Estudio de la viabilidad técnica y económica de la valorización energética de RSU en Concepción.

Abstract

En Concepción (Chile) se generan cerca de 400 mil toneladas de residuos sólidos urbanos al año, los cuales son destinados principalmente a rellenos sanitarios. En Chile cerca del 79% de los residuos generados no es tratado de forma adecuada y cuando se considera sólo residuos sólidos urbanos la proporción es mayor. Se evidencia una buena oportunidad de aprovechar estos residuos energética-mente a través de algún proceso de termoconversión de energía. Esta tesis trata sobre la valorización energética de estos residuos a través de un proceso de gasificación el cual produce gas de síntesis que es utilizado como combustible para generar electricidad. Se simula el proceso de gasificación a través del software Aspen Plus obteniendo resultados acordes a la literatura y un gas de síntesis en la salida con un PCI de 3950 𝑘𝐽∙𝑘𝑔−1 y una temperatura de 735°𝐶. Se evidencia que el proceso de gasifica-ción maximiza su eficiencia con una razón de equivalencia (ER) de 0,35, obteniéndose una eficiencia del gas frío (CGE) de 62,8%. Se realiza un balance de masa y energía del gasificador junto con hacer algunas consideraciones acerca de los parámetros físicos relacionados con un reactor de lecho fluidi-zado. Se evalúa el uso del gas de síntesis en dos casos para generar energía eléctrica, en un ciclo combinado donde genera 7,65 𝑀𝑊 de potencia eléctrica y en un ciclo con turbina a gas donde genera 6,1 𝑀𝑊. Se evalúan estos dos casos económicamente mediante un análisis económico que entrega resultados favorables si se considera un subsidio a la planta donde las utilidades podrían llegar hasta 8 millones de USD a los 20 años para el caso de un ciclo con turbina a gas. Se incluye un análisis de sensibilidad en los resultados económicos en función del tamaño de la planta.

In Concepción (Chile), approximately 400,000 tons of municipal solid waste are generated each year, which are mainly disposed in landfills. In Chile, about 79% of the waste generated is not treated properly, and if only urban solid waste is considered, the proportion is higher. There is a good oppor-tunity to take advantage of this waste energetically through some energetic thermoconversion pro-cesses. This thesis deals with the energy recovery of this waste through a gasification process which produces synthesis gas that is used as fuel to generate electricity. The gasification process is simulated through the Aspen Plus software, obtaining results in accordance with the literature and a synthesis gas at the output with a LHV of 3950 𝑘𝐽 𝑘𝑔 1 and a temperature of 735°C. The gasification process maximizes its efficiency with an equivalence ratio (ER) of 0.35, obtaining a cold gas efficiency (CGE) of 62.8%. A mass and energy balance of the gasifier is carried out along with some considerations about the physical parameters related to a fluidized bed reactor. The use of synthesis gas is evaluated in two cases to generate electrical energy, in a combined cycle where it generates 7 65 𝑀𝑊 of elec-trical power and in a cycle with a gas turbine where it generates 6 1 𝑀𝑊 . These two cases are eco-nomically evaluated through an economic analysis that delivers favorable results if a subsidy to the plant is considered where the profits could reach up to 8 million USD at 20 years for the case of a cycle with a gas turbine. A sensitivity analysis is included in the economic results based on the size of the plant.