Análisis técnico y económico para el cambio de combustión en lecho fluidizado por combustión de carbón pulverizado para mejorar la operatividad del caldero TSXG de la Empresa Trupal S.A

Abstract

La presente investigación, se fundamenta en el análisis técnico y económico para cambiar el actual sistema de combustión en lecho fluidizado por el sistema de combustión de carbón pulverizado de la caldera acuotubular TSXG, para mejorar su operatividad respecto a las horas pérdidas en plena operación. En condiciones iniciales el caldero trabaja al 70.77% de su carga nominal, consumiendo 8.075 TM/h de médula de bagazo y 8.875 TM/h de carbón antracita con un rendimiento energético del 81.30%. El caldero acuotubular TSXG en condiciones de operatividad actual, su sistema de combustión de lecho fluidizado está afectado por 12 fallas, las cuales ocasionan una tiempo de operación útil promedio de 6690 h/año y un tiempo perdido de 1590 h/año, por lo cual su operatividad es 80.80%. Para el análisis en combustión de carbón en lecho fluidizado, fue necesario trabajar el caldero al 100% de su carga nominal 130 TM/h, el cual solo consumirá solamente 13.60 TM/h de carbón pulverizado, dejando de lado el uso de la médula de bagazo. De la misma manera se seleccionaron dos quemadores de carbón pulverizado con capacidad de 295 MBTU/h. El transporte neumático para abastecer a los quemador necesito de un flujo volumétrico de aire de 17 m3/s a una temperatura de 65.60°C, tuberías de acero inoxidable AISI 304 con diámetros nominales de 18 y 26 pulg con una longitud de 83 m con velocidades entre 12.57 m/s y 13.24 m/s. Se seleccionó un molino de bolas para pulverizar el carbón al tamaño de 50 μm, asimismo para el almacenamiento del carbón pulverizado se utilizó una tolva o silo de 220 TM/día, con 10 m de altura y 6.37 m de diámetro. Con el nuevo sistema de combustión de carbón pulverizado, el tiempo de operación en el caldero aumenta a 7826 h/año, y un tiempo perdido reducido a 454 h/año, lo cual refleja una operatividad mejorada del 94.50%. De la misma manera el incremento del rendimiento energético del caldero incremento a 94% de 81.30% inicialmente. El impacto ambiental resulta beneficioso ya que se dejaron de evacuar al medio ambiente 14680.00 TM/año de CO2. El presente proyecto de cambio de sistema de combustible para el caldero TSXG, tiene un beneficio útil de 1247927.41 US$/año y una inversión en activos fijos de 895310.148 US$, con periodo de la inversión de 9meses, valor actual neto de 8078373.00 US$ y tasa interna de rentabilidad de 139%.