Sistema de Almacenamiento de Combustible

7/24/2019 Sistema de Almacenamiento de Combustible

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Sistema de almacenamiento de combustible

Carbn

El transporte de combustible slido a las centrales, se realiza casi siemprepor va navegable o por va frrea. Si la central est situada sobre un muellemartimo, resulta posible disponer torres de descarga, que pasandirectamente el carbn a los depsitos de almacenamiento de la central.Pero la mayora de las centrales trmicas necesitan ramales de ferrocarrilpara descargar el carbn, y un equipo especialmente preparado para eltransporte de combustible asta los depsitos de almacenamiento. Seg!nlas condiciones de cada caso, se utilizan los siguientes sistemas detransporte"

#entrales de peque$a potencia"% &limentadores de vaivn

% 'ransportadores de cangilones% Elevadores de cangilones% &limentadores de correa% (anzadores de carbn% )epsitos de almacenamiento

Sistemas para centrales de mediana y gran potencia"% 'ransportadores de correa% *sculas automticas% 'orres de descarga% #intas de transporte% +olcadores de vagoneta

% 'rituradores% Pesadores

El transporte de carbn asta la central trmica representa a veces, la partems importante del coste total del carbn puesto en la central, por lo quelas plantas instaladas en bocamina reducen el coste ya que minimizan losde transporte.

El almacenamiento y manipulacin de las grandes cantidades de carbn quese requieren en una planta termoelctrica de generacin de energa,implican una cuidadosa planicacin para evitar posibles interrupciones en

el servicio de la misma.

(a limpieza y preparacin del carbn cubren un amplio campo deactividades, que se e-tiende desde la reduccin del tama$o inicial, cribado,eliminacin de materiales e-tra$os y clasicacin, asta procesos mucoms complicados para eliminar la ceniza, el S y la umedad.

En las plantas termoelctricas, la reduccin del tama$o de los trozos decarbn se limita a la trituracin y pulverizacin, aunque en algunasocasiones resulta econmico comprar pretriturados en el caso de unidadesde poca potencia y, en particular, en ogares mecnicos.

#uando se limita la cantidad m-ima de nos en el carbn, la degradacindel tama$o de sus partculas que tiene lugar durante el transporte y


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manipulacin, se debe tener en cuenta a la ora de establecer lasespecicaciones correspondientes al suministro, para evitar el peligro deincendio.

Para plantas que tienen unidades con ogares mecnicos, el carbn secompra calibrado.Para calderas que operan con ogares de carbn pulverizado, se especicaun tama$o m-imo de entrega y no se limita el porcentae de nos, deforma que el carbn resulte aceptable para la trituracin y pulverizacin.

El carbn se tritura para reducir el tama$o de sus partculas y se atomiza aotro tama$o ms no en el pulverizador.

(a trituracin resulta adecuada para lograr tama$os bastos que se requierenen unidades que cuentan con quemadores cicln, reduciendo el tama$o delas partculas de carbn pero siempre con una mnima produccin de nos.

(os equipos para reducir el tama$o del carbn se caracterizan por"% El m-imo tama$o de suministro que resulta aceptable% El mayor tama$o deseado en el producto obtenido por el proceso dereduccin

(a relacin que dene la reduccin es el cociente entre el tama$o de laspartculas, suministradas y producidas"

Figura N1: Cadena de suministro de combustible para generador de vaporque quema carbn.

E-isten diversos tipos de trituradores"


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% 'riturador rotativo% 'riturador simple% 'riturador de doble tambor% 'riturador con retencin de martillos

El cribado se realiza en"% bocamina% plantas de preparacin eliminando el material indeseable y calibrando elcarbn antes de su envo a la planta correspondiente.

(a limpieza del carbn consiste en la reduccin de los contenidos de cenizay S./n reducido contenido en ceniza conduce a costes de transporte ms baosy a menores requerimientos en su manipulacin, almacenamiento ymantenimiento, gracias a la eliminacin de la pirita y cuarzo, que son losabrasivos que le acompa$an. (a transferencia de calor en la caldera seincrementa como consecuencia de la menor deposicin de ceniza en las

supercies tubulares que conguran el generador de vapor./n reducido contenido en la arcilla presente en el carbn meora sumanipulacin, pero ay que sopesar las consecuencias de un mayorcontenido en nos y de una mayor umedad supercial.(as impurezas asociadas con el carbn pueden ser"% 0ntrnsecas% E-trnsecas#uando el carbn se quema, la materia mineral asociada al carbn brutoforma la ceniza, que proviene de dos fuentes"% (a ceniza intrnseca consiste en elementos qumicos procedentes devegetales orgnicamente combinados con el carbn durante su formacingeolgica

% (a ceniza e-trnseca consiste en materiales que se an incorporado alyacimiento durante o despus del proceso de carbonizacin, o que see-trao con el carbn durante el proceso de laboreoEl S est siempre presente en el carbn y cuando ste se quema forma elS123 si no se elimina antes de la combustin, el S12 formado"% escapa por la cimenea% se elimina por alg!n tratamiento de umosEl S total puede variar desde algunas dcimas asta ms del 45 en peso.El S puede coe-istir bao tres formas diferentes" pirtico, orgnico y sulfato"(a distribucin de la ceniza del S en una muestra de carbn se caracterizamediante un proceso de 6otacin que consiste en la fragmentacin del

carbn bruto en tama$os que se seleccionan en fracciones de diferentesdensidades, analizando cada una de ellas para determinar su contenido enceniza y S y ver donde estn concentradas las impurezas, pudindoseestablecer que"% (as impurezas blandas se encuentran en las fracciones correspondientes alos tama$os ms nos% (as fracciones de menor densidad tienen el menor contenido en ceniza(a informacin proporcionada por estos ensayos se utiliza para predecir elposible grado de reduccin en los contenidos de ceniza y de S, utilizandotecnologas de limpieza mediante 6otacin en lquidos densos3 en general,cuanto ms parecidas sean la densidad del material y la del medio deseparacin, tanto ms difcil e ineciente ser sta.

(a umedad se puede considerar como impureza, porque en cualquier casoreduce el poder calorco del carbn bruto3 vara con el tipo del carbn,


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aumentando desde un 7,25 en las antracitas, asta el 895 ms enalgunos lignitos.(a umedad supercial se elimina mediante desidratacin mecnica otrmica.#uando se realiza el presecado, la o-idacin atmosfrica se incrementa,especialmente en el caso de carbones de baa calidad, como consecuenciade la mayor supercie de o-idacin de las partculas de carbn que estncarentes de umedad.(os pasos iniciales en el proceso de limpieza del carbn, incluyen"% (a eliminacin de todo tipo de materiales e-tra$os% (a trituracin del carbn todo uno% El cribado para la separacin y clasicacin por tama$os

Figura 4.7. Secuencia de operaciones para la limpieza de carbn.

El procedimiento ms com!n para realizar la limpieza mecnica del carbn

consiste en la concentracin por densidad y la posterior separacin yclasicacin en m!ltiples productos3 sucede que, a igualdad de tama$o, las


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partculas ms pesadas se depositan meor y ms rpidamente que las msligeras en el seno de un 6uido.El carbn e impurezas se separan por su diferencia de densidad.El 6uido de separacin consiste en"% /na suspensin de carbn bruto en agua o en aire% /na mezcla de arena y agua% /na lecada de carbn bruto y magnetita muy na% /n lquido orgnico con una densidad intermedia adecuadamente elegidaSi la densidad del medio de separacin es 7,9 las partculas con menordensidad se concentran en el carbn limpio, y las ms pesadas van aldeseco.(as tcnicas ms comunes en la concentracin por gravedad en va !medason"a: (avado con cribab: #oncentracin en mesac: Procesos en medios densosEl almacenae del carbn en una planta termoelctrica es necesario para

proveer un suministro continuo y seguro de combustible. /na planta de 7;;da de carbn. En algunas centrales termoelctricas ay quealmacenar, por ley, una cantidad mnima de carbn equivalente al consumode @; a A; das de operacin a plena carga, por lo que el factor econmicoes la clave para determinar cundo se debe comprar el carbn y cunto sedebe almacenar en la planta energtica.En plantas industriales peque$as, el almacenamiento en silo se preere alalmacenae en pila, con ventaas que incluyen el abrigo frente a los agentesatmosfricos y la facilidad de recuperacin. #omercialmente e-istentanques y silos prefabricados, con capacidades que alcanzan 2B;; m? y quepueden contener del orden de 22;; t de carbn.

Para la descarga del carbn en la planta consumidora y su posteriordistribucin a los almacenaes en pila, silos y tolvas, se precisa de unequipamiento que depende de"% El mtodo de entrega del carbn a la planta% El tipo de generador de vapor% (a capacidad del carbn a manipularEn plantas peque$as se usan transportadores mviles para"% )escargar vagones ferroviarios% Cecuperar el carbn de las pilas de almacenae% (lenar los silos o tolvas correspondientes(as plantas grandes precisan instalaciones e-clusivas para cumplimentar la

demanda de un suministro continuo de combustible.(a capacidad del sistema de manipulacin del carbn se determina por"% El rgimen de utilizacin del carbn que tiene la caldera% (a frecuencia de las entregas de carbn a la planta% El tiempo admitido para la descarga)escarga de vagones ferroviarios" En los sistemas de volcadores giratoriospara vagones, stos se inmovilizan en un bastidor, mecnica oidrulicamente, a continuacin el bastidor se gira y el carbn cae en unatolva situada bao las vas.)escarga de camiones" (os camiones pueden volcar el carbn quetransportan a travs de una parrilla, cayendo directamente a una tolva delsistema de almacenamiento de la planta.

El lugar de almacenamiento en pila debe tener una adecuada accesibilidadpara las entregas de carbn en gabarra, ferrocarril o camin3 debe incluir


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una evaluacin de la ubicacin,la supervisin medioambiental y datosclimticos y meteorolgicos, teniendo en cuenta"- El anlisis de las caractersticas del suelo utilizado% (a estructura de las rocas subyacentes% El esquema del drenae local que se proyecte% (a posibilidad de inundacin de la parcelaPara una capacidad dada, el almacenamiento en silo requiere un menorvolumen construido, en comparacin con el correspondiente alalmacenamiento en tolva de igual capacidad.(as tolvas facilitan un almacenae a corto plazo, aguas arriba de lospulverizadores o de otros equipamientos propios para la alimentacin delcarbn acia la zona de combustin.(os conductos de transferencia son de seccin circular, longitud corta ydisposicin tanvertical como sea posible. Day que evitar cualquier reduccin de su seccintransversal y los cambios bruscos de direccin. Si un 6uo se bifurca en dos,sus direcciones deben formar un ngulo de divergencia lo menor posible. En

aquellos casos en los que resulte imposible evitar un ngulo importante enun cambio de direccin, se utiliza un ensancamiento brusco de la seccintransversal del conducto con el n de aliviar la presin lateral y la friccin enla canalizacin detransferencia.En el caso de alimentar pulverizadores presurizados, ay que tener cuidadoen el dise$o de estos conductos de transferencia, dado que el carbn que seencuentra dentro del conductosirve tambin como sellador, con vistas a evitar la prdida del aire depresurizacin, desde el pulverizador acia la tolva, por lo que se necesitauna altura mnima altura de sellado: dentro del tubo de transferencia, parasellar debidamente el sistema conducto de transferenciaFalimentador3 en

este caso no se pueden utilizar disipadores.(os alimentadores se utilizan para controlar el 6uo de carbn desde la tolvade almacenae. (a seleccin del alimentador se basa en el anlisis de laspropiedades del material como"% 'ama$o m-imo de partculas% )istribucin de tama$os% )ensidad% #ontenido en umedad y abrasividad y en el rgimen y grado de controlrequerido por el 6uo.(os alimentadores de las modernas plantas que consumen carbn seclasican, en

% volumtricos% gravimtricos(os alimentadores facilitan un rgimen de 6uo de carbn acia elpulverizador ms preciso y, por lo tanto, un aporte de energa ms e-actoacia los quemadores y caldera, lo que es importante cuando se necesita uncontrol e-acto de la relacin combustible>aire con el n de"%


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% Por motivos econmicos% Por el contenido de S en el carbn de referencia% Por el efecto de los distintos carbones en la operacin de la calderaEl obetivo de la mezcla es facilitar un suministro de carbn con propiedadesuniformes, que denan"% El contenido de S% El poder calorco% El contenido de umedad% (a grindabilidad triturabilidad:% #ualquier otro parmetro caracterstico del combustible(a mezcla de carbones puede tener lugar en"% una ubicacin remota% la propia planta generadora de vaporEn la manipulacin del carbn es necesario tener en cuenta diversosfactores"

Supresin de polvo" (os agentes para la supresin de las emisiones depolvo en la manipulacin del carbn y en el transporte, son" el agua, el

aceite y el cloruro de calcio #a#l2.Sobre el 6uo de carbn se puede rociar agua o aceite en forma de niebla. Elaceite es el agente ms utilizado y reduce las emisiones de polvoprovocando su aderencia a las partculas mayores del carbn, formandoconglomerados que tienen menos facilidad para 6otar en el aire.El empleo de #a#l2 es ms limitado, debido a sus perudiciales efectos sobrelaoperacin de caldera.

1-idacin" (os diversos componentes que constituyen el carbn se o-idancuando se e-ponen al aire3 esta o-idacin se puede considerar como unproceso de combustin muy lento a baa temperatura, dado que losproductos nales son los mismos que los de la combustin del carbn en unogar. &unque e-isten evidencias de que la accin bacteriana puedeprovocar un calentamiento del carbn, el calentamiento de ste se debe auna reaccin qumica.Para evitar la combustin espontnea, el calor procedente de la o-idacin seminimiza retrasando la o-idacin o evacuando el calor generado.(as partculas ms nas del carbn tienen ms supercie para un volumendado y se o-idan ms rpidamente. (a velocidad de o-idacin seincrementa con el contenido en umedad del carbn, o cuando est recintriturado o pulverizado.El rgimen de absorcin de o-geno por el carbn a temperatura constante,decrece

con el tiempo./na vez establecida una pila de almacenae segura, la probabilidad deo-idacin de lamisma disminuye.

#arbn congelado" (as dicultades asociadas a la manipulacin de uncarbn congelado se pueden evitar por el"% Secado trmico o mecnico de los nos% Cociado del carbn con una niebla de aceite de deseco o solucinanticongelanteEl empleo de #a#l2 puede provocar una acelerada deposicin de ceniza ouna rpida corrosin de las supercies tubulares que forman losintercambiadores de la caldera, por lo que la utilizacin de este agente noes recomendable.


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0ncendios en pilas de carbn" /na de las principales preocupaciones en elalmacenamiento del carbn, es la combustin espontnea en alg!n puntode la pila, consecuencia de las propiedades de autocalentamiento que soncaractersticas de algunos carbones./n incendio en una pila se puede manear de distintas formas, dependiendo

de la e-tensin del fuego.(a zona caliente se asla del resto de la pila, lo que se consigue con unsellado de los lados y de la parte superior de la zona caliente, por medio deuna capa estanca al aire de alquitrn o de asfalto.

Hluo en tolvas" (os atascos de carbn no provocan reducciones einterrupciones de 6uo, y aparecen en las tolvas cuando la umedadsupercial del carbn es del 95 I 7;5 en peso.(as medidas preventivas para minimizar los problemas del 6uo en tolvas,se concretan en"% 'cnicas meoradas de almacenae a granel% /na recuperacin cuidadosa y adecuada del carbn(a alimentacin de un carbn no y !medo desde la salida inferior de una

tolva, tiende a formar cimeneas o canalizaciones de circulacin preferente,que se prolongan asta la supercie libre del carbn de la tolva3 cuandoesto ocurre, el 6uo de carbn acia los alimentadores que circulae-clusivamente por estas cimeneas, se ace intermitente e incluso sepuede interrumpir por completo.(as tolvas se pueden equipar con oricios en su e-tremo de salida, quepermitan el empleo de lanzas o ca$ones de aire que restauren el 6uo entoda la seccin transversal de la tolva.Si ay riesgo de incendio, estos ca$ones se cargan con gas inerte G 2 o #12para evitar una e-plosin de polvo de carbn.Para revestir las tolvas y los tubos de transferencia se utiliza un poliuretanomoldeable, a n de aumentar la resistencia a la abrasin y reducir laresistencia al 6uo.(a supercie pulida y resistente a la abrasin frena la formacin dedeposiciones susceptibles de facilitar posibles masas estacionarias decarbn que iniciaran los atascos en la tolva.

0ncendios en tolvas" /n incendio en una tolva de carbn constituye unpeligro, tanto para el personal, como para el equipo, y siempre e-ige accininmediata, parando la alimentacin de carbn a la tolva afectada que sedebe vaciar por completo3 no se debe a$adir carbn fresco asta que latolva se aya enfriado y no antes de que se aya determinado la causa delincendio.El fuego se puede aogar empleando vapor o #12 que se asienta a travs

del carbn y desplaza al o-geno del aire de la zona incendiada al ser mspesado que el aire.El fuego se tiene que e-tinguir completamente antes de vaciar la tolva, loque es prcticamente imposible debido a"% (as demandas de carga en la caldera% & la dicultad de eliminar el 6uo de aire acia el fuego del incendio(a temperatura del carbn se vigila con termopares instalados en la tolva.

Situacin medioambiental" El agua que se inltra a travs de la pila dealmacenae del carbn constituye una fuente de drenae cido que,eventualmente, puede contaminar los acuferos locales. El agua deescorrenta de la pila se asla dirigiendo ese drenae a una balsa deretencin, en la que se debe austar el valor del pD. El polvo suspendido enel aire que procede de las pilas de almacenae del carbn, es una molestia


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p!blica, tiene efectos peligrosos en la vegetacin de los alrededores ypuede violar las normas sobre emisiones de polvo que se determinan por"% (as caractersticas del carbn de la capa supercial tama$o de partculas,umedad, etc.:% El dise$o de la pila de almacenamiento rea e-puesta, altura, etc.:% (as condiciones climticas locales velocidad del viento, precipitaciones,etc.:(as preocupaciones econmicas y medioambientales an llevado aincrementar la generacin de vapor a partir de combustibles slidosobtenidos de subproductos y desperdicios residenciales, comerciales eindustriales, como las basuras slidas municipales, maderas y biomasa.(as propiedades de estos combustibles requieren unas condicionesespeccas de% almacenae% manipulacin% separacin, que son diferentes de las que se aplican a los carbones.

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