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www.futurenergyweb.es | FuturEnergy | Enero-Febrero January-February 2015
Proyecto de venta de 20 mw de energía térmica a partir de biomasa para una industria papeleraProject for the sale of 20 mw of thermal power from biomass for a paper manufacturer
¿Industria “fósil”? A fossil industry?
www.lsole.com www.justsen.dk
Cambie a biomasa renovable con LSoléChange to renewable biomass with LSolé
Si utiliza gas natural, propano, diésel o búnker para generar vapor, agua caliente, fría o aire caliente. If you use natural or propane gas, diesel oil or bunker fuel to generate steam, heat water or to heat or cool air.
Le acompañamos con nuestras soluciones, fabricación incluida: Let our solutions support you, manufacture included: •Estudios de viabilidad y eficiencia energética
Feasibility and energy efficiency studies
•Ingeniería de combustión y fabricación de equipos Combustion engineering and equipment manufacture
•Fincas energéticas Energy cultivation
•Instalación, explotación y mantenimiento Installation, operation and maintenance
•Externalización integral Integrated outsourcing
L.Solé, S.A.
Pol. Ind. Massanes | c. Pollancre, parc. 23 | 17452 Massanes (Girona) • SPAIN | Tel. +34 972 874 707 | Fax. +34 972 874 860
Email: [email protected] | @lsole
La mayor ESE en Españapara la generación térmica industrial
Airspeed Nuevas Tecnologías, la Empresa de Servicios Energéticos (ESE) más grande que se ha constituido en España para la generación térmi-ca industrial, puso en marcha a finales del pasado año su planta de bio-masa de 20 MW térmicos junto a las instalaciones de Papelera de La Alquería en L’Alquería d’Asnar (Alicante). Con una inversión de alrede-dor de 4 M€ esta planta, que produce vapor para el proceso industrial de la planta papelera, es capaz de generar una energía térmica anual cercana a los 100.000 MWh, que será vendida a través de la ESE al con-sumidor industrial, Papelera de La Alquería. Airspeed Nuevas Tecnolo-gías, constituida al 50% entre LSolé Bioenergía y Papelera de La Alque-ría, transferirá la propiedad de la planta al consumidor industrial, una vez transcurrido el contrato de suministro de energía por cinco años.
La planta produce 30 t/h de vapor a una presión de trabajo de 14 bar mediante una caldera de biomasa y tiene una disponibilidad garan-tizada por contrato de 8.208 horas al año. La remuneración por el suministro del vapor aplica un descuento de alrededor del 20% so-bre el coste anterior de la papelera, que se realizaba mediante una planta de cogeneración a gas. Una vez entregada la propiedad de la planta tras dichos cinco años, el ahorro en energía térmica para el usuario se aproximará al 50% (si no se incrementa el precio del gas).
Papelera de la Alquería, empresa de reciclados de cartón que abaste-ce de bobinas a la totalidad de las plantas del grupo Hinojosa, al que pertenece, sale reforzada como uno de los proyectos industriales más importantes de la Comunidad Valenciana al obtener un aho-rro respecto al precio del combustible fósil, el gas natural (el precio medio de generación térmica con la biomasa en el mercado esta-ría en 17 €/MWh y el del gas aproximadamente en los 40 €/MWh). Además del ahorro respecto a éste, la biomasa presenta una trayec-toria histórica de estabilidad en precios al no estar su distribución concentrada en oligopolios, ni existir un riesgo geopolítico asociado.
El combustible, local y renovable, que alimenta la caldera, son resi-duos de biomasa procedentes de la industria vitivinícola y forestal -más de 40.000 t/año- así como otros residuos de madera con un PCI entre 2,3-4,1 MWh y una humedad no superior al 50% en peso.
Esta planta renovable mejorará en gran manera la huella de carbo-no del grupo y gracias a las tecnologías aplicadas sus emisiones de partículas son bastante inferiores a los 60 mg/Nm3. De forma in-directa además, conseguirá generar empleo local en el sector de la biomasa, contribuyendo, además, a facilitar la valoración y gestión del patrimonio forestal.
The largest ESCO in Spain for the industrial power generation
At the end of 2014, Airspeed Nuevas Tecnologías, the largest Energy Services Company or ESCO to have been set up in Spain for industrial power generation, commissioned its 20 MW thermal biomass plant next to the premises of Papelera de La Alquería in L’Alquería d’Asnar (Alicante). With an investment of around of 4 M€ this plant, that produces steam for the industrial processes of the paper factory, is able to generate thermal power of around 100,000 MWh per year that will be sold on via the ESCO to the industrial end user, Papelera de La Alquería. Airspeed Nuevas Tecnologías, set up 50% between LSolé Bioenergía and Papelera de La Alquería, will transfer ownership of the plant to the industrial end user once the energy supply contract has run for five years.
The plant produces 30 t/h of steam at a working pressure of 14 bar by means of a biomass boiler and has a contracted guaranteed availability of 8,208 hours per year. The return on the supply of steam represents a discount in the region of 20% on the previous cost for the paper manufacturer that used run off a gas-powered CHP plant. Once the ownership of the biomass plant has been handed over after the above five-year period has elapsed, the thermal power saving for the end user is estimated to reach 50% (provided there is no increase in the price of gas).
Papelera de La Alquería, a cardboard recycling company that supplies bobbins to all the plants of the Hinojosa Group, to which it belongs, has strengthened its position as one of the most important industrial projects in the Autonomous Community of Valencia. This is due to the fact it has achieved a saving compared to the cost of fossil fuel: natural gas (the average market price of power generation via biomass stands at 17 €/MWh against 40 €/MWh for gas). In addition to the savings achieved, biomass offers a stable historical trajectory in terms of prices as its distribution is not controlled by oligopolies, nor is there any associated geopolitical risk. The local and renewable fuel that feeds the boiler comprises biomass waste originating from the wine sector and forestry industries - more than 40,000 t/year - in addition to other wood residue with a PCI of between 2.3-4.1 MWh and a humidity level of less than 50% in weight.
This renewable plant will greatly improve the carbon footprint of the group and, thanks to the technologies being applied, its particles emissions are substantially lower than 60 mg/Nm3. Furthermore, it will indirectly generate local employment in the biomass sector thereby contributing to enhancing the value and management of Spain’s forestry heritage.
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Descripción básica de la planta
La planta de biomasa está concebida como un diseño modular, de 22,5 MW de potencia nominal y de funcionamiento automático. Se trata de una planta muy probada y para una larga vida de servicio. Está consti-tuida por los siguientes componentes:
El sistema de manejo de biomasa traslada la biomasa desde el silo, donde se almacena la biomasa desmenuzada, hasta los alimenta-dores del horno. Consiste en una grúa automática equipada con un pulpo electro-hidráulico, que lleva el biocombustible a la tolva de recepción desde donde alimentadores automáticos alimentan al horno de la caldera. La grúa está completamente automatizada, incorpora un escáner automático que detecta la biomasa en el silo y automáticamente la envía a los puntos de recogida adecuados. La tolva está equipada con un sistema automático que evita posibles atascos y está construida con una estructura de acero sólido.
El sistema caldera/horno dispone de una cámara de radiación con pared de membrana atirantada refrigerada por agua y de una parte pirotubular, que actúa como evaporador, disponiendo esta zona de un sistema de limpieza de pirotubos de alta eficiencia. La parrilla y la cámara conforman lo que se denomina el horno y el vaporizador la caldera propiamente dicha.
El quemador y los aires de combustión, son controlados por la de-manda energética y la sonda lambda mediante un sistema de con-trol modulante, del 30% al 100% de capacidad, con PLC y variadores de frecuencia, que controlan tanto el caudal de combustible como el caudal de comburente. Los inyectores de aire primario y secunda-rio están situados estratégicamente en las paredes frontal y latera-les del horno, a nivel y sobre la parrilla, para asegurar una completa combustión. La parrilla móvil está accionada por un grupo hidráuli-co y pistones y su velocidad de avance está convenientemente con-trolada por la carga mediante el PLC
Desde la caldera, los gases pasan a través del economizador, calen-tando el agua de alimentación que proviene del tanque de conden-sados, gracias a ello se produce la refrigeración de los gases de es-cape y la recuperación de energía. Posteriormente los gases pasan a través del multiciclón y a continuación por el filtro de mangas, consiguiendo así un filtrado completo. A continuación los gases llegan al ventilador y a continuación se dirigen hacia la chimenea.
La ceniza es extraída de la parte inferior de la parrilla por medio de un sinfín, y llevada hasta un contenedor de cenizas situado cerca de la caldera. La ceniza volante capturada por los filtros (multici-clón y mangas) es transportada por un sinfín hasta el contenedor general de cenizas.
Es de gran importancia reseñar que todas las par-tes a presión están refrigeradas por agua, incluso la parrilla móvil, lo que permite temperaturas de horno muy controla-das y evita problemas de formación de escorias.
Toda la planta se controla des-de un cuadro eléctrico de ma-niobra y control con frontal sinóptico y completamente configurable. Asimismo se integra un sistema de con-trol remoto SCADA para control desde un PC para la gestión de todo el sistema vía Internet con alarmas vía SMS-GSM.
Basic description of the plant
The biomass plant has a modular design, operating automatically, with a rated output of 22.5 MW. This is a well-tried and tested plant with a long service life and is made up by the following components:
The biomass handling system transfers the biomass from the silo, where the shredded biomass is stored, and on to the furnace feeders. This is done by an automatic crane equipped with an electro-hydraulic grab bucket that carries the biofuel to the receiving hopper from where the automatic feeders supply the boiler furnace. The crane is fully automated, incorporating an automatic scanner that detects the biomass in the silo and automatically sends it on to the correct collection points. The hopper with its solid steel structure is equipped with an automatic system to avoid possible blockages.
The boiler/furnace system has a radiation chamber with a water-cooled vertical brace membrane wall and a fire tube element that acts as an evaporator, as well as being equipped with a highly efficient fire tube cleaning system. The grate and the chamber make up what is known as the furnace and the vaporiser comprises the boiler itself.
The burner and the combustion air are controlled by the energy demand. The Lambda sensor is controlled via a modulating control system ranging from 30% to 100% capacity, with a programmable logic controller (PLC) and frequency variators that control both the fuel flow and the comburent air flow. The primary and secondary air injectors are strategically placed in the front and side walls of the furnace at the same level and above the grate to guarantee full combustion. The moving grate is operated by a hydraulic system and pistons and its advance speed can be easily controlled via the PLC depending on the load.
From the boiler, the gases pass through the economiser, heating the feed water that comes from the condenser tanks, as a result of which the flue gases are cooled and energy recovery takes place. After this, the gases pass through the multi-cyclone and then through the sleeve filter thereby achieving complete filtering. Next the gases arrive at the ventilator before being directed towards the chimney.
Ash is extracted from the lower part of the grate by means of a conveyor and taken to an ash container situated close to the boiler. The fly ash captured by the filters (multi-cyclone and sleeve) is transported along a conveyor to the general ash container.
It is very important to highlight that all the pressurised elements are water-cooled, including the
moving grate, which allows for the optimal control of the furnace temperatures
and avoids problems from the build-up of slag.
The entire plant is controlled from an operational and
control switchboard with a fully configurable synoptic panel. In addition it comprises a remote SCADA control system to control the management of the entire system from a PC via Internet with
warning alarms sent via SMS-GSM.
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DATOS DEL SISTEMA
Máxima producción de vapor 30,4 t/h(equivalente a 19,87 MW en MCR*)Máxima presión de trabajo 14 bar(g)Presión de diseño 16 bar(g)Máxima temperatura de trabajo 198,3 ºC (vapor saturado)Temperatura de diseño 204,3 ºCMínima temperatura condensados 105 ºCMáxima Tª flujo gases, salida horno 245 ºC en MCR*Máxima Tª flujo de gases, salida ECO 190 ºC en MCR*Oxígeno 7,5%Rendimiento térmico sin ECO 82-84%Rendimiento térmico con ECO 85-87%Caudal máximo de combustible 8.063 kg/hCaudal mínimo de combustible 2.419 kg/hCapacidad máxima de combustión 23.382 kWCapacidad mínima de combustión 7.015 kWCaudal aire combustión 37.231 Nm3/hCaudal humos de combustión 44.500 Nm3/h = 92.379 m3/h en MCR*(*) MCR: maximum continuous rating
SYSTEM DATA
Maximum steam production 30.4 t/h(equivalent to 19.87 MW in MCR*)Maximum working pressure 14 bar (g)Design pressure 16 bar (g)Maximum working temperature 198.3ºC (superheated steam)Design temperature 204.3ºCMinimum condensed temperature 105ºCMax. temp. gas flow, furnace outlet 245ºC in MCR*Max. temp. gas flow, ECO outlet 190ºC in MCR*Oxygen 7.5%Thermal performance without ECO 82-84%Thermal performance with ECO 85-87%Maximum fuel flow 8,063 kg/hMinimum fuel flow 2,419 kg/hMaximum combustion capacity 23,382 kWMinimum combustion capacity 7,015 kWCombustion air flow 37,231 Nm3/hFlue gas flow 44,500 Nm3/h = 92,379 m3/h in MCR*(*) MCR: maximum continuous rating
DATOS DEL COMBUSTIBLE
Biomasa triturada sin contenidos dañinos como PVC, cloruros, restos de metales, etc.PCI posible 2,3 – 4,1 kWh/kgPCI esperado 2,9 kWh/kg (59% combustible, 40% agua, 1% cenizas)Combustible 49-79% basado en el peso totalAgua 20-50% basado en el peso totalCenizas 0-1% basado en el peso totalMáxima granulometría 300x50x30 mmDensidad 200-400 kg/m3
Máximo contenido en polvo (**) 10% basado en el peso totalPunto de reblandecimiento de cenizas > 1000 ºC(**) Diámetro menos de 0.5 mm
FUEL DATA
Shredded biomass with no harmful content such as PVC, chlorides, remains of metals, etc.Possible PCI 2.3 – 4.1 kWh/kgExpected PCI 2.9 kWh/kg (59% fuel, 40% water, 1% ash)Fuel 49-79% based on total weightWater 20-50% based on total weightAshes 0-1% based on total weightMax. granular size 300x50x30 mmDensity 200-400 kg/m3
Max. dust content (**) 10-1% based on total weightAsh softening point > 1000ºC(**) Diameter less than 0.5 mm
EMISIONES
Partículas (PST) ≤50 mg/Nm3 a 11% O2
NOx ≤300 mg/Nm3 a 11% O2
CO ≤400 mg/Nm3 a 11% O2
EMISSIONS
Particles (PST) ≤50 mg/Nm3 to 11% O2
NOx ≤300 mg/Nm3 to 11% O2
CO ≤400 mg/Nm3 to 11% O2
Datos Instalación
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Sistema de manejo de biomasa
Puente grúa
En la planta se ha instalado un puente grúa automático de 5 t de ca-pacidad total, por medio de cuatro cables de 1,25 t cada uno, que sirve a un silo de 22x12,5 m, lo que implica una capacidad de 1.300 m3, que corresponde a unas 50 horas continuas de trabajo de la planta al 100% de carga. Está equipado con un pulpo electrohidráulico de 4 m3 de ca-pacidad, adecuado para la gestión de la biomasa triturada.
Las principales características del puente grúa, suministrado por el fabricante GH, son las siguientes:
El puente grúa puede ser operado de forma semiautomática o, con el escáner, de forma totalmente automática. En modo semiauto-mático, opera de modo manual en su colocación, subida y carga del pulpo y en modo automático, previamente definido, en elevación, movimiento de subida y aproximación a la tolva. Para operación en modo automático la grúa está equipada con un escáner de funcio-namiento continuo. El sistema explora de forma continua toda la superficie del silo y detecta las áreas donde se encuentran la mayo-ría de la biomasa. La exploración envía la ubicación de la biomasa al PLC de la grúa y éste detecta tanto la posición como la altura.
Biomass handling system
Gantry crane
An automatic gantry crane has been installed at the plant with a 5-tonne total capacity, by means of four cables each able to carry 1.25 t and serving a 22x12.5 m silo. This represents a capacity of 1,300 m3 corresponding to some 50 continuous working hours of the plant at 100% load. It is equipped with an electro-hydraulic grab bucket with a capacity of 4 m3, sufficient to handle the shredded biomass.
The main characteristics of the gantry crane, supplied by the manufacturer GH, are as follows:
The gantry crane can be operated semi-automatically or, fully automatically via the scanner. In semi-automatic mode, manual operation is required to position, raise and load the grab bucket, whereas automatic mode, on a pre-defined basis, controls the hoist, raising movement and approach to the hopper. For automatic mode operation, the crane is equipped with a scanner that operates on a non-stop basis. The system continuously scans the entire surface of the silo and detects those areas where most of the biomass is located. The scanner sends the location of the biomass to the PLC of the crane which detects both its position and height. The system is equipped with a programme that ensures that the oldest biomass is used first. The system also has a mode to process the reception of lorries.
The material picked up from the silo by the grab bucket is delivered to a metal hopper from where it is transported to the mouth of the burner. The delivery of material to one single point simplifies the operation.
Hydraulic pusher
The feeding of the biomass to the moving grate of the furnace takes place via a hydraulic pusher. The pusher has a broad rectangular entry section that allows for large-size granular biomass to be handled and, at the same time, well-distributed feeding across the entire width of the grate. It is equipped with a progressive hydraulic system to feed the fuel depending on the system modulation.
It operates by means of two cylinders: one pushes a section that closes off the feeder mouth and cuts the large-size granular biomass while the second cylinder feeds the material into the furnace. Control logic ensures that when the material is introduced into the furnace, the entry point is closed off.
Automatic weighing system
A weighing system has been included as part of the scope of this project. The weighing system incorporates a radio transmitter that, via the SCADA, records the daily amounts of
Tipo Birrail de carro abiertoCapacidad de elevación 5.000 kgLuz entre ejes 12 mAltura bajo gancho 10 mRecorrido del total gancho 10 mVelocidad de elevación principal 2-20 m / min (±5%) con inversorVelocidad de dirección 2-20 m / min (±10%) con inversorVelocidad de movimiento 5-50 m / min (±10%) con inversorProtección motores IP-54Tensión alimentación motores 440 V / 60 Hz
Type Bi-rail open winchElevation capacity 5,000 kgSpace between axles 12 mHeight below hook 10 mTotal hook path 10 mMain hoist speed 2-20 m / min (±5%) with inverterDirection speed 2-20 m / min (±10%) with inverterMoving speed 5-50 m / min (±10%) with inverterMotors protection IP-54Motors supply voltage 440 V / 60 Hz
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El sistema está dotado de un programa para asegurar el consumo de la biomasa más antigua primero. El sistema tiene también un modo para el procedimiento de recepción de camiones.
El material recogido del silo por el pulpo se entrega a una tolva me-tálica, desde donde se transporta a la boca del quemador. La entre-ga de material en un solo punto simplifica la operativa.
Empujador hidráulico
La alimentación de biomasa al horno de parrilla móvil se realiza mediante un empujador hidráulico. El empujador dispone de una amplia sección rectangular de entrega que le permite el manejo de biomasa de gran granulometría y, al mismo tiempo, una alimenta-ción bien repartida en todo el ancho de la parrilla. Dispone de un sistema hidráulico progresivo para la alimentación del combustible en función de la modulación del sistema.
Su funcionamiento es tal que existen dos cilindros de forma que uno empuja una sección que cierra la boca de alimentación y corta el material de gran granulometría, mientras que el segundo cilindro se encarga de introducir el material al horno. La lógica de control asegura que en el momento de introducción de material en el hor-no el paso quede cerrado.
Sistema de pesaje automático
Se incluye dentro del alcance de este suministro un sistema de pe-saje. El sistema de pesaje incorpora un transmisor vía radio para el registro a través del SCADA de las cantidades de biomasa introdu-cidas al horno diariamente y el total acumulado. Este dispositivo automático y certificado permite el cumplimiento de los requisitos del MDL y da también, a través del contador de vapor, una lectura de la eficiencia en modo continuo. Sistema caldera/horno
Horno con parrilla móvil
La combustión de la biomasa se produce en una parrilla móvil escalonada refrigerada por agua. Está equipada con secciones de parrillas móviles para conseguir una distribución controlada del combustible. La velocidad del movimiento de las secciones móvi-les se ajusta para conseguir un secado del combustible en la parte superior permitiendo posteriormente una combustión con cauteri-zación completa.
Todos los pasos de la parrilla están provistos con soportes refrige-rados por agua lo que asegura que la temperatura en la parrilla se mantiene a un nivel constante previniéndose así la formación de
biomass introduced into the furnace and the accumulated total. This automatic, certified device allows compliance with MDL requirements as well as giving an efficiency reading in continuous mode, by means of the steam meter.
Boiler/furnace system
Furnace with moving grate
Biomass combustion is produced via a moving water-cooled stepped grate. The furnace is equipped with sections of moving grates to achieve a controlled distribution of the fuel. The moving speed of the mobile sections is adjusted so that the fuel dries in the top part of the furnace, subsequently allowing for combustion using fully heat-sealed fuel.
All the grate outlets have water-cooled supports thereby ensuring that the grate temperature is maintained at a constant level and preventing the build-up of slag. The walls are of high water content type (braced double wall with stud bolts) to guarantee a constant and correct combustion temperature, minimal losses and long-term operation.
The moving stepped grate is equipped with materials for the refractory lining comprising a series of refractory bricks, wedge-shaped bricks and mortar joints.
The primary combustion air is supplied through air holes between the grates in three separate zones. The secondary combustion air comes through side holes situated above the grates section. Both the primary and the secondary air are adjusted on an individual basis, with the grate areas remaining separate to achieve optimal combustion.
The grate is operated by two hydraulic systems and hydraulic cylinders and their advance speed can be easily controlled via the PLC depending on the load.
The burner and the combustion airs are controlled by the energy demand and the Lambda sensor is
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escorias. Las paredes son de tipo húmedo (doble pared atirantada con virotillos) para asegurar una temperatura de combustión constante y adecuada, mínimas pérdidas y larga duración.
La parrilla móvil escalonada está equipada con materiales para el forro refractario consistentes en un conjunto de la-drillo refractario, cuñas de media asta y mortero de unión.
El aire primario de combustión se aporta a través de orifi-cios entre las parrillas en tres zonas diferenciadas. El aire de combustión secundario es aportado a través de orifi-cios laterales encima de la sección de parrillas. Tanto el aire primario como el secundario se ajustan de forma in-dividual, quedando las zonas de la parrilla separadas para conseguir la combustión óptima.
La parrilla está accionada por dos grupos hidráulicos y ci-lindros hidráulicos y su velocidad de avance está convenientemente controlada por la carga mediante el PLC.
El quemador y los aires de combustión, son controlados por la de-manda energética y la sonda lambda mediante un sistema de con-trol modulante, del 30% al 100% de capacidad, con PLC y variadores de frecuencia que controlan tanto caudal de combustible como caudal de comburente.
Caldera de vapor
La caldera de alta presión de vapor tipo TDC-F-Special es una cal-dera pirotubular, completamente soldada, de tres pasos de humos, con un fondo abierto y el tambor de vapor cilíndrico. Está fabricada en acero certificado y aislada con 100 mm de lana mineral. Final-mente está cubierta con una placa de acero revestida de plástico azul como estándar. Tanto el horno, como la caldera de vapor han sido suministrados por Justsen y Danstoker.
La gran capacidad de agua junto con la cámara de vapor de grandes dimensiones, garantiza una generación de vapor constante y una garantía de calidad de vapor seco de buen título. La caldera está di-señada para lograr una combustión completa del combustible y un uso eficaz del calor radiante en la cámara de radiación. El dimensio-namiento de las dos secciones de tubo de gas de combustión impli-ca que los gases de combustión se enfrían tanto como sea posible. Economizador
El sistema incluye un precalentador alimentador de agua tipo eco-nomizador pirotubular vertical, que aprovecha el calor de los gases de combustión. A la entrada del economizador, los gases provenien-tes de la caldera tienen una temperatura de 245 ºC, mientras que a la salida, la temperatura es de 190 ºC.
controlled via a modular control system with a capacity ranging from 30% to 100%. PLC and frequency variators control both the fuel flow and the comburent air flow.
Steam boiler
The high pressure TDC-F-Special steam boiler is a fire tube boiler, fully soldered, with three steam outlets, an open bottom and a cylindrical steam drum. It is manufactured from certified steel and insulated with 100 mm-thick mineral wool insulation. Finally it is covered with a steel plate coated in standard blue plastic. The furnace and the steam boiler have been supplied by Justsen and Danstoker respectively.
The huge volume of water available alongside the large-size steam chamber ensure the generation of constant steam and guarantees good quality dry steam. The boiler is designed to achieve full fuel combustion and an effective use of the radiated heat in the radiation chamber. The upscaling of the two sections of the gas combustion tube results in the optimum cooling of the combustion gases.
Economiser
The system includes a pre-heater water feeder of a vertical fire tube economiser type that makes use of the heat from combustion gases. At the economiser’s entry point, the gases coming from the boiler are at a temperature of 245ºC, while at the outlet, the temperature has dropped to 190ºC.
Automatic ash extraction system
The automatic ash extraction system allows for both the automatic extraction of ash from the furnace and that of ash collected in the multi-cyclone. It mainly consists of a 10 m-long stainless steel refractory conveyor driven by a gear motor and an unloading hopper. All the ash is carried to the hermetic ash container with a capacity of 10 m3. It is equipped with a distribution screw allowing it to be filled to a high level of capacity.
Accessories for use and security
The factory settings for the boiler incorporate a set of accessories containing regulation and safety mechanisms for unattended 24-hour operation, comprising:
Main steam intake valve.Main feed valve.Gestra non-return valve and upper valve.
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Eficiencia energética en plantas de vapor
Las plantas que utilizan vapor como fluido calefactor y motriz de turbinas requieren que las condiciones en las que se encuentre la instalación sean las optimas para una producción eficiente, con las menores fugas posibles, con la calidad más óptima del vapor (estado seco) y con líneas aisladas para un mejor aprove-chamiento térmico. La perdida de energía por deficiencias en la instalación se traduce en costosas facturas de combustible, que afectan a los costes de estructura de cualquier compañía a me-dio y largo plazo.
Comeval Valve Systems es una compañía fundada en 1975 e in-tegrada dentro del Grupo Internacional ARI Armaturen desde 2011, fabricante líder de válvulas de fuelle, seguridad, control y purgadores para instalaciones completas de vapor y fluidos térmicos. Comeval Valve Systems dispone de efectivos siste-mas de control y prevención de pérdidas energéticas de vapor; y ofrece la realización de estudios de eficiencia térmica sin cos-te alguno.
Estos estudios de eficiencia térmica consisten en una primera fase de comprobación de posibles fugas en válvulas de aisla-miento y purgadores automáticos, identificación y marcado en planta. En la segunda fase se proponen los cambios de equipos necesarios, así como la implantación de aisla-miento térmico desmon-table en los elementos críticos de la instalación como válvulas de vapor, intercambiadores, turbi-nas, etc. Este sistema de aislamiento presenta la ventaja de poder realizar un mantenimiento sen-cillo, sin rotura de protec-ciones rígidas, además de presentar mejores carac-terísticas de aislamiento térmico. Finalmente se presenta un estudio de amortización de la inver-sión, tanto de los equipos reemplazados como de las mantas.
Válvulas ARI®, una potente soluciónpara las instalaciones de vapor
En plantas energéticas e instalaciones de vapor ofrecer una completa gama de válvulas del mismo fabricante y bajo las mismas condiciones de garantía ofrece un valor añadido extraordinario para el usuario. Si ade-más estos productos disponen de las más amplias homologa-ciones y controles de calidad, la tranquilidad y costes de propie-dad alcanzan metas muy satisfactorias en la industria actual.
Comeval Valve Systems y ARIen la planta de biomasade Papelera de L´Alquería
El consorcio Airspeed Nuevas Tecnologías optó por válvulas ARI para el equipamiento de la caldera y el economizador instalados en la planta de energía térmica a partir de biomasa en Papelera de L’ Alquería. En concreto en esta planta se instalaron válvulas de interrupción con fuelle, válvulas de seguridad de caldera y vál-vulas de regulación de marca ARI, la casa matriz en Alemania de Comeval Valve Systems.
Energy efficiency for steam plants
Plants that use steam as a drive and turbine heating fluid need optimal installation conditions to guarantee efficient production with the least number of leaks possible, accompanied by the maximum quality of steam (dry status) and insulated linings for improved thermal use. Energy loss resulting from deficient installation can translate into hefty fuel bills that affect the structuring costs of any company in the medium- and long-term.
Comeval Valve Systems was founded in 1975 and since 2011 has been part of the ARI Armaturen International Group, leading manufacturer of swing check, security and control valves and breakers for integrated steam and thermal fluid installations. Comeval Valve Systems offers effective control systems to prevent energy losses from steam; it also undertakes thermal efficiency studies free of charge.
These thermal efficiency studies comprise a first phase that verifies, identifies and checks the plant for possible leaks in the insulation valves and automatic purgers. The second phase proposes necessary changes to the equipment as well as the implementation of thermal insulation in the critical installation elements such as steam valves, exchangers
and turbines. This insulation system offers the advantage of being able to undertake straightforward maintenance avoiding the need to break rigid casings, in addition to offering improved thermal insulation features. Lastly, an investment amortisation study is proposed on both the replaced equipment and on the insulation.
ARI® valves, a powerful solutionfor steam installations
We offer a full range of valves for steam power plants and installations, all provided by the same manufacturer
and under the same guarantee conditions to ensure an extraordinary level of added value for the user. In addition to the most extensive official approvals and quality controls, the peace of mind and ownership costs provided by these products, achieve highly satisfactory targets in today’s industry.
Comeval Valve Systems and ARIat the biomass plantof Papelera de L’Alquería
The Airspeed Nuevas Tecnologías consortium chose ARI® valves for the boiler and economiser equipment installed at the biomass-driven thermal power plant of Papelera de L’Alquería. The specific installations at this plant included: swing check valves, boiler safety valves and regulation valves. All the valves are manufactured by ARI, the German parent company of Comeval Valve Systems.
Sistema de extracción automática de cenizas
El sistema de extracción automática de cenizas permite tanto la ex-tracción automática de las cenizas del horno, como de las cenizas recogidas en el multiciclón. Consiste principalmente en un sinfín de acero inoxidable refractario de 10 m, accionado por motorreductor y una tolva de descarga. Todas las cenizas se conducen al contene-dor hermético de cenizas de 10 m3 de capacidad. Dispone de tornillo de distribución para un alto grado de llenado.
Accesorios de uso y seguridad
La caldera incorpora de fábrica un conjunto de accesorios con equi-po de regulación y seguridad para operación no atendida 24 horas, compuesto por:
Válvula de toma vapor principal.Válvula de alimentación principal.Válvula antirretorno y válvula superior de Gestra.Válvula de cierre.Dos válvulas de seguridad.Conjunto de tubería para valvulería de alimentación de agua.Dos conjuntos de niveles con válvulas de cierre, indicador de re-flexión y juntas de 20 mm para agua completas de la firma Klinger.Ocho válvulas de purga.Válvula de actuación neumática para purgas automáticas.Válvula de interrupción.Conjunto de tuberías para manómetros y presostatos.Dos manómetros, uno de ellos con pulsador de test.Dispositivo de seguridad por exceso presión Danfoss RT con reset de máximo.
Equipo de control y seguridad consistente en:
Dos niveles bajo-bajo de agua con dispositivo de seguridad.Dos módulos de control.Dos electrodos para nivel bajo-bajo de agua.
La caldera está equipada además con un dispositivo de alimenta-ción automática de agua asegurando un nivel de agua correcto. Este equipo comprende:
Dos bombas de alimentación.Dispositivo de seguridad y regulación de la bomba.Módulo de control.Electrodo de nivel bajo de agua.Dos electrodos para paro/marcha de la bomba.Válvula de control de alimentación modulante.
Contador de vapor
Se ha instalado un contador de vapor Gestra tipo Vortex, con los certificados para el transmisor de presión, separador y torreta per-tinentes, y compuesto por los siguientes elementos:
Contador de flujo.Contador de vapor.Transmisor de presión con sensor cerámico 4-20 mA, 2 hilos.Torre de refrigeración.Torreta y separador gas líquido 250 ºC.
Válvula de bypass vapor con silenciador
Existen varias técnicas para gestionar los tiempos de reacción -tan-to en la rampa de subida en producción como en la de bajada- de un sistema horno-caldera de biomasa, siendo muy versátil la adi-ción de una válvula de alivio servomotorizada y programable desde el panel de control. Con el uso de esta válvula puede manejarse una
Stop valve.Two safety valves.Set of piping for the water feed valves.Two complete sets of water level limiters with stop valves, a reflection level gauge and 20 mm gaskets supplied by the firm Klinger.Eight purge valves.Pneumatic action valve for automatic purges.Shut-off valve.Set of piping for pressure gauges and pressure switches.Two pressure gauges, one of which has a test push button.Danfoss RT excess pressure safety device with maximum reset.
Control and security equipment comprising:
Two low-underwater level limiters with security device.Two control modules.Two electrodes for low-underwater level limiters. The boiler is additionally equipped with an automatic water feed device thereby guaranteeing the correct water level. This equipment comprises:
Two supply pumps.Pump regulation and safety device.Control module.Underwater level electrode.Two electrodes to start and stop the pump.Modulating supply control valve.
Steam meter
A Gestra Vortex-type steam meter has been installed with the certificates for the corresponding pressure transmitter, separator and turret, made up of the following components:
Flow meter.Steam meter.Pressure transmitter with a 4-20 mA, 2 thread, ceramic sensor.Cooling tower.Turret and liquid gas separator 250ºC.
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rampa de subida de manera que la caldera pueda quedar a régimen antes de la entrada del consumo creando una carga artificial con su apertura y desvío del vapor a la atmósfe-ra. De la misma forma, en caso de rampas de bajada de consumo repentinas frecuentes es conveniente el uso de esta válvula y no de las de seguridad. Sistema de filtración
El sistema de filtración de los gases de com-bustión está formado por un filtro multici-clónico y por un filtro de mangas. Una vez los gases son filtrados se expulsan a la atmósfe-ra a través de la chimenea.
Filtro multiciclónico
El depurador de humos multiciclónico, instalado entre la salida de humos de la caldera y el filtro de mangas, tiene como misión la se-paración de partículas en suspensión en los humos provenientes de la combustión hasta niveles en el orden de 300 mg/Nm3 al 11% O2. El caudal de gases pasa a través de los ciclones con una gran velo-cidad periférica quedando las partículas separadas del flujo de gas.
El armazón está construido con chapa de acero H-II y aislado tér-micamente mediante lana mineral de roca en todos sus costados garantizando que la temperatura superficial externa nunca sea su-perior a 50 ºC.
Filtro de mangas
Tras abandonar el filtro multiciclónico los gases de combustión pa-san al filtro de mangas. El filtro propuesto, modelo JET, está dise-ñado específicamente para este tipo de aplicaciones. Las mangas tienen un diámetro de 127 mm y una longitud de 4 m. Están fabrica-das en fibra de vidrio con una membrana de PTFE, con una pérdida de carga de diseño de 150 -180 mmcda. Asimismo, se ha previsto una válvula de aportación de aire exterior motorizada para regular la temperatura de entrada al filtro y proteger en lo posible el tejido filtrante.
La filtración se produce de fuera a dentro del tejido, depositándose una capa porosa (precapa) de polvo en la superficie externa del teji-do. Gracias al sistema de limpieza con aire comprimido a contraco-rriente, regulable en función de la diferencia de presión, esta capa porosa se puede mantener constante entre límites preestablecidos a voluntad.
Con este filtro se garantizan unas emisiones menores o iguales a 50 mg/Nm3 al 11% de O2 en base seca. El filtro de mangas está calori-fugado mediante lana de roca de 70 mm de espesor y 80 kg/m3 de densidad con recubrimiento de Al de 0,8 mm.
Chimenea
La chimenea tiene 30 m de altura y 1 m de diámetro y está fabrica-da en acero Corten, mediante tramos unidos en diferentes secciones atornillados. Dispone de registros de inspección reglamentaria, plata-forma de servicio, escaleras de acceso y puerta inferior de inspección. Panel de control
El panel de control modulante permite que todos los parámetros sean ajustados automáticamente de acuerdo a la carga (deman-da) actual de la caldera y que el sistema siempre opere de forma continua en el rango que va del 30% hasta el 100%. En el display
Steam bypass valve with diffuser
There are various techniques available to manage reaction times - both during the ramp up period for production and ramp down period - of a biomass furnace-boiler system. One versatile option is the addition of a servomotor-operated release valve that can be programmed from the control panel. By using this valve the ramp up period can be managed in such a way that allows the boiler to be programmed prior to the entry of the fuel, thus creating an artificial load on opening and diverting the steam into the atmosphere. Similarly, in the event of frequent and sudden ramp down times in consumption, it is preferable to use this valve in place of the safety valves.
The supply includes:
Servomotor-operated steam valve.Programming.Outlet diffuser. Filtration system
The system for the filtration of combustion gases is made up of a multi-cyclonic filter and by a sleeve filter. Once the gases are filtered, they are expelled into the atmosphere through the chimney.
Multi-cyclonic filter
The multi-cyclonic flue gas purifier, installed between the boiler flue gas outlet and the sleeve filter aims to separate particles in suspension in the flue gas originating from combustion to levels in the region of 300 mg/ Nm3 to 11% O2. The flow of gases passes through the cyclones at a high peripheral speed leaving the particles separated from the gas flow.
The casing is constructed from an H-II steel sheet and thermally insulated using mineral rock wool on all sides thereby guaranteeing that the external surface temperature never exceeds 50ºC.
Sleeve filter
Having been through the multi-cyclonic filter, the combustion gases pass through the sleeve filter. The proposed JET model filter is specifically designed for this type of applications. The sleeves have a diameter of 127 mm and are 4 metres long. They are manufactured from glass fibre with a PTFE membrane and a design load loss of 150 -180 mmcda. Similarly, provisions have been made for a motorised external air supply valve to regulate the temperature at the filter entry point and protect the filter fabric as much as possible.
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94 FuturEnergy | Enero-Febrero January-February 2015
del cuadro de control es posible leer la potencia calorífica produ-cida en tiempo real, la carga y todos los demás parámetros rele-vantes.
Consta de un transmisor de presión en la salida de vapor de la cal-dera, un sensor de temperatura (transmisor) en el retorno, una son-da lambda en el circuito de gases, un convertidor de frecuencia para el sinfín de alimentación, convertidores de frecuencia para todos los ventiladores de combustión, y para el ventilador de humos y el panel de programación.
El sistema trabaja como sigue: se introduce la presión deseada en el programa. Si la presión actual es inferior a la deseada los caudales de combustible y comburente son automáticamente re-gulados incrementalmente. Si la presión actual es más alta que la deseada los caudales de combustible y comburente son automáti-camente regulados a la baja. Los registros automáticos, existentes en cada una de las entradas de aires de combustión, y los regula-dores de frecuencia reciben una señal del panel de control sobre los ajustes óptimos permitiendo que el ajuste sea completamente automático.
El panel de control está equipado con un control automático de oxí-geno, cuyo propósito es lograr una capacidad constante y una com-bustión limpia en el sistema horno-caldera independientemente de la posible variación de la calidad o densidad del combustible. El sistema consiste en una sonda lambda en el circuito de gases, un convertidor de frecuencia para el alimentador y la programación adecuada en el panel de control.
El control lambda funciona de la siguiente forma: la sonda de O2 envía el valor de oxígeno presente en los humos de combustión al panel de control. Si el valor actual es inferior al valor programa-do el aporte de combustible se reduce de forma automática. Si el valor actual es mayor, el aporte de combustible se incrementa. El aporte de combustible se ajusta mediante el convertidor de fre-cuencia que recibe la señal del panel de control para su velocidad óptima.
El sistema incorpora también un sistema de adquisición de datos con sistema SCADA basado en PC con software expresamente desa-rrollado para este tipo de plantas para control, regulación y supervi-sión. Se compone de la tarjeta de comunicaciones Ethernet para su funcionamiento mediante protocolo TCP/IP (su control a través de Internet es posible), el sistema de adquisición de datos, el software y licencia y la llave de protección.
Filtration takes place from the outside to the inside of the fabric, depositing a porous layer (pre-layer) of dust on the outside surface of the fabric. Thanks to the counter-current compressed air cleaning system that can be regulated depending on pressure differences, this porous layer can be kept at a constant level between freely pre-established limits.
This filter guarantees emissions that are less than or equal to 50mg/Nm3 to 11% of O2 on a dry basis. The sleeve filters are lagged with 70 mm-thick rock wool with a density of 80 kg/m3 and with a 0.8 mm aluminium coating.
Chimney
The chimney is 30 m high and 1 m in diameter and manufactured out of Corten steel, by means of sections joined together into different bolted casings. It is equipped with regulatory inspection hatches, a service platform, access steps and a lower inspection hatch. Control panel
The modular control panel allows every parameter to be automatically adjusted depending on the actual load (demand) of the boiler so that the system always operates continuously in the range that oscillates from 30% to 100%. On the switchboard control display it is possible to read the calorific power produced in real time, the load and all other relevant parameters.
It is comprises a pressure transmitter in the steam outlet of the boiler; a temperature sensor (transmitter) in the return; a Lambda sensor in the gases circuit; a frequency converter for the feeder conveyor; frequency converters for all the combustion ventilators and for the flue gas ventilator; and the programming panel.
The system works as follows: the desired pressure is entered into the programme. If the current pressure is lower than that desired, the fuel and comburent air flows are automatically and incrementally regulated. If the current pressure is higher than that desired, the fuel flow and comburent air flow are automatically regulated downwards. The automatic registers, existing in each of combustion airs inputs, and the frequency regulators, receive a signal from the control panel regarding the optimal adjustments thereby allowing fully automatic adjustment.
The control panel is equipped with an automatic oxygen control that aims to achieve constant capacity and clean combustion in the furnace-boiler system independently of any possible variation in the quality or density of the fuel. The system consists of a Lambda sensor in the gases circuit, a frequency convertor for the supply and appropriate programming on the control panel.
The Lambda control operates as follows: the O2 sensor sends the oxygen value present in the flue gas to the control panel. If the current value is lower than the programmed value, the fuel contribution automatically reduces. If the current value is greater, the fuel contribution is increased. The fuel contribution is adjusted via the frequency converter that receives a signal from the control panel for its optimal speed.
The energy also incorporates a data acquisition system with a PC-based SCADA system with software expressly developed for this type of plants for their control, regulation and supervision. It comprises the Ethernet communications card for operation via the TCP/IP protocol (it is possible to control it via Internet), the data acquisition system, the software and licence and the software protection key.
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