Proyecto de Ingenería Ambiental

Termoeléctrica

Índice

Índice general

Resumen Ejecutivo…………………………………………………………………………………………...Índice: ………………………………………………………………………………………...............................

Índice general………………………………………………………………………………………..Índice de figura……………………………………………………………………………………...Índice de tablas ……………………………………………………………………………………..

Introducción………………………………………………………………………………………....................Antecedentes:……………………………………………………………………………………….................

Tipos de centrales termoeléctricas en Chile…………………………………………….Participación de termoeléctricas en sector eléctrico de Chile…………………...Emisiones al aire de las termoeléctrica……………………………………………………

Legislación………………………………………………………………..……………………………………...Procesos y Tratamientos de los Problemas en una Termoeléctrica: ……………………

Central Termoeléctrica a Petróleo Diesel………………………………………………...Central Termoeléctrica a Carbón…………………………………………………………….Manejo de Residuos en Planta Termoeléctrica…………………………………………

Discusión de los Procesos y Tratamientos Ambientales en una termoeléctrica: …..Conclusiones y Recomendaciones…………………………………..…………………………………Bibliografía……………………………………………………………………………………..........................

Índice de tablas

Tabla 1: Límites de emisión para termoeléctricas existentes (mg/Nm3)……………..Tabla 2: Límites de emisión para termoeléctricas nuevas (mg/Nm3)………………….Tabla 3: Límites de emisión para metales pesados, termoeléctricas existentes y nuevas que utilicen carbón o petcoke (mg/Nm3)……………………………………………….Tabla 4 : Características de la chimenea (proceso a petróleo diésel)…………………...Tabla 5 : Emisiones de las chimeneas para el proceso con petróleo diesel…………..Tabla 6 : Emisión Chimenea a Diesel………..………………………………………………………..Tabla 7: Características y Flujo de Descarga de la Chimenea (proceso a Carbón)…Tabla 8 : Emisiones de las chimeneas para el proceso con carbón……………………….

Índice de figura

Figura 1: Proporción de potencia instalada por tipo en Chile entre 1940 y 2010…Figura 2: SING, Potencia instalada según tipo de fuente primaria………………………..Figura 3: SIC, Potencia instalada según tipo de fuente primaria………………………….Figura 4: Aysén, Potencia instalada según tipo de fuente primaria……………………...Figura 5: Magallanes, Potencia instalada según tipo de fuente primaria………………

Introducción

Las centrales termoeléctricas son fuentes generadoras de energía eléctrica que funcionan mediante la combustión de carbón, petróleo o gas natural. Sin embargo, a pesar del combustible que se utilice, el proceso es similar, pues el calor que se genera ingresa a un ciclo termodinámico donde se produce vapor que más tarde llegará a una turbina que moverá un alternador para generar energía eléctrica.Esta industria posee ventajas que las hace altamente competitivas dentro del rubro energético, como por ejemplo la baja inversión inicial que se requiere y sus bajos costos de operación. Además, es importante señalar que éstas pueden ser construidas cerca de la población, caso contrario a lo que sucede con las centrales hidroeléctricas, las cuales deben ser situadas en sectores precordilleranos por distintas razones técnicas.Debido a estas y otras ventajas es que actualmente las centrales termoeléctricas presentan la principal fuente de potencia eléctrica que se produce en este país. De esta forma, es de suma importancia verificar los puntos críticos en esta industria, como por ejemplo las emisiones que éstas generan durante su proceso. Luego de esto, identificar si el tratamiento que hoy día se utiliza es el adecuado para cumplir con las normas vigentes y de no ser así, plantear una nueva alternativa que se ajuste con los límites de concentración permitido para los distintos contaminantes.

Antecedentes

Una central termoeléctrica es una instalación donde se genera energía eléctrica a partir de energía liberada en forma de calor, la cual proviene de la combustión de combustibles fósiles como lo es el petróleo, gas natural o carbón. Este calor es utilizado en un ciclo termodinámico, donde se produce vapor a alta presión que más tarde ingresa a una turbina para finalmente mover un alternador generando energía eléctrica.

Tipos de centrales termoeléctricas en Chile

En Chile existen tres tipos de centrales termoeléctricas, las cuales difieren en la fuente energética generativa que utilizan:

- Centrales termoeléctricas a gas natural de ciclo combinado: éstas utilizan como combustible gas natural, petróleo o carbón para el funcionamiento de una turbina de gas. Luego, los gases sobrantes son utilizados para mover otra turbina a través del uso de vapor. Cada una de estas turbinas están conectadas a sus propio generador, de tal manera que producen su energía eléctrica por separado. Este tipo de centrales conforman la mayoría de las centrales existentes en Chile.

- Centrales termoeléctricas a carbón: Tal como su nombre lo dice, el combustible utilizando en este tipo de central es el carbón, el cuál en una primera etapa es triturado en molinos para más tarde ser ingresado en la caldera. Luego, el sistema funciona de manera parecida a una central hidroeléctrica, ya que utiliza la fuerza motriz que expele vapor el cual es utilizado para el movimiento de la turbina que está conectada a un generador que produce energía eléctrica. Cabe destacar, que este tipo de central posee un costo operación menor a la que utiliza gas natural o diesel como combustible.

- Centrales termoeléctricas a petróleo diesel: En este tipo de central, el combustible es precalentado para licuarlo y ser utilizado de una manera más óptima. Éste es quemado para producir vapor que ingresa a las turbinas para

hacer girar la estructura que produce energía mecánica y que posteriormente será transformada en energía eléctrica.

Participación de termoeléctricas en sector eléctrico de Chile

Inicialmente el desarrollo Chileno se basó en la hidroelectricidad, de esta forma se quería aprovechar un recurso barato y propio. Así, la generación térmica sólo se utilizaba para generar electricidad a modo de respaldo. En 1940, la demanda nacional de electricidad se satisfacía con menos de 300 MW (consumo anual no superior a los 200 kWh/cápita), cifra inferior a la potencia de muchas centrales modernas. Actualmente, el contexto ha cambiado, pues la población cuenta aproximadamente con 17 millones de habitantes, el consumo anual supera los 3400 kWh/cápita y la capacidad instalada rodea los 18.000 MW.Para satisfacer esta demanda de consumo eléctrico en la zona centro-sur del país, por décadas se construyeron centrales hidroeléctricas, sin embargo, durante los años 60 y 70, comenzó a utilizarse centrales en base a carbón y diesel, pero es con la llegada del gas argentino a fines de los 90 que la termoelectricidad dio un salto y pasó a predominar este sector. En los últimos años, por cada nuevo MW hídrico se han construido 3MW térmicos.Actualmente, las centrales termoeléctricas representan el 62% de la potencia total instalada en el país. A continuación se muestra una gráfica que muestra el desarrollo de esta tecnología en Chile a medida que pasa el tiempo:

Figura 6: Proporción de potencia instalada por tipo en Chile entre 1940 y 2010.

Chile cuenta a la fecha con 18.278 MW de capacidad bruta instalada, distribuida en cuatro sistemas eléctricos independientes:

- Sistema Interconectado del Norte Grande (SING): Las centrales instaladas que se encuentran operativas actualmente, suman una potencia total de 4.581 MW, valor que representa aproximadamente un cuarto de la potencia instalada a nivel nacional. Cabe destacar, que este sistema está constituido casi completamente por centrales termoeléctricas.

Figura 7: SING, Potencia instalada según tipo de fuente primaria.

*Fuente primaria en centrales termoeléctricas: Derivado Petróleo, Gas Natural y Carbón.

*Fuente primaria en centrales hidroeléctricas: Pasada.

- Sistema Interconectado Central (SIC): Este sistema suma una potencia total instalada de 13.545 MW que representa aproximadamente ¾ de la potencia nacional, abasteciendo a más del 90% de la población. Al igual que en el SING, en el SIC las centrales termoeléctricas también son las protagonistas.

Figura 8: SIC, Potencia instalada según tipo de fuente primaria.

*Fuente primaria en centrales termoeléctricas: Derivado Petróleo, Gas Natural, Biomasa y Carbón.

*Fuente primaria en otros tipos de centrales: Pasada, Embalse y Viento.

Sistema Eléctrico de Aysén: Las centrales instaladas en este sistema suman una potencia de 50 MW. Éste es el más pequeño del país considerando tanto la potencia antes señalada y la población que abastecen. Cabe destacar que al igual que los otros sistemas, aquí predominan las centrales termoeléctricas.

Figura 9: Aysén, Potencia instalada según tipo de fuente primaria.

*Fuente primaria en centrales termoeléctricas: Derivado Petróleo.

*Fuente primaria en otros tipos de centrales: Pasada y Viento.

- Sistema Eléctrico de Magallanes: Las centrales operativas suman una potencia instalada de 101 MW. Su generación de electricidad depende exclusivamente de las centrales termoeléctricas.

Figura 10: Magallanes, Potencia instalada según tipo de fuente primaria.

*Fuente primaria en centrales termoeléctricas: Derivado Petróleo y Gas Natural.

*Fuente primaria en central eólica: Viento.

Emisiones al aire de las termoeléctricas

Las emisiones al aire que poseen las termoeléctricas se relacionan en su mayoría con la combustión, la cual depende principalmente de los siguientes factores:

- Tipo y calidad de los combustibles: Carbón, petcoke, diesel, petróleo pesado y gas natural.

- Tecnología y eficiencia de combustión: Caldera, lecho fluidizado, turbina, motor de combustión interna, entre otras.

- Tecnología de quemadores: Low NOx, tangencial o frontal.

La combustión genera partículas, gases y distintos metales pesados que poseen variados efectos negativos tanto en la salud de la población como en la preservación de la naturaleza. De estos contaminantes se destacan: el Material Particulado, Óxidos de Nitrógeno, Dióxido de Azufre y los metales pesados Mercurio, Vanadio y Níquel, los cuales se deben mantener en concentraciones bajo los límites permitidos según la norma vigente actuando con buenas prácticas de operación y mantención

Legislación

El 23 de Junio del 2006, tras ser publicada en el Diario Oficial, entra en vigencia el anteproyecto “Norma de emisión para termoeléctricas” (tipo de norma: Decreto 13) en base a la ley 19.300. Esta ley señala que el Estado tiene por función dictar normas de emisión que establezcan la cantidad máxima permitida de uno o más contaminantes, con el fin de prevenir que éstos puedan representar un riesgo para la salud de las personas, la calidad de vida de la población, la preservación de la naturaleza y la conservación del patrimonio ambiental.

El objetivo del anteproyecto es controlar las emisiones al aire de partículas, gases y metales pesados que se producen en el proceso de combustión de las termoeléctricas debido principalmente al uso de carbón y petcoke. De modo específico, la norma de emisión se concentra en la reducción de emisiones de Material Particulado (MP), Óxidos de Nitrógeno (NOx), Dióxido de Azufre (SO2), Mercurio (Hg), Níquel (Ni) y Vanadio, a fin de proteger la salud de las personas y los recursos naturales renovables.

Actualmente, están comprobados los efectos negativos crónicos que poseen el material particulado, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno sobre la salud de las personas y el medio ambiente. Respecto al mercurio, se puede mencionar que es una sustancia tóxica y bioacumulativa. El níquel es cancerígeno y provoca efectos adversos en las vías respiratorias, mientras que el vanadio genera efectos como irritación de pulmones, garganta, ojos, daño cardíaco, entre otras. Sin duda estas sustancias antes señaladas, tienen grandes impactos sobre el medio ambiente y la salud de la población.

Límites de Emisión de la norma: Los límites máximos de emisión deben ser verificados en las chimeneas de termoeléctricas existentes y nuevas de acuerdo a lo indicado a continuación:

Tabla 4: Límites de emisión para termoeléctricas existentes (mg/Nm3).

Combustible Material Particulado (MP)

Dióxido de azufre (SO2)

Óxidos de nitrógeno (NOx)

Sólido 50 200 400Líquido 30 30 200Gas Natural No aplica No aplica 50Otros gases No aplica 100 50

*N: Condiciones normales a 25°C y 1 atmósfera

Tabla 5: Límites de emisión para termoeléctricas nuevas (mg/Nm3).

Combustible Material Particulado (MP)

Dióxido de azufre (SO2)

Óxidos de nitrógeno (NOx)

Sólido 30 200 200Líquido 30 10 120Gas Natural No aplica No aplica 50Otros gases No aplica 100 50

Tabla 6: Límites de emisión para metales pesados, termoeléctricas existentes y nuevas que utilicen carbón o petcoke (mg/Nm3).

Combustible Mercurio (Hg) Níquel (Ni) Vanadio (V)Carbón y/o Petcoke 0,1 0,5 1,0

En cuanto a los valores expuestos en la tabla 1 y tabla 2, éstos son evaluados en la base promedio horarios y se deben cumplir con estos límites el 95% de las horas de funcionamiento durante un año. El 5% restante, se consideran como el funcionamiento en las etapas de encendido, apagado o probables fallas. Respecto a los límites permitidos de metales pesados (tabla 3), éstos se evalúan una vez al año y se consideran fuera de la norma cuando la medición de cualquiera de ellos se encuentre por sobre a los valores permitidos.

Plazo de cumplimiento de la norma: Las termoeléctricas existentes deben cumplir con los límites de la tabla 1 y 3 en un plazo de 3 años desde la fecha de publicación de la norma, es decir, el plazo acaba a mediados de 2014. Sin embargo, más tarde deben cumplir con los valores expuestos en la tabla 2 al año 2020.

Finalmente, en cuanto a las termoeléctricas nuevas, éstas deben cumplir con los límites de la tabla 2 y 3 desde la fecha de vigencia de la norma de emisión.

Procesos y Tratamientos de los Problemas Ambientales en una Termoeléctrica

Dentro de la descripción del manejo y tratamiento de contaminantes, además de la ubicación de puntos críticos del proceso, con sus principales emisiones, residuos y efluentes, es importante separar la industria termoeléctrica en dos tipos de proceso difiriendo en la fuente de energía generativa que utilizan. En primer lugar, Termoeléctrica a petróleo diésel, y en segundo, Termoeléctrica a carbón.

1.- Central Termoeléctrica a Petróleo Diesel

Como ya es sabido, la fuente de energía en este proceso es el Petróleo Diesel. Hasta el año 2009 el contenido de azufre en esta materia prima a utilizar era de 350 ppm, disminuyendo el año 2010 a un contenido de 50 ppm.Los gases de escape provenientes de la turbina de combustión a altas temperaturas (app. 532°C) son descargados a la atmósfera mediante una chimenea con silenciador. Las características tipo de una chimenea para este proceso (a Petróleo Diesel) son los que se indican en la siguiente tabla.

1.1.- Chimenea

Tabla 4 : Características de la chimenea (proceso a petróleo diésel).

Parámetro Valor UnidadAltura 15 [m]Diametro Interior 6,35 [m]Flujo de gases 1,541 [t/h]Temperatura de gases 532 [°C]Velocidad de gases 31 [m/s]

Fuente: Proyecto Ambiental ‘’Central Termoeléctrica Castilla.’’

1.2.- Emisiones

En la siguiente Tabla se presentan las emisiones de las chimeneas de un complejo como el de Castilla para el proceso con petróleo Diesel

Tabla 5: Emisiones de las chimeneas para el proceso con petróleo diesel.

Parámetro Valor unidadTasa emisión NOx 115,74 [g/s]Tasa emisión SOx 6,94 [g/s]Tasa emisión MP10 2,31 [g/s]Tasa emisión CO 8,1 [g/s]

Fuente: Proyecto Ambiental ‘’Central Termoeléctrica Castilla.’’

Además se dispone de la información por chimenea a petróleo diésel en las siguientes unidad:

Tabla 6:Emisión Chimenea a Diesel.

Contaminante

Unidad Seco

Máximo SO2[mg/Nm3] 19,1

[t/d] 0,55[kg/MWh] 0,18

Máximo NOx[mg/Nm3] 346,9

[t/d] 10[kg/MWh] 3,28

Máximo MP10

[mg/Nm3] 6,2[t/d] 0,18

[kg/MWh] 0,059

Máximo CO[mg/Nm3] 8,2

[t/d] 0,7[kg/MWh] 0,232

Fuente: Proyecto Ambiental ‘’Central Termoeléctrica Castilla.’’

Es importante mencionar que ciertos máximos percibidos de algunos de los contaminantes son mayores a las normas permitidas según la legislación para combustibles líquidos en [mg/Nm3]. Esto se explica debido a que los registros en la industria pueden contener valores mayores a la norma siempre y cuando sean momentáneas, justificadas (casos puntuales) y cumpliendo las [t/d] permitidas.

1.3.- Efluentes del proceso a Petróleo Diesel

Turbina de Combustión: La operación de las turbinas se realiza con sus sistemas de refrigeración confinada y en circuito cerrado, por lo que la generación de efluentes durante el periodo de operación es muy reducida. En períodos de mantención, entre los efluentes que se deben considerar, está el agua residual proveniente de lavados de turbinas y compresores, las que se conducen a un foso de almacenamiento de aguas de lavado y se retiran de la Central por camiones aljibes, para su disposición y tratamiento en recintos autorizados. El lavado del compresor de cada turbina, se ejecuta aproximadamente cada un mes, con un consumo de agua de 1,5 m3, por lavado, por unidad.

Descarga Provenientes de Purgas de Otros Equipos: son descargas discontinuas, producidas por purgas de diversos equipos como por ejemplo, transformadores de poder, compresores de aire, salas de servicios auxiliares, sistemas de limpieza de petróleo, resultando caudales como máximo aproximadamente de 0,15 [m3⁄h]. Estas descargas pasan a cámaras de impulsión o de derrames para luego ser almacenadas en el separador agua-aceite-barros, donde el agua es dispuesta por camiones a plantas autorizadas. De igual forma para los aceites y barros, estos serán transportados mediante camiones para su posterior manejo, tratamiento y disposición final.

2.- Central Termoeléctrica a Carbón

El intercambio del calor producido por la combustión de carbón en la caldera genera vapor de agua y los gases producidos conjuntamente con las cenizas volantes, son conducidos hacia el filtro de mangas en donde las cenizas serán retenidas. A continuación, los gases limpios de cenizas pasarán por la torre de absorción de SO2 en contraflujo con una lluvia de agua de mar que absorbe el SO2. Los gases limpios de cenizas y de SO2 son conducidos hacia la chimenea que los descarga con velocidad hacia la atmósfera.

Las emisiones de NOx se reducen mediante quemadores Low NOx Burner (LNB). Además todo proyecto debe instalar sistemas de abatimiento para las emisiones de NOx, ya sean desnitrificadores, u otra tecnología de igual o superior estándar, con el objetivo de cumplir con la futura norma de emisiones para termoeléctricas.

Los gases limpios serán finalmente emitidos a la atmósfera por medio de una chimenea de altura aproximada de 100 m.

2.1.- Filtro colectores de ceniza

Se dispondrá de filtro de mangas para la retención de partículas de cenizas volantes. Con una eficiencia de captura superior a 99,8 %. Su sistema de control y monitoreo detecta si algún elemento del filtro o bolsa se daña, aislándolo de forma automática, con el fin de evitar el aumento involuntario de las emisiones de material particulado. Cada filtro puede ser reemplazado fácilmente debido a que el sistema puede ser aislado por sección. Las cenizas capturadas se transportan de forma neumática a los silos de cenizas, donde son humidificadas para luego llevarlas al depósito de cenizas en camiones.

2.2 Planta desulfuradora con agua de mar

Debido a que se considera una ubicación de planta cercana a la costa, con una disponibilidad de agua de mar, se contempla la instalación de un desulfurador para la absorción de dióxido de Azufre por cada unidad generadora de carbón. Su principio de funcionamiento es la capacidad del agua de mar de absorber el SO2. Este proceso se produce en la torre de absorción, la cual utiliza agua de mar proveniente del enfriamiento del condensador, la que se dispone a contracorriente el flujo de gases de combustión (luego del filtro de mangas). Luego, el agua de mar que absorbió el SO2 es llevado a las piscinas de aireación, donde se mezcla con el resto del agua proveniente del enfriamiento del condensador y por medio de ventiladores se les inyecta aire. El contenido de oxigeno completa la reacción química que transforma el SO2 a SO4. Es importante mencionar que este proceso no requiere la adición de químicos ni reactivos.

Como producto de este proceso, el contenido de Sulfato en el agua de mar, que es del orden de 2,7 gr/L en condición natural, presenta incrementos en torno al 2 a 3% de ese contenido inicial (0,08 gr/L), variación que se puede considerar de poca relevancia.

Con respecto a la variación del pH, su control se produce en las piscinas de aireación ya que en este equipo se reúne la totalidad del agua de mar que se ha utilizado en la planta cuya mezcla restituye el pH a valores normales. A la salida del aireador el agua de mar presenta valores cercanos a 6,5-7.

2.3 Depósito de cenizas

El depósito de cenizas cuenta en su superficie total con un sello de impermeabilización el que será aplicado en el terreno después de la nivelación y preparación de la superficie del terreno.

Adicionalmente, se deberá instalar una carpeta HDPE (poliestireno de alta densidad, un tipo de plástico) en la base del depósito de ceniza para evitar infiltraciones de metales al suelo.

2.4 Chimenea

Para el proceso a Carbón, para cada unidad se contempla una chimenea de aproximadamente 100 [m] de altura y 6,37 [m] de diámetro en la parte superior. Las características de la chimenea y del flujo de descarga se presentan en la siguiente Tabla.

Tabla 7: Características y Flujo de Descarga de la Chimenea (proceso a Carbón).

Parámetro Valor UnidadAltura 100 [m]Diametro Interior 6,37 [m]Flujo masico de gases 433,2 [kg/s]Flujo de gases 376,7 [m3/s]Temperatura de gases 50 [°C]Velocidad de gases 23,7 [m/s]

Fuente: Proyecto Ambiental ‘’Central Termoeléctrica Castilla.’’

2.5.- Emisiones

En la siguiente Tabla se presentan las emisiones de las chimeneas de un complejo como el de Castilla para el proceso con carbón.

Tabla 8: Emisiones de las chimeneas para el proceso con carbón

Contaminante

Unidad Seco

Máximo SO2 [mg/Nm3] 305[t/d] 8,6[kg/MWh] 1,024

Máximo NOx [mg/Nm3] 500[t/d] 14[kg/MWh] 1,667

Máximo MP10

[mg/Nm3] 40[t/d] 0,9[kg/MWh] 0,107

Máximo CO [mg/Nm3] 28[t/d] 0,79[kg/MWh] 0,094

Fuente: Proyecto Ambiental ‘’Central Termoeléctrica Castilla.’’

Una vez más, los máximos percibidos de algunos de los contaminantes son mayores a las normas permitidas según la legislación para combustibles solidos en [mg/Nm3]. Esto se explica debido a que los registros en la industria pueden contener valores mayores a la norma siempre y cuando sean momentáneas, justificadas (casos puntuales) y cumpliendo las [t/d] permitidas.

2.6.- Efluentes del proceso a Carbón

El principal efluente líquido del proceso es el agua de refrigeración de la Central. El condensador de cada unidad será enfriado por agua de mar, captada, recirculada y descargada mar por medio de bombas centrífugas. Todos los efluentes son enviados a la piscina de sedimentación para su tratamiento y control. Una vez neutralizados son enviados al pozo de sello desde donde son dispuestos en el mar vía emisarios submarinos.

Las aguas, antes que lleguen a las piscinas de sedimentación, pasarán por un proceso de decantación primario y por un proceso de separación de agua-aceite.

La función de las piscinas de sedimentación es decantar las posibles partículas sólidas provenientes de drenajes de diferentes servicios de la central. Estas piscinas descargarán las aguas clarificadas a su respectivo pozo de sello del sistema de enfriamiento para luego ser conducidas al mar. Los sólidos decantados serán almacenados en envases adecuados para su posterior disposición final en lugares autorizados.

El agua de descarga al mar da cumplimiento con lo establecido en el Decreto Supremo N° 90/2000 de MINSEGPRES.

3.- Manejo de Residuos en Planta Termoeléctrica

3.1.- Residuos domésticos o asimilables a domésticos

El personal que operará el Complejo Termoeléctrico generará residuos sólidos domésticos que son almacenados en contenedores herméticos y tapados ubicados en un área destinada para ello. Estos residuos son retirados, por los camiones recolectores municipales, para disponerlos en un relleno autorizado, con una frecuencia de app. 3 veces por semana.

3.2.- Residuos orgánicos

Los lodos que se generen en este tipo de plantas, son retirados en camiones limpia fosas y enviados a relleno autorizado, a cargo de una empresa autorizada.

3.3.- Residuos peligrosos

Durante la etapa de operación no se generarán cantidades significativas de residuos sólidos peligrosos, estos corresponderán a aceites de recambio, líquidos de lavado de equipos, grasas, entre otros. Estos residuos sólidos peligrosos, serán acopiados transitoriamente en un recinto especialmente habilitado para su almacenamiento. El almacenamiento de los residuos no debe superar los 6 meses, y tiene que contar con extintores contra incendios y permanecer correctamente señalizado, cumpliendo con lo dispuesto por el Decreto Supremo 148/03 del MINSAL. Estos residuos serán posteriormente retirados, transportados, procesados y/o dispuestos en sitios autorizados, por empresas autorizadas y especializadas en el transporte y disposición de residuos peligrosos.

Los lavados de camiones y residuos como aceites e hidrocarburos son conducidos a la piscina separadora de aceites y grasas. Los residuos que se retiren de la piscina separadora de aceites y grasas son tratados como residuos peligrosos. Asimismo, todos los residuos que se generen producto de las actividades del proceso son de responsabilidad de la empresa, aun cuando se generen por un contratista.

3.4.- Residuos Industriales no peligrosos

En la etapa de operación del proceso el residuo más significativo es la generación de cenizas. Las cenizas generadas son trasladadas al Depósito de Cenizas. Es importante señalar, que de acuerdo a las disposiciones de la autoridad sanitaria, los residuos industriales (cenizas y escorias) provenientes de la quema de combustibles tipo carbón en Centrales Termoeléctricas en calderas tradicionales son clasificados como No Peligrosas.

Discusión: Consecuencias y resultados de la solución planteada en una Termoeléctrica

1. Discusión: Consecuencias y resultados de la solución planteada.

1.1 Termoeléctrica a Petróleo Diesel.

1.1.1 Línea Base

1.1.1.1 Emisiones

No se plantean soluciones frente al problema de las emisiones que exceden el máximo permitido, tomando como criterio que las toneladas por día producidas son menores a las que la legislación ambiental permite, en este sentido la termoeléctrica cumple con la normativa.

1.1.1.2 Efluentes

Respecto a los efluentes generados por la turbina de Combustión, se tiene que son reducidos durante la operación, los cuales aumentan en los periodos de mantención 1,5 [m3] por equipo lavado. Las purgas de otros equipos son descargas discontinuas y además reducidas, aproximadamente 0,15[ m3/h]. Por lo tanto dada las características de estos residuos se conducen a un foso de almacenamiento de lavado y se retiran de la central transportados por camiones aljibes. De igual forma para los aceites y barros, pasan a cámaras de impulsión o de derrames para luego ser almacenadas en el separador agua-aceite-barros, donde el agua es dispuesta por camiones a plantas autorizadas.

1.1.1.3 Discusión

Se pueden implementar los equipos necesarios para el control de emisiones de MP, SOx, NOx, para que no excedan los límites permitidos en ningún momento del día. En base al proceso actual se detallan las alternativas que se pueden implementar, solamente respecto a las emisiones, ya que se ha considerado que los residuos

líquidos generados serán tratados en plantas autorizadas externas a la central termoeléctrica.

1.1.2 Tecnologías de abatimientos

1.1.2.1 Material ParticuladoCiclones o Separadores Inerciales: Los ciclones son equipos de limpieza de gases que utilizan la fuerza centrífuga para lograr la separación del material particulado, se pueden disponer en serie o en paralelo según la cantidad de emisiones a tratar y la eficiencia de remoción de partículas que se requiera.Dada las características de los ciclones se puede optar por la implementación de estos sólo en una etapa inicial de limpieza para remover partículas de tamaño superior a 10 micrones, de este modo se puede alcanzar una eficiencia de captura mayor al 90%.Depuración por vía húmeda: En este tratamiento se incrementa el tamaño de partícula mediante una corriente líquida, esto facilita la remoción del contaminante y la limpieza de la corriente gaseosa, puede remover partículas de un tamaño menor que los ciclones, entre 0,1 y 20 miconres con una eficiencia de captura de 98,5% y 99,9%. Dada la operación se generan aguas residuales lo cual es una desventaja de este proceso, sin embargo, es recomendado si en las emesiones se encuentran gases solubles como SO2, luego representa una alternativa en el tratamiento de MP y gases SOx.

Precipitadores Electroestáticos: Estos equipos utilizan un campo magnético inducido para generar fuerzas electroestáticas que remueven las partículas contaminantes. Las ventajas de este son la capacidad de procesar un gran volumen de gas sucio a altas temperaturas con eficiencias mayores al 96% para partículas incluso menores a 1 Micrón, y además consume una menor cantidad de energía generada durante la operación, 0,1- 1.8 %.Dentro de las opciones viables para el tratamiento de material particulado resulta óptimo el Precipitador Electroestático, dado que la corriente gaseosa es de un volumen significativo, y proviene de una combustión a alta temperatura, ( sobre 500 °C) y además representa un menor costo de operación. De todas maneras es válido señalar que la línea base cumple con la normativa, pero se ha optado por cumplir con los límites máximos en todo momento para asegurar que la termoeléctrica no deba enfrentarse a problemáticas ambientales durante el transcurso de su tiempo de operación.

1.1.2.2 Dióxido de azufre.

Desulfurización de gases vía húmeda: En la desulfurización por vía húmeda los gases de combustión se saturan con agua y la piedra caliza actúa como reactivo para la transformación de azufre en fase gaseosa (SO2) a yeso (CaSO4 2H2O). La eficiencia de remoción puede llegar hasta un 98%. Dicho tratamiento se caracteriza por un alto consumo de agua y agrega un residuo líquido dentro de la planta, luego no resulta viable.

Desulfurización con Agua de mar: Este método utiliza la capacidad del agua de mar para absorber y neutralizar el dióxido de azufre llevándolo a la forma de sulfatos disueltos. El efluente absorbido ácido fluye por gravedad hasta la planta de tratamiento de agua de mar. Allí se mezcla con el resto del agua de mar proveniente de los condensadores y se oxida hasta que el azufre toma la forma de sulfato (SO4 2- ), inocuo y soluble.

El agua residual es arrojada al mar, por lo que es necesario examinar cuidadosamente el impacto sobre el medio marino en cuanto a reducción de pH, vertido de restos de metales pesados, cenizas volantes, temperatura, azufre, oxígeno disuelto y demanda química de oxígeno. Esta tecnología alcanza eficiencias de hasta 97% y tiene consumo de energía entre un 0.7% y un 1% de la energía generada. Resulta la mejor opción para el tratamiento de las emisiones de sulfuros dado que la planta se ubica cercana a la costa, luego se tiene disponible el agua de mar para el enfriamiento en los condensadores y en la reutilización de esta para controlar las emisiones de SO2.

1.1.2.3 Óxidos de nitrógeno.Sistema de reducción selectiva catalítica y no catalítica

Los óxidos de nitrógeno son reducidos químicamente a nitrógeno molecular y vapor de agua mediante la adición de amoniaco. En caso de utilizar un catalizador se tiene una mayor eficiencia de remoción, (80-95%) ,sin embargo los catalizadores poseen metales pesados que posteriormente deben ser tratados al término de su vida útil. El sistema sin catalizador posee una eficiencia de 30-50% y no se recomienda para las turbinas que utilizan diésel como combustible dada la baja temperatura de reacción.

1.2 Termoeléctrica a Carbón

1.2.1 Línea base

Los procesos de abatimiento de emisiones en una termoeléctrica a carbón son mas rigurosos debido a la mayor emisión de gases y material particulado que genera este tipo de combusitible, los actuales procesos se detallan a continuación.

1.2.1.1 EmisionesEl material particulado será retenido por medio de filtro de mangas con una eficiencia de captura superior al 99,8 %. Respecto a los problemas de combustión de los filtros se posee un sistema de control y monitoreo que se encarga de aislar el filtro y reemplazarlo por otro que esté en paralelo. Los filtros pueden ser reemplazados fácilmente. Las cenizas capturadas se transportan de forma neumática a los silos de cenizas, donde son humidificadas para luego llevarlas al depósito de cenizas en camiones. A su vez el depósito de cenizas posee las características necesarias para evitar la contaminación por arrastre de partículas desde el lugar (impermeabilización, carpeta HDPE).

Las emisiones de sulfuros se encuentran controladas y no se necesita alguna tecnología de abatimiento adicional, además la utilización de la planta desulfuradora con agua de mar, es la óptima para esta planta termoeléctrica ya que está favorecida por la ubicación costera. El agua utilizada para este proceso se reacondiciona para ser vertida en el mar nuevamente. Las emisiones de NOx se reducen mediante quemadores Low NOx Burner (LNB), estos permiten una combustión a una temperatura relativamente baja, lo cual minimiza la producción de NOx. Sin embargo se ha optado por mejorar el tratamiento de esto mediante un sistema de abatimiento adicional.

1.2.1.2 Efluentes

Los efluentes líquidos generados corresponde al agua de refrigeración de la central que es enfriada con agua de mar, que son descargados nuevamente al mar cumpliendo con lo establecido en el Decreto Supremo N° 90/2000 de MINSEGPRES.El proceso de tratamiento de los efluentes contempla la decantación primaria y un proceso de separación de agua-aceite, luego pasan a la piscina de sedimentación, estas piscinas descargarán las aguas clarificadas a su respectivo pozo de sello del sistema de enfriamiento para luego ser conducidas al mar. Los sólidos decantados serán almacenados en envases adecuados para su posterior disposición final en lugares autorizados.

1.2.1.3 Discusión

En base a lo anterior resumen los tratamiento y si es necesario implementar alguna tecnología de abatimiento adicional.El material particulado emitido se encuentra controlado y cumple con la normativa, luego no se considera necesario implementar algún proceso adicional.La planta desulfuradora, es de una alta inversión y es más que suficiente en el tratamiento de los óxidos de azufre.Respecto a los óxidos de nitrógeno se señalara alguna alternativa de abatimiento adicional, ya que a pesar de cumplir la norma, ya que dado el contexto actual es necesario preveer alguna futura normativa ambiental más rigurosa.Los efluentes generados también son tratados dentro de la central termoeléctrica, y se encuentran controlados, y dado que el sistema de tratamiento de estos esta acoplado con la central desulfuradora, no se necesita alguna tecnología adicional.

1.2.2 Tecnología de abatimiento

1.2.2.1 óxidos de nitrógeno.Sistema de Reducción Selectiva no Catalítica (SNCR)Esta tecnología está basada en la reducción química de los óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua (H2O). Un agente reductor con base en nitrógeno (reactivo), tal como amoníaco o urea, es inyectado a los gases luego de la combustión. Dado que la reacción de reducción de NOx se favorece sobre otros procesos de reacción química en un rango específico de temperatura y en presencia de oxígeno, se considera un proceso químico selectivo.

Bibliografía

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