Carbon Para Calderas 5s1yz

EL CARBÓN FUENTE INAGOTABLE Y DE BAJO COSTO COMO FACTOR DE COMPETITIVIDAD EN LA INDUSTRIA

FORMACIÓN DEL CARBÓN ACCIÓN BACTERIANA

ACCIÓN QUÍMICA

FIBRAS VEGETALES CARBONIZADAS POR LAS BACTERIAS. ES POROSA Y LIGERA. SE FORMA EN LAS TURBERAS (ESPACIOS INUNDADOS POR AGUA). EN PRIMAVERA SE EXTRAEN EN TERRONES COMO DEL TAMAÑO DE DOS LADRILLOS. EN VERANO, EL SOL LAS SECA EN MONTONES NO COMPACTOS PARA QUE CIRCULE EL AIRE.

MATERIA VEGETAL

ES UN COMBUSTIBLE MALO USADO PARA LA CALEFACCIÓN EN ALGUNOS PAISES ENTRE MENOS CARGADA DE MINERALES Y AGUA, MAS COMBUSTIBLE.

DESECHOS DE PLANTAS

COMPUESTOS ORGÁNICOS

TURBA Precursor del carbón

SE USA EN LOS ESTABLOS COMO LECHOS POR SU ABSORBENCIA, COMO SOPORTE DE ABONOS

CARBÓN SUSTANCIA SÓLIDA ORGÁNICA LIGERA, NEGRA Y COMBUSTIBLE QUE RESULTA DE LA DESTILACIÓN O COMBUSTIÓN INCOMPLETA DE LA LREÑA O DE OTRAS SUSTANCIAS ORGÁNICAS. CARBÓN DE LEÑA O VEGETAL RESIDUO SÓLIDO RESULTANTE DE LA CARBONIZACIÓN DE LA MADERA CARBÓN MINERAL DE PIEDRA: NOMBRES USUALES DE LOS COMBUSTIBLES MINERALES SÓLIDOS (ANTRACITA, HULLA, LIGNITO, Y TURBA) EL CARBÓN ROJO DE MADERA DERIVA DE LA CARBONIZACIÓN INCOMPLETA DE LA MADERA A (200-250)ºC. CORRIENTEMENTE SE LLAMA CARBÓN AL CARBÓN DE PIEDRA O MINERAL EN LOS CARBONES MINERALES TOTALMENTE CARBONIZADOS, SE DISTINGUE LA ANTRACITA CUYO CONTENIDO DE MATERIAS VÓLATILES (MV), ES MENOR DEL 8%. LA HULLA POSEE MV DE 45 %. HULLA: MINERAL FÓSIL PROVENIENTE DE VEGETALES QUE HAN SUFRIDO TRANSFORMACIONES GEOLÓGICAS QUE LE DAN SU GRAN PODER CALORÍFICO. SE CLASIFICAN POR EL CONTENIDO DE MATERIAS VOLÁTILES Y SU PROPIEDAD AGLUTINANTE O ÍNDICE DE ESPONJAMIENTO • HULLAS MAGRAS: 14% MV • HULLAS SEMIGRASAS: 12-22 % MV, SON YA AGLUTINANTES • HULLAS SECAS: (34-45)% MV Y NO AGLUTINANTES

ANÁLISIS PARTICULAR DE UN CARBÓN DE CUNDINAMARCA (MINA LA CUMBRE 091-8522474 ) Promedio

Máximo

Mínimo

HUMEDAD, %

1.2

1.5

0.11

VOLÁTILES, %

32.6

36.2

30.5

CENIZAS, %

8.7

10.4

6.4

AZUFRE, %

0.64

1.0

0.45

PODER CALORÍFICO, cal/gr.

7,781

8,219

7,538

FORMACIÓN DEL CARBÓN ANTRACITA CARBÓN DÉBIL EN MATERIAS VOLÁTILES (6-8) % < 90 % DE CARBÓN FIJO. ARDE CON LLAMA AZUL PÁLIDA, SIN HUMO Y DESPRENDE MUCHO CALOR ES DE COLOR NEGRO Y NO MANCHA LOS DEDOS. TIENE BRILLO VITREO. SU PODER PASA DE 8,000 CALORÍAS. ES EL ÚLTIMO PASO DE LA CARBONIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES UNIVERSALES.

BITUMINOSO: DEPÓSITOS DE ROCAS QUE TIENEN BETÚN O SEMEJANZA Subituminosos: Recomendables para las calderas pirotubulares MATERIAS BITUMINOSAS: 1 (BETUNES, PUROS, NATURALES, ASFALTOS, FUEL OIL) 2 (BREAS DEL PETRÓLEO) 3 (ALQUITRANES Y BREAS DERIVADOS DE LA HULLA U OTROS ORGÁNICOS

ANALISÍS DEL CARBÓN

RESIDUO DE COKE

HUMEDAD HIGROSCÓPICA

HUMEDAD BURDA

MATERIA VOLÁTIL

CARBÓN FIJO

CALIDAD DEL CARBÓN HUMEDAD TOTAL CENIZAS

CARBÓN LIBRE, HUMEDAD Y CENIZAS CARBÓN LIBRE DE HUMEDAD CARBÓN LIBRE DE HUMEDAD BURDA (SECA AL AIRE)

CARBÓN CRUDO

HUMEDAD DEL CARBÓN • Humedad superficial • Residual • Equilibrio • Humedad total Superficial, cuando el carbón se seca al aire Residual, es aquella que tiene un carbón seco en el ambiente de laboratorio y se pierde a la temperatura de 106°C Equilibrio, humedad retenida a 30°C y humedad relativa entre 96 y 97% Total, suma de la residual y la superficial

HUMEDAD

La humedad del combustible, puede decirse que a mayor contenido de agua en el carbón, se reduce la capacidad de generación y se generan gases mas fríos, sin embargo, el carbón no debe estar completamente seco (mínimo 3 %, mínimo), ya que el agua favorece las reacciones de gasificación y combustión, mejorando la eficiencia.

En general la mm se considera indeseable ya que su presencia afecta las operaciones de minería, preparación, transporte y utilización.

CENIZAS Proviene de la materia mineral (mm) del carbón, que en las condiciones de incineración sufre algunos cambios: pérdida de agua de hidratación, descomposición de carbonatos, piritas y otros

La mm es la principal fuente de elementos que constituyen las cenizas cuando se quema el carbón en presencia del oxigeno

En general la mm se considera indeseable ya que su presencia afecta las operaciones de minería, preparación, transporte y utilización.

CENIZAS CONTROL DEL IMPACTO AMBIENTAL EL IMPACTO AMBIENTAL CAUSADO POR LOS RESIDUOS SÓLIDOS, ES SU DISPOSICIÓ FINAL Escorias del carbón (70% - Parrilas): Reafirmante de caminos y como materia prima para la elaboración de bloques. Las cenizas o polvos volátiles (30% - Emisiones > 10 micrones, ciclones), < 10 micrones, pricipitadores y filtros de mangas) • Materia prima para el cemento y productos de concreto •

Como material de relleno de bases y subbases en carreteras secundarias

•

O como material de relleno de mezclas asfálticas y en estructuras para canales y estanques

GASES DE EMISIONES CONTROL DEL IMPACTO AMBIENTAL ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) NITRÓGENO DEL AIRE: (NOX) TÉRMICO, depende de la temperatura NITRÓGENO DEL COMBUSTIBLE: (NOX)

DEL COMBUSTIBLE

En el carbón, el 20 % del nitrógeno del combustible se convierte en NOX En quemadores de parrilla con excesos de aire del 30 al 50%, el NOX es

del orden de las 400 ppm.

EMISIONES DE MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

• COMBUSTIÓN INCOMPLETA O CONTROL DEL EXCESO DE AIRE • EXCESOS DEL 30 AL 50 %, BAJOS NIVELES DE CO (< 200 ppm) • DISTRIBUCIÓN DEL CARBÓN SOBRE LA PARRILA (UNIFORME) MÉTODOS DE MEDICIÓN • SENSORES PORTÁTILES • SENSORES CONTÍNUOS EN EL SITIO DE EMISIÓN

Grupo de Mejora de eficiencia y reducción efectos ambientales en quemadores de carbón en parrilla

EMISIONES DE MONÓXIDO DE CARBONO (SOx) EL 98 % DEL AZUFRE DEL CARBÓN, ES EMITIDO COMO ÓXIDOS • CARBONES DE ANTIOQUIA Y CALDAS

0.63 % W

• VALLE DEL CAUCA

2.70 % W

• SE RECOMIENDA PARA LOS CASOS DE ALTOS CONTENIDOS DE AZUFRE EN EL CARBÓN, MEZCLARLOS O LAVARLOS. • FGD – LIMPIEZA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN

Grupo de Mejora de eficiencia y reducción efectos ambientales en quemadores de carbón en parrilla

RECOMENDACIONES SOBRE ALTURA DE CHIMENEAS Decreto 02 de 1982 (ArtÍculo 48) Consumo de Calor (106 kcal/hora) 10 o menos 25 50 75 100 200 300 400 500 750 1,000 1,500 o mas

Emisiones Rurales Emisiones Urbanas (kg./106 kcal) (kg./106 kcal) 3 2.24 1.79 1.57 1.43 1.15 1.01 0.92 0.86 0.75 0.68 0.60

2.00 1.45 1.14 0.99 0.90 0.71 0.61 0.55 0.51 0.45 0.40 0.35

Altura chimenea (metros) 15 20 25 30 40 45 50 55 60 100 115 120

REQUISITOS DE CALIDAD DEL CARBÓN MINERAL EN BASES COMO SE RECIBE A LA ENTRADA A LC CALDERA (Resolución 623 de 1998, Artículo 1) Fecha de vigencia: 1 de enero de 1998 Hasta 1 de enero de 2003, como porcentaje en peso ATLÁNTICO

1.5

CENTRAL Y ORINOQUIA (1) excepto Boyacá

1.7

BOYACA

2.5

PACÍFICA Y AMAZONIA (2)

3.3

ATLÁNTICO: Además , Bolívar, Cesar , Córdoba, Guajira, Magdalena, Sucre, San Andrés y Providencia (1): Excepto Boyacá, Antioquia, Caldas, Norte de Santander, Quindío, Risaralda, Santander del Sur, Tolima Cundinamarca, Meta, Arauca, Casanare, Vichada, Guaviare y Guainía (2): Cauca, Choco, Nariño, Valle del Cauca, Huila, Caqueta, Amaazonas, Putumayo y Vaupés

RECOMENDACIONES SOBRE ALTURA DE CHIMENEAS Decreto 02 de 1982 (ArtÍculo 48)

Calor liberado (Mkcal/hora) 10 o menos 11-40 50 75 100 200 300 400 500 750 1,000 12,000 o más

Porcentaje de azufre 1.4 o menos 1.5 a 2.9 3.0 a 6.0 Altura mínima de descarga requerida (metros) 15 15 20 20 25 30 25 30 35 30 37 50 35 45 65 40 52 72 45 60 80 52 67 95 60 75 110 85 100 130 110 125 150 125 150 -

ANÁLISIS PRÓXIMO

El análisis próximo es la caracterización mas usada en carbones y determina la distribución de productos durante el calentamiento. Separa los productos en cuatro grupos: 1. Humedad (Hu), 2. Materia Volátil (MV), consistente en gases y vapores que salen durante la pirólisis. 3. Carbono fijo (Cf), la fracción no volátil del carbón y 4. Cenizas (Cz), el residuo inorgánico resultante de la combustión.

ANÁLISIS DEL CARBÓN

ANÁLISIS PRÓXIMO

El análisis próximo es la caracterización mas usada en carbones y determina la distribución de productos durante el calentamiento. Separa los productos en cuatro grupos: 1. Humedad (Hu), 2. Materia Volátil (MV), consistente en gases y vapores que salen durante la pirólisis. 3. Carbono fijo (Cf), la fracción no volátil del carbón y 4. Cenizas (Cz), el residuo inorgánico resultante de la combustión.

ANÁLISIS DEL CARBÓN ANÁLISIS ÚLTIMO El análisis último de carbones y coques. Define la determinación de carbono e hidrógeno, obtenidos por la combustión del material carbonáceo. También determina: • Azufre, • Nitrógeno total y • Cenizas. • Oxígeno, se calcula por diferencia.

ESQUEMA DE UNA CALDERA A CARBÓN PULVERIZADO REGLAS PARA UNA EFICIENTE COMBUSTIÓN EN CALDERAS DE CARBÓN

Excesos de aire = 5 al 15 % Pérdidas inquemados = 0.4 %

CARBÓN - GRANULOMETRÍA ADECUADA, CENIZAS MENORES AL 12 % Y DISTRIBUCIÓN UNIFORME PARRILLA GASES - CONTROL DE GASES < 250ºC, EXCESOS DE AIRE 5-15 % ÁREAS - TRANSFERENCIA DE CALOR LIMPIAS, REFRACTARIOS, SELLOS DE AIRE, MOLIENDA, ETC HORNO - PRESIÓN NEGATIVA Y AIRE PRIMARIO Y SECUNDARIO ADECUADOS

CHIMENEA CALDERA

FILTRO DE CENIZAS

VAPOR AL PROCESO PRECALENTADOR

PROCESO

VENTILADOR

η = 90 % DESAIREADOR Pulverizado

AIRE DE COMBUSTIÓN

CENIZAS CARBÓN

MOLINO

ESQUEMA DE UNA CALDERA A CARBÓN PARRILLA FIJA

TOLVA DE CARBÓN FLUJO DE CARBÓN TORNILLO SINFIN

AIRE DE COMBUSTIÓN

DESCARGA MANUAL DE CENIZAS

MATERIA VOLÁTIL Porción que se separa como gas, cuando el carbón es calentado • HIDROCARBUROS • GASES RESULTANTES DE DESTILACIÓN Y DESCOMPOSICIÓN

MATERIA VOLÁTIL Procedencia

PrIncipio del método

Usos

H2O, CO2, CO, H2S, CH4, C2H6, AROMÁTICOS, COMPUESTOS ORGÁNICOS, OXIGENADOS, SULFORADOS Y ALQUITRANES (ASTM D3175- 89a) CALENTAMIENTO RÁPIDO DE UN GRAMO DE MUESTRA A 950°C DURANTE 7 MINUTOS EN CONDICIONES CONTROLADAS PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN, ESCOGENCIA DEL EQUIPO ADECUADO PARA LA COMBUSTIÓN DE CARBONES

PARA LA COMBUSTIÓN, EL EFECTO DE LOS VOLÁTILES ES QUE A UN MAYOR CONTENIDO DE ESTOS, SE REQUIERE UNA MAYOR PROPORCIÓN DE AIRE SECUNDARIO PARA QUEMAR LOS GASES LIBERADOS

MATERIA VOLÁTIL RELACIÓN DEL CONTENIDO DE MATERIA VOLÁTIL CON EL GRADO DE MOLIENDA

Material volátil > 45 38 a 45 18 a 38

Porcentaje pasa malla 200 60 a 70 65 a 72 70 a 75

Porcentaje retenido sobre malla 50 2 2 2

Para calderas de carbón pulverizado, este debe ser triturado hasta el tamaño de polvo para minimizar las pérdidas por inquemados. El grado de molienda depende del grado del carbón. Los carbones de alto rango con bajo contenido de materias volátiles, requieren un tamaño medio de partícula mas fino que los carbones de bajo rango con alto contenido de volátiles

COMPARACIÓN DE PARÁMETROS ENTRE TECNOLOGÍAS DE COMBUSTIÓN DEL CARBÓN Parámetro

Unidad

Parrilla Fija Manual

Automática

Parrilla Móvil

Carbón pulverizado

RENDIMIENTO

KG VAPOR KG CARBÓN

6.0

6.5 – 7.0

7.0 – 8.0

8.0 – 9.0

EFICIENCIA

%

50 A 60

65 A 70

75 A 85

80 A 90

INQUEMADOS

%

40 A 50

20 A 30

10 A 20

5A8

EXCESO DE AIRE

%

> 60

40 A 60

30 A 50

5 A 15

KG 10 6 Kcal

> 0.6

> 0.6

0.5

0.4

BAJA

BAJA

MEDIA

MEDIA

POCA

MEDIA

ALTA

ALTA

PARTICULADO FLEXIBILIDAD COMBUSTIBLE FACILIDAD DE CONTROL

AZUFRE DEL CARBÓN En la mayoría de los procesos de utillización y de limpieza del carbón, se necesita conocer el contenido de azufre antes del proceso y la distribución en los productos formados. En coquización (Paso de la hulla en coque, mediante elevada temperatura en recinto cerrado), parte del azufre se pierde durante el proceso y la otra parte permanece en el coque; en licuefacción hay formación de gas sulfhídrico y algo de azufre permanece haciendo parte de heterocíclicos en los productos líquidos; en gasificación, hay formación de gas sulfhídrico y de SO2 y antes de la utilización del gas de síntesis, se debe retirar cualquier traza de las diferentes formas de azufre.

Relación aire - combustible para diferentes carbones Región colombiana Antioquia y antiguo Caldas

Relación aire combustible en Kg. de aire / Kg. de carbón

Relación aire combustible en m3 / kg. de carbón

Valle del Cauca Sector Yumbo-Suárez

8.7 8.5

11.3 11.0

Boyaca, área Sogamoso - Jericó Cundinamarca- Proyecto TermoYumbo IV

9.0 10.7

11.6 13.8

Cesar – Àrea la Jagua Cerrejón Zona Central

9.8 8.5

12.8 11.0

Córdoba, La escondida- San Jorge Norte de Santander, Fm. Carbonera

6.7 10.8

8.70 14.0 FUENTE: ECOCARBÓN

CALCULO DEL EXCESO DE AIRE

Exceso de aire =

3.76 (NO2 – ½ NCO) x 100 1 - NCO2 – 4.76 NO2 + 0.88 NCO2 FUENTE: ECOCARBÓN

Ni = Fracciones Volumétricas del análisis de gases, en base seca Con el exceso de aire e, se obtiene la masa de aire realmente utilizado.

Masa de aire = (1 + e) λ [

Kg. aire Kg. carbón

]

El flujo de aire en Kg/s (ma), se calcula utilizando el consumo de carbón (Kg/s) (mc) ma = (1 + e) λc

CALCULO DEL AIRE La quema de los componentes del carbón cumple que: CARBONO : 0.6 KG DE CARBONO POR KILO DE CARBÓN HIDRÓGENO: 0.1 KG DE HIDRÓGENO POR KILO DE CARBÓN AZUFRE : 0.01 KG DE AZUFRE POR KILO DE CARBÓN OXÍGENO : SU PRESENCIA RESTA LA SOLICITUD DE O2 0.15 KG DE OXÍGENO POR KILO DE CARBÓN El OXIGENO REQUERIDO POR KG DE CARBON PARA EL CARBONO, ES 2.66, PARA EL HIDRÓGENO 8 Y PARA EL AZUFRE 1. EL CONTENIDO DE 0.233 UNIDADES DE OXÍGENO POR KILO DE AIRE. CON LOS DATOS ANTERIORES SUMADOS, SE OBTIENE QUE EL AIRE ESTEQUIOMÉTRICO PARA EL CARBÓN, ES DE 9.7 KG DE AIRE POR KG DE CARBÓN

9.70

Kg de aire Kg de carbón

FUENTE: ECOCARBÓN

CALCULO DEL AIRE 9.70

Kg de aire (λ λ) Kg de carbón

Masa de aire consumido = (1+e) λ (Kg de aire/Kg de carbón) Kg de aire = (1+e) x λ x masa de carbón Normalmente, para carbón pulverizado, el exceso de aire es del 15 al 20 % para parrilla móvil en granos, entre 20 y 30 % y para carbón en parrilla fija entre 30 y 45 % Masa de gases = m carbón + (1+humedad del aire) m aire – m cenizas e inquemados % inquemados = 100 – (cenizas + humedad de los residuos) FUENTE: ECOCARBÓN

Capacidad de aglomeración Significa la capacidad de algunos carbones de permanecer libres durante la combustión. Es importante para seleccionar el carbón con el cual se debe operar una caldera. Los carbones con capacidad de aglomerarse al calentarse pasan de un estado pastoso plástico que se funden con los otros formando masas de retortas por las cuales no es posible el paso de aire de combustión formándose los carbones coquizables. Al contrario, aquellos que se calientan y permanecen libres o se fusionan y fácilmente se rompen, facilitando la homogeneidad del flujo de aire en el lecho, se denominan carbones térmicos FUENTE: ECOCARBÓN

Compra de carbón EJERCICIO Objetivo: Gestión de calidad del carbón. Breve recuento de cómo modelar un plan de calidad de compra del carbón Acción Premiar o no, a los proveedores de carbón por la calidad del suministro para lo cual se establece un estandar deseado y se acuerda un precio base. Con el análisis de humedad y de las cenizas, se calcula el precio final, afectándose el precio base. La razón de tener en cuenta estos dos parámetros, se debe a que el carbón comprado proviene de la misma cuenca con variación, básicamente en el contenido de cenizas y humedad.

Para una ladrillera, se ha recomendado la siguiente calidad: Humedad total Materia Volátil Cenizas

Menor del 3% No menor al 28% Inferior al 15%

Calidad deseada Para el carbón que cumpla con la calidad deseada, se fija el precio base y así: Precio final (PF) = Precio Básico (PB) Si el carbón no cumple con las especificaciones, el precio final estará dado por; PF = PB x Fh x Fcz x Fmv Donde; Fh Fh, , Fcz y Fmv, son los factores de humedad, cenizas y materia volátil respectivamente.

Cálculos de Fh, Fcz y Fmv Fh = (103 - HT)/100 HT= Humedad total como se recibe. 115 - % cenizas Fcz = 100 - (% MV -128) Fmv = 100

MANEJO DEL CARBÓN Estas fórmulas toman en cuenta las necesidades de la planta pagando a un precio el combustible requerido y castigando por Incumplimiento, las especificaciones subestandares.

Impactos producidos en el manejo, transporte y preparación del carbón: • Manejo de carbón • Trituración y • Molienda IMPLICACIONES DEL TRANSPORTE DEL CARBÓN

Entre minas, centros de acopio y plantas El transporte debe efectuarse en vehículos cubiertos para impedir emisión de polvillo o riego de carbón en las vías.

Acarrean contaminación atmosférica de polvos y contaminación por ruido en el transporte y procesamiento del mineral. Los niveles de ruido en zonas de molienda son de los más altos de las plantas Deterioro ambiental en cuanto implica: • accidentalidad y congestión vial, • deterioro de carreteras, • contaminación atmosférica por emisiones de gases de combustión de automotores de transporte, • polvillo de carbón y • resuspensión de polvos en vías destapadas.

COMPRA DEL CARBÓN Cálculos de Fh, Fcz y Fmv Fh = (103 - HT)/100 HT= Humedad total como se recibe. Fcz =

115 - % cenizas 100

Estas fórmulas toman en cuenta las necesidades de la planta pagando a un precio el combustible requerido y castigando por Incumplimiento las especificaciones subestandares.

EJERCICIO SI SE ACUERDA UN PRECIO DE CARBÓN DE $ 50/KG. CON HUMEDAD TOTAL DEL 3 %, CENIZAS DEL 15 % COMO VALORES ESTÁNDAR, CUÁL SERÁ EL COSTO DEL CARBÓN SI: a) b)

EN EL PRIMER MES SE RECIBEN 400 TONELADAS CON 5 % DE HUMEDAD Y CENIZAS DEL 20 % EN EL SIGUIENTE MES SE RECIBEN 500 TON. CON 2 % y 10 %, RESPECTIVAMENTE DE CENIZAS y HUMEDAD? CÚAL SERÁ LA DIFERENCIA TOTAL DE COSTO POR LOS DOS MESES, SI SE HUBIERA RECIBIDO UNA CALIDAD NORMAL ?

Cálculo de Fh Fh = (103-Ht)/100

Fcz =

(115-Cenizas) 100

Ht= Humedad total como se recibe. Fh = (103 – 5)/100 = (98)/100 = 0.98 Fcz = (115 – 20)/100 = 95/100 = 0.95 a) PF = PB x Fh x Fcz PF = $ 40/KG.x 40/KG.x 0.98 x 0.95 = $ 37.24/KG. b) PF = PB x Fh x Fcz Fh = (103 - 2)/100 = 101/100 = 1.01 Fcz = 115 – 10 = 105/100 (1.05) b) PF = 40 x 1.01 x 1.05 = $ 42.42/kg.

Valor total por calidad = 37.24 x 400,000 + 42.42 x 500 = 14´896,000 +21´200,000 = 36´096,000 Valor total normal Diferencia total

= 40 x 400,000 + 40 x 500,000 = 16´000,000 + 20´000,000 = 36´000,000 = 36´096,000 - 36´000,000 = $ 96,000 a favor del vendedor por mejor calidad

Impactos generados en el almacenamiento del carbón.

Descargue

Patio de

Manipulación

la planta

Actividad microbiana y química

• Contaminación atmosférica por efecto del viento • Contaminación hídrica por lixiviados ricos en azufre, hierro y sólidos • Las escorrentías de aguas sobre las pilas de carbón producen contaminación de las fuentes.

Genera altos niveles de ruido

Efluentes • Hierro • Trazas de metales pesados (cromo, mercurio y magnesio)

Los efectos contaminantes del patio del carbón se amortiguan con implantación de barreras cortaviento, naturales o artificiales y con un diligente manejo de patios que asegure la compactación oportuna de las pilas y control de aguas lluvias y de escorrentía mediante drenajes y obras de estabilización.

Impactos generados en el almacenamiento de carbón.

Impactos en la disposición de residuos Un impacto muy importante en el proceso de producción de la ceniza es: • La contaminación hídrica y • El consumo de agua en el proceso de extracción y transporte vía húmeda.

La acumulación de cenizas representa uno de los principales problemas amambientales de las plantas que consumen carbón. carbón.

Impactos generados en el almacenamiento de carbón

LA TOPOGRAFÍA

LA LLUVIA

TIPO DE CARBÓN

DE QUÉ DEPENDE LA CONTAMINACIÓN ? TIPO DE DRENAJE

EDAD DE LA PILA CONFIGURACIÓN DE LA PILA

Soluciones en el manejo del carbón COORDINADA Y SIMULTÁNEAMENTE PROCESO DE COMBUSTIÓN

CARACTERÍSTICAS DE GRADACIÓN, BAJOS INQUEMADOS Y CONTROL FINOS

APLICACIÓN INDUSTRIAL

RECOLECCIÓN DE CENIZAS

DISPOSICIÓN FINAL DE CENIZAS

CLASIFICACIÓN Y CONSERVACIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE LA CENIZA

FRACCIÓN DE CENIZA NO UTILIZABLE

APLICACIÓN COMERCIAL

DISPOSICIÓN SEGURA

Almacenamiento. El almacenamiento del carbón debe incluir la construcción y mantenimiento de las pilas para protegerlo del deterioro o de las pérdidas de manejo. Se ha establecido la necesidad de mantener carbón por 15 días de operación, para este caso específico de la empresa, Con el almacenamiento a corto plazo, se pretende garantizar un suministro rápido, mientras que con el almacenamiento a largo plazo, se busca tener una reserva para protegerse de posibles interrupciones o para época de mayores demandas. Generalmente, se recomienda que el almacenamiento a corto plazo se haga bajo cubierta o en silos. El almacenamiento a largo plazo puede ser la intemperie.

PROBLEMAS DURANTE EL ALMACENAMIENTO

1. 2. 3. 4. 5.

Disminución de poder calorífico Oxidación, formación de ácidos orgánicos Calentamiento y combustión espontánea Arrastre por vientos, lluvias, etc Contaminación del carbón y del ambiente

La variación de la calidad del carbón expuesto al aire se acelera si la temperatura de la pila aumenta. Al ocurrir la elevación de temperatura puede presentarse el fenómeno de combustión espontánea.

Durante el trasiego y manejo del carbón hay disminución de tamaño y por consiguiente incremento en la superficie expuesta al aire. En general, los carbones bituminosos de alto rango producen más finos.

PROBLEMAS DURANTE EL ALMACENAMIENTO

Disminución del poder calorífico

< del 10% durante el primer año para la mayoría de los carbones adecuadamente almacenados

= 3% para los carbonos subbituminosos de bajo rango y lignitos

existen otros cambios en las características de combustión los cuales aún no han sido bien establecidos.

OXIDACIÓN DEL CARBÓN Todos los carbones expuestos al aire reaccionan con el deteoxigeno sufriendo cambios químicos que producen dete rior cualqu alqui rio ro,cualitativamente muy similar para cu alqu ier tipo de carbón. Los carbones de mayor rango se afectan en menor grado que los de bajo rango.

PRIMER PASO Se produce por la absorción del oxígeno en la capa superficial formándose peróxidos e hidroperóxidos de corta vida que se descomponen espontáneamente eliminando óxidos de carbono, agua y algunas cantidades de ácidos oxálico y acético. Este proceso se va extendiendo capa por capa aunque va disminuyendo por un aumento de la resistencia a la oxidación en las capas sucesivas de la pila. La capa superficial absorbe oxígeno formando óxidos de corta vida. este proceso se va extendiendo capa por capa aunque va disminuyendo por un aumento de la resistencia a la oxidación en las capas sucesivas de la pila.

OXIDACIÓN DEL CARBÓN

SEGUNDO PASO

Se produce por el almacenamiento prolongado o por la alta temperatura con la introducción del oxígeno como carboxil o hidroxilfenólicos que aumentan la producción de ácidos húmicos solubles en álcalis que pueden acarrear degradación molecular. Almacenamiento prolongado o por la alta temperatura con introducción del oxígeno, aumentan la producción de ácidos húmicos que acarrean degradación molecular.

OXIDACIÓN DEL CARBÓN TERCER PASO

Finalmente, el deterioro más detectable a consecuencia de la oxidación es el calentamiento autógeno y la combustión espontánea. La combustión espontánea del carbón resultante de reaccionar con el oxígeno del aire a temperatura ambiente. Este es un proceso exotérmico, que en circunstancias favorables, conduce a autocalentamiento y combustión del carbón Finalmente, el deterioro más detectable a consecuencia de la oxidación es el calentamiento autógeno y la combustión espontánea. La combustión espontánea resulta de reaccionar con oxígeno del aire a temperatura ambiente. Esto es exotérmico, que en circunstancias favorables, conduce a autocalentamiento y combustión.

OXIDACIÓN DEL CARBÓN

Cuando el carbón no se selecciona por tamaño, existe la segregación, es decir los finos tienden a permanecer en el centro y los gruesos caen por los lados de la pila produciendo áreas por donde el aire fluye rápidamente y otras donde su flujo se dificulta creando la combinación adecuada para producir la combustión espontánea.

Para evitar el autocalentemiento se puede remover el calor interno mediante ventilación de la pila ó reducir la concentración de oxígeno en el interior, mediante la compactación adecuada de la pila.

OXIDACIÓN DEL CARBÓN

Para el almacenamiento a la intemperie, deben considerarse criterios básicos que pueden resumirse en:

• • • • •

Mantener fácil al material almacenado Colocar el material de tal manera que pueda manejarse con el menor esfuerzo, Maximizar el factor de eficiencia carga-distancia Minimizar los costos totales en términos de pesos por tonelada manejada combinando tanto costos de operación como de capital. Mejorar o mantener la uniformidad, integridad y calidad del material almacenado.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

ES IMPORTANTE LAS CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO DISPONIBLE PARA EL ALMACENAJE A LA INTEMPERIE DEL TIPO DE PILA. EL TAMAÑO, FORMA Y CAPACIDAD DE LA PILA DETERMINAN SU ALTURA Y CANTIDAD DE CARBÓN QUE PUEDE ALMACENARSE. LOS MÉTODOS MÁS COMUNES DE ALMACENAMIENTO, DEPENDEN PRINCIPALMENTE DE LA CANTIDAD Y LA CALIDAD DEL CARBÓN A SER ALMACENADO, DEL TIPO DE EQUIPO DE APILAMIENTO Y DE LA DISPOSICIÓN DE TERRENOS. LA CONFIGURACIÓN DEBE PERMITIR LA MAYOR RECUPERACIÓN POSIBLE DE LA PILA CON COSTOS MÍNIMOS DE MANO DE OBRA Y EQUIPOS.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

EL SITIO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA PILA DE ALMACENAMIENTO DEBE SER EN UN TERRENO AFIRMADO Y NIVELADO, LIBRE DE TODO MATERIAL EXTRAÑO CON BUENOS DRENAJES NATURALES O INSTALADOS A LO LARGO DE LA PILA.

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LA PILA DEBE FORMARSE EN CAPAS SUCESIVAS CADA UNA DE NO MAYOR A 15 A 60 CM. DE ESPESOR Y DEBE ESTAR BIEN COMPACTADA PARA ELIMINAR EL FLUJO DE AIRE. LA DENSIDAD SUELE SER DE 0.9 A 1.22 TON/M3. ADEMÁS EL EQUIPO DE APILAMIENTO (SI EXISTE), PARA LA DISPOSICIÓN DE LAS PILAS POR CAPAS, REQUIERE MAQUINARIA ADECUADA PARA EL MOVIMIENTO Y COMPACTACIÓN DEL CARBÓN.

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LA CAPA BASE O PRIMERA CAPA, NUNCA DEBE RECUPERARSE. DE HECHO, NO DEBE INCLUIRSE EN LOS REGISTROS DE CONTROL, NI SIQUIERA EN LOS CASOS DE EMERGENCIAS.

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LA PILA DEBE CONSTRUIRSE EN UNA FORMA REDONDEADA PIRAMIDAL O TRAPEZOIDAL CON UNA PENDIENTE LO MÁS INCLINADA POSIBLE, PARA PREVENIR LA PENETRACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA.

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DEBE EVITARSE LA SEGREGACIÓN DE TAMAÑOS POR CUANTO PUEDE PRODUCIRSE FUEGO CERCA A LOS LÍMITES DE LAS ZONAS DE LOS GRUESOS QUE APARENTEMENTE ACTÚAN COMO CHIMENEAS PARA CONDUCIR AIRE DENTRO DE LA PILA.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

Las caras de la pila y la parte superior, deben cubrirse con una capa de finos compactados de por lo menos 30 cm. y rematar con una capa de carbón de tamaño no superior a 15 cm. con el fin de evitar la erosión por vientos.

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La temperatura debe controlarse periódicamente y debe hacerse particularmente en las aristas y lados pendientes. Una temperatura de 70°es una temperatura crítica.

La naturaleza local de áreas calientes hace necesario probar en puntos cada 5 a 7 mts. Si se encuentran temperaturas entre 60°C y 70°C existe peligro inminente de combustión espontánea.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

Riesgos por temperatura Si la temperatura supera los 70°C, el carbón debe se carse y utilizarse inmediatamente o removerlo para afinarlo y compactarlo en otro sitio. Al retirar este carbón debe rellenarse la parte correspondiente y compactarse. Las pilas de alturas pequeñas disminuyen la posibilidad de combustión espontánea por cuanto la resistencia efectiva al flujo calorífico es más baja y así puede disiparse el calor de oxidación con menor aumento de temperatura. Adicionalmente, las pilas más pequeñas tienden a disminuir la segregación de tamaños y facilitan la remoción de áreas calientes.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

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Dependiendo de la radioactividad de los carbones, uso y tiempo de almacenamiento, pueden utilizarse aditivos para prevenir o inhibir la oxidación del carbón. Estos aditivos son generalmente derivados del petróleo tales como las parafinas y ciertos emulsionantes de parafina con NaOH, lo mismo que ácidos grasos, jabones y suspensiones de cal al 5%.

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La pila debe siempre mantenerse en buenas condiciones. Luego de una fuerte lluvia, la pila debe manipularse para desbaratar o eliminar los canales, baches o riachuelos que se hayan formado, y que presenten fuego o que esté caliente sin alterar la pila remanente.

ALMACENAMIENTO DEL CARBÓN

OTROS •

No deben dejarse basuras, madera, o crecimiento de la vegetación o cualquier material orgánico en el área de almacenamiento del carbón.

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No debe ponerse carbón alrededor de postes de acero o madera etc, ya que la densidad de la pila alrededor de estos elementos es menor que la de la pila propiamente dicha permitiendo la entrada de aire.

Protección del viento Los efectos del viento en un almacenamiento prolongado son obvios por lo que surge la necesidad de sellar la superficie para lo cual se utilizan métodos que controlan el arrastre en los puntos de transferencia y en las pilas con diferentes grados de efectividad. El primer método empleado fue el rociado con agua conocido como ¨supresión húmeda¨, método que posteriormente se mejoró adicionándole agentes humectantes. Presenta el inconveniente de alguna pérdida de poder calorífico. Los sistemas de supresión húmeda son adecuados para utilización en carbones de rango medio y alto y el sistema de espuma se usa cuando se tienen carbones que producen gran cantidad de finos. Sin embargo, la aplicación o selección de un sistema es una función y extensión de las condiciones de trabajo. El arrastre de finos durante el almacenamiento prolongado, generalmente no es un problema, ya que la superficie de la pila se compacta para prevenir la ventilación excesiva y la combustión espontánea, estableciendo un asentamiento de finos de forma que el arrastre sólo se produce bajo condiciones de vientos huracanados.

Protección del viento

Para los carbones de rango bajo que contienen excesivos finos y se degradan con el tiempo, es necesario un tratamiento de la superficie que incluye rociado con agentes de encostramiento o de enlace químico que forman una película o capa sólida de 0.75 a 3 pulgadas.

Mezclado

Con el mezclado se garantiza una calidad uniforme del carbón. Hay tres métodos para el mezclado en patios: • Cinta transportadora • El de lecho. • Un tercer método, el mezclado en depósitos, El tercero se limita a aplicaciones industriales pequeñas de 1.500 a 20.000 toneladas y se efectúa cargando carbón de diferente calidad secuencial o simultáneamente, en múltiples compartimentos o celdas por las cuales el carbón fluye a través de vertederos y canaletas juntándose finalmente en un depósito.

Seguridad en el manejo del carbón Medidas correctivas en caso de fuego o áreas calientes.

Algunas medidas de seguridad a tomar en caso de combustión espontánea o fuego

EL CARBÓN, COMO REGLA GENERAL, PRESENTA RIESGOS ESPECÍFICOS DE CALENTAMIENTO O DE INCENDIOS ESPONTÁNEOS CUANDO ESTE CHOCA ENTRE SI, PRODUCIÉNDO POLVILLOS FINOS. •

La condición anterior se presenta especialmente en carbones de lignitos y bituminosos de bajo grado. En carbones que presenten esta situación, se deben separar o aislar cuando presenten fuego o esté caliente, sin alterar la pila remanente. Las caras de la pila y la parte superior deben cubrirse con una capa de finos compactados de por lo menos 30cm. y rematar con una capa de 30 cm de carbón de tamaño no superior a 15 cm con el fin de evitar la erosión por vientos.

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Recompactar la pila empezando en las aristas y trabajando hacia adentro.

Seguridad en el manejo del carbón •

No usar agua para apagar el fuego o enfriar el área caliente por cuanto el agua produce reincidencia del calentamiento unos días después.

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La compactación extra en el área afectada puede lograr cortar el flujo de aire hasta detener la reacción pero toma algo de tiempo significativo determinar la efectividad de este método. Se debe mover y esparcir el carbón, si el área de calentamiento lo permite.

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Los carbones de antracita de alto grado son rara vez riesgosos en este sentido El almacenamiento es riesgoso por encima de 80°F. E l calentamiento espontáneo en el punto de ignición, se presenta si alcanza los 140°F.

Seguridad en el manejo del carbón

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Debe removerse en general el carbón para el control de (bolsas) o pulmones de aire que generan calentamiento.

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Para grandes pilas, deben coampactarse capas de 3 pies con tractor. Las pilas de carbón deben limitarse a 50 toneladas y 15 pies de altas. Puede introducirsen termometros dentro de las grandes pilas. Pueden colocarsen tubos de ½ o 1", alrededor de la base de la pila para disponer en ellos termométros que faciliten las lecturas del interior de la base de la pila. El charcoal (carbón crudo sin aireación) húmedo también presenta una alta tendencia a calentamiento espontáneo, por lo cual debe enfriarse y airearse antes de almacenarse.

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Mezclado

El mezclado por cinta transportadora es simplemente la recuperación del carbón al azar o con carga controlada de dos o más pilas o tolvas. El método de mezclado en lecho es un método de etapas donde la primera, una máquina apiladora convencional, construye pilas con capas sucesivas de los diferentes carbones, utilizando tres sistemas de apilamiento a saber. Chevron, Windrow y una combinación de los dos; sin embargo, se requiere un control completo del carbón que llega, para alterar las cantidades y calidades de cada capa durante la construcción de la pila.