Estudio de la conversión de una caldera de carbón pulverizado a gas natural y co-combustión de biomasa

Abstract

RESUMEN: El proyecto planteado trata de la sustitución del combustible de una caldera que quema actualmente carbón, por gas natural, además del estudio del impacto tanto ambiental como a efectos de la propia caldera, que supondría mantener la co-combustión de biomasa al cambiar el combustible. Las grandes restricciones medioambientales llevan a la toma de la decisión de la sustitución de la caldera de carbón por un combustible más limpio como el gas natural. Este cambio supone una reducción en las emisiones de CO2, pero por contraposición, conlleva una inversión que englobaría las nuevas instalaciones necesarias, demoliciones de equipos sobrantes, estudio realizado para la viabilidad del uso de la caldera con un combustible nuevo, etc. Para llevar a cabo el estudio, se tendrá en cuenta la situación actual, los combustibles empleados y las emisiones, y de igual manera, se tratará la situación final. Todo ello nos permitirá tener una visión de lo que supondrá la sustitución, tanto a nivel técnico como económico y medioambiental. Además de la sustitución por gas natural, la intención de la empresa demandante es mantener la co-combustión de biomasa que actualmente acompaña al carbón. La biomasa es un combustible interesante a estudiar que se supone en equilibrio de captura-emisión de CO2, y debido a que las restricciones medioambientales más fuertes se encuentran referidas a este tema, es una posible opción a barajar en un futuro. Tras los estudios realizados se llega a la conclusión de la viabilidad de sustituir la caldera de carbón por gas natural sin modificaciones en su producción (aunque sí en su proceso productivo), aumentando el rendimiento en un 0.5% a plena carga. Respecto a la biomasa, el consumo para una combustión óptima con el gas natural se fija en torno al 5% de sustitución térmica. Se ha llegado a la conclusión de que su combustión con el gas natural es más eficiente que con el carbón. Al ser un combustible limpio el que acompaña a la biomasa, el fenómeno de la corrosión, problemático al combustionarlo con el carbón, se reduce en gran medida. Las emisiones de CO2 se reducen en un 26.78% en el cambio al gas natural, lo que cumpliría con el objetivo propuesto por la empresa demandante y las políticas medioambientales, y a pesar de que el carbón tiene un precio de mercado más reducido, quemar gas natural supone en comparación una mejor relación coste combustible/gasto emisión de CO2. Por lo tanto, y ante el deseo de la empresa demandante de la sustitución de la caldera, será necesaria una inversión de 5.094.726,00 € y un tiempo de construcción de 8 semanas aproximadamente, tiempo en el que las calderas de reserva (de gas natural) entrarán en funcionamiento para suplir la producción de la caldera de carbón.

ABSTRACT: The project involves replacing the fuel in a boiler that currently burns coal with natural gas, in addition to the study of the environmental impact and the impact on the boiler itself of maintaining biomass co-firing by changing the fuel. The major environmental restrictions led to the decision to replace the coal boiler with a cleaner fuel such as natural gas. This change means a reduction in CO2 emissions, but on the other hand, it entails an investment that would include the necessary new installations, demolition of surplus equipment, a study carried out for the viability of using the boiler with a new fuel, etc. In order to carry out the study, the current situation, the fuels used and the emissions and the final situation will be taken into account. All this will allow us to have a vision of what the substitution will mean, both technically, economically and environmentally. In addition to the substitution by natural gas, the intention of the applicant company is to maintain the biomass co-firing that currently accompanies coal. Biomass is an interesting fuel to study, which is supposed to be in CO2 capture-emission balance, and because the strongest environmental restrictions are related to this issue, it is a possible option to consider in the future. After the studies carried out, it was concluded that it is feasible to replace the coal boiler with natural gas without modifying its production (although it does change its production process), increasing the efficiency by 0.5% at full load. Regarding biomass, the consumption for optimal combustion with natural gas is set at around 5% thermal substitution. It has been concluded that its combustion with natural gas is more efficient than with coal. As the fuel accompanying the biomass is a clean fuel, the phenomenon of corrosion, which is problematic when combusted with coal, is greatly reduced. CO2 emissions are reduced by 26.78% in the switch to natural gas, which would meet the objective proposed by the applicant company and environmental policies, and despite the fact that coal has a lower market price, burning natural gas has a comparatively better fuel cost/CO2 emission cost ratio. Therefore, and in view of the applicant company's wish to replace the boiler, an investment of €5,094,726.00 and a construction time of approximately 8 weeks will be necessary, during which time the back-up boilers (natural gas) will come into operation to replace the output of the coal-fired boiler.