Control de emisiones en plantas de residuos con calderas de lecho fluido circulante CFB

Según refleja el último informe de la ISWA (International Solid Waste Association), los vertederos ilegales suponen una gran tragedia para el mundo, ya que reciben alrededor del 40% de la producción mundial de residuos y sirven a una población estimada de entre 3,5 y 4 billones de habitantes. Además, los 50 vertederos ilegales más grandes del planeta están afectando la vida de 64 millones de personas, una población equivalente a la de un país como Francia, con todo lo que ello supone para su salud y la del medioambiente. Como la urbanización y el crecimiento de la población no paran de crecer, se espera que al menos varios cientos de millones de personas más se vean afectadas por estos vertederos, sobre todo en los países en vías de desarrollo.
Cometido de Sogama

Precisamente por ésto nació Sogama, como solución a la proliferación de vertederos ilegales diagnosticados en los años 90 en Galicia (más de 300 vertederos municipales que no cumplían con las mínimas condiciones de seguridad y control y más de 3.000 focos de vertido ilegal). Sogama, ó Sociedad Gallega del Medioambiente, es una Sociedad Anónima con un accionariado compuesto por un socio  tecnológico, que en este caso es Gas Natural Fenosa, participando con un 49 %, y por la Administración Regional (Xunta de Galicia) con un 51 %. Desde 1992 lleva encargándose de la gestión, transporte, tratamiento y valorización de los residuos sólidos urbanos de Galicia. Si bien, el tratamiento y la valorización de los residuos, lo lleva haciendo desde el 2002, año en el que se puso en marcha el Complejo Medioambiental de Sogama en Cerceda (A coruña), también llamado CMC.

Sogama se encarga de gestionar lo que se denomina “Bolsa Amarilla”, que contiene los envases ligeros separados en los propios domicilios particulares (envases de plástico, latas y briks); y lo que se denomina “Bolsa Negra”, que contiene materia orgánica en forma de restos de comida, por ejemplo, y residuos que no pueden ser reciclados. Estos residuos previamente separados, son recogidos por cada ayuntamiento adherido al Plan Sogama, y transportados hasta una de las  37 Plantas de Transferencia distribuidas por todo el territorio gallego (20 de las cuales están bajo la titularidad de Sogama). Allí son trasvasados a unos contenedores de alta capacidad para optimizar su transporte, por ferrocarril o carretera, hasta el CMC.

De hecho, con el nuevo contrato de transporte combinado de residuos, adjudicado a la UTE Renfe-Logirail-Copasa, y que entró en vigor el pasado 1 de marzo, Sogama prevé duplicar el traslado de basura por ferrocarril, pasando del 25% inicial al 55%. Con la incorporación de la Terminal de Mercancías de Lugo, que se une a la de Vigo y Taboadela (en Ourense), la entidad ya está moviendo por tren el 45% de los desechos que gestiona en el complejo cercedense. Apuesta así por la promoción de un medio de transporte más eficiente y sostenible desde la dimensión ambiental.

De las 1.084.000 toneladas de residuos que se generaron en Galicia en el año 2014, 880.000 toneladas fueron procesadas en Sogama, lo que supone un 81 % del total. El resto de residuos ha sido gestionado por los otros dos modelos que coexisten en Galicia junto al de Valorización Energética de Sogama, que son, la Biometanización en la comarca de las Mariñas (y que da servicio a la ciudad de A Coruña y área metropolitana), y el Compostaje en la comarca del Barbanza (perteneciente igualmente a la provincia de A Coruña). El Complejo Medioambiental de Cerceda cuenta con una capacidad nominal de tratamiento de Residuo Urbano de 550.000 t/año, una potencia eléctrica instalada de 71 MW en total, y una producción neta de energía eléctrica de 510.000 MWh/año, lo que supone un suministro aproximado de electricidad a 100.000 hogares durante un año, pudiendo abastecer el 12% de los hogares gallegos. 

En este punto, cabe señalar que, en 2015, la empresa pública alcanzó máximos históricos de eficiencia industrial, logrando, en relación al año 2008, incrementar el tratamiento de residuos en su complejo medioambiental en un 27%, disminuir el depósito en vertedero en un 55% y producir cerca de un 30% más de energía eléctrica.

A corto plazo, la compañía ampliará sus instalaciones para gestionar de forma óptima la mayor parte de los residuos recibidos en sus instalaciones (pasando de las 550.000 toneladas anuales a un mínimo de 750.000 toneladas), aumentar su aportación al reciclaje en un 30% y disminuir el vertido en la misma proporción.

Básicamente, lo que se hace en el CMC es una separación automática en la Planta de Clasificación de Bolsa Amarilla (PCLAS), por métodos ópticos, electroimanes y corrientes de Foucault, de los envases plásticos, férricos y de aluminio, y briks contenidos en la Bolsa Amarilla; y la elaboración de un combustible (llamado CDR o Combustible Derivado de Residuos), en la Planta de Reciclaje, Tratamiento y Elaboración de combustible (PRTE) mediante la trituración y secado de los residuos contenidos en la Bolsa Negra), previa selección de los materiales susceptibles de ser reciclados (acero, aluminio y vidrio), que remite a la industria transformadora. Este combustible es el que luego se valoriza energéticamente en los dos hornos-caldera de la Planta Termoeléctrica (PTE) para la producción de energía eléctrica. 

El resto de los residuos que no pueden ser tratados en el CMC, ya sea por sus dimensiones, por su naturaleza, o por la capacidad limitada del propio complejo, son depositados en un Vertedero Controlado de Residuos No Peligrosos. Este vertedero cuenta con una capacidad de depósito de 250.000 toneladas de residuos al año, y en él, los residuos se compactan “in situ” con una máquina compactadora de vertedero de tipo “pata de cabra”. Los lixiviados que se generan, se tratan en una depuradora de ósmosis inversa compuesta de cuatro módulos. Ésta es una de las técnicas más efectivas para conseguir un agua que cumpla los parámetros de vertido antes de ser enviada a un río, como es el caso del vertedero de Sogama. Finalmente, los gases generados en los vasos de vertido, son aprovechados también en una planta de cogeneración por biogás de 2,7 MW de potencia instalada.

En lo que se refiere al CMC, y en particular a la Planta de Clasificación (PCLAS), ésta cuenta en la actualidad con un rendimiento de separación del 60 %, es decir, de todos los residuos que entran en la planta, el 60 % son envases que se separan y se envían a recicladores. Hace unos años este rendimiento no pasaba del 30 % y el proceso de separación se hacía por medios manuales. A día de hoy, existen una serie de separadores ópticos, cada uno de ellos configurado para separar un tipo concreto de envase: PET, PEAD, PEBD,…. Los envases que no se separan, son enviados a los fosos de recepción de bolsa negra, para formar parte del combustible que es elaborado en la PRTE. Este combustible se valoriza energéticamente después en las calderas de la planta termoeléctrica.

Además del rechazo de la Planta de Clasificación de Bolsa Amarilla, a estos fosos llegan los contenedores de bolsa negra que son transportados desde cada una de las plantas de transferencia de Sogama. Después de los fosos, los residuos pasan por unos trómeles para separar lo que se denomina “fracción gruesa”, cuyo tamaño es mayor de 120 mm, y que se tritura a continuación en unos molinos de cuchillas; de la denominada “fracción fina”, cuyo tamaño es menor de 120 mm, y que se seca en unos intercambiadores rotativos de calor al entrar en contacto con los gases de escape de seis motores de gas natural de la Planta de Cogeneración (PCOG). Esta planta tiene una potencia eléctrica instalada de 21 MW. La razón por la que se debe triturar la “fracción gruesa” y secar esta “fracción fina” es que las calderas requieren un combustible con unas características especiales para alcanzar el rendimiento óptimo, entre otras, una humedad menor del 30%, una granulometría menor de 100 mm, y estar libre de vidrio, cerámica, e inertes en general.

Finalmente, la fracción gruesa triturada y la fracción fina seca, se mezclan y constituyen lo que se denomina el CDR o Combustible Derivado de Residuos. Se dispone en el Complejo de un almacén de combustible para depositar el CDR y alimentar las calderas de la Planta Termoeléctrica (PTE) durante 15 días funcionando a plena carga. Este almacén permite flexibilizar el proceso, permitiendo el almacenamiento de CDR en momentos de parada en la PTE, y alimentar éstas cuando la PRTE no se encuentre operativa.

Planta Termoeléctrica y tecnología CFB

Al valorizar energéticamente el CDR en estos dos hornos-caldera, se generan unos gases de combustión que intercambian su calor en la zona de caldera para generar vapor y alimentar a su vez a un grupo turbina-alternador con una potencia eléctrica instalada de 50 MW. Las calderas instaladas en la PTE emplean la tecnología de Lecho Fluido Circulante, cuyas siglas en inglés son CFB (Circulating Fluidised Bed), y poseen un lecho de arena que se fluidifica usando el aire primario de combustión que se inyecta por el fondo del horno a través de una serie de boquillas. Al arrancar la caldera, este lecho se precalienta con un quemador de gas natural hasta que alcanza una temperatura adecuada para comenzar la alimentación del combustible, que es 850 ºC. Esta temperatura es clave para reducir al máximo las dioxinas y los furanos que se pudieran generar.

Este material inerte proporciona un gran almacén de calor en el hogar, amortiguando el efecto de las posibles fluctuaciones en el poder calorífico del combustible, debido a las variaciones de humedad o composición del mismo. Los gases de combustión ascienden junto a los granos de arena por el horno y son separados en dos ciclones, donde la arena retorna por gravedad hasta el lecho del horno. En este camino de vuelta, la propia arena aporta calor a los sobrecalentadores terciarios, situados en la zona inferior de cada uno de los ciclones. Es en este punto donde el vapor alcanza los 450 ºC antes de entrar en la turbina.

Las ventajas de la tecnología CFB son las siguientes:

• admite un amplio rango de Poder Calorífico Inferior (PCI) del combustible,
• tienen una gran facilidad de control, operación y mantenimiento,
• y obtiene una excelente depuración de gases con una instalación muy reducida, gracias a los aditivos correctores que se añaden.

Por el contrario, los inconvenientes que presenta esta tecnología son:

• necesita de una preparación previa del combustible, con lo que ello supone en cuanto a inversión y costes de explotación,
• tiene altos índices de corrosión en los serpentines de tubos de la caldera,
• y tiene altos costes de operación debido al elevado consumo de arena como aditivo en el horno.

Para demostrar la eficiencia en la depuración de gases en estas calderas, se representan en la figura 7, los valores medios de emisiones del año 2015 obtenidos en la Planta Termoeléctrica de Sogama, en tanto por ciento respecto al límite de emisión de cada contaminante. En la gráfica se puede apreciar que el NOx es el contaminante con la concentración media relativa más alta y sin embargo, no llega al 40 % del límite impuesto por la Autorización Ambiental Integrada de Sogama (200 mg/Nm3). Otro contaminante intrínseco a estas instalaciones de residuos son las Dioxinas y Furanos, y apenas llegan al 10% del límite (0,1 ng ITEQ/Nm3). Es evidente que el empleo de esta tecnología permite tener un amplio margen de emisión de contaminantes en previsión de que los límites de emisión se endurezcan en un futuro cercano.

Puede descargar aquí el artículo completo.