Una planta mejoradora de arenas bituminosas canadiense que produce vapor de 900 psig sufría períodos de escasez de vapor en los meses de invierno debido al aumento de la demanda. Estas dificultades no permitían maximizar la generación de energía y las funciones de la planta, ya que obligaban a restringir operaciones importantes.
La planta buscaba soluciones para evitar la pérdida de producción, lo cual representaba un costo elevado, pero en lo posible sin proyectos ambiciosos con gran inversión y sin aumentar el consumo de agua o combustible.
Veolia coincidió con la propuesta del equipo de ingeniería de la planta de reducir la presión de los tres desgasificadores de 40 a 20 psig de modo que estas unidades necesitaran menos vapor durante el año.
Los desgasificadores son unidades térmicas que se usan para eliminar el oxígeno del agua de alimentación de la caldera de vapor. El oxígeno debe eliminarse para evitar que corroa el acero al carbono de todo el sistema de caldera y provoque fallas graves. En un desgasificador, el vapor a baja presión se mezcla con el agua de alimentación entrante, y el proceso permite que salga el oxígeno disuelto en agua. La cantidad de vapor necesaria para este proceso no es nada despreciable, ya que puede representar del 5 % al 15 % del caudal total que pasa por el desgasificador.
Se detectó que la presión a la que funcionaban los desgasificadores era más elevada de lo necesario y por eso exigía más vapor del sistema de caldera. Si se lograba reducir la presión, habría más vapor disponible para otros usos.
Mediante un trabajo conjunto con los equipos técnicos y operativos del cliente, se supervisó el sistema mientras se reducía paulatinamente la presión para garantizar que el oxígeno disuelto se ajustara a las especificaciones. Si bien la temperatura del agua de alimentación de la caldera se redujo aproximadamente 15 °C en los desgasificadores, la eficiencia de los economizadores permitió que la temperatura del agua de alimentación que ingresaba en las calderas no sufriera cambios.
Resultado
Durante el transcurso de 6 meses, la presión de los 3 desgasificadores se redujo de 40 a 20 psig (Figura 1). A lo largo de ese período, el nivel de oxígeno presente en el agua de alimentación saliente se controló mediante un analizador de oxígeno disuelto en línea continuo, así como el método de validación habitual en bancos de pruebas. Los niveles de oxígeno se mantuvieron estables y muy bajos (<10 ppb O2) a lo largo de todo el ensayo, lo que indicaba que se estaba eliminando eficientemente a pesar de la reducción de la presión de funcionamiento.
Después del período de ensayo, se determinó que las operaciones con las presiones de los desgasificadores modificadas habían sido exitosas, ya que no ponían en riesgo la confiabilidad del sistema.
La reducción del uso de vapor derivada de la disminución de la presión del desgasificador dio como resultado la disponibilidad directa de 2.68 MMlbs de vapor para aumentar la generación de energía y la producción de la planta.
Considerado en forma anual, este aumento de disponibilidad de vapor generó:
• El ahorro de 322.7 millones de USG de agua por año gracias a la reducción de vapor
• La disminucion extra de 16.3 millones de USG de agua por año gracias a la reducción de aguas residuales en el tratamiento previo de la caldera
• Un ahorro anual de combustible y energía de 3.55 millones de GJ
• Un ahorro anual de $23.4 millones gracias a la disminución de los costos de combustible y energía, así como a la incidencia en el impuesto al carbono
• Se eliminaron 182,465 MT de emisiones de CO2 anuales
Además, al aumentar la producción de vapor disponible, el cliente pudo garantizar que se cubrieran las necesidades de vapor durante los meses más fríos del invierno y que se maximizaran la generación de energía y la producción de la planta.
Figura 1: Muestra de los datos de operación del desgasificador 1 durante el ensayo de reducción de presión de 6 meses