ES2310061A1 - Procedimiento y planta para la recuperacion de energia a partir de bagazo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y planta para la recuperación de energía a partir de bagazo. Procedimiento para la recuperación de energía a partir de bagazo en una planta productora de azúcar y/o alcohol, que comprende una etapa de quemado de bagazo en un sistema de calderas, como fuente de energía primaria para el consumo propio de la planta productora de azúcar y/o alcohol, en el que una fracción A del bagazo quemado en el sistema de calderas es sometido a una etapa de secado 7 antes de su introducción en el citado sistema de calderas y en el que al menos una fracción B del bagazo secado en la etapa de secado es utilizada, como fuente de energía secundaria, sin ser quemado en el sistema de calderas, para la producción de electricidad destinada a la exportación y/o al autoconsumo. La planta para llevar acabo el procedimiento comprende entre otros un secador y un gasificador de lecho fluidificado adaptado para gasificar al menos la fracción B del bagazo secado en el secador rotativo, destinado ala producción de energía eléctrica.
Description
Procedimiento y planta para la recuperación de
energía a partir de bagazo.
La presente invención ser refiere a un
procedimiento y a una planta para la recuperación de energía a
partir de bagazo, particularmente a partir del bagazo obtenido como
subproducto en una planta productora de azúcar (usinas) y/o alcohol,
en los que dicho bagazo es quemado en un sistema de calderas para la
producción de vapor a alta presión.
El bagazo es el residuo que se obtiene de
exprimir fuertemente la caña de azúcar para la obtención de su jugo
y es un subproducto obtenido de la molienda de la caña de azúcar en
las plantas productoras de azúcar (usinas) y/o alcohol. Entre otras
aplicaciones, el bagazo puede utilizarse como combustible para la
producción de vapor de agua, cuyo valor energético es utilizado de
forma conocida en los procesos de las propias plantas
productoras.
Los procedimientos comúnmente utilizados por los
productores de azúcar y/o alcohol para la recuperación de energía
se basan en la combustión del bagazo proveniente del proceso de la
molienda de la caña de azúcar en un grupo de calderas y el turbinado
del vapor producido para la producción de electricidad y vapor a
baja presión, tal como se muestra el diagrama de bloques de la Fig.
1.
El documento de patente WO8301457 describe un
proceso para incrementar la eficiencia energética de la
recuperación de energía a partir de bagazo respecto de los
procedimientos comúnmente utilizados anteriormente descritos. En
concreto, el documento de patente WO8301457 describe un
procedimiento para secar, separar y densificar mediante sucesivos
pasos todo el bagazo proveniente de la molienda de azúcar en una
planta productora de azúcar. En este procedimiento, se aprovechan
los gases residuales de las calderas de quemado para el secado del
bagazo, lo que permite el ahorro y almacenamiento de una cantidad de
bagazo seco que puede utilizarse como combustible, durante periodos
pequeños de tiempo, para poder abastecer energéticamente el proceso
de la planta productora de azúcar cuando sea necesario, por ejemplo
durante cortes de suministro eléctrico de la
red.
red.
Aunque el procedimiento anteriormente descrito
consigue generar un bagazo residual en stock como reserva de
combustible para el consumo del proceso en periodos de tiempo
pequeños, la generación de energía queda supeditada al rendimiento
de las calderas de quemado, del orden del 70%, mediante las cuales
se genera el vapor a alta presión, los gases de las cuales se
utiliza además para el secado del bagazo. La utilización de dichos
gases no es del todo satisfactoria debido al número de partículas
que arrastran y a su elevado poder de corrosión.
Por todo ello, la eficiencia global del conjunto
no permite un ahorro suficiente de bagazo que pueda utilizarse
eficientemente por ejemplo como fuente de energía en los períodos
largos de no funcionamiento de la planta productora de azúcar, que
vienen a ser de unos 140 días al año aproximadamente, para la
generación de energía eléctrica exportable.
El procedimiento y la planta para la
recuperación de energía a partir de bagazo, particularmente en una
planta productora de azúcar, objeto de la invención, superan los
inconvenientes anteriormente citados.
El procedimiento de la invención es de los que
comprenden una etapa de quemado de bagazo en un sistema de
calderas, como fuente de energía primaria, para la producción de
vapor a alta presión, turbinable en una etapa de turbinado, para el
consumo propio de la planta productora de azúcar y/o alcohol.
En esencia, el procedimiento se caracterizada
porque una fracción A del bagazo quemado en el sistema de calderas
es sometido a una etapa de secado antes de su introducción en el
citado sistema de calderas y porque al menos una fracción B del
bagazo secado en la etapa de secado es utilizada, como fuente de
energía secundaria, sin ser quemada en el sistema de calderas, para
la producción de electricidad destinada a la exportación y/o
autoconsumo.
El secado previo de la fracción A del bagazo
quemado en el sistema de calderas aumenta el rendimiento de dichas
calderas, con lo que la cantidad de bagazo húmedo necesario como
fuente de energía primaria, para el propio consumo de la planta, se
reduce significativamente, lo que permite acumular una parte del
bagazo húmedo para ser secado y utilizado, como fuente de energía
secundaria, para otros usos, como por ejemplo para la producción de
electricidad destinada a ser exportada. La obtención de electricidad
a partir de esta fuente de energía secundaria puede ser por lo tanto
simultánea o no con la producción de vapor a alta presión en el
sistema de calderas.
Según otra característica de la invención, el
contenido de agua en el bagazo secado, después de ser sometido a la
etapa de secado, está comprendido entre 15% y un 35% en peso.
Según otra característica de la invención, la
fracción B del bagazo secado en la etapa de secado es sometida a
una etapa de gasificación para la producción de un gas
manufacturado destinado a alimentar al menos un motor de combustión
interna y/o una turbina de gas para la producción de la electricidad
destinada a la exportación.
Según otra característica de la invención, los
gases de escape calientes de los motores de combustión interna y/o
las turbinas de gas son utilizados para la aportación de calor en
la etapa de secado.
Mediante esta característica, se disminuye el
aporte de calor desde el exterior, aumentándose la eficiencia global
del procedimiento.
Una planta para la realización del procedimiento
según la reivindicación 1, también objeto de la invención,
comprende un sistema de calderas para la producción vapor a alta
presión a partir de bagazo; y un sistema de turbinado para la
generación de electricidad a partir del vapor a alta presión
producido en el sistema de calderas.
En esencia, la planta de la invención se
caracteriza porque comprende además un secador, preferentemente
rotativo o similar, adaptado para secar una fracción A del bagazo
quemado en el citado sistema de calderas, y un gasificador de lecho
fluidificado, adaptado para gasificar al menos una fracción B del
bagazo secado en el secador rotativo, destinado a la producción de
energía eléctrica.
De acuerdo con otra característica de la planta,
ésta comprende al menos un motor de combustión interna alimentado
con el gas de síntesis producido en el gasificador, así como unos
medios para la conducción de los gases de escape calientes del motor
hasta el secador para el secado de bagazo.
De acuerdo con otra característica de la planta,
ésta comprende al menos una turbina de gas alimentada con el gas de
síntesis producido en el gasificador, así como unos medios para la
conducción de los gases de escape calientes de la turbina hasta el
secador para el secado de bagazo.
Según otra característica de la invención, la
planta comprende un dispositivo secador de bagazo, aguas arriba del
secador rotativo, así como unos medios para la conducción de los
humos del sistema de calderas hasta el citado dispositivo
secador.
En los dibujos adjuntos se ilustra a título de
ejemplo y no limitativo un modo de realización preferida del
procedimiento de secado de bagazo para las calderas de vapor de las
productoras de azúcar (usinas) y/o alcohol de la invención. En
dichos dibujos:
La Fig. 1 es un diagrama de bloques
representativo de un procedimiento convencional de recuperación de
energía a partir del bagazo de una planta productora de azúcar y/o
alcohol;
La Fig. 2 es un diagrama de bloques
representativo de un procedimiento para la recuperación de energía a
partir del bagazo de una planta productora de azúcar y/o alcohol,
según la invención; y
La Fig. 3 es una representación esquemática de
una planta para la recuperación de energía a partir del bagazo de
una planta productora de azúcar y/o alcohol, según la invención.
El procedimiento convencional utilizado para la
recuperación de energía a partir del bagazo de una planta
productora de azúcar y/o alcohol se representa, en forma de
diagrama de bloques, en la Fig. 1.
El bagazo húmedo 1, que tiene un contenido de
humedad alrededor de un 50%, es introducido en un sistema de
calderas 3 para la producción de vapor a alta presión 4, el cual es
aprovechado directamente como vapor de proceso en la planta y/o
bien puede ser turbinado en una turbina 19 a contrapresión o en
turbinas 19 de extracción para la producción de electricidad
también destinada a ser consumida por la propia planta productora
de azúcar y/o alcohol. El rendimiento aproximado que se consigue
habitualmente en las calderas 17 del sistema de calderas 3, de
acuerdo al procedimiento arriba descrito, es de un 70%.
El procedimiento según la invención,
representado esquemáticamente en la Fig. 2, incluye, de un modo en
si conocido, una etapa de secado 7 de bagazo antes de su
introducción en el sistema de calderas 3. No obstante, de acuerdo
con la Fig. 2 y en los periodos de funcionamiento de la planta
productora, tan sólo una fracción A del bagazo quemado en el
sistema de calderas 3 es sometido a una etapa de secado 7 antes de
su introducción en el citado sistema de calderas 3. Reduciéndose el
contenido de agua de la fracción de bagazo A sometido a la etapa de
secado 7, el rendimiento de las calderas 17 aumenta hasta un 30%
consiguiéndose rendimientos de las calderas próximos al 80%. La
fracción A de bagazo seco junto con el bagazo húmedo 20
introducidos en el sistema de calderas 3 constituye la fuente de
energía primaria para la producción de vapor a alta presión 4 cuyo
contenido energético está destinado al consumo de la propia planta
productora de azúcar y/o alcohol.
El aumento en la eficiencia del sistema de
calderas 3 permite un ahorro de un 31% de bagazo húmedo 1' que
puede ser utilizado, como fuente de energía secundaria, para la
producción simultánea o diferida de energía eléctrica exportable
tal y como se detalla a continuación:
Durante el funcionamiento normal de la planta,
una fracción B de bagazo seco es sometido a una etapa de
gasificación 9 para la producción de un gas manufacturado 10
destinado a alimentar al menos un motor de combustión interna 13, o
una turbina de gas, para la producción de electricidad. La
eficiencia neta que se consigue en la etapa de gasificación a
energía eléctrica es del orden del 30%.
En los periodos en los que la planta no está en
funcionamiento, de acuerdo con el procedimiento de la invención es
posible la producción de electricidad a partir del bagazo húmedo 1'
acumulado. Durante estos períodos, el bagazo seco sometido a la
etapa de gasificación 9 proviene en su totalidad del bagazo húmedo
1' acumulado, en concepto de ahorro, durante el periodo de
funcionamiento de la planta productora.
El gas manufacturado 10, obtenido en la etapa de
gasificación 9 es de bajo poder calorífico pero de alto contenido
en hidrógeno y óxido de carbono, por lo que puede ser utilizado en
motores de combustión interna 13, con una mínima producción de
emisiones, para la producción de electricidad 11 que puede ser
volcada a la red eléctrica 15.
De un modo característico, el calor residual de
los gases de escape 12 de los motores de combustión interna 13 es
utilizado en la etapa de secado 7 del bagazo húmedo 1 o acumulado
1'.
En los periodos de funcionamiento de la planta,
se contempla la posibilidad de utilizar también el calor 18 de las
calderas 17 para la eliminación de humedad de una fracción de
bagazo húmedo introducido en el citado sistema de calderas 3. Así,
la etapa de secado 7 comprende un paso previo de
pre-secar el bagazo húmedo 1 con la utilización del
calor residual del sistema de calderas 3, en un dispositivo secador
14', y un paso posterior de secado del bagazo resultante en un
secador 14 rotativo convencional.
La Fig. 3, es una representación esquemática de
una planta para llevar a cabo el procedimiento anteriormente
descrito. Esta planta comprende un sistema de calderas 3, para la
producción de vapor a alta presión 4 a partir de bagazo húmedo 1, y
un sistema de turbinado 6 para la generación de electricidad a
partir de dicho vapor a alta presión 4 producido en el sistema de
calderas 3.
Para llevar a cabo la etapa de secado, la planta
está provista de un secador 14 rotativo que, en los periodos de
funcionamiento de la planta, seca la fracción A de bagazo
introducido en el sistema de calderas y la fracción B de bagazo
sometido a la etapa de gasificación, en tanto que en los periodos
en que la planta no funciona seca el bagazo húmedo 1' acumulado
durante el periodo de funcionamiento normal de la planta.
La planta comprende además un gasificador 16 de
lecho fluidificado burbujeante para la gasificación del bagazo
secado en el secador rotativo 14, utilizado como fuente de energía
secundaria para la posterior producción de electricidad.
Para ello, el gas manufacturado 23 producido en
el gasificador 16 es acondicionado posteriormente en un sistema de
limpieza 21 que entre otros aspectos elimina un alto porcentaje de
las partículas sólidas y alquitranes 22 del gas manufacturado 23. El
gas limpio 24 es utilizado como combustible en los motores de
combustión interna 13 para la producción de energía eléctrica 11 tal
y como se ha explicado anteriormente.
Para aumentar la eficiencia del conjunto, el
calor residual de los gases de escape 12 de los motores de
combustión interna 13 son conducidos al secador rotativo 14 como
fuente de calor, lo que evita tener que aportar calor desde el
exterior.
De acuerdo a la presente invención, con el
secado del bagazo húmedo se consigue incrementar notablemente la
eficiencia del sistema de calderas, lo que conlleva un consumo
menor de bagazo húmedo para la producción de la misma cantidad de
vapor. El stock de bagazo acumulado, en concepto de ahorro, se puede
utilizar en los períodos largos de no funcionamiento de la planta
productora de azúcar, denominados de post-zafra,
asegurando la posibilidad de generación eléctrica exportable
durante 330 días al año, es decir, se asegura el abastecimiento de
bagazo para su gasificación durante los 330 días al año.
Claims (8)
1. Procedimiento para la recuperación de energía
a partir de bagazo (1), particularmente del bagazo obtenido como
subproducto en una planta productora de azúcar y/o alcohol, de los
que comprenden una etapa de quemado (2) de bagazo en un sistema de
calderas (3), como fuente de energía primaria para el consumo
propio de la planta productora de azúcar y/o alcohol, con el fin de
producir vapor a alta presión (4) susceptible de ser introducido en
un sistema de turbinas en una etapa de turbinado (5),
caracterizado porque una fracción (A) del bagazo destinado a
ser quemado en el sistema de calderas es sometido a una etapa previa
de secado (7) antes de su introducción en el citado sistema de
calderas; y porque al menos una fracción (B) del bagazo secado (8)
en la etapa de secado (7) es utilizada, como fuente de energía
secundaria, sin ser quemada en el sistema de calderas, para la
producción de electricidad destinada a la exportación y/o al
autoconsumo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el contenido de agua en el bagazo secado
(8), después de ser sometido a la etapa de secado (7), está
comprendido entre 15% y un 35% en peso.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fracción (B) del bagazo secado (8) en
la etapa de secado (7) es sometida a una etapa de gasificación (9)
para la producción de un gas manufacturado (10) destinado a
alimentar al menos un motor de combustión interna (13) y/o una
turbina de gas para la producción de la electricidad (11) destinada
a la exportación y/o al autoconsumo.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque los gases de escape (12) calientes de
los motores de combustión interna (13) y/o las turbinas de gas son
utilizados para la aportación de calor en la etapa de secado
(7).
5. Planta para la realización del procedimiento
según la reivindicación 1 que comprende:
- un sistema de calderas (3) para la producción
vapor a alta presión (4) a partir de bagazo (1); y
- un sistema de turbinado (6) para la generación
de electricidad a partir del vapor a alta presión (4) producido en
el sistema de calderas;
caracterizada porque comprende además un
secador (14), preferentemente rotativo o similar, adaptado para
secar una fracción (A) del bagazo quemado en el citado sistema de
calderas y un gasificador (16) de lecho fluidificado adaptado para
gasificar al menos una fracción (B) del bagazo secado (8) en el
secador, destinado a la producción de energía eléctrica.
6. Planta según la reivindicación 5,
caracterizada porque comprende al menos un motor de
combustión interna (13) alimentado con el gas de síntesis producido
en el gasificador (16), y porque comprende unos medios para la
conducción de los gases de escape (12) calientes del motor hasta el
secador (14), para el secado de bagazo.
7. Planta según la reivindicación 5,
caracterizada porque comprende al menos una turbina de gas
alimentada con el gas de síntesis producido en el gasificador (16),
y porque comprende unos medios para la conducción de los gases de
escape (12) calientes de la turbina de gas hasta el secador (14),
para el secado de bagazo.
8. Planta según la reivindicación 5,
caracterizada porque comprende un dispositivo secador (14')
de bagazo, aguas arriba del secador (14), así como unos medios para
la conducción de los humos (18) del sistema de calderas (3) hasta el
citado dispositivo
secador.
secador.
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- 2005-05-10 ES ES200501111A patent/ES2310061B1/es not_active Withdrawn - After Issue
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