ANEXO N

ESPECIFICACIONES TECNICAS MULTICICLONES

La Caldera a construir en planta de cogeneración Loma Colorada, será equipada con multiciclones con el fin de absorber las partículas de cenizas volátiles y cumplir con emisiones < 300 mg/m³ N A continuación detallaremos el funcionamiento de dichos elementos. Cuando es necesario separar partículas de diámetro superior a 5 µ m suelen emplearse el dispositivo denominado ciclón. El cual es de gran sencillez, compacidad, fácil mantenimiento y elevada eficacia. El funcionamiento podemos apreciarlo en la Fig Nº 1 Los gases cargados de polvo entran tangencialmente por la parte superior cilíndrica. La corriente de gases sigue una trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo del tronco de cono, ascendiendo después por el centro del mismo. Los gases una vez depurado abandonan el ciclón por la parte superior. Las partículas separadas se descargan por el fondo del ciclón. El rendimiento de un ciclón depende del diámetro del mismo y del tamaño de las partículas a separar tal como puede verse en la Tabla Nº 1. Es de vital importancia las dimensiones del mismo. Es por ello que en la figura Nº 1 se pueden observar las dimensiones relativas para el diseño de un ciclón

Figura Nº 1

Ciclón

2

Multiciclones: En la tabla Nº1 se muestra que el diámetro del ciclón es determinante para aumentar, tanto el rendimiento como el poder de separación de pequeñas partículas.

Tabla de rendimiento de un ciclón

Diámetro del ciclón mm

Rendimiento total %

Tamaño partículasµ m

Rendimiento %

150 90 < 5 98 230 83 < 10 99 610 70 < 20 98

Tabla Nº 1 La velocidad tangencial en la espiral principal puede ser varias veces la del flujo de los gases. Hay un gradiente de velocidad desde la tangencial hasta la velocidad casi cero en el fondo del ciclón. Los ciclones de pequeño diámetro tienen pequeños radios de curvatura por lo que producen mayores aceleraciones radiales para una misma velocidad tangencial. Esto unido a la menor distancia radial que el polvo debe recorrer hasta alcanzar la pared del ciclón hace que los pequeños ciclones sean mucho más eficientes para colectar pequeñas partículas que los ciclones mayores. Por el contrario, ciclones de pequeño tamaño sólo son aptos para el tratamiento de pequeñas cantidades de gases. Una solución al anterior dilema se ha conseguido instalando un conjunto de pequeños ciclones en paralelo con lo que, sin disminuir el rendimiento y el poder separador, se pueden tratar caudales de cualquier orden. En la figura Nº 2 se muestra un esquema de una instalación de este tipo de multiciclón.

Figura Nº 2

Multicicló

3

Datos técnicos de los multiciclones (modelo, diagrama, eficiencia entro otros) Para esta planta, las dimensiones de los multiciclones serían similares a las indicadas en la propuesta presentada por la empresa Biocham, las que indicamos a continuación: Modelo.................................................................................................... BMC-35 Numero de elementos .............................................................................109 Diámetro de cada elemento .....................................................................230 mm Cantidad de gases ...................................................................................81.785 kg/h Temperatura gases ..................................................................................170ºC Peso aproximado ....................................................................................23.000 Kg Los cuales consideran un nivel de emisiones < 300 mg/ Nm³ Los gases serán forzados a pasar por multiciclón, en donde las partículas adquieren movimiento circular provocando la separación de partículas sólidas de mayor inercia, de tal manera el particulado es removido del fondo de ciclone a través de una válvula rotativa. A continuación ilustramos montaje típico de una caldera de biomasa, en la que se pueden apreciar las dimensiones del multiciclón. Dimensiones para una caldera con una producción de 35.000 t/h

f

B A

Multiciclone

A 16.5 m. B 18.4 m. C 10.9 m. D 4.5 m. E 8.6 m F 32 m.

Cálculo de emisiones

4

Para los cálculos, hemos tomado como referencia los análisis entregados en la propuesta emitida por la empresa Mc Burney los que detallamos a continuación: Carbón ..........................................24.89 % Hidrógeno......................................2.46 % Oxigeno.........................................16.78 % Nitrógeno.......................................0.14 % Azufre............................................0.05 % Cenizas ........................................0.68 % Agua..............................................55.00 % 100 % De tabla Mc Burney se desprende que : Consumo de combustible = 32.268 lb/hr x 0,454 = 14.650 kg/h Con lo cual las cenizas son: 14.650 Kg/h x 0.68% = 99.62 kg/h Distribución de cenizas: 25% de las cenizas fondo Caldera = 99.62 x 0.25 = 24,905 kg/h 75 % de las cenizas a la Chimenea = 99.62 x 0.75 = 74,715 kg/h Si consideramos una eficiencia de sólo un 90% de los multicilones las emisiones serían las indicadas a continuación. Multiciclones (considerando eficiencia de un 90 %) Captación de cenizas = 74,715 kg/h x 90% = 67,24 kg/h A Chimenea = 74,715 kg/h – 67,24 kg/h = 7,475 kg/h De tabla McBurney se desprende que el flujo de gas es : Fuel gas = 59.623 ACFM = 59.623 x 0.02831 = 1.688,3 m³/min x 60 = 101.298 m³/h 7,475 kg/h = 7,379 x 10^(-5) kg/m³ x 1000 = 7,379 x 10^(-2) gr/m³ x 1000 = 73,79 mg/m³ 101.298 kg/h Con lo que las emisiones serían de 73,79 mg/m³, y la propuesta considera emisiones < 180 mg/ Nm³

Diagrama de emisión de cenizas (Considerando eficiencia de multiciclones de un 90%) 7,475 kg/h

74,715 kg/h Emisión

Chimenea 73,79 mg/m³

Eficiemulti

Total cenizas desde

hogar caldera 99,62 kg/h

Ciclones 90% 67,24 kg/h

ncia = 74,715 kg/h –ciclones 74,715 kg/h

Fondo Caldera24,905 kg/h

5

eficiencia

7,745 kg/h = 90%