Ubicada en Banghome, Melbourne, a unos 19 kilómetros al sureste de la ciudad, la Melbourne Water’s Eastern Treatment Plant (ETP) trata casi la mitad de todas las aguas residuales de Melbourne, con un promedio de 330 millones de litros al día. Construida en 1975, la planta de 1.000 hectáreas es ahora la segunda planta de tratamiento de aguas residuales más grande de Australia y la planta de lodos activados más grande del hemisferio sur, generando agua reciclada de Clase A, a partir de un avanzado sistema de tratamiento terciario.
El camino hacia las cero emisiones netas
La ETP ha generado energía a partir de gases de depuradora, albergando siete generadores de energía capaces de funcionar únicamente con biogás, producido a través de la digestión anaeróbica de lodos durante la primera y segunda fase del tratamiento del agua. En 2020, Melbourne Water inició un proyecto con John Holland-KBR Joint Venture para actualizar el sistema de tratamiento del biogás en la Eastern Treatment Plant para hacerlo más eficiente, resistente y preparado para el futuro. La ampliación de la capacidad, la prevención de la corrosión y la sedimentación, y la prolongación de la vida útil de los equipos eran objetivos clave, con requisitos específicos para eliminar las gotas de líquido y la humedad y minimizar el tamaño y coste de cualquier sistema de refrigeración necesario.
Un proceso intensivo en energía para el tratamiento de las aguas residuales es el responsable de alrededor del 85 % de las emisiones totales de gases de efecto invernadero (GHG) de Melbourne Water, por lo que contribuir al compromiso Net Zero de la empresa era uno de los principales objetivos del proyecto. "Sin embargo, dado que los activos existentes se acercan al final de su vida útil, también era esencial garantizar que el nuevo sistema pueda servir para el crecimiento futuro de la producción y las actualizaciones de la planta", dice Nick Fung, Senior Project Manager de Melbourne Water. El aumento de la fiabilidad del equipo de operaciones in situ y la mejora de la seguridad, tanto en la operación como en el mantenimiento, eran otros objetivos.
El HRS BDS instalado en Melbourne Water’s Eastern Treatement Plant incorporó algunos elementos de diseño complejos.
Solución de ahorro energético
El biogás contiene gas sulfuro de hidrógeno (H2S), que se condensa para formar un líquido altamente corrosivo. Por lo tanto, incluir un sistema para eliminar la mayor parte de la humedad del gas era esencial para minimizar la cantidad de corrosión y degradación de los generadores de la central eléctrica, al tiempo que se limitaba el tiempo de inactividad operativa y se reducía la necesidad de importar electricidad de la red.
HRS Heat Exchangers fue una de las cinco empresas invitadas a licitar para el equipo de eliminación de humedad. El HRS BDS elimina el agua del biogás, protegiendo los motores de cogeneración y los grupos electrógenos de la corrosión y la cavitación. Condensa más del 90% del agua presente en el biogás, reduciendo la temperatura para dejar un gas limpio y verde. La adición de la tecnología de regeneración de calor significa que el biogás frío obtenido se puede utilizar para pre-enfriar el biogás más caliente entrante, lo que reduce la carga en el intercambiador de calor para enfriamiento y ahorra energía.
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El Sistema de Deshumidificación de Biogás (BDS) de HRS está diseñado para mejorar la vida útil y la eficiencia energética de los motores de biogás.
El BDS suministrado como parte del proyecto global tiene una capacidad máxima de 4.161 m3/h (4.710 kg/h), mientras que la inclusión de una sección de recuperación de energía reduce posteriormente la carga final de la enfriadora en un 30%, mejorando la huella energética global. Este BDS consta de dos intercambiadores de calor, una unidad de regeneración y un enfriador final, instalados en dos bastidores. Un bastidor, que se encuentra en una zona de peligro, alberga los intercambiadores de calor, un tanque de extracción de condensado, una línea de drenaje de condensado y toda la instrumentación relevante con clasificación IECEx. El segundo bastidor alberga un tanque de inercia, bombas de glicol de reserva y de servicio, y todas las válvulas e instrumentos de control de procesos de la línea de glicol. HRS también suministró un enfriador adicional y descripciones detalladas del control del proceso, lo que permitió a los ingenieros de la joint-venture proporcionar sistemas generales de control y automatización para el cliente.
Superación de parámetros de diseño complejos
La complejidad añadida del diseño provino del hecho de que el BDS necesitaba cumplir con los requisitos de dos etapas operativas diferentes, cada una de las cuales contiene cuatro requisitos de servicio. Esto implicaba que era necesario un complejo proceso de diseño térmico que asegurase que la unidad suministrada cumpliese con los ocho posibles escenarios de diseño.
Ella Taghavi, Project Manager de HRS Heat Exchangers, explica: "El diseño del BDS para el proyecto Melbourne Water supuso un reto importante, ya que debía satisfacer las demandas actuales y futuras, con dos condiciones muy diferentes en cada fase.
Ella Taghavi, Project Manager de HRS Heat Exchangers.
"La primera fase utiliza biogás suministrado por los compresores y post-enfriadores a una presión media de 66 kPa. En el segundo escenario (futuro), el gas se suministra tras una serie de tratamientos adicionales a una presión media de 5 kPa y posteriormente se suministra a los compresores. Por lo tanto, tuvimos que lidiar con dos condiciones de entrada muy diferentes.
"La adición de regeneración de calor agregó más complejidad en términos de diseño. Sin embargo, gracias a nuestra tecnología de vanguardia, no solo se redujo la inversión inicial, ya que se pudo especificar un enfriador más pequeño, sino que la regeneración también está ayudando a reducir los costes operativos".
Robusto y fiable
Desde que el contrato le fue adjudicado en julio de 2021, HRS tardó menos de doce meses en instalar el BDS, completando la puesta en marcha en junio de 2022.
"HRS ha trabajado con el equipo del proyecto JH-KBR JV desde 2020 y nos encantó cuando nos pidieron que presentáramos una oferta", añade Ella. "Nuestra experiencia en gestión de proyectos, fabricación y logística nos permitió superar los primeros retos de diseño y responder a los cambios necesarios durante el proceso de diseño y fabricación. Como resultado, pudimos entregar un sistema de alta calidad que ha funcionado según las especificaciones desde su instalación".
El equipo de John Holland-KBR señaló que, de las cinco soluciones licitadas, la tecnología del BDS de HRS destacó sobre las otras, además de un excelente soporte técnico para ayudar a desarrollar aún más el proyecto con Melbourne Water, desde el concepto inicial hasta un diseño detallado y funcional.
Desde su puesta en marcha, el HRS BDS ha tenido un buen rendimiento y ha cumplido sus objetivos de rendimiento, sin averías ni intervenciones.
El proyecto de actualización ha mejorado la fiabilidad y la calidad del suministro de biogás a la central eléctrica de ETP, aumentando su capacidad para proporcionar más de 36.000 MWh (aproximadamente 130TJ) de energía térmica para el calentamiento de procesos, lo que implica una menor dependencia del gas natural, ayudando a que el complejo sea más autosuficiente, además de reducir las emisiones de gases.
