MONITOREO DE EMISIONES DE CHIMENEA EN CALDERAS

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1 SEMINARIO INDECOPI NORMALIZACIÓN DE LA GESTIÓN AMBIENTAL Tema: MONITOREO DE EMISIONES DE CHIMENEA EN CALDERAS Expositor : ING. VICTOR ARROYO CH. Consultor Energético y Ambiental Lima, Diciembre del

2 ALGUNOS DATOS SOBRE LAS CALDERAS EN EL PERU 2 2

3 INVENTARIO DE CALDERAS DE VAPOR Cantidad de empresas y calderas de vapor del sector productivo Sector productivo Empresas Industriales Empresas Pesqueras N empresas existentes N calderas existentes TOTAL Fuente : ENC-2000 y elaboración propia En 1990 en Estados Unidos habían unas calderas industriales y unas 3000 calderas de potencia. 3 3

4 PROYECCIÓN DE LAS CALDERAS DE VAPOR En base al N de calderas de 1999, y una tasa de crecimiento del 2,1% anual, se ha estimado que para el año 2010 el número de calderas industriales existentes sería de 2128, es decir un 26% mas. Año N Calderas 4 4

5 LOCALIZACIÓN DE LAS CALDERAS DE VAPOR Las calderas están localizadas en 19 departamentos del Perú. El mayor número de calderas están en: Lima (37,4 %) Ancash (14,9 %) La Libertad (7,7%) Las normas deben considerar esta realidad. 5 5

6 TIPOS DE CALDERAS DE VAPOR Caldera Pirotubular 84% (434 BHP prom) Caldera Acuotubular 16% (1120 BHP prom) Las normas deben orientarse mas a las calderas pirotubulares. 6 6

7 CALDERAS POR RANGOS DE POTENCIA POTENCIA DE CALDERAS DE VAPOR BHP % < > 1000 < ,2 33,4 10,

8 CALDERAS POR TIPO DE COMBUSTIBLE Los combustibles de mayor consumo en las calderas son : Petróleos Residuales (PR-500, PR-6, PR-5 y PR-4) : 65,4% Diesel 2 : 25,4% Los combustibles derivados del petróleo representan el 94% del consumo total de combustibles en las calderas industriales. Se estima que al 2010 sólo un 15% de las calderas se habrán convertido a gas natural. 8 8

9 CONSUMO DE ENERGÍA DE LAS CALDERAS Consumo de energía de las calderas industriales Combustible Número Calderas Capacidad (MW) Consumo de Combustible (TJ/año) Residuales (4, 5, 6, 500) Diesel Otros TOTAL Las calderas consumen el 46% del total de energía de la industria peruana ( TJ/año) 9 9

10 ANTIGÜEDAD DE LAS CALDERAS La antigüedad promedio de las calderas industriales es de 24 años (referido al 2003), aunque existen calderas desde 3 hasta 78 años. El mayor número (27,9%) tiene una antigüedad entre 3 y 12 años

11 EMISIONES DE LAS CALDERAS DE VAPOR Las emisiones de chimenea típicas de una caldera son : NO X, SO 2, CO y partículas (cenizas + hollín) : contaminantes H 2 O (vapor) : inerte O 2 y N 2 remanentes del exceso de aire : inertes. CO 2 : gas de efecto invernadero (GEI) 11 11

12 CONCENTRACION DE LAS EMISIONES DE CALDERAS Concentraciones promedio de gases emitidos por calderas de vapor a través de chimeneas Combustible Concentración promedio de gases a 3% O 2 (ppm) CO SO2 NOx Diesel Residual Residual Residual Bagazo de caña ,5 138 Fuente : elaboración propia en base a mediciones en 141 calderas de vapor 12 12

13 EMISIONES DE LAS CALDERAS INDUSTRIALES Emisiones de las calderas industriales Emisión Toneladas/año CO2 CO NOx SO2 Particulas Las emisiones de CO2 de las calderas representan el 47% de las emisiones del sector productivo

14 EMISIONES DE LAS CALDERAS Y OTROS SECTORES Emisiones comparativas de CO2 de las calderas Las emisiones de CO2 de las calderas industriales ( ton/año ) representan: El 18% de las emisiones de todos los sectores El 47 % del sector productivo El 38 % de las emisiones del transporte Las emisiones de CO2 del Perú representan el 2,7% de las emisiones de America Latina y el Caribe...y casi nada a nivel mundial! 14 14

15 EL PROTOCOLO DE MONITOREO DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS R.M. N ITINCI/DM (Febrero 2000) 15 15

16 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE Contiene pautas básicas para la ejecución de monitoreos en fuentes de combustión y procesos. En lo referente a fuentes de combustión (incluye calderas) menciona: 1) Parámetros que deben monitorearse : SO2, NOx, CO (Analizador electrónico portátil) Temperatura de gases (Termocupla tipo K) Partículas (Opacidad Smoke Test) Caudal (Metodo 2 EPA Tubo Pitot) Hidrocarburos totales (Espectrofotometría UV, cromatografía) 16 16

17 ANALIZADOR ELECTRÓNICO DE GASES 17 17

18 TUBO PITOT 18 18

19 PROBADOR DE HUMOS 19 19

20 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE 2) Frecuencia de muestreo Dice: se llevará a cabo un monitoreo de los puntos de emisiones, con un minimo de 3 veces, en periodos representativos de la fuente. Falta precisar: 3 veces en una corrida? 3 veces en que frecuencia? (mensual, anual, etc.) Duración de cada corrida? 20 20

21 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE 3) Selección de puntos de muestreo (gases y partículas) De acuerdo al Método 1 EPA : ubicar como minimo a 2 D de la última restricción y a 0,5 D de la salida de la chimenea. Chimenea 0,5 D 2 D D 21 21

22 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE 4) Número y ubicación de puntos de muestreo Dependerá de las características de la chimenea. Se hará en base al Método 1 EPA. Los puntos pueden variar entre 12 a 24 por ejemplo. Esto encarece el costo de monitoreo. Alternativa: muestra compuesta

23 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE 5) Pruebas manuales en chimeneas Actividades de pre-muestreo: Calibración de equipos Preparación de equipos, materiales, formularios, etc. Embalaje y traslado Actividades de muestreo y mediciones In situ: Mediciones con analizador de gases Mediciones de velocidad con Tubo Pitot 23 23

24 ALCANCES DEL PROTOCOLO DE PRODUCE 5) Pruebas manuales en chimeneas Actividades de post-muestreo: Chequear calibración de los equipos Cálculos con datos de campo Elaboración de informe 24 24

25 METODOS EPA PARA MONITOREO DE EMISIONES EN CALDERAS CODE OF FEDERAL REGULATIONS 40 PART 60 (July, 1995) 25 25

26 ESTANDARES APLICABLES A CALDERAS - EPA SUBPART Db : Standards of Performance for Industrial-Commercial- Institutional Steam Generating Units Aplicable a calderas de 3000 hasta 7500 BHP (4% de las calderas en Perú) Establece niveles permisibles de emisión de SO2, NOx y Particulas en calderas que queman Gas, Diesel, Residual, otros combustibles No establece limites para CO ni Hidrocarburos

27 ESTANDARES APLICABLES A CALDERAS - EPA SUBPART Dc : Standards of Performance for Small Industrial- Commercial-Institutional Steam Generating Units Aplicable a calderas de 300 hasta 3000 BHP (96% caso Perú) Para calderas que queman combustibles líquidos establece niveles permisibles de emisión para SO2 (0,5 Lb/MMBtu) y Opacidad (20% opacidad). No hay restricciones para emisiones de CO, NOx, Hidrocarburos. No hay restricciones para calderas que queman gas. Hay restricciones para otros combustibles. PODEMOS SER MAS EXIGENTES QUE ESTADOS UNIDOS PARA NUESTRAS CALDERAS? 27 27

28 METODOS DE ANALISIS EN CALDERAS - EPA SUBPART Dc : las mediciones en calderas de 300 a 3000 BHP deben hacerse de la siguiente manera: 1) Selección de puntos de muestreo: Metodo 1 EPA (Sample and velocity traverses for stationary sources) 2) Monitoreo de SO2 Mediante CEMs Alternativa : Método 6B (Determination of SO2 daily average emissions from fosil fuel combustion sources) 3) Opacidad Mediante CEMs Determinación Visual (Metodo 9 EPA) DE QUE SE TRATA ESTO? 28 28

29 METODOS DE ANALISIS EN CALDERAS EPA MONITOREO DE SO2 MEDIANTE CEMS Resulta muy costoso en inversión (> US$ 50000) y mantenimiento. Se requiere personal muy especializado

30 METODOS DE ANALISIS EN CALDERAS EPA MONITOREO DE SO2 MEDIANTE METODO 6B PARED DE LA CHIMENEA IMPINGER CON H2O2 AL 6% CaSO2 - Desecante T Sonda calefaccionada Filtro Absorbedor de CO2 (Ascarita) Agua fria 1 Lt/min VALVULA DE AGUJA ROTAMETRO BOMBA DE VACIO TREN DE MUESTREO DE SO2 y CO2 - Metodo 6B EPA Requiere un volumen de muestra de lt en un período de 24h. Es tedioso y comparativamente mas caro que el analizador de gases Ciertas calderas solo trabajan 8 h (inaplicable) 30 30

31 METODOS DE ANALISIS EN CALDERAS EPA MONITOREO DE OPACIDAD MEDIANTE CEM Resulta costoso el equipo, no soporta condiciones severas. Requiere constante mantenimiento y calibración. Se cuenta con personal especializado? 31 31

32 QUE ES LO MAS ADECUADO PARA NUESTRA REALIDAD? 32 32

33 REFLEXIONES SOBRE LAS CALDERAS PERUANAS La realidad de las calderas en cuanto a su contribución a la contaminación ambiental y su estado tecnologico, nos permiten hacer las siguientes reflexiones: 1) Hasta donde debe llegar el control de las emisiones en las calderas? 2) Qué métodos son los más convenientes para un monitoreo de sus emisiones? 3) Hasta qué punto es bueno tomar la experiencia extranjera? 33 33

34 REFLEXIONES SOBRE LAS CALDERAS PERUANAS Algunas ideas (personales) que se desprenden del análisis: 1) Las calderas peruanas requieren métodos sencillos de monitoreo de sus emisiones. 2) El control de las emisiones debería ser escalonado, en función del tamaño de la caldera, tipo de combustible y hasta el tipo de problema existente (global, local). 3) Métodos como los de EPA para las calderas peruanas resultan costosos, no son prácticos y se carece de suficientes recursos para su implementación y mantenimiento (CEMS). 4) El analizador de gases de combustión resulta una herramienta versátil, relativamente económica y confiable (si está calibrada)

35 REFLEXIONES SOBRE LAS CALDERAS PERUANAS 5) El Protocolo de Emisiones del PRODUCE tiene aciertos, pero requiere ser ampliado para el caso especifico de monitoreo en calderas. Por ejemplo: Procedimientos para obtención de muestras en condiciones modulantes de las calderas Cantidad de muestras Muestreos simples y compuestos Interpretación de resultados Precauciones en el muestreo y análisis Procedimiento de calibración del analizador Validación de datos. Medicíon de opacidad Alternativas al Metodo 2 EPA, etc

36 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Ing. Victor Arroyo Chalco Tel

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