Emisiones desde Plantas Termoeléctricas que operan a Fuel Oil Residual

Transcripción

1 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

2 Principales Características de Fuel Oils Consumo de Fuel oil en plantas térmicas de 37 % de eficiencia térmica. 2

3 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

4 Emisiones Anuales de SOx de Plantas Térmicas que Usan Fuel Oil Residual 8 Generación de Cenizas y Hollín 4

5 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

6 Emisiones de Planta Térmica de 100 Mw Dispersión de Humos de Chimenea 6

7 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 Concentración de SOx(ug/m^3) Distancia (Km) Norma

8 En el caso de una planta de 5MW con una eficiencia del 37%, obtendríamos un consumo de combustible de kg-f.o./d (= 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 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 Concentración de SOx(u g /m ^3) Distancia (Km) Norma 8

9 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

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