UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE ZACATECAS
SEMINARIO DE INGENIERÍA EN ENERGÍA DE LA BIOMASA
EL PRESENTE ESCRITO ES UNA INTERPRETACIÓN DEL ARTICULO LA ECONOMÍA DE LA RECOMBUSTIÓN CON ESTIÉRCOL DE GANADO VACUNO BASADA EN LA BIOMASA EXISTENTE EN LAS PLANTAS DE CARBÓN DE ENERGÍA PARA LAS EMISIONES DE NOx Y CO2 DE CONTROL CUYA REFERENCIA SE MUESTRA AL FINAL DEL DOCUMENTO, SE REALIZÓ EL BLOG CON FINES DE DIVULGACIÓN
Nicholas T. Carlina, Kalyan Annamalaia,*, Wyatte L. Harmanb, John M. Sweetenc
Nicholas T. Carlina, Kalyan Annamalaia,*, Wyatte L. Harmanb, John M. Sweetenc
FECHA DEL ARTICULO:
Recibido el 30 de Enero del 2008
Recibido y revisado el 20 de Abril del 2009
Aceptado el 29 de Abril del 2009
Publicado en línea el 5 de Junio del 2009
Recibido el 30 de Enero del 2008
Recibido y revisado el 20 de Abril del 2009
Aceptado el 29 de Abril del 2009
Publicado en línea el 5 de Junio del 2009
alumno que leyó el articulo: RAQUEL NAVARRO DE LIRA
1/Febrero/2013
RESUMEN
Las
plantas de carbón con biomasa de recombustión de ganado (CB) pueden reducir las
emisiones de CO2 y ahorrar en costos de compra de carbón y reducir las
emisiones de NOx en un 60-90% por encima de los niveles alcanzados por
primarios controladores de NOx. Reducciones de recombustión con carbón CB son
comparables a los obtenidos por otras secundarias tecnologías de NOx, como la
reducción catalítica selectiva (SCR).
El
objetivo de este estudio es elaborar un modelo de emisiones y ahorro económico
potencial de recombustión de carbón con CB y comparar esos ahorros en contra de
tecnologías de la competencia.
Un
programa de ordenador de hoja de cálculo se ha desarrollado para capital de
modelo, operación y mantenimiento de costos para CB recombustión, SCR, y no
catalítica selectiva reducción (SNCR)
Un
caso base del modelo de ejecutar la economía, mostró que un sistema CB
recombustión adaptado en una planta de carbón existente de 500 MWe tendría un
valor presente neto de $ 80,8 millones.
Comparativamente,
un sistema SCR bajo los parámetros de entrada de la misma base de caso tendría
un valor presente neto de los þ $ 3,87 millones. El mayor incremento en el
costo global de recombustión CB se encontró que provienen de la biomasa y
secado de las operaciones de tratamiento.
La
rentabilidad de un sistema de recombustión CB reconversión en otra existente
con carbón vegetal mejorado con los precios del carbón y mayores créditos por
valor de emisión de NOx. Futuros impuestos sobre el CO2 de $ 25 por tonelada 1
podría hacer requemado CB como económicamente viable, y a SCR.
En
la Biomasa, las distancias de transporte y la falta de disponibilidad adecuada,
bajo la ceniza de CB pueden requerir investigación futura que se centre en
menor capacidad a carbón en unidades entre 50 y 300MWe.
INTRODUCCIÓN
La Biomasa de tipo ganado (estiércol de ganado) se ha
propuesto para su uso como combustible de recombustión para la reducción de
emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) en las plantas de energía de carbón y las
calderas de servicios públicos.
La Biomasa Ganado (CB) ha mostrado ser
prometedor en la reducción de NOx debido a su alto contenido volátil, la
liberación rápida de la materia volátil durante la combustión, y la liberación
rápida de nitrógeno del combustible une preferentemente en forma de amoníaco (NH3).
Experimentos realizados han demostrado que la co-combustión
de biomasa corral de engorde (FB) y carbón (mezcla de 10% FB y 90% carbón)
podría reducir las emisiones de NOx de 290 ppm a 260 ppm.
Recientes experimentos y modelos numéricos, realizados en la
Texas A & M Carbón y del Laboratorio de Energía de la Biomasa, han
demostrado que recombustión con el CB puede reducir las emisiones de NOx de
hasta el 90%.
Si estos resultados se puede traducir en similares
reducciones de NOx para grandes quemadores y calderas de servicios públicos, la
recombustión CB puede ser considerada una tecnología competitiva con la
reducción catalítica selectiva (SCR) y tal vez superior a la de recombustión de
gas natural y selectivo reducción no catalítica (SNCR) en cuanto a eficiencia
de reducción de NOx.
El propósito de todo esto es calibrar y predecir la
viabilidad económica de la recombustion de carbón con CB a las plantas de
carbón existentes en contra de varios parámetros importantes ( dolares en
emisiones evitadas, costos de procesamiento y transporte de la biomasa), así
hacer de este combustible viable.
1.1.- GRANDES OPERACIONES DE ALIMENTACIÓN DE LA BIOMASA DE GANADO
En la agricultura
americana, en particular la agricultura animal, se ha convertido en un negocio
altamente industrializado en los últimos 50 años. El más grande y más
productivo de estas granjas de animales comúnmente se conoce como operaciones
concentradas de alimentación animal (CAFO) o granjas'' súper''.
Las viviendas de vacas lecheras, ganado vacuno y otros
animales de granja tradicionales, disponen de grandes
cantidades de estiércol producidos a partir de ellos para empresas importantes. Se ha demostrado que el estiercol tiene un potencial de contaminación del agua y del aire debido a su produccion, pero su generación y concentración constante en ciertas áreas geográficas puede hacer que
este material de alimentación de bajo valor calorífico sea una fuente viable de
combustible para la combustión y los sistemas de control de emisiones para las
plantas cerca de las CAFO, aunque encontrar plantas de energía cerca de lugares cercanos a esto es todo un reto. Los
tres mayores estados de ganado de carne en los EE.UU. son Texas, Kansas y
Nebraska, respectivamente.
El ganado
de engorda puede producir 5-6% de su peso corporal en el estiércol cada día;
una masa seca de aproximadamente 5,5 kg por animal por día, por lo tanto,
en base seca, casi el 20 Tg estiércol de ganado por año proviene de las CAFO. Texas solamente produce más del 27% de este total
anual. Del mismo modo. Las vacas lecheras pueden producir un 7-8% de su peso corporal en el
estiércol por día, aproximadamente un peso en seco de 7,3 kg por animal por día.
Una
masa seca de aproximadamente 24 Tg de estiércol lechero se producen al año en
los EE.UU.. El término'' biomasa ganado (CB)'' se refieren tanto a feedlot y el
estiércol de productos lácteos en general, el estiércol de corrales
La
figura. 1 - Coincidencia de carbón centrales eléctricas y las áreas con altas
densidades de biomasa agrícola, adaptado de [12] y [13].
La
utilidad de CB como combustible para la combustión y los sistemas de control de
emisiones puede ser determinado a partir de análisis de valor último y el calor
de cada combustible de biomasa, como en la siguiente tabla se muestra.
Los combustibles de alto contenido de ceniza con hasta 68% (sobre una base
seca) no son ciertamente adecuados para la mayoría de sistemas de combustión.
1.2.- TECNOLOGÍAS PRIMARIAS DE CONTROL DE NOx
Los
principales controles de NOx en las plantas de energía de carbón suelen
consistir en quemadores de bajo NOx (LNB), sobre el fuego aéreo (OFA), o una
combinación de ambos. Estos controles se utilizan ampliamente en plantas de carbón través de los Estados Unidos. Quemadores de bajo NOx retrasan la
mezcla completa de combustible y el aire tanto como sea posible a fin de
reducir el oxígeno en la zona de la llama primaria, reducir la temperatura de
la llama, y reducir el tiempo de residencia en las temperaturas pico.
1.3.- TECONOLOGÍAS SECUNDARIAS DE CONTROL NOx
1.3.1.- REQUEMADO
Una
ilustración básica del proceso de recombustión se muestra en la figura. 2
El mecanismo de reducción es una reacción inversa del sistema NOx en cuales los hidrocarburos (HC)de forma-fragmento de compuestos nitrogenados, tales como cianuro de hidrógeno (HCN) y NH3, que reaccionan con el NOx para reducirlo a nitrógeno inofensivo (N2). Por último, sobre el aire el fuego se inyecta en el quemador de la caldera para completar el proceso de combustión y reducir el monóxido de carbono (CO).
El
combustible de recombustión más común es el gas natural. Sistemas convencionales de gas con recombustión puede reducir las emisiones de NOx en un 50-60%. Un
sistema CB recombustión puede ofrecer incluso mayores reducciones de NOx,
además de reducir las emisiones de CO2 de las fuentes de combustibles fósiles.
1.3.2.- LA REDUCCIÓN SELECTIVA CATALÍTICA Y NO CATALÍTICA
Hay
algunos controladores más comercialmente disponibles de tecnología secundaria de NOx, uno
de los más comunes y eficaces de estas tecnologías es la reducción catalítica
selectiva (SCR). En
estos sistemas de reducción de amoníaco (NH3) o algún otro reactivo es
inyectado, en presencia de un catalizador, para reducir el NOx. Este tipo de sistemas puede tener reducciones de más del 90%v dependiendo de la
temperatura, del gas de combustión y la cantidad de NOx presente en los gases
de combustión que sale de la PZ.
La reducción No Catalítica (SNCR) es una tecnología post-combustión similar a la SCR, excepto que el NH3 o urea es inyecta sin la presencia de un catalizador y a temperaturas más altas, sólo que rara vez supera el 53% para las calderas de gran tamaño con índices de calor de más de 3,16 TJth/h (aprox. 315 MWe) debido a problemas de mezcla.
2.- MÉTODOS
Un
modelo de hoja de cálculo para una sola unidad a carbón CB utilizando como
combustible de recombustión fue desarrollado para calibrar la viabilidad
económica de la retroadaptación CB co-combustión en los sistemas existentes de
carbón instalaciones, una vez que el modelo esta completado se lleva una base o caso de ejecución a partir de este resultado hay varios parámetros que son variar
en un cierto rango de demostrar la sensibilidad de los costes totales (o
beneficios) de recombustión con carbón CB.
2.1.- MODELADO DE OPERACIÓN DE LA PLANTA
Para
este caso, el combustible primario (PF) se quema en la zona primaria de la
caldera de grabación (PZ) era puro Wyoming carbón sub-bituminoso. Considerando
que el combustible de recombustión (RF) inyectado en la zona de recombustión
(RZ) era biomasa ganado.
Parámetros
operativos de la planta, tales como la capacidad de la planta, la tasa global
abastecimiento de combustible, el factor de capacidad, horas anuales de la
planta de funcionamiento, los valores de calentamiento más elevados de los
combustibles primarios y requemado de gases, y el porcentaje de transferencia
de calor de la planta suministrada por el combustible de recombustión son
generalmente conocido o variables de diseño, la tasa de la planta global de calor, la masa de combustible de los tipos de combustibles primarios y de recombustión y la eficiencia global de la planta.
2.2.- MODELADO DE PROCESAMIENTO DE BIOMASA Y EL TRANSPORTE
El costo de la preparación de la biomasa por el proceso de recombustión necesaria para determinar a partir de los valores conocidos de tasa de abastecimiento de combustible, porcentaje de la humedad de la biomasa, el trabajo, la distancia entre la operacion de la planta, alimentación y secado y otros parámetros de costos de transporte.
2.2.1.- EL SECADO DE BIOMASA DE GANADO
La recombustión de la biomasa ganado el combustible tiene que ser carbón suministrado.
Un sistema de distribución se puede prever donde hay una serie de secadores pequeños (nominal entre materia seca por tonelada de 0.5-2.0 h) instalado en cada operación de alimentación o tal vez un compostaje centralizado y secado de la instalación dentro de 5-30 km de las operaciones de alimentación. Véase la imagen 3.
Se llevó a cabo una modelización económica del estudio de cómo secar la biomasa que afecta la economía global del gasificador de biomasa con motor combinada de calor y electricidad. (Bridgwater
[36])
La figura 4 es una representación de la configuración de secador de biomasa.
2.3.- LOS MODELOS DE EMISIONES CENTRALES DE CENTRALES ELÉCTRICAS DE CARBÓN
Los sistemas de biomasa ganado con requemado en las plantas y sus tecnologías de control de NOx pueden, al menos, tres tipos de afectar sus unidades con las emisiones del carbón que son: :
óxidos de nitrógeno (NOx), el dióxido de carbono (CO2), y cenizas.
Aunque
la función principal de un sistema de recombustión es reducir las emisiones de
NOx, la recombustión de biomasa de ganado se espera que disminuya también CO2 a partir
de fuentes no renovables y aumentar la producción de ceniza.
La medida en que estas emisiones son afectadas depende de la composición
química de la biomasa, la cantidad de RF inyecta en la RZ relativa a la
velocidad de encendido del carbón, y la esperada reducción de NOx debido a
recombustión.
Parámetros importantes: porcentajes
de humedad, cenizas y cada elemento del combustible.
Un
incontrolado nivel de NOx que se produciría si no hubiese tecnologías primaria o secundaria NOx instalado en la planta de carbón. Los niveles de emisión de óxido de nitrógeno se determinan a base del rango del carbón, el tipo de caldera, y
el tipo de LNB y / o sobre el sistema de fuego de aire instalado en la planta.
El combustible diesel para el transpote se modeló como C12H26, también el gas natural y la electricidad
utilizada para accionar las calderas y los ventiladores, el CO2 se calcula y la ceniza inerte, los
resultados de este análisis se utilizó para calcular los ahorros totales en
dólares o los costos de producción de la ceniza.
2.4.- MODELO DE LA ECONOMÍA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE NOx
El
costo de instalación de una reconversión ambiental de una planta térmica de
carbón se puede dividir en tres componentes distintos: el costo de capital, los
costos fijos de operación, y la operación (FO
y mantenimiento & M) de variables y costos de mantenimiento (VO
& M). El
costo de capital es la inversión inicial de la compra e instalación de todo lo que lleva la planta. Estos costos suelen incluir elementos del trabajo y los gastos generales como los alimentadores de combustible, amoladoras y los inyectores de aire, en el mantenimiento la eliminación de residuos.
2.4.1.- MODELO DE PLANIFICACIÓN INTEGRADA PARA LAS CONTROLADORAS COMUNES DE NOx
En
el modelo de hoja de cálculo económico, tanto de las tecnologías de NOx
primarias y secundarias de control fueron modelados de la misma manera
como se hizo para el modelo de planificación USEPA integrada (IPM). Los
resultados de la MIP están destinados a comparar escenarios de política energética y mandatos
gubernamentales sobre la expansión de capacidad eléctrica, el envío de electricidad
y las estrategias de control de emisiones. .
Las opciones de control de NOx tecnología modeladas por el IPM EPA son LNB (con
y sin aire sobre el fuego), SCR, y SNCR, Capital y costos de FO & M son funciones de
capacidad de energía de la planta, mientras que los costos VO & M son
funciones de transferencia de calor
2.4.2.- BIOMASA DE GANADO Y LA ECONOMÍA DE RECOMBUSTIÓN
Las tecnologías
de recombustión no se incluyeron en la versión más reciente del IPM. Por lo
tanto, el reto principal de este estudio fue estimar el desempeño de los costos
de un sistema de recombustión CB aun cuando sólo los resultados experimentales
y ensayos a escala piloto han llevado a cabo para estos sistemas, y pocas
aplicaciones de los sistemas de gas y carbón requemado existido para la
comparación.
Zamansky
et al. [43] sugiere que los sistemas que utilizan los desechos de muebles, madera de sauce y biomasa de cáscara de nuez para la recombustion tienen costos de capital
similares a los sistemas de recombustión de carbón.
Un
anterior informe de USEPA 1998 [44] informe de la Clean Air Act enmienda, que fue
localizada también por Biewald et al. [45], el modelo de gas y sistemas de
recombustión de carbón, aunque el modelo de recombustión de carbón fue diseñado
sólo para tipos de calderas del ciclón. Los costos de gas requemado son
generalmente más bajos que los costos de recombustión de carbón. Calderas de
ciclón queman carbón grueso aplastada, pero los sistemas de recombustión de
carbón requieren típicamente pulverizado
o micronizado para evitar las emisiones de carbón no quemados de carbono. Por
lo tanto, la compra de equipos de pulverización se requiere generalmente para
instalaciones de calderas de ciclón.
Algunas
estimaciones de carbón y biomasa costes de capital de recombustión se presentan
en la Tabla 2.
2.4.1.- MODELO DE PLANIFICACIÓN INTEGRADA PARA LAS CONTROLADORAS COMUNES DE NOx
Aunque las plantas de carbón en los EE.UU. no se requiere actualmente para
reducir el CO2 emisiones, el modelo se utilizó para especular cómo los
impuestos, la tapa y el comercio basado-asignaciones de CO2, o evitar costos
secuestrantes pueden afectar a la rentabilidad de un sistema CB recombustión.
2.4.3.- ECONOMÍA GENERAL DE FUNCIONAMIENTO
Con
todos los costos anuales computados, cada componente del costo de las
tecnologías de control de NOx se añadieron para calcular un costo total de
operación del sistema. La hoja de cálculo generado para el presente estudio se
utilizó para calcular las emisiones y anuales
costos
para cuatro casos diferentes:
1.
carbón en una unidad primaria de NOx con un sólo control
2.
carbón en una unidad con controles primarios adaptados con
un
sistema de recombustión CB.
3.
carbón en una unidad con controles primarios adaptados con un sistema SCR
4.
carbón en una unidad con controles primarios adaptados con una
sistema SNCR.
Una
de las formas más comunes para indicar la línea de fondo económico de un
proyecto es calcular un valor neto presente (NPW), que es equivalente al valor
combinado de todos los flujos de efectivo a lo largo de la vida del proyecto en
dólares actuales. El
primer paso en the NPWis informáticos para calcular un margen de explotación (o
costo, si es negativo) para cada año, se muestra en la siguiente
expresión.
Dependiendo
del tamaño de los beneficios frente a los costos, la utilidad de operación
puede ser positivo (beneficio) o negativo (costo). ).
Estos flujos de caja se muestra en la figura. 5. La inversión total del
proyecto recombustión incluirá el equipo de la planta adicional, secadores, y
los vehículos de acarreo. Tenga en cuenta que para largos tiempos de vida de
proyectos (30 años en la fig. 5) equipo de secado y camiones se requieren
reemplazos durante toda la vida de el proyecto.
El método de depreciación adoptada para el presente análisis fue la
modificación del sistema de costo de recuperación acelerada (MACRS). El
beneficio después de impuestos será descontado por un factor:
donde
RD es la tasa de descuento. Y el ingreso con descuento en dólares actuales es
simplemente
Por
último, la NPW se puede calcular con la siguiente expresión.
Si
el NPW es positivo, por lo general se conoce como el valor actual neto (VAN),
mientras que NPWS negativos se denominan costos netos actuales (NPC).
eL NPW se expresa como un costo anualizado (o ingresos) estabilizado a lo largo de la
vida del proyecto. Para este caso:
A
partir de aquí, el cost anual nivelado se puede expresar con otros parámetros
específicos del modelo de recombustión. Por ejemplo, el coste específico de
reducción de NOx puede calcularse como:
Todas
las ecuaciones del modelo para el presente estudio también se presentan en
mayor detalle en una disertación de Carlin [22]. El diagrama de flujo de la
figura. 6 resume los cálculos realizados con el modelo de hoja de cálculo.
3.- PARÁMETROS PRINCIPALES DE CASOS Y DATOS DE ENTRADA
La Base
de parámetros de entrada del caso de 500 MWe "teoricamente" la potencia carbón
fueron escogidos de investigación y revisión de la literatura. Este conjunto de entradas actuó como punto de
referencia para el estudio paramétrico y el análisis de sensibilidad.
Todas
las entradas en dólares fueron escaladas a 2007 dólares y representó el Año 1
del proyecto de modernización requemado de gases. Estos
números pueden y deben modificarse para adaptarse a las diferentes situaciones
e instalaciones.
4.- RESULTADOS
4.1.- RESULTADOS DEL CASO BASE
A
partir de los insumos del caso base, un recorrido de referencia resultante fue
terminado.
La
energía calorífica liberada por el BC en la zona de recombustión de quemador de
la caldera se encontró que era de 2,38 años PJ 1 más que la energía necesaria
para secar y lo transportan a la planta.
Las
emisiones totales de CO2 para recombustión, incluidas las emisiones de carbono
de CB secado y transporte, resultaron ser 263.000 años tonelada, menos
que las emisiones de la operación de control primario solamente. el
NOx emitido por los vehículos sólo inhibe CB recombustión reducciones de NOx en
alrededor de 6,0 toneladas año.
Sin
embargo, económicamente, el sistema CB recombustión se encontró que tenía un
NPC (NPW negativo) de $ 80,8 millones. El
caso base 1 Año componentes de los costos de las cuatro condiciones de
funcionamiento posibles se yuxtaponen en la Tabla 8
El
mayor incremento en el costo general de CB sistemas de recombustión vino del aumento VO
& M, en gran parte debido al gas natural necesario para las operaciones de
secado de biomasa. La opción CB requemado de gases es el más caro en el Año 1 bajo los supuestos
del caso base, Por
otra parte, se espera escaladas de precios del diesel y de gas natural bajo los
supuestos del caso base base
se encontró que adelantar una escalada para evitar los NOx y los precios del
carbón (ec.1, negativo) no permite un ahorro neto, en comparación con la SCR
se encontró que tienen un valor actual neto (NPW positivo) de $ 3,87 millones, con un mayor costo de capital. Es el costo capital de inversión más barata, pero sus niveles de emisiones son más pobres que las de CB
recombustión o SCR.
4.2.- LA BIOMASA Y EL CARBÓN COMBUSTIBLE
Los
mayores costos de operación y mantenimiento para la recombustión CB se
atribuyeron en parte al gasto relativo de importación de bajo poder calorífico
valor de la biomasa para cumplir con un porcentaje establecido de transferencia
de calor de la planta (para el caso base, 10%). Desde
el amoníaco, urea, u otros reactivos importados para tecnologías de la
competencia, tales como SCR y SNCR, por lo general no aumenta el abastecimiento
de combustible de la planta, costos de operación y pueden permanecer
relativamente bajo para el mismo nivel específico de NOx.
Si los CB sistemas de recombustión al ser instalados en las centrales de
carbón, los operadores deben encontrar el equilibrio perfecto entre la
reducción de la contribución de la biomasa para la transferencia de calor, el
ahorro en carbón, y manteniendo los niveles de NOx dirigidos.
En la fig. 7, el aumento de secado CB y transporte de O & M puede ser visto
como más de la tasa
de la planta de calor es suministrado por el combustible CB recombustión y el
costo anual.
La Biomasa de Ganado desplaza parte del carbón, que debe pagarse por la planta. Por esta
razón, la rentabilidad de un sistema de recombustión CB es extremadamente
sensible al precio del carbón desplazado (Fig. 8). Si el carbón es barato, el retorno económico no es muy alto.
4.3.- NOx, CENIZA Y EMISIONES DE CO2
El
costo total anual de un sistema de recombustión CB también se encontró a ser
sensibles a la cantidad en dólares colocados en las emisiones. Por ejemplo, en
la fig. 9, el NPW aumentado considerablemente con los valores más altos a
partir de los créditos de NOx.
Sin
embargo SCR, la tecnología de la competencia, fue encontrado para ser rentable
en valores mucho más bajos de NOx.
La
principal ventaja de recombustión con CB sobre SCR es la posibilidad de ahorro
en emisiones de CO2 evitadas.
La
figura. 10 es un gráfico de NPW y costo anualizado contra posibles valores Año
1 dólar de CO2
Sin
embargo, la cantidad de cenizas en el CB puede limitar la tasa de
abastecimiento de combustible de CB y por lo tanto el ahorro de CO2 posibles.
La figura. 11 es un
gráfico de las emisiones de ceniza de carbón y requemado de gases CB combustible.
Esto
es preocupante, ya que Megel
et al. [59,60] informó de que la ceniza de estiércol no era adecuado como un sustitutivo de cemento por sí misma.
Sin
embargo, la ceniza de estiércol puede
ser utilizada en otras formas, tales como un adecuado sub-grado
material
para la construcción de carreteras, y si se mezcla con 10% daria cemento,
puede ser utilizado como un material de peso ligero con hormigón (aprox. 1/3 de su resistencia a la compresión)
análisis
químicos muestran que las cenizas del estiércol no son peligrosas, serían como residuos
industriales, posiblemente reactivo que podría ser utilizado para superficie o base de la carretera. Si
las cenizas no se vende, entonces tiene que ser eliminado, por lo general en
los rellenos sanitarios locales, que requieren de una cuota de inflexión.
4.4.- SECADO DE BIOMASA Y TRANSPORTE
Un
parámetro importante se encontró que la distancia media entre la
instalación y la operación de alimentación de los animales (s) que suministran
el combustible CB recombustión, debe ser viable. La
planta de energía debe estar cerca de una zona geográfica de alta densidad de
la biomasa agrícola.
La importancia de la logística se puede ver además en las Figs. 12 y 13.
Estas
figuras representan la reburner O & M, el transporte O & M, el secado
de O & M, y los costos de capital respectivos contra la distancia a las
operaciones de alimentación. Sin
embargo, si la distancia media entre la instalación y las operaciones de
alimentación que fuera a hacerse más de 160 km, los costos de
transporte se vuelven significativas, si las distancias son más extensas, se tendrían que comprar más camiones y esto disminuiría a los costos de supuestas ganancias.
La
figura. 14 es un gráfico de costo anualizado de CB transporte contra distancia.
se
puede ver en la figura que, incluso para el transporte con distancias cortas,
el costo anualizado de la reducción de NOx por recombustión de carbón con CB fue aún más cara que la de SCR.
Podría ser posible usar la ceniza extra de la quema de CB para pavimentar más yardas de alimentación en corrales de engordelo que esten cerca, esto aumentaría la cantidad
de biomasa feedlot bajo contenido en cenizas para recombustión, instalaciones
y otros procesos de combustión.
Para
la planta de caso base de poder 500MWe, se estimó que 80.000 vacas lecheras
sería necesario para suministrar la instalación de recombustión, si el
combustible suministrado de recombustión sea 10% de la tasa global de calor, y si cada
vaca tiene estiércol producido a una velocidad de 7,3 kg (base seca).El
Bosque y el río León Cuencas de Texas tienen cerca de 150.000 vacas lecheras en
más de 150 lecherías. Por lo tanto, una planta de 500MWe requeriría 53% del
estiércol producido por estas granjas.
FACTORES QUE ENTRAN EN CUESTIÓN PARA INTENTAR APLICAR EL POTENCIAL CALORIFICO CON BAJO VALOR DE ESTE TIPO DE BIOMASA PARA GRANDES CALDERAS DE SERVICIOS ELÉCTRICOS:
La disponibilidad
de ser adecuado, bajo contenido en cenizas CB, así como la coordinación entre los
agricultores, instalaciones centralizadas compostaje, y operadores de planta.
Para
hacer frente a estos problemas, existen varios métodos, tales como las reservas
de almacenamiento y reserva de CB listos para el fuego se puede mantener cerca
de la central eléctrica, así como a
reducción de la contribución del combustible de recombustión.
Una
planta de energía con una capacidad de 300 MWe requeriría
En
la fig. 15 el número de camiones y secadoras se representan frente a la
capacidad de la planta de energía.
Sería útil concentrar la investigación y el desarrollo de la utilización de la biomasa de animales más pequeños.
Desde un punto de viabilidad las centrales eléctricas con capacidad de 50,100 MWe parecen ser los mejores candidatos para el sistema de requemado de CB, estás nuevas plantas serían colocadas en zonas con mayor concentración de biomasa agricola para promover el requemado y la combustión con carbono neutral. La infraestructura podría reducir las emisiones de CO2 Y NOx, así como impulsar las economías rurales, reducir al mínimo la carga ambiental de las grandes operaciones concentradas de alimentación animal y estrechar los lazos comerciales entre la agricultura y la energía de los EE.UU.
5.- CONCLUSIONES Y PROPUESTAS DE POLÍTICA
Con los parámetros de casos Base, la biomasa de ganado (CB) en una planta de carbón existente de 500 MWe con un sistema de recombustion de este tipo es de 10290 kJthkWhe con 80% de factor de capacidad, con un valor neto de $80,8 millones. Comparativamente, la reducción catalítica selectiva (SCR) bajo los parámetros de la misma Base de casos de entrada se encontró que tenía un valor neto de $3,87 millones.
Para el sistema de recombustión de CB tiene un mayor incremento en el costo total que proceden de la operación y mantenimiento variable del incremento de costos, principalmente por las operaciones de secado de biomasa. Su rentabilidad en reconversión en una planta de energía a carbón puede mejorar con los precios altos de éste, más altos valores en dólares en créditos de emisión de NOx y mayores eficiencias de reducción de recombustión. Encontrar mercados adecuados para la venta de los índices más altos de cenizas producidas por la combustión de biomasa también son críticos.
Un valor de CO2 por tonelada es de $25 haría que el requemado CB sea económicamente viable, ya SCR a partir de la publicación de este documento, 27 plantas de carbón de energía están en construcción en los EE.UU. 44 están en las primeras etapas de desarrollo.
En lugar de construir plantas extremadamente grandes con una potencia superior a base de combustibles fósiles, se deben de apoyar al tipo de plantas de CB, los pasos deben realizarse mencionados anteriormente para construir un mayor numero de plantas de este tipo.
Un valor de CO2 por tonelada es de $25 haría que el requemado CB sea económicamente viable, ya SCR a partir de la publicación de este documento, 27 plantas de carbón de energía están en construcción en los EE.UU. 44 están en las primeras etapas de desarrollo.
En lugar de construir plantas extremadamente grandes con una potencia superior a base de combustibles fósiles, se deben de apoyar al tipo de plantas de CB, los pasos deben realizarse mencionados anteriormente para construir un mayor numero de plantas de este tipo.
OTRAS CONSIDERACIONES DE TRABAJO
Las
emisiones de mercurio pueden afectar también a la economía de la CB en sus instalaciones de requemado de gases. Para el desarrollo futuro de los sistemas de
co-combustión, estas emisiones deben ser tomadas en cuenta también.
El
trabajo futuro también debe incluir la extensión de los modelos económicos
desarrollados para la co-combustión, gasificación térmica, y más pequeños en la
propia explotación agrícola sistemas de combustión.
Por
otra parte, la discusión en este trabajo se ha concentrado en los beneficios
económicos para la instalación de la planta de energía, sin embargo, hay
numerosos beneficios a los agricultores y otros en el sector agrícola. La extracción de grandes cantidades de estiércol de concentrados operaciones de
alimentación de animales disminuye la posibilidad de sobrecarga de fósforo y
posterior contaminación del suelo y del agua mediante la reducción de la
capacidad requerida de las estructuras de almacenamiento de estiércol tales
como lagunas anaeróbicas. El futuro trabajo debe incluir también las
investigaciones sobre los beneficios regionales tales como la creación de
empleo y el desarrollo económico rural relacionado con la combustión de biomasa
ganadera.
REFERENCIAS
biomass and bioenergy 33 ( 2 0 0 9 )
T. Carlina Nicholas, Kalyan Annamalaia, Harmand L. Wyatte, Sweetenc M. John pp.1 1 3 9 – 1 1 5 7
CUESTIONARIO:
1.- ¿A qué se refiere el término Biomasa de Ganado?
2.- ¿En qué consiste el proceso de requemado?
3.- Menciona los factores que entran en cuestión para intentar aplicar este tipo de biomasa en servicios electricos y cuántas plantas están en construcción en EE.UU.
Datos interesante del artículo es que el estiércol de ganado se ha propuesto para su uso como combustible de recombustión para la reducción de emisiones de óxido de nitrógeno esto sería de 290 ppm a 260 ppm esto sería un 90%. Sustentado en experimentos realizados y modelos numéricos realizados en Texas A & M Carbón y del Laboratorio de Energía de la Biomasa.
ResponderEliminarha convertido en un negocio altamente industrializado en los últimos 50 años. El cual es una muy buena alternativa en México y aquí en Zacatecas ya que municipios del estado se dedican a la ganadería.
Algo que me llamo mucho la atención al momento de establecer un proyecto y obtener conclusiones si es viable es indicar la línea de fondo económico de un proyecto es calcular un valor neto presente, que es equivalente al valor combinado de todos los flujos de efectivo a lo largo de la vida del proyecto en dólares actuales. La principal ventaja de recombustión con CB sobre SCR es la posibilidad de ahorro en emisiones de CO2 evitadas.
Considero que el uso de el estiércol como biomasa podria reducir en muy pequeñas cantidades las emisiones de los diversos gases de efecto invernadero, ya qué para implementar sistemas de biodigestores en los diversos ranchos zacatecanos, estamos hablando de una gran inversión por parte de los ganaderos(que muchos realmente no poseén los recursos económicos para implementar dichos sistemas).
ResponderEliminarAunque en los lugares donde esto se llegue a implementar solo se considera que servira para sustentar el rancho con energía eléctrica, ya que el rendimiento de la biomasa es muy probre respecto al de otras fuentes alternas. Si bien su rendimiento es muy póbre no esta mál implementar estos sistemas dodne exista la posibilidad economicamente, y así contribuir a la disminucion de las emisiones.
1.- ¿A qué se refiere el término Biomasa de Ganado?
ResponderEliminarEl término'' biomasa ganado (CB) ‘‘se refieren tanto a feedlot y el estiércol de productos lácteos en general, el estiércol de corrales de engorda se denomina biomasa feedlot (FB) y el estiércol de las lecherías se denomina biomasa lácteos (DB).
2.- ¿En qué consiste el proceso de requemado?
El carbón se inyecta en un (cantidad excesiva de aire) magro zona de combustión (PZ)y libera emisiones gaseosas relativamente altas en NOx. A continuación, los gases de combustión entran en una etapa secundaria de combustión, o zona de recombustión (RZ), en el que una mezcla rica de combustible y aire requemado de gases reaccionan con los gases calientes de combustión para producir emisiones con una cantidad relativamente baja de NOx.
El mecanismo de reducción es una reacción inversa del sistema NOx en cuales los hidrocarburos (HC)de forma-fragmento de compuestos nitrogenados, tales como cianuro de hidrógeno (HCN) y NH3, que reaccionan con el NOx para reducirlo a nitrógeno inofensivo (N2). Por último, sobre el aire el fuego se inyecta en el quemador de la caldera para completar el proceso de combustión y reducir el monóxido de carbono (CO).
3.- Menciona los factores que entran en cuestión para intentar aplicar este tipo de biomasa en servicios eléctricos y cuántas plantas están en construcción en EE.UU.
La disponibilidad de ser adecuado, bajo contenido en cenizas CB, así como la coordinación entre los agricultores, instalaciones centralizadas compostaje, y operadores de planta.
La SCR a partir de la publicación de este documento, 27 plantas de carbón de energía están en construcción en los EE.UU. 44 están en las primeras etapas de desarrollo.
Aquí en mi municipio conozco personas que distribuyen y venden quesos, que en temporada de frío venden muy poco debido a que me cuentan que las vacas se secan y dan poca leche, ellos utilizan el excremento como abono, y en otras ocasiones cuando hacen ladrillos lo utilizan para limpiarlos, ellos me dicen que para que no salga humeados. Sería bueno que en Zacatecas se implementara algún tipo de plan, para hacer los establos autosustentables, con la generación de energía eléctrica, y así disminuir los GEI que producen, como dijo la maestra, hay que aprovechar esos “pastelotes” que hacen las vacas.
EliminarEs un tema de gran interes el que lo que se considera desecho de los animales como lo es el "estiercol" que contamina el agua y el aire pueda llegar a ser muy importante en la generacion de combustibles y puedan ser aprovechados en plantas cercanas para la combustion y generar energia, este tipo de plantas que utilizan el estiercol ademas de reducir emisiones de NOx tambien reducen CO2 que es algo muy importante para la parte ambiental, este tipo de plantas son de gran interes y considero 3 puntos importantes como lo es utilizar algo que se considera desecho, generar energia y reducir emisiones suena un gran proyecto y como todo tiene sus desventajas ya que seria costoso principalmente porque en el secado de la biomasa, considero que es un buen proyecto y que deberia de ponersele mayor interes.
ResponderEliminarBuen tema en el cual trata de los deshechos de los animales principalmente del estiércol como una buena fuente de energía al producir biogas y que puede ser una buena alternativa para poder adoptarla. es una parte que contribuye con el ambiente reduciendo emisiones de NOx así como de CO2.
ResponderEliminarpodría ser una buena alternativa en el estado de Zacatecas ya que es una región muy ganadera donde se puede aprovechar este recurso energético.
A mi punto de vista considero que el estiércol de ganado para combustible de recombustion es un buen punto para reducir la emisión de NOx y de los GEI, y por otro lado resulta ser un beneficio para la generación de combustible ya sea para que se utilicen en plantas para generar energía eléctrica o para combustible para carros o maquinaria de trabajo. Por otro lado para implementar estos sistemas como los biodigestores en cualquier zona de zacatecas resulta muy costoso ya que la mayoría de la población no cuenta con el capital, una solución para que esto se realice seria que el gobierno nos apoyara con algo para poder implementar estos sistemas, para que granjas las cuales gasten una cantidad considerable de dinero en energía electrica, ahorren generando su propia energía eléctrica y así le harían un bien al planeta y digamos que a su bolsillo. Este sería un buen proyecto que debería seguir adelante y que no se siga ignorando.
ResponderEliminarEste articulo nos habla de aspectos muy importantes retomar sobre el tema de la utilizcion de recursos para generar energia electrica por medio de los residuos ganaderos, teniendo este aspecto en cuenta podemos ver que el impacto ambiental que tendria si las grandes undustrias optaran por tomar este tipo de estrategia para disminuir la generacion de CO2 a la atmosfera obiamente los niveles bajarian mucho y tomar en cuenta que la generacion de este es muy barato ya que la materia prima que se utiliza esta en en todas partes ganaderas, pero uno de lo probelmas que puede representar seria el transporte, pero es una gran opcion para cambiar de combustibles fosiles a biomasa como energia alterna y la q practicamnte puede competir con estas.
ResponderEliminareste articulo nos habla principalmente de la importancia que tienen los residuos ganaderos para la generación de energía otra importancia que tiene es que la ceniza de estiércol puede ser utilizada en otras formas, tales como un adecuado sub-grado
ResponderEliminarmaterial para la construcción de carreteras entre otras cosas.
aquí en ZACATECAS los residuos ganaderos son demasiados y no tienen algún uso, por lo cual optar por la utilización de residuos ganaderos seria muy buena opción aquí en el estado.
Buen articulo….
ResponderEliminarPues se tiene una buena perspectiva con el uso de las re-combustión de ganado y reducción catalítica ya que estos pueden reducir las emisiones de dióxido de carbono y de óxido de nitrógeno y puesto que es una buena utilización de recursos ganaderos para reducir estos gases en un tanto porcentaje y no emitir tanto de ellos con combustibles al ser quemados.
Por otro lado sería muy factible que se pudiera efectuar esto en algunos ranchos de la republica que cuentan con un gran porcentaje de ganado y que así se puedan alimentar de energía eléctrica.
Me pareció muy importante este tema ya que muchas veces no se toman en cuenta estos desechos o se miran simplemente como desechos. Y en este artículo nos dice que lo podemos usar como combustible directamente o para producir a partir de él lo que viene siendo biogás. A lo que yo sabía el estiércol tiene mucho poder calorífico es por ello que si compite con el uso de carbón, es decir, si lo puede sustituir. Además de esto se tiene otras ventajas como lo son el ahorro en el costo del combustible y la disminución en la emisión de desechos contaminantes como lo son NOx y CO2. Otro punto que yo creo que se debería tomar en cuenta es que en nuestro estado “Zacatecas” se cuenta con gran recurso ya que ay muchas zonas en las que la gente se dedica a la ganadería con lo que se genera mucho estiércol el cual no es utilizado o en pocas ocasiones nada más se aprovecha como abono para las tierras, por lo cual sería bueno aprovecharlo para la producción de biogás bueno que yo creo que es la práctica más viable en este caso.
ResponderEliminarMe parece muy importante este articulo ya que menciona la importancia del estiércol como fuente energética y antes solo se utilizaba como abono que bien que ahora también se considere como una fuente de energía y que además de obtenerse de una manera natural también sea limpia de contaminantes, ahora los establos además de producir leche también podrán producir energía limpia!!!
ResponderEliminarExcelente información, muy interesante como lo mencionas al principio es una técnica para el ahorro de emisiones de NOx (dióxido de nitrógeno) . a lo que habíamos comentado en clase el estiércol de diferentes animales es buen portador de energía, asi ya para su producción. Oye mencionas otro tipo de ganado, el ganado engorda a que te refieres con ese tipo?
ResponderEliminares interesante porque como lo comentamos en la clase hablas de materia seca y materia húmeda pero en este caso mas dirigido hacia el estiércol y sus Beneficio como energía eléctrica y su composición.
el tipo de ganado de engorda se refiere al ganado que su alimento es artificial como pastos y forrajes para darle mas peso, y cuando llegan a un peso determinado lo venden. Su fin es la acción y el efecto de engordar al ganado para el beneficio de las personas que lo tratan.
ResponderEliminarel estiércol de ganado se ha propone para su uso como combustible de recombustión para la reducción de emisiones de óxido de nitrógeno. Sustentado en experimentos realizados y modelos numéricos realizados en Texas se ha convertido en un negocio altamente industrializado en los últimos 50 años. El cual es una muy buena alternativa en México pero lastima que aqui en zacatecas ya no es tanto el auge ganadero este ya mas bien paso y no ahy tato ganado ademas que las rancherias estan muy separadas y seria mas el costo de transporte por lo que yo conciddero que actual mente no es tan aplicable al estado , lo que se podria hacer es establecer un fondo economico que apoye a los ganaderos asi como a los productores de energia a base de desechos. aprobechando la recombustion asi como el biogas que se pueda genera, teniendo en cuenta el ahorrro de emiciones de CO2
ResponderEliminarEs de gran importancia tomar en cuenta el estiércol de ganado vacuno para la biomasa los más importante en este blog es las plantas de carbón, en lo particular desconozco para que son no lo sabía pero ahora que lo veo creo que es algo fundamental que hay que tener en mente ya que se encaran de reducir las emisiones de CO2 y también reducen el NOx. Simplemente nos menciona que el objetivo como lo había dicho es la disminución de emisiones y ahorro económico potencial de re combustión de carbón. El propósito de la biomasa tipo ganado se propone como combustible de re combustión para las emisiones de NOx ¿Por qué utilizar la biomasa de ganado? Por qué se ha mostrado ser prometedor en la reducción de NOx debido a su alto contenido volátil, la liberación rápida de la materia volátil durante la combustión, y la liberación rápida de nitrógeno del combustible une preferentemente en forma de amoníaco (NH3). Sería bueno que implantaran esto en los países desarrollados o si ya lo están implementando ya que sería una buena aportación, ya que el estiércol de ganado abunda mucho. Bueno como todo tendria sus deventajas por que principalmente el estiercol vacuno se encuentra fuera del alcanze o simplemente como se dice el transporte pero muy buena aportacion lo que hace la biomasa vacuna.
ResponderEliminarEs una buena forma de relacionarte con la utilización de residuos ganaderos esto es bueno ya que en nuestro estado se tienen mucho de ese recurso que no se utiliza por falta de conocimiento así podían ser auto sustentables mínimo en el establo aparte de la reducción de co2 ya que su recolección para utilizarlo lejos de donde se produce puede significar problemas y aumentos de costo pero es un buen articulo saludos
ResponderEliminarEste articulo considero que es de suma importancia pues es una alternativa que crea energía a partir de desechos ganaderos que actualmente no se aprovechan mucho, también un punto importante es que este método de biomasa de re-combustión disminuye la emisión de NOx y de GEI, otro aspecto es que al reducir los gases de efecto también se disminuyen las ppm del NOx que se encuentran en el aire. Hay que tomar en cuenta que cada ves de esta cobrando mas por las emisiones de GEI esto da una perspectiva económicamente viable para la re-combustión de biomasa a partir de desechos ganaderos.
ResponderEliminarFelicitaciones muy buen articulo saludos.
Creo que este artículo tiene grandes ideas sobre la utilización de la biomasa, en lo personal no había pensado sobre la utilización de biomasa, en especial el estiércol para las plantas térmicas de carbón, esta puede llegar ha ser una gran oportunidad para esta energía y podremos reducir las emisiones de Nox y CO2.
ResponderEliminarEl hecho de reducir la contaminación es importante, vivimos en un planeta muy dañado debido a los combustibles fósiles. El conocer sobre energías renovables y estudiar sobre lo ya hecho en mi opinión no debe de ser lo único importante, claro que se debe de saber de donde partir pero también tenemos que desarrollar lo existente, Un hecho importante es que el proceso de controlación de NOx por medio de la reducción catalizada tiene gran eficiencia pero se debe de tener gran cuidado con sus especificaciones, al contrario de la no catalizada que no tiene tantas especificaciones pero su eficiencia es poca, entonces si encontráramos un punto intermedio u otra forma de reducir estas emisiones aremos un gran avance.
Este blog me parece interesante, porque en el conocemos el potencial energetico en cuanto a biomasa de ganado, conocemos como es el proceso para la generacion de energia mediante la biomasa de ganado, que se requiere cual es su eficiencia cuales son los parametros que se deben de seguir para no tener tantas perdidas, pero en general el blog esta muy bien!...
ResponderEliminarEste artículo presenta una importante forma de mitigación de costos, así como también en la emisión de CO2 con el uso de plantas con carbón de biomasa pero lo que cabe resaltar es la reducción de emisiones de NOx en un 60 o hasta en un 90%. Aunque en comparativa con adaptar la CB recombustión a una planta de carbón ya existente de 500MWe con respecto a otra que se menciona en el artículo que es SCR es relativamente caro y donde se presenta el incremento de este estimado es la biomasa y secado de las operaciones de tratamiento.
ResponderEliminarEl objetivo de este articulo es elaborar un modelo de emisiones y ahorro potencial de combustión de carbón, pero aun esta en investigación tomando en cuenta diferentes factores económicos, y aunque suena muy bien lo que dice el articulo aun hay que seguir en la investigación y compararlo económicamente con otros métodos para las distancias de transporte y la falta de disponibilidad adecuada.
ResponderEliminarSon interesantes los experimentos realizados que han demostrado que la co-combustión de biomasa corral de engorde (FB) y carbón (mezcla de 10% FB y 90% carbón) podría reducir las emisiones de NOx de 290 ppm a 260 ppm. pero como lo dice el articulo el uso de cenizas de estiércol también puede aprovecharse en otros sectores como en la construcción de carreteras.
Felicidades!!
Las plantas de carbón con biomasa dy ya recombistion es muy factible ya que esto reduciría las emisiones de C02 y también generaría un ahorro para el productor lo cual justifica un beneficio económico, lo cual consiste en comparar costos usando este artefacto en contra de los métodos convencionales, lo cual nos muestra también otros parámetros de biomasa como el carbón vegetal el cual es muy fácil de hacer y este generara un beneficio económico considerable, el articulo nos muestra demás que diferentes países han puesto ya en marcha el aprovechamiento de la basura, si porque los desechos fecales de los animales prácticamente se pueden considerar como tal pero la visión que emplean estos países los emprendedores en la utilización de la biomasa residual, donde se me hace interesante la intención de disminuir el oxido-nitroso supongo que este es enemigo de la salud, porque en diversas partes del artículo lo menciona de esta manera como expulsar de plantas de carbón la menor cantidad posible, nos muestra también nuevamente la aplicación de modelos matemáticos para hacer mayor eficiente este proceso, una cosa importante es que para tener un mayor beneficio o eficiencia esto tiene que ver con el poder calorífico, lo que dice que un alto poder calorífico es mejor. Donde todo esto no se salva de las limitaciones tales como las producciones como el transporte, sitio geográfico etc.
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