Emisiones desde Plantas Termoeléctricas que operan a Fuel Oil

Emisiones desde Plantas
Termoeléctricas que
operan a
Fuel Oil Residual
Alfredo Barriga, Ph.D.
Luis Auhing, M.Sc.
Jose Carlozama, Ing Ind
Caracterización Básica del
Fuel Oil Residual
1
Principales Características de Fuel Oils
„
Consumo de Fuel oil en plantas térmicas de
37 % de eficiencia térmica.
2
Generación de
SOx y otros
Contaminantes
„
El fuel oil residual tiene hasta un 2.3% de azufre.
„
El contenido de material mineral es de alrededor de 0.08%.
„
El vanadio es el principal metal, con una fracción de unos
300 ppm, equivalentes a 0.03% en base gravimétrica.
„
El azufre del fuel oil se convierte mayoritariamente (al
menos un 95%) en SO2, y el resto se emite como azufre
en las cenizas o SO3 en los gases.
„
Por cada 16 g (un mol de S) de azufre se generan 32 g (un
mol de SO2) de dióxido de azufre, esto es relación dos a
uno.
3
Emisiones Anuales de SOx de Plantas
Térmicas que Usan Fuel Oil Residual
8
Generación de
Cenizas y Hollín
4
„
El fuel oil residual contiene una cierta cantidad de material
inorgánico formado por minerales principalmente metálicos
principalmente: vanadio, níquel, sodio, hierro, potasio,
silicio, y pequeñas cantidades de otros.
„
En la atmósfera de combustión de la planta térmica, estos
metales reaccionan con el oxigeno y azufre, formando
óxidos y a veces, sulfuros.
„
Algunos componentes, como el pentaóxido de vanadio, los
vanadatos de sodio y el tri- sulfuro de sodio y hierro son
problemáticos por ser corrosivos y contribuir a la
constitución ácida de las cenizas
„
Partículas de hollín aparecen de diversos tamaños y
pueden constituir parte de las cenizas de fondo, de
incrustaciones en la pared, o de cenizas volantes.
„
El hollín tiene capacidad de generar por reacción capas de
ácido sulfúrico en su superficie.
„
El hollín se hace menos desmoronable y más difícil de
erradicar de los depósitos en las paredes y pasajes
interiores por medio del llamado “soplado de hollín”.
„
Las partículas finas de hollín que salieran con las cenizas
volantes contribuirán así mismo a la llamada “mancha
ácida” de los humos de estas chimeneas (“acid smut”).
5
Emisiones de Planta Térmica de 100 Mw
Dispersión de
Humos de
Chimenea
6
„
La estimación de la concentración de gases y partículas a
nivel de suelo en áreas vecinas o cercanas, se puede
utilizar algunos de los modelos simplificados, como el
modelo de Dispersión de Gauss (Véase Barriga, Ref 3).
„
Se consideran los datos principales de flujo de gases,
altura (35 m), temperatura de salida (200ºC) y diámetro de
chiminea (4m).
„
Tomando en cuenta una estabilidad tipo C, la velocidad y
direccion del viento con condiciones de tipo urbano, la
distribución de concentración para periodos cortos (10 min)
se da en la figura 1.
Planta de 100 MW
Concentración de Sox vs. Distancia para Planta de 100 MW para diferentes velocidades de viento
400.000
Concentración de SOx(ug/m^3)
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0.000
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Distancia (Km)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Norma
7
„
En el caso de una planta de 5MW con una eficiencia del
37%, obtendríamos un consumo de combustible de
27472.18 kg-F.O./d (=7424.91 gal-F.O./d).
„
Para el presente cálculo consideremos que la chimenea
tenga un diámetro de 0.8 m, una altura física de 30 m,
temperatura de salida de 170ºC de los gases de la
chimenea con un número de chimeneas de 10.
„
Opbtuvo que la concentración máxima fue de 625.32
ug/m^3 a una distancia de 675 m a una velocidad de viento
de 3 m/s tal como se muestra en la siguiente figura.
Planta de 5 MW
Concentración de Sox vs. Distancia para Planta de 5 MW para diferentes velocidades de viento
700.000
C o n c e n tra c ió n d e S O x (u g /m ^ 3 )
600.000
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0.000
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Distancia (Km)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Norma
8
Conclusiones
„
La utilización de combustible de mala calidad (2% de S)
produce un aumento de las emisiones a la atmósfera de
SOx considerablemente por encima del 1.1% de S.
„
Se ve necesaria la utilización de un sistema de depuración
de los gases de combustión para la utilización de
combustibles que contengan un contenido mayor de 1.1%
de S.
„
Alternativamente, se podrá hacer mezcla (blending) de
combustible, combinando el fuel oil residual con algún fuel
oil destilado de menos contenido de azufre y de material
mineral y metálico.
9
10
11