se accionarán bajo elevadas temperaturas en el
interior del empujador.
• Control de los parámetros de funcionamiento del hogar y de la caldera de
aceite térmico: regulación de la depresión en la cámara de combustión, control de temperaturas (cámara, alimentación, gases de escape, etc.),
temperatura del aceite térmico, estado
de funcionamiento de bombas, etc. Dicho control permitirá detectar anomalías de funcionamiento activando las
alarmas y acciones correspondientes.
• Refrigerador de emergencia (en caso
de fallo de la bomba del circuito primario) del aceite térmico con agua de red.
I
www.retema.es I
Especial BIOENERGÍA 2014
15
REPORTAJE I CENTRAL
DE TRIGENERACIÓN PARA USO INDUSTRIAL DE
BURGOS
• Grupo electrógeno de emergencia
Central Térmica con el colector de va-
• Circuito de vapor: interconectará el
con equipo de bombeo (bomba doble)
por para proceso, situado en la sala de
generador de vapor situado en la Cen-
que permitirían la circulación del fluido
calderas actual de L'Oréal.
tral de Térmica con el colector actual
de proceso, situado en la actual sala de
térmico en caso de fallo de corriente en
la instalación.
Se distinguirán los siguientes circuitos:
• Elementos de medida y control del
fluido térmico.
calderas de L'Oréal. Desde allí que se
distribuirá a cada una de las aplicacio-
• Circuito primario de aceite térmi-
nes, de igual forma a como se está rea-
co: conecta la caldera de aceite térmi-
lizando actualmente.
El sistema de alarma de incendios
co con el módulo ORC, el generador de
está conectado con el sistema de con-
vapor, depósito de alimentación del ge-
Sistema de producción
trol de la caldera. En caso de anomalía
nerador de vapor y los intercambiado-
eléctrica mediante energía
de funcionamiento el propio sistema de
res aceite/agua.
solar fotovoltaica
control activará la alarma.
• Circuito primario de agua: circuito
Circuitos hidráulicos
de agua caliente encargado de transfe-
Con casi 2.000 módulos fotovoltai-
rir la energía térmica desde el conden-
cos la cubierta de la central de cogene-
sador del módulo ORC (cogeneración)
ración con una potencia de 495kW
Los circuitos hidráulicos son 3, agua
y/o de los intercambiadores aceite/agua
eléctricos son capaces de producir la
fría para proceso y climatización, agua
hasta los depósitos de inercia pulmón
energía complementaria al sistema de
caliente para proceso y calefacción y
de 50.000 l cada uno que alimentará al
cogeneración para llegar a conseguir la
vapor y condensados para proceso.
colector de distribución y desde el cual
electricidad necesaria para la fábrica
Los circuitos conectan la Central Térmi-
se repartirá a las distintas aplicaciones.
de LʼOreal.
ca por un lado con las dos subestacio-
• Circuito secundario(agua fría/agua
nes (agua caliente y agua fría), desde
caliente): interconecta los colectores de
Las empresas CENIT SOLAR PRO-
donde se realiza el reparto a los puntos
frío y calor con las aplicaciones situadas
YECTOS E INSTALACIONES ENERGÉ-
de consumo de agua fría y caliente pa-
en la fábrica. Éstas son las dos subesta-
TICAS, S.L. Y EITEC INGENIERÍA
ra climatización y calefacción en la fá-
ciones situadas en la fábrica para la ca-
ENERGÉTICA, S.L., aportan 10 años de
brica y por otro con la actual sala de cal-
lefacción/climatización, el depósito para
experiencia en proyectos basados en
deras, donde se ubica un depósito de
agua de lavado situado en la sala de
energías limpias. Con este proyecto se
15.000 l para el agua caliente de proce-
calderas el depósito pulmón del circuito
abre un campo imprescindible, en el cor-
so, desde donde parte el reparto a los
secundario, las balsas de hielo para el
to y medio plazo, en las necesidades
distintos puntos de consumo. La tubería
frío de proceso y los intercambiadores
energéticas tanto de la industria como
de vapor y condensados, comunica la
de agua de lavado de UP2.
del ámbito residencial y de servicios.
© L`Oréal
16
Especial BIOENERGÍA 2014
I
www.retema.es I