Sostenible e innovador: sludge2energy GmbH construye una instalación de monoincineración para lodo residual en Halle-Lochau

sludge2energy GmbH (S2E) construye en Halle-Lochau (Sajonia-Anhalt) una instalación para la monoincineración de lodo residual con generación propia de energía a través de una turbina de vapor y un generador. La monoincineración de lodo residual se basa en el proceso de sludge2energy en un horno de lecho fluidizado fijo. La planificación, construcción y puesta en marcha de la planta son también realizadas por S2E, una empresa conjunta de HUBER SE y WTE Wassertechnik GmbH, una filial de EVN AG. La puesta en marcha en frío de la planta comenzó a mediados de julio de 2021, y la puesta en marcha en caliente a finales de septiembre.

La monoincineración de lodo residual en Halle-Lochau (Sajonia-Anhalt)

El emplazamiento se eligió en 2017 en Halle-Lochau, Sajonia-Anhalt

La planta de aprovechamiento térmico de lodo residual se construye en el parque de economía circular y gestión de recursos de Halle-Lochau. Se encuentra en el recinto de Deponie Halle-lochau, en el barrio de Döllnitz de la localidad de Schkopau. La planta se encuentra en un emplazamiento bien conectado en cuanto al transporte entre Halle (Saale) y Leipzig y abarcará una superficie total de aprox. 5.000 m2 .

Debido a su proximidad geográfica con la ubicación, WTE Betriebsgesellschaft mbH (WTEB) de Hecklingen, una filial de WTE Wassertechnik GmbH, se encargará de la gestión técnica de la planta.

Aprovechamiento de más de 33.000 toneladas de lodo residual al año según los últimos avances técnicos: El concepto técnico de la planta

En el futuro, la planta de monoincineración de lodo residual funcionará 24 horas al día, 7 días a la semana. La combustión está diseñada para poder aprovechar al año unas 33.000 toneladas de lodo residual deshidratados, así como 2.750 toneladas de lodo secado externamente.

La planta de aprovechamiento térmico consta de los siguientes componentes:

  • Recepción de combustible con grúa de búnker
  • Secado con tratamiento de vapores
  • Calefacción y caldera
  • Aprovechamiento energético (turbina de vapor de contrapresión)
  • Depuración de gases de combustión
  • Chimenea con medición de emisiones
  • Silos de ceniza
Enero de 2021: El gran horno de lecho fluidizado y la planta de calderas se levantan en la estructura de acero de la planta hasta su ubicación habitual de instalación utilizando una grúa de 400 toneladas

Para la colocación y el montaje de los diferentes grupos de la monoincineración de lodo residual se construyen los siguientes edificios u obras:

  • Área de transferencia de lodo residual: Edificio búnker (con tratamiento de extracción de aire del búnker)
  • Edificio de secado (secado, tratamiento de vapores)
  • Edificio de la planta (horno de lecho fluidizado, sistema de calderas y depuración de gases de combustión)
  • Edificio social con sala de baja tensión (con sala de control), sala de emergencia, sala de aire comprimido y sala de turbinas

Su grado de automatización desempeña un papel decisivo en el funcionamiento de la planta: el funcionamiento de la planta térmica de aprovechamiento está previsto como servicio de 72 horas sin supervisión permanente (BosB). Las amplias instalaciones de automatización garantizan la alta seguridad de abastecimiento de toda la planta. Además, la planta se puede vigilar de forma permanente a través de un acceso remoto seguro y de última generación.

Los principales datos y parámetros de la planta:

Parámetro

Unidad

Valor

Disponibilidad de la planta

h/a

8.000

Número de líneas de combustión

-

1

Concepto de secado

-

Flujo parcial secado completo

Tipo de secado

 

Secado de cinta

Tipo de combustión

-

Horno de lecho fluidizado fijo

Aprovechamiento energético

-

Caldera de vapor saturado

Generación de energía

-

Turbina de vapor de contrapresión

Máx. capacidad de aguas residuales deshidratadas (25 % TR)

t/a

33.000

Máx. capacidad de aguas residuales de secado externo (90 % de TR)

t/a

2.750

Máx. capacidad de aguas residuales deshidratadas  antes del secado (25 % TR)

t/a

16.600

Evaporación de agua secado

t/h

1,50

Rendimiento del horno de lecho fluidizado

t/h

< 3,0

Potencia calorífica del combustible de la línea de combustión

MW

3,4

Aprovechamiento energético – Potencia del generador

MW

0,34

Gas de combustión

Nm³/h,húmedo

8.700

Ceniza de lodo residual

t/a

4.300

Residuos de la depuración de gases de combustión (filtro de adsorción)

t/a

650


  

Marzo de 2021: El impresionante edificio de la fábrica está en gran parte erigido
Abril de 2021: Se ha instalado el secador de cinta HUBER BT para un funcionamiento casi sin aguas residuales

Uso sencillo y eficaz: La logística de lodo residual

El lodo residual municipal deshidratado es suministrado por un camión y pesado por una báscula puente existente en la planta. El lodo húmedo se voltea en un búnker de recepción y, a continuación, una grúa carga el búnker mixto, donde se produce la mezcla y homogeneización posterior del lodo residual. A continuación, una grúa transporta el lodo residual para su secado y combustión. Antes, el lodo pasa por un separador de impurezas. Además del lodo residual deshidratado, también se suministra lodo residual completamente seco con un 90 % de residuo seco (TR) y se almacena temporalmente en un silo de lodos secos.

Rentabilidad y flexibilidad: El secado y la combustión del lecho fluidizado

Toda la planta de tratamiento se centra especialmente en el funcionamiento prácticamente sin aguas residuales. Por lo tanto, se utiliza un secador de cinta como unidad de secado. Para ello se instaló un secador de cinta HUBER BT de tamaño 20 y, con ello, se aprovechó el conocimiento de muchos años de uno de los dos grupos matriz de S2E.

Además, el concepto de secado completo permite un mejor aprovechamiento de la potencia de secado limitada de < 50 toneladas al día debido al proceso de autorización simplificado. La corriente parcial del lodo residual se seca al 90 % (TR) y con el resto de lodo residual deshidratado, antes de la combustión se alcanza aprox. 45 % TR, lo que garantiza una combustión autónoma en el horno de lecho fluidizado fijo.

Alta eficiencia y bajo contenido en sustancias nocivas: La tecnología del lecho fluidizado fijo

La tecnología de lecho fluidizado fijo no solo se ha establecido como un método prometedor y probado para el tratamiento térmico de lodo residual, sino que también es una tecnología especialmente eficiente y poco contaminante para la incineración de lodo residual. Las aguas residuales que deben eliminarse se envían a una línea de combustión (compuesta por combustión y caldera recuperadora) con una depuración posterior de gases de combustión.

La mezcla de arena, ceniza y lodo residual se fluidiza mediante la inyección de aire primario precalentado desde abajo a través del fondo de la tobera. De este modo, la arena se convierte en un estado similar al de los líquidos. El diseño abierto del fondo de la tobera permite la eliminación de cuerpos extraños y el retorno de arena durante el funcionamiento sin detener la instalación de combustión y sin afectar a su funcionamiento.

Septiembre de 2021: Humo blanco en Halle - el calentamiento ha comenzado, la planta se está calentando
Octubre de 2021: Entrega de los primeros lodos de depuradora en Halle-Lochau: se pueden iniciar las pruebas de rendimiento y el funcionamiento de prueba

Control flexible de la potencia de combustión y reducción de las emisiones contaminantes

La regulación flexible de la potencia de combustión garantiza, mediante un control del aire por etapas, que el lodo residual combustione por completo. Para minimizar las emisiones contaminantes, se puede reaccionar de forma flexible a las oscilaciones en el valor de carga y de calor. En la cámara de combustión también se garantiza que se minimicen las sustancias nocivas, p. ej., dioxinas, monóxido de carbono (CO), sustancias nocivas orgánicas y óxido de nitrógeno (NOx). En caso necesario, también se puede equipar posteriormente con una inyección de agua de amoniaco en la cámara de combustión (proceso SNCR).

La combustión está diseñada para que el lodo residual combustione con un 45 % de TR sin aditivos. Para compensar estados de funcionamiento no estacionarios (p. ej., en caso de fallo de combustible o si la temperatura de la cámara de combustión es inferior a la especificada) y para arrancar y parar la instalación se utiliza un quemador de aceite. El sistema quemador se acciona automáticamente a través del sistema de control central.

El enfriamiento de los gases de combustión tiene lugar en la caldera recuperadora, que se conecta a la cámara de combustión posterior. En la caldera recuperadora, la energía del gas de combustión se transfiere a un sistema de agua/vapor y el vapor generado se alimenta a través de una turbina de vapor.

Aprovechamiento y obtención de energía: Necesidad de energía eléctrica propia cubierta a la mitad

El gas de combustión caliente se conduce a la caldera recuperadora y se enfría en la producción de vapor para la posterior depuración de gases de combustión. La energía térmica liberada durante la combustión del lodo residual se transfiere en la caldera de vapor saturado al sistema de agua/vapor. Una turbina de vapor y un generador conectado a ella aprovechan la energía del vapor producido. Para obtener la mayor disponibilidad posible de la planta, la turbina se utiliza como turbina de vapor de contrapresión para el aprovechamiento energético.

La evaporación de esta turbina se utiliza, a su vez, en gran medida para el secado de lodo residual deshidratado. El exceso de calor se transfiere al aire ambiente a través de un refrigerador. La demanda de energía eléctrica propia de toda la planta se puede cubrir a la mitad gracias al concepto energético optimizado.

Noviembre de 2021: Vista actualizada de la planta completa

Respetuoso con el medio ambiente y de última generación: La depuración de gases de combustión

Para minimizar las emisiones de gases tóxicos durante la depuración de gases de combustión, S2E eligió la tecnología más avanzada. Para la monoincineración en Halle-Lochau se lleva a cabo una planta seca de depuración de gases de combustión. En esta variante no se generan cantidades de aguas residuales procedentes de la depuración de gases de combustión, lo que representa una ventaja innovadora y sostenible.

La depuración de gases de combustión se compone de:

  • Filtro de tejido para la separación previa de cenizas volantes
  • Dosificación de aditivos secos: Adición de coque activo e hidróxido de calcio en el flujo de gases de combustión (reactor de absorción)
  • Recirculación y acondicionamiento de partículas
  • Filtro de tejido (filtro de adsorción)
  • Transporte de cenizas y almacenamiento

La segunda etapa es la etapa de absorción semiseca y acondicionada con la dosificación de hidróxido de calcio y coque activo en un reactor. Los desecantes en polvo se separan y eliminan en el segundo filtro de tejido junto con los contaminantes ligados, donde las partículas capturadas se recirculan parcialmente. De este modo, se logra una mejor capacidad de separación de los componentes contaminantes y, al mismo tiempo, se reduce la necesidad de desecante.

El gas de combustión depurado se transporta a la chimenea a través del soplador de corriente de succión, donde se miden continuamente las concentraciones de gases nocivos y partículas, que a continuación se evalúan y registran en la estación de medición de emisiones. Las cenizas en forma de polvo se almacenan por separado en silos y, a continuación, se pueden transportar.

Con el método elegido para la depuración de gases de combustión, se pueden separar de forma muy económica gases tóxicos, polvo, metales pesados y dibenzoxinas y furanos policlorados (PCDDs/Fs). Mediante este diseño de la depuración de gases de combustión se cumplen de forma segura los valores límite de emisiones exigidos según la Disposición 17 para la ejecución de la Ley Federal Alemana sobre la Protección contra Inmisiones (BImSchV).

Recuperación de fósforo: Las cenizas son una materia prima valiosa

La monoincineración de lodo residual alcanza las mayores tasas de recuperación de fósforo, al mismo tiempo que destruye todas las sustancias contaminantes y recicla el fósforo de las cenizas resultantes. La ceniza de lodo residual procedente de la incineración de lecho fluidizado es muy poco contaminante y representa un importante aporte de fósforo. Esto la convierte en una valiosa materia prima para la producción futura de fertilizantes a partir de fósforo.

El futuro es el reciclaje de alta calidad de las cenizas que contienen fósforo

Se ha observado que, en relación con la recuperación obligatoria de fósforo una vez transcurridos los plazos transitorios a partir de 2029 o 2032 en Alemania, se realiza un seguimiento intensivo de la monoincineración de lodo residual, junto con el reciclaje de alta calidad de las cenizas que contienen fósforo.

Para tener en cuenta la futura obligación de recuperar el fósforo, sludge2energy GmbH considera las vías de reciclaje sostenibles y eficientes para las cenizas que contienen fósforo.

Puesta en marcha en frío desde mediados de julio de 2021, puesta en marcha en caliente a finales de septiembre: Los hitos del proyecto

  • Noviembre de 2018: Solicitud de construcción de la planta
  • Noviembre de 2019: Inicio de la obra
  • 15 y 16 de enero de 2021: Montaje del horno de lecho fluidizado
  • 31 de marzo de 2021: comprobación de prueba de presión en la caldera con éxito
  • Junio de 2021: Finalización del montaje de todos los componentes de la planta y comprobación de todos los grupos de componentes presurizados
  • Desde mediados de julio de 2021: Puesta en marcha en frío
  • A mediados de octubre de 2021: Primero, tarea de lodo, a continuación, pruebas de rendimiento y prueba de funcionamiento
  • El inicio del funcionamiento normal y la entrega a la empresa WTE mbH está previsto para el 1 de marzo de 2022.


Para más información sobre este proyecto y el proceso sostenible sludge2energy en inglés, visite www.sludge2energy.de.

 

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