El objeto del proyecto es el estudio de viabilidad de una central termoeléctrica de biomasa. De una manera general, el funcionamiento de dicha central se muestra en la Figura 10
Fuente: UNESA Asociación Española de la industria Eléctrica
Figura 10. Esquema global de una central de biomasa.
5.1.
Requisitos Funcionales.
En primer lugar, el combustible principal de la instalación, en nuestro caso sarmiento de vid, son transportados y almacenados en la central. En ella, son sometidos a un tratamiento de astillado, si no lo han recibido en el campo, para reducir su tamaño (2). A continuación, pasa a un edificio de separación de combustibles (3), para ser separados y seleccionados, en función de su tamaño de grano para después ser llevados a los correspondientes almacenes (4) y (5).
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Posteriormente, los combustibles almacenados son conducidos a la caldera (7) para su combustión, y el calor que se produce durante este proceso, hace que el agua que está circulando por las tuberías de la caldera se evaporen produciendo vapor de agua. Generalmente, el combustible de grano grueso se quema en la parrilla que tiene la caldera, mientras que el grano fino se mezcla con el combustible de apoyo (normalmente se trata de un derivado del petróleo) procedente de su almacén (6), para poder ser quemado de la manera más eficiente.
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Figura 12. Combustión de la materia prima
El agua que circula por el interior de la caldera proviene del tanque de alimentación de agua (10); esta agua, antes de entrar en la caldera, pasa generalmente por un economizador, donde es sometida a un precalentamiento mediante el intercambio de calor con los gases de combustión aún caliente procedentes de la propia caldera. Estos gases son sometidos a un proceso de recirculación por la caldera para reducir la cantidad de inquemados (partículas sólidas en suspensión) y, así, aprovechar al máximo el poder energético y reducir las emisiones atmosféricas.
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Asimismo, los gases de combustión son depurados en un electrofiltro (9) mediante la precipitación de las partículas que transporta dicho gas antes de ser vertido a la atmosfera a través de la chimenea. Las partículas retenidas, juntos con las cenizas de la combustión, son conducidas al cenicero (8) para ser transportadas posteriormente a un vertedero o para su posterior uso como fertilizante para la industria agrícola.
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Figura 14. Escape de humos y cenizas
El vapor que se genera en la caldera se expande en la turbina de vapor moviendo el generador eléctrico, en donde se produce la energía eléctrica que, tras elevar su tensión mediante los transformadores de potencia, es vertida al sistema mediante las líneas de transporte correspondientes.
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Figura 15. Generación y vertido de energía eléctrica.
El vapor de agua proveniente de la turbina se transforma en líquido mediante el condensador, siendo enviada nuevamente al tanque de alimentación, cerrándose así el circuito principal del agua de la central.
5.2.
Requisitos constructivos
De una manera global se puede subdividir el proceso de obtención de energía eléctrica en 4 sistemas.
5.2.1. Sistema de recepción de la biomasa
Está formado por un conjunto de descarga de camiones, generalmente, mediante plataformas basculantes, basculas y medidor de humedad, ya que la biomasa se mide por cantidad de biomasa y humedad de la misma.
5.2.2. Sistema de alimentación de la biomasa.
Está formado por un patio o lugar de almacenamiento y un sistema de traslado de la biomasa.
El tener un amplio recinto donde almacenar la biomasa es muy importante, ya que la biomasa tiene, por lo general, una densidad energética (kcal/kg o kJ/kg) más baja que otros combustibles como puede ser el carbón, con lo que ocupa más espacio.
Un aspecto importante a tener en cuenta a la hora de almacenar la biomasa, es que esta puede autoinflamarse por lo que debe ser removida sacando el aire de los gases que se originan, por autodigestión, en el interior de los montones de astillas. Por esta razón, se recomienda recoger la biomasa en la parte inferior mediante tornillos sinfín.
En cuanto al sistema de traslado de la biomasa, se entiende por tal, el traslado de la biomasa desde el patio de almacenamiento al sistema de alimentación de la caldera. Se pueden utilizar desde tornillos sinfín hasta cintas transportadoras.
5.2.3. Sistema de combustión de la biomasa.
En los procesos de combustión diferenciamos 5 subsistemas:
Sistema de combustión en parrilla donde se quema la biomasa.
Sistema de entrada de aire para la correcta combustión.
Sistema e intercambio de calor con el ciclo agua-vapor.
Sistema de depuración de gases.
Sistema de retirada de cenizas.
5.2.4. Sistema de transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.
La turbina es la encargada de mover el rotor del generador, accionada por la energía mecánica que ejerce el vapor de agua a presión, y producir la corriente eléctrica.
El alternador está formado por:
El estator: Armadura metálica, que permanece en reposo, cubierta en su interior por los bobinados de cobre, que forman los circuitos del inducido, en este caso.
El rotor: Está en el interior del estator y gira accionado por la turbina. Está formado en su parte interior por un eje, y en su parte más externa por los bobinados inductores.
Cuando el rotor gira a gran velocidad, debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se producen unas corrientes en los hilos de cobre del interior del estator. Estas corrientes proporcionan al generador la denominada fuerza electromotriz, capaz de producir energía eléctrica a cualquier sistema conectado a él.