W.R. Grace utiliza la cogeneración para compensar los costos en energía

Cliente: W.R. Grace/Davison Chemical Division

Ubicación: Baltimore, Maryland

Problema comercial del cliente: ahorro de energía y reducción de emisiones

Solución: (2) Grupos Electrógenos 3520H

Distribuidor Cat^®: Carter Power Systems

DEMANDA ENERGÉTICA

Las instalaciones de Curtis Bay de W.R. Grace & Co. está situada en una península industrializada en South Baltimore, Maryland. Con un millón de metros cuadrados, Curtis Bay es la mayor de las 22 plantas de fabricación del conglomerado, con seis centros de producción que fabrican cientos de productos dentro de cuatro líneas generales de productos.

Los cuatro W.R. Las unidades de negocio de Grace están representadas, como Material Technologies, Specialty Catalysts, Refining Technologies y Advanced Refining Technologies. Los productos que salen de la planta de Curtis Bay se utilizan para fabricar desde productos farmacéuticos hasta pasta de dientes, combustible, botellas y latas.

Antes de W.R. Los directivos de Grace adquirieron las instalaciones en 1943, la fabricación en este lugar comenzó en 1910 con ácido sulfúrico, luego con municiones durante la Primera Guerra Mundial; y gel de sílice durante toda la Segunda Guerra Mundial como agente deshidratante para proteger los envíos de los efectos dañinos del aire y la humedad. En la actualidad, en las instalaciones se fabrican catalizadores y sílices.

The W.R. La planta de Grace funciona las 24 horas del día, los siete días de la semana. La demanda eléctrica varía alrededor de un 15 % al mes, y el consumo eléctrico mensual varía hasta en un 30 %. El uso mensual de gas natural varía hasta un 23 % en función del funcionamiento del proceso.

Para satisfacer su demanda de energía, en la planta de Curtis Bay utilizan tanto electricidad como gas natural que suministra Baltimore Gas & Electric (BG&E). La planta tiene una demanda máxima de 14,7 MW, pero una carga promedio de 12 MW y consume alrededor de 94.430.830 kWh/año. En Curtis Bay utilizan gas natural para suministrar directamente la carga del proceso y, también, alimentar las calderas utilizadas para el vapor y el agua caliente en toda la instalación.

El envejecimiento de las infraestructuras es un reto constante en Curtis Bay, ya que los sistemas de suministro antiguos de los servicios públicos y los transformadores se estropean de vez en cuando, dice el director del proyecto, Richard Martin.

"Intentamos mantenerlos lo mejor posible. Es una instalación grande, y tenemos un equipo dedicado a garantizar el mantenimiento de los sistemas y a responder ante cualquier parada", dice Martin. "La pérdida de energía es un problema importante en este sitio porque detiene toda la producción y, si no producimos productos, no ganamos dinero". 

SOLUCIÓN

A finales del 2016, en Grace iniciaron el proceso de planificación para instalar un proyecto de CHP mediante la subcontratación tanto del diseño como de la construcción de la planta. Finalmente, la planta se puso en marcha en noviembre del 2019 e incluye dos Grupos Electrógenos 3520H Cat® que se encuentran en un edificio adaptado suministrados por el distribuidor Cat Carter Power Systems. Cada motor está equipado con un catalizador de oxidación y un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR, selective catalytic reduction) para cumplir los estrictos criterios ambientales.

"Consumimos una media de unos 12 megavatios de energía, con una distribución redundante de lo que llamamos nuestra herradura", dice Martin. "Es nuestra planta de alimentación principal desde donde ingresa la energía de la empresa eléctrica. Así que queríamos compensar parte de esa energía y reducir los costos de operación con la cogeneración de los grupos electrógenos Cat".

Combinados, los dos grupos electrógenos producen unos 5 MW de energía eléctrica, lo que compensa alrededor del 40 % del consumo anual de energía de la planta.

El sistema de recuperación térmica se diseñó para recibir 450 gpm de agua de la ciudad a temperaturas que varían entre los 47 °F en invierno y los 70 °F en verano y suministrar agua caliente a unos 130 °F a la planta, en lugar de calentarla con vapor. El agua fluye a través de dos intercambiadores de calor en serie, con el primero que extrae el calor del posenfriador de la primera etapa y, el segundo, que extrae el calor del agua de las camisas, el enfriador de aceite lubricante, el enfriador intermedio de la segunda etapa y el calor del escape. El agua caliente se almacena en un depósito aislado de 10.000 galones y se utiliza en una cadena del proceso.

"Reconocimos la ventaja de recuperar el calor que podemos utilizar en un medio de lavado en nuestro proceso de fabricación", dice Martin. "Antes calentábamos el agua con las calderas de vapor del sitio, pero ahora podemos utilizar el agua caliente que generaba el sistema de CHP para compensar gran parte de esa carga".

RESULTADOS

Los beneficios de la planta de Curtis Bay son numerosos. Desde que el sistema de CHP comenzó a funcionar, la utilización de las calderas para calentar el agua disminuyó de forma considerable, afirma Martin. El porcentaje de compensación térmica es de alrededor del 10 % del consumo anual de gas natural, incluida la pérdida de eficiencia de la caldera. La eficiencia global del sistema de CHP es de alrededor del 75 %.

Otros beneficios tangibles son los siguientes:

• un ahorro energético anual estimado en $1,2 millones;
• mayor fiabilidad de su suministro eléctrico;
• reducción anual de gases de efecto invernadero (GEI) prevista de 14.415 toneladas de CO2e.

Con los incentivos financieros, el proyecto fue viable. Grace recibió una subvención de incentivos de CHP de la Administración de Energía de Maryland de $500.000 y posibles subvenciones de incentivos de CHP de BGE de alrededor de $4 millones en función de la utilización del grupo electrógeno. Se espera que la amortización total del proyecto se logre en menos de cinco años desde su inicio, afirma Martin.

"El sistema de CHP es una herramienta clave para que nuestra planta se mantenga competitiva, reduzca las emisiones de GEI y mejore los objetivos de sostenibilidad a largo plazo", afirma Martin.

Todo el mantenimiento programado, incluido el muestreo de fluidos, se realiza a través de un contrato de servicio con Carter Power Systems, que se encuentra a 15 minutos en coche de las instalaciones de Curtis Bay.

"A nadie le agrada que estas unidades estén sin funcionar y, si eso sucede, recibo llamadas telefónicas", dice Martin. "La gente de Carter es receptiva, y estoy contento con ellos. Su técnico principal, Mike, es un gran tipo. Realmente conoce estos generadores Cat y nos ayudó mucho. Así que estamos contentos de colaborar con él y con el equipo de Carter Cat".