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Tecnología para underwriter

16 Combustión porfluidización en centralesde energía

El comienzo de la explotación industrial de la tecnología de fluidizaciónse remonta a los inicios del siglo XX (gasificación de carbón).

En las centrales de energía carboeléctricas, las técnicas de fluidizaciónse fueron implantando en los ãnos setenta, en primer término, en con-cepto de hogares de combustión de calderas, y también en una serie deotros campos de aplicación, p. ej. en el secado de combustibles y en ladepuración de los gases de escape en seco. El motivo principal de laimplantación de esta nueva tecnología reside en las ventajas que ofrecefrente a la combustión convencional de polvo de carbón en el procesode desulfuración y denitrogenación.

Además, la tecnología de la combustión por fluidización se presta muybien para la combustión de combustibles de calidad inferior, pasandopor el carbón de mala calidad hasta las basuras inflamables que proce-den de los sectores más diversos, tales como en lodos activados y bio-masa.

Según el estado de flujo, los sistemas de los hogares de combustión sesubdividen en

– sistemas estacionarios de lecho fluidizado,– sistemas circulatorios de lecho fluidizado

y, según la presión de trabajo, en

– sistemas de lecho fluidizado bajo presión atmosférica,– sistemas de lecho fluidizado bajo presión elevada.

En la actualidad, en la tecnología de las centrales de energía eléctricaviene aplicándose, en primer término, el sistema de hogares de com-bustión por fluidización circulatoria y atmosférica.

1 Modo de operación

El aire requerido para la combustión fluye a la cámara de combustión através del fondo de la tobera y del material del lecho formado de unamezcla de arena y ceniza. El material del lecho y el combustible introdu-cido van mezclándose de forma tan intensa hasta que adoptan las carac-terísticas de una sustancia fluida. Para la desulfuración, se añade allecho fluidizado piedra de cal molida. Los gases de humo y el lecho flui-dizado transmiten el calor producido por la combustión mediante con-vección y radiación a las superficies térmicas de la cámara de combus-tión por fluidización. En los separadores tipo ciclón posconectados a lacámara de combustión se separan las partículas sólidas de los gases dehumo para volver a transportarlas a la cámara de combustión. Losgases de humo pasan al llamado segundo tiro donde transmiten sucalor a las superficies térmicas posconectadas (sobrecalentador, preca-lentador de agua de alimentación y de aire fresco).

Comparada con los hogares de combustión, la ventaja de la combustiónpor fluidización reside en las temperaturas más bajas de unos 850° C enla cámara de combustión. Con ello, la formación de óxido de nitrógenose reduce a un mínimo. Dado que la piedra de cal puede insertarsedirectamente en el lecho (s.v. arriba), van créandose también condicio-nes más favorables para la desulfuración. Por lo tanto, es posible pres-cindir de los elementos normalmente requeridos para la denitrogena-ción (catalizadores) y la desulfuración (lavadores).

El esquema muestra la estructuración de un hogar de combustión porfluidización circulante en una central de energía.

La cantidad de aire requerida para la combustión entra por el ventiladorde aire fresco (1), se calienta en un precalentador (2) para ser conducidaluego a la cámara de combustión como aire primario y secundario. Parapoder superar las pérdidas de presión en el fondo de la tobera y en ellecho, previamente, el aire primario se recomprime mediante el aireadorprimario (4).

Una vez pasados por los separadores tipo ciclón (5), los gases de humose conducen sucesivamente al sobrecalentador (6), al precalentador deagua de alimentación (7) y de aire para ser refrigerados a unos 110–140° C.

A continuación, son despolvorados en una instalación de filtraje (8) (fil-tro eléctrico o filtro de tejido), para disiparlos a la atmósfera a través delventilador aspirador (9) y la chimenea.

Normalmente, el combustible y la cantidad de piedra de cal necesariapara la desulfuración van alimentándose en la corriente del material dellecho que vuelve de los ciclones a la cámara de combustión por fluidiza-ción.

Los residuos de la combustión y los productos de la reacción se elimi-nan de la circulación como ceniza del lecho, del filtraje y también comoceniza de los ciclones.

1 Generadores de vapor con combustión circulante por lecho fluidizado.

1 ventilador de aire fresco2 precalentador de aire3 fondo de tobera4 ventilador primario5 separador tipo ciclón6 sobrecalentador7 precalentador de agua de alimentación8 instalación de filtraje9 ventilador aspirador

aguavaporcombustiblepiedra de calceniza calienteceniza, arenaairegas de humogas puro

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2 Riesgos y prevención de siniestros

2.1 Montaje y prueba de operaciones

Como los respectivos componentes individuales son, en parte, de granvolumen y de peso elevado, tales como ciclones, refrigeradores de ceni-zas, embudo con fondo de tobera, tubos de paso de ciclones, durante elpremontaje o la colocación de dichos elementos pueden sobrevenirsiniestros por una eventual caída de dichas partes o se dañan seccionesya montadas.

Si al colocar la mampostería no se presta la debida atención a una libreposibilidad de dilatación, en el momento del arranque pueden producir-se daños en la mampostería.

Sin embargo, el mayor potencial de peligros se da durante la fase de lapuesta en operación y durante el período de pruebas. En esa fase, un40% de los siniestros tiene su origen en defectos de fabricación, un 20%en fallos de manejo y un 40% en fallos de montaje. Predominan lossiniestros en el revestimiento refractario, en el fondo de toberas, en sis-temas de calcificación y extractores de cenizas así como en ventilado-res.

2.2 Explotación

En primer término, los daños en las tuberías suelen producirse en latransición del embudo a la cámara de combustión y en la de la cámarade combustión al separador tipo ciclón. Por lo tanto, en las inspeccioneshay que comprobar si estas secciones se hallan protegidas mediantemateriales refractarios contra ataques por corrosión.

Las aristas que sobresalen de los muros circundantes de los generado-res de vapor (costuras soldadas de montaje, aberturas de mediciones)causan remolinos de cenizas que al poco tiempo pueden provocar ero-siones y, con ello, notables siniestros. Por lo tanto, las instalacionesnuevas ya tendrán que inspeccionarse tras un breve período de opera-ción en orden a detectar, a tiempo, erosiones incipientes y encaminarlas medidas adecuadas de prevención contra siniestros.

Pese a todas las medidas de protección adoptadas, no dejan de produ-cirse roturas en las tuberías. La mezcla así formada entre el agua o elvapor con el material del lecho conlleva adherencias y daños en lacámara de combustión. Estas adherencias deben removerse inmediata-mente para que no se formen compactaciones por sinterización. La eli-minación posterior causaría un notable coste adicional.

Cambios en las temperaturas que provocan tensiones térmicas y el efec-to erosivo de la ceniza constituyen un peligro para los materiales entodas las secciones parciales revestidas de material cerámico (cámarade combustión por fluidización, separadores tipo ciclón, separadores decenizas, sifones, cámara de combustión). Al sobrevenir un siniestro hayque comprobar si se han cumplido las normas de los fabricantes conrespecto a los gradientes de las temperaturas de arranque.En el fondo de las toberas, los eventuales daños suelen producirse, enprimer término, en las toberas.

Los esfuerzos de vibración hacen que se formen grietas en las costurasde soldadura de los tubos de toberas. Si la costura de soldadura se halla destruida, la tobera se desliza hacia abajo. Como consecuencia deello se puede observar el incremento de la caída de arena en el cajón deaire primario durante el arranque y la operación en carga parcial. Estacaída de arena conlleva un desgaste excesivo en el conducto de aire yen las propias toberas.

Aparte de ello, pueden sobrevenir siniestros en los cabezales de lastoberas que tienen su origen en una adherencia de los propios cabeza-les. Las referidas adherencias se forman por sobrepasarse localmente elpunto de viscosidad de la ceniza. A causa de ello, se cierran en parte lasaberturas de salida de aire en los cabezales de las toberas, lo que con-lleva un incremento de las temperaturas.

2 Parte de la cámara de combu-

stión por fluidización con aber-

turas de salida de cenizas en el

fondo de tobera.

3 Partes del fondo

de tobera.

4 Fondo de tobera

en la cámara de

combustión por

fluidización. Los

cabezales de la

tobera presentan

escorias, las aber-

turas para la salida

de aire se hallan,

en parte, erosiona-

das.

3 Aspectos del seguro

3.1 Seguro de montaje

El montaje de un generador de vapor por lecho fluido implica notablesriesgos. Los elevados valores de las instalaciones en obras con espaciofreuentemente reducido y el período de montaje relativamente largo exi-gen, entre otros, que se preste a tiempo la necesaria atención a la protec-ción contra incendios, sobre todo en los almacenes en sitios de obras.Dadas las condiciones, en parte, difíciles del montaje y los elementos degran volumen y elevado peso, es muy frequente que ocurran accidentesdel montaje.Durante la fase de la puesta en operación pueden sobrevenir siniestrospor circuitos reguladores aún no optimizados o por personal de opera-ción todavía no adiestrado lo suficientemente.

El riesgo del fabricante debiera incluirse sólo en instalaciones ya proba-das sin características de prototipo. En este caso se aconseja acordaruna franquicia del 10% del siniestro, pero, como mínimo, 1‰ de lasuma asegurada del generador de vapor.

3.2 Seguro de rotura de maquinaria

Dadas las condiciones de operación, en parte, muy severas en las cen-trales de energía eléctrica, los componentes de los generadores de vaporestán muy expuestos a siniestros. Por lo tanto, para poder contratar unseguro de rotura de maquinaria es un requisito previo el cumplimientoestricto de los trabajos de mantenimiento exigidos.

Hay que prestar atención, a la vez, a que tanto para la caldera completade vapor como para tado la central de energía se tomen por base losvalores totales de reposición.

3.3 Seguro de pérdida de beneficios por interrupción de las operaciones

En muchos casos sólo se aseguran los gastos adicionales, es decir, loscostes a desembolsar para el suministro de corriente eléctrica de la redpública o de vapor ajeno en caso de siniestro. Estos gastos adicionalesdeberán determinarse en su cuantía adecuada por kilovatiohora o portonelada de vapor/hora a base de la potencia anual a esperar. Es deimportancia esencial la estipulación de franquicias temporales de, por lomenos, 7 días según la respectiva central de energía.

Para poder mantener dentro de límites justificados los gastos adiciona-les, generalmente elevados, son imprescindibles el aviso rápido de lossiniestros y la toma inmediata de las medidas de aminoración de unsiniestro.

Hasta ahora se han publicado

1 La fabricación de papel2 Excavaciones para obras afectadas por

el nivel freático3 Fabricación de cemento4 Protección contra incendios en obras

de construcción5 Directional drilling6 Cimentaciones por pantalla continua7 Tendido acuático por sifón8 La fabricación de azúcar9 Primeras medidas a tomar después

de daños en instalaciones y aparatoselectrónicos

10 Vigilancia de superficies de cristal contra rotura, parte 1

11 Vigilancia de superficies de cristal contra rotura, parte 2

12 Cajones neumáticos13 MRPC/MRPCMaps

Software diseñado para tarificacionesen los seguros técnicos

14 Centrales combinadas de energía15 Propulsión pod

Un nuevo sistema de propulsión diésel-eléctrico para buques

16 Combustión por fluidización en centralesde energía

17 La prevención de siniestros mediante la termografía infrarroja

18 Transformadores19 Acerías

Parte 1: La producción de acero20 Acerías

Parte 2: La transformación subsiguiente del acero

21 Procesos térmicos de trabajo22 Localización de derrames después de

daños por rotura de tuberías de agua23 Maquinaria para movimientos de tierra24 Desalinización del agua del mar25 Motores de aviación26 Máquinas impresoras27 Refinerías de petróleo

Parte 1: Principios fundamentales28 Refinerías de petróleo

Parte 2: Instalaciones constituyentes,aspectos del seguro

29 La grifería en las instalaciones domésticasde fontanería

30 Centrales de ciclo combinado congasificación de carbón integrada

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