CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA

Una central termoeléctrica de biomasa es una planta de generación eléctrica que aprovecha la energía química contenida en una cantidad determinada de biomasa y que es liberada como energía térmica mediante un proceso de combustión.

 Este es un artículo extraído del libro CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA

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En primer lugar, una planta de valorización energética de biomasa debe disponer de un sistema de pretratamiento de biomasa, cuyos fines principales son la disminución de la humedad que contiene, la adecuación del tamaño y la uniformidad de la biomasa, al objeto de uniformizar las condiciones de entrada en la caldera y conseguir la mayor eficiencia del sistema de combustión. 

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Una vez liberada la energía térmica en un horno apropiado, los gases liberados en la combustión, compuestos por CO2 y H2O mayoritariamente junto con otras sustancias sólidas y gaseosas, intercambian su calor en una caldera por la que circula agua, y que es convertida normalmente en vapor a una determinada presión y temperatura.

Los gases de combustión de la biomasa atraviesan la caldera cediendo su energía al agua/vapor en diferentes etapas: paredes de agua, sobrecalentador, haz vaporizador, economizador y precalentadores de aire.

El vapor a presión formado en la caldera es transportado entonces hasta una turbina, donde se expansiona, produciéndose una nueva transformación energética por la cual la energía potencial contenida en el vapor a presión se convierte primero en energía cinética, y después en energía mecánica rotativa. 

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 El eje de la turbina está conectado a un generador eléctrico, que se encarga de la última transformación energética que se realiza en la planta: la transformación de energía mecánica rotativa en energía eléctrica.

La salida del vapor de la turbina se efectúa en condiciones de vacío, para aumentar hasta el máximo posible la transformación de energía térmica en energía mecánica. Las presiones oscilan entre 0,06 y 0,120 bar absolutos. El vapor se condensa mediante un condensador, evacuándose el calor latente de condensación bien a un circuito de agua de refrigeración abierto, a un circuito semicerrado con torre de refrigeración, o directamente a la atmósfera mediante un aerocondensador.

El agua condensada, denominada habitualmente condensado, se bombea mediante unas bombas centrífugas colocadas a la salida del condensador, hasta el desgasificador térmico.

El desgasificador es uno de los equipos que componen el ciclo agua-vapor y que se encarga de eliminar los gases disueltos en el agua y que resultan perjudiciales para el circuito. La desgasificación se produce por la adición de calor proveniente de una extracción de la turbina, con lo que por un lado se consigue elevar la temperatura del agua antes de entrar en la caldera, y por otro, se consigue liberar los gases disueltos (CO2, O2 y N2 principalmente) por la menor solubilidad de estos gases en caliente.

Unas bombas centrífugas, denominadas bombas de alimentación o de alta presión, toman el agua contenida en el desgasificador, que actúa como tanque pulmón de agua de alimentación de la caldera, y lo impulsan hasta la entrada de la caldera a una presión ligeramente superior a la presión existente en el calderín de evaporación, cerrando de esta forma completamente el ciclo agua-vapor. 

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INDICE COMPLETO DEL LIBRO "CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA"

1 LA BIOMASA 

 1.1 QUÉ ES LA BIOMASA          
 1.2 LA BIOMASA COMO FUENTE ENERGÉTICA                                                    
 1.3 LA COMBUSTIÓN Y EL EFECTO INVERNADERO 
 1.4 LA PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOMASA 
 1.5 APLICACIONES DE LA BIOMASA EN LAS INDUSTRIAS 
 1.6 LA IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LA BIOMASA 
 1.7 EL PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES 2005-2010 
 1.8 VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN EL USO DE BIOMASA 
 1.9 LA GENERACIÓN ELÉCTRICA A PARTIR DE BIOMASA 
 1.10 PLANTAS DE BIOMASA EN ESPAÑA 
             1.10.1 Plantas de biomasa en Andalucía 
             1.10.2 Resto de España 
 2 TIPOS DE BIOMASA 
 2.1 BIOMASA NATURAL 
 2.2 BIOMASA RESIDUAL 
             2.2.1 Residuos agrícolas 
             2.2.2 Residuos forestales 
             2.2.3 Residuos de industrias agrícolas y agroalimentarias 
             2.2.4 Residuos de industrias forestales 
             2.2.5 Residuos ganaderos 
             2.2.6 Residuos urbanos 
 2.3 EXCEDENTES AGRÍCOLAS 
 2.4 CULTIVOS ENERGÉTICOS 
             2.4.1 Qué son los cultivos energéticos 
             2.4.2 Características que deben tener los cultivos energéticos 
             2.4.3 Clasificación de los cultivos energéticos 
             2.4.4 Los cultivos energéticos en España 
             2.4.5 Ventajas e inconvenientes de los cultivos energéticos 
             2.4.6 Aspectos económicos a tener en cuenta 
             2.4.7 Aspectos medioambientales a tener en cuenta 
             2.4.8 La paulownia 
             2.4.9 El cardo 
             2.4.10 La planta de tabaco 
 3 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA 
 3.1 PROCESOS FÍSICOS 
 3.2 PROCESOS TERMOQUÍMICOS 
             3.2.1 Combustión 
             3.2.2 Gasificación 
             3.2.3 Pirolisis 
 3.3 PROCESOS BIOLÓGICOS 
             3.3.1 La fermentación alcohólica 
             3.3.2 La fermentación metánica 
 3.4 PROCESOS QUÍMICOS: TRANSESTERIFICACIÓN 
 4 LA COMBUSTIÓN 
 4.1 QUÉ ES LA COMBUSTIÓN 
 4.2 REACCIONES QUÍMICAS DEL PROCESO 
 4.3 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LA BIOMASA 
 4.4 EL PODER CALORÍFICO DE LA BIOMASA 
             4.4.1 Poder calorífico superior e inferior 
             4.4.2 Poder calorífico de diversas biomasas 
 4.5 TIPOS DE COMBUSTIÓN 
             4.5.1. Combustión completa 
             4.5.2. Combustión incompleta 
             4.5.3. Combustión estequiométrica 
             4.5.4. Combustión con exceso de aire 
             4.5.5. Combustión con defecto de aire o rica 
 5 EL MERCADO ELÉCTRICO
 5.1 EL MERCADO ELÉCTRICO 
 5.2 LOS 6 MERCADOS INTRADIARIOS 
             5.2.1 Ofertas de venta en los mercados intradiarios 
             5.2.2 Ofertas de compra en los mercados intradiarios 
             5.2.3. Procesos de casación y resultados 
 5.3 LA OPERACIÓN DEL SISTEMA 
             5.3.1 Mercados de servicios de ajuste del sistema 
             5.3.2 Solución de restricciones técnicas 
             5.3.3 Servicios complementarios 
 5.4 EL MERCADO ELÉCTRICO Y LAS ENERGÍAS RENOVABLES 
             5.4.1 La venta a tarifa 
             5.4.2 La venta a mercado + prima 
             5.4.3 Contratos bilaterales 
             5.4.4 Los mercados intradiarios 
             5.4.5 Desvíos 
             5.4.6 Complementos 
             5.4.7 La retribución final 
 6 SITUACIÓN ACTUAL Y MARCO LEGISLATIVO 
 6.1 LEY 54/1997 
 6.2 LEY  17/2007 
 6.3 RD 1955/2000 
 6.4 RD 661/2007 
 6.5 RDL 6/2009 
 6.6 RD 1565/2010 
 6.7 RDL1/2008 SOBRE EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL 
 7 LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS DE BIOMASA
 7.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA CENTRAL DE BIOMASA 
 7.2 MODOS DE FUNCIONAMIENTO HABITUALES 
             7.2.1 Funcionamiento en paralelo con la red 
             7.2.2 Funcionamiento en isla 
             7.2.3 Funcionamiento sin la central de generación 
 7.3 PARÁMETROS CARACTERÍSITICOS DE UNA P. DE BIOMASA 
 7.4 SISTEMAS QUE COMPONEN UNA PLANTA DE BIOMASA 
 8 PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA 
 8.1 ALMACENAMIENTO DE LA BIOMASA 
             8.1.1 Tipos de almacenes 
             8.1.2 Criterios de selección del tipo de almacenamiento 
             8.1.3 Controles a efectuar en el parque de biomasa 
 8.2 TRANSPORTE HASTA LA CALDERA 
 8.3 NECESIDAD DE LOS TRATAMIENTOS PREVIOS 
 8.4 EL SECADO 
 8.5 ASTILLADO 
 8.6 MOLIENDA 
 8.7 CRIBADO 
 8.8 PELLETS 

 8.9 ALMACENAMIENTO INTERMEDIO 

 8.10 PESAJE: EL CONTROL DE LA CANTIDAD INTRODUCIDA 
 8.11 DOSIFICACIÓN EN LA CALDERA 
 

9 LA CALDERA DE COMBUSTIÓN DE BIOMASA 

 9.1 LA CALDERA DE COMBUSTIÓN 
 9.2 FASES EN EL PROCESO DE COMBUSTIÓN DE BIOMASA 
 9.3 TIPOS DE CALDERA SEGÚN LA CIRCULACIÓN DE AGUA 
             9.3.1 Calderas pirotubulares 
             9.3.2 Calderas acuotubulares 
 9.4 TIPOS DE CALDERAS SEGÚN LA FORMA DE COMBUSTIÓN 
             9.4.1 Calderas de parrillas móviles 
             9.4.2 Calderas de lecho fluidizado 
             9.4.3 Calderas de quemador de suspensión 
             9.4.4 Comparación de tecnologías parrilla—lecho fluido 
 9.5 TIPOS DE CALDERAS SEGÚN LA PRESIÓN DEL HOGAR 
 9.6 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE CALDERAS DE BIOMASA 
 9.7 LA ENTRADA DE AIRE COMBUSTIBLE 
 9.8 LA ENTRADA DE COMBUSTIBLE 
 9.9 EL HOGAR. ZONA DE RADIACIÓN 
 9.10 EL SOBRECALENTADOR 
 9.11 EL EVAPORADOR 
 9.12 EL ECONOMIZADOR 
 9.13 SALIDA DE GASES 
             9.13.1 Separadores ciclónicos 
             9.13.2 Filtros de mangas 
             9.13.3 Electrofiltros 
             9.13.4 Sistema de monitorización continua de emisiones gaseosas
 9.14 SALIDA DE CENIZAS 
 9.15 PROBLEMAS EN CALDERAS DE BIOMASA 
 10 EL CICLO AGUA-VAPOR 
 10.1 EL CICLO RANKINE 
 10.2 LA FUNCIÓN DEL CICLO AGUA-VAPOR 
 10.3 EL ESQUEMA DE CICLO AGUA-VAPOR 
 10.4 EL CONDENSADOR 
 10.5 LAS BOMBAS DE CONDENSADO 
 10.6 PRECALENTADORES DE BAJA PRESIÓN 
 10.7 TANQUE DE AGUA DE ALIMENTACIÓN 
 10.8 BOMBAS DE AGUA DE ALIMENTACIÓN 
 10.9 PRECALENTADORES DE ALTA PRESIÓN 
 10.10 VÁLVULA DE BY-PASS DE ALTA PRESIÓN 
 11 LA TURBINA DE VAPOR 
 11.1 LA TURBINA DE VAPOR, UNA MÁQUINA EXPERIMENTADA 
 11.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE VAPOR 
             11.2.1 Según la transformación de e. potencial en rotación 
             11.2.2 Según la presión a la entrada de la turbina 
             11.2.3 Según la presión del vapor de salida 
             11.2.4 Según la dirección del flujo en el rotor 
             11.2.5 Según la presencia de tomas intermedias de vapor 
             11.2.6 Según su conexión mecánica con otras turbinas 
 11.3 PARTES PRINCIPALES DE UNA TURBINA DE VAPOR 
             11.3.1 Sistema de admisión 
             11.3.2 El rotor 
             11.3.3 La carcasa 
             11.3.4 Álabes 
             11.3.5 Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales 
             11.3.6 Cojinete de empuje o axial 
             11.3.7 Sistema de lubricación 
             11.3.8 Sistema de extracción de vahos 
             11.3.9 Sistema de refrigeración de aceite 
             11.3.10 Sistema de aceite de control 
             11.3.11 Sistema de sellado de vapor 
             11.3.12 Virador 
 11.4 EL SISTEMA DE CONTROL 
 11.5 ELEMENTOS AUXILIARES DE LA TURBINA 
             11.5.1 Bancada 
             11.5.2 Nave de turbina 
             11.5.3 Puente grúa 
             11.5.4 Reductor 
 12 SISTEMAS ELÉCTRICOS DE ALTA Y BAJA TENSIÓN 
 12.1 EL GENERADOR ELÉCTRICO 
 12.2. LOS SISTEMAS DE ALTA Y MEDIA TENSIÓN 
             12.2.1 Transformador principal 
             12.2.2 Transformador de servicios auxiliares 
             12.2.3 Interruptor de máquina 
             12.2.4 Interruptor automático 
             12.2.5 Seccionadores de barras y línea 
             12.2.6 Barra de media tensión 
             12.2.7 Línea de evacuación 
             12.2.8 Protección contra rayos 
             12.2.9 Red de tierras 
             12.2.10 Transformadores tensión (TT) 
             12.2.11 Transformadores de intensidad (TI) 
             12.2.12 Protecciones 
 12.3 EL SISTEMA DE BAJA TENSIÓN 
 13 SISTEMAS AUXILIARES 
 13.1 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PRINCIPAL 
             13.1.1 Circuito abierto 
             13.1.2 Circuito semiabierto con torre de refrigeración 
             13.1.3 Circuito cerrado, con aerocondensador 
 13.2 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS 
 13.3 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA (PTA) 
 13.4 PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES 
 13.5 SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

  13.6 SISTEMA CONTRAINCENDIOS

 

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