Antorchas Antorchas

03. ANTORCHAS

Dado que el metano contenido en el biogás tiene un potencial de calentamiento global 21 veces superior al CO2, y que además forma una combinación explosiva cuando es mezclado con aire, ciertas consideraciones de seguridad y ambientales deben tomarse en cuenta en el desarrollo de proyectos de biogás.

Por lo tanto, por razones de seguridad y para obtener el beneficio ambiental buscado por los proyectos de digestión anaerobia, el biogás debe ser capturado y usado ya sea en procesos de mejora del biogás a metano o en procesos de cogeneración.

En muchas ocasiones el biogás que se genera excede al biogás que puede ser usado ya sea por generación inusual de biogás o por mantenimiento de los sistemas o bien porque la generación y el consumo simplemente no está alineado. Para estos casos existen tres opciones:

  • Almacenar el biogás generado en exceso
  • Instalar equipos adicionales para usar más biogás
  • Quemar el biogás.

El almacenamiento de biogás sin comprimirlo es posible sólo por intervalos cortos, pero por períodos de más de pocas horas almacenar biogás es impráctico por el alto volumen que ocupa. La compresión y el almacenamiento alta presión es posible pero económicamente inviable.

Las antorchas de biogás de Tespower pueden ser usadas para quemar con seguridad el biogás excedente que las tecnologías de aprovechamiento de biogás no pueden aprovechar. Las antorchas pueden ser también el único medio para disponer sin riesgo ambiental el biogás producido por los procesos anaeróbicos cuando no existe viabilidad financiera para el aprovechamiento del biogás.

El flujo y la composición del biogás son los elementos que determinan el diseño de la antorcha, que en términos generales puede verse como un proceso de combustión controlada. La composición del biogás está relacionado con la naturaleza del material orgánicos digerido; a mayor contenido de carbón, mayor la concentración del metano en el biogás.

La reacción básica que libera la mayoría de la energía en el biogás es la de la combustión del metano:

 

La relación estequiometrica es de 9.6 unidades de volumen de aire por unidad de volumen de metano para lograr la oxidación completa, sin embargo la relación cambia den el biogás de acuerdo al contenido de metano en él.

El diseño de las antorchas debe apuntar a lograr la combustión total del metano para minimizar la liberación de metano sin quemar y cualquier producto obtenido por una combustión incompleta como el monóxido de carbono.

 

 

Por lo anterior y para maximizar la reacción deseada y minimizar la reacciones no deseadas las antorchas Tespower proveen las siguientes condiciones.

Temperatura de la flama entre 850 y 1200°C.

Tiempo de residencia mínimo de 0.3 segundos.

Estos dos parámetros, temperatura y tiempo de residencia, diferencan las antorchas de alto rendimiento de TES Power del resto de las antorchas.

•Tipos de antorcha

Antorchas Abiertas.

Una antorcha abierta es esencialmente un quemador con una protección contra el viento para proteger la flama. El control del gas es rudimentario. Un control manual, una mezcla rica de gas, la falta de aislamiento y un mezclado defectuoso del aire y del gas llevan a una combustión incompleta y a una flama luminosa que se ve normalmente por encima de la protección. Las pérdidas de energía por radiación son considerables y provocan zonas frias en la punta de la flama extinguiendo reacciones de la combustión provocando la generación de productos y elementos no deseados. Las pérdidas por radiación son tan severas que las antorchas abiertas son situadas a 5 o 6 metros sobre el nivel de piso para la protección de personal por lo que comúnmente se les conoce también como antorchas elevadas. Sin embargo la simplicidad de estas antorchas hace que sea imposible cumplir con el standard de emisiones que ahora se usa en la mayoría de los países.

Antorchas Cerradas

Las antorchas cerradas de Tes power son para montaje en piso en forma permanente y contienen uno o varios quemadores dentro de un gabinete cilíndrico con material refractario en el interior. La chimenea diseñada para este propósito en específico previene el “quenching” logrando como resultado que la combustión sea mucho más uniforme y las emisiones a la atmósfera mucho más bajas. El monitoreo de las emisiones se facilita y el monitoreo continuo de las variables como temperatura, hidrocarburos y monóxido de carbono puede ser fácilmente incorporado para que puedan ser usadas como las variables para controlar el proceso. La operación de la antorcha cerrada es totalmente automática. Ala recepción de la señal de arranque o paro del sistema de control de la planta o habiendo alcanzado el umbral de presión asignado, el control automático del quemador abre las válvulas y en forma simultanea empieza la secuencia de ignición. La flama es constantemente monitoreada por un sensor UV.

La combustión ocurre vía los inyectores del quemador, permitiendo la premezcla del aire y del biogás para una operación más segura, estable y menos ruidosa. Todas las antorchas cerradas de Tespower están construidas con acero inoxidable y con componentes de la más alta calidad que junto con el diseño robusto asegurar una larga vida útil de la antorcha con el menor costo de mantenimiento

La ingeniería y el control de proceso de las antorchas cerradas de Tespower permiten una gran flexibilidad en términos de la relación de reducción entre el flujo máximo y el flujo mínimo de biogás a quemar. La relación de reducción puede ser de hasta 5:1 para contenidos de metano en el biogás que pueden variar del 20 a 60%  en volumen.

Las antorchas Tes power pueden quemar biogás con contenido de metano tan bajo como el 10% lo que permite que menos metano se libere a la atmosfera.

Características principales de las antorchas cerradas de Tespower:

Temperatura de la flama entre 850 y 1200°C

Tiempo de residencia 0.3 segundos

Relación de reducción entre flujo máximo y mínimo de biogás 5:1

Contenido mínimo de metano 10 % por volumen.

Bajas emisiones  XXXXX NOx

 

Accesorios standard incluidos en las ofertas:

Sistema de control automático,

Supresor de flama.

Sistema de ignición con detector de flama.

Valvula “failsafe” o slam shut.

Soplador de biogás 3 a 15 kPa.

Sistema de premezclado aire biogas.

 

Accesorios standard incluidos en las ofertas:

Monitoreo en línea

Telemetria

Control del flujo de aire y biogás

Control de recirculación

Detección de “flashback”

Una sub clasificación de la antorchas cerradas está basada en el método de inyección de aire en el biogás

 

Aeración difusa: cuando el aire y el biogás es mezclado en el quemador lo que provoca que la propagación de la flama sea lenta lo que lleva a chimeneas altas para que la combustión sea completa.

 

Premezclado: Usualmente logrado con un venturi colocado antes de la llegada al quemador para que la aeración sea proporcional al biogás.

 

Las antorchas Tespower usan la tecnología de premezclado.