Estàndards de qualitat pels biocombustibles llenyosos. Mireia Codina, CTFC

  • 428 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
No Downloads

Views

Total Views
428
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
0
Comments
0
Likes
1

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Estàndards de qualitat pels biocombustibles llenyosos Mireia Codina 29 de juny de 2012, Vielha Projecte BTCII http://www.biomasstradecentre2.eu El contingut d’aquesta presentació només compromet a la seva autora i no reflecteixnecessàriament l’opinió de la Unió Europea. Ni la EACI ni la Comissió Europea són responsables de la utilització que es podrà fer de la informació que hi figura
  • 2. Índex• Què és la biomassa?• Tipus de biomassa• Formes comercialitzables• Característiques dels biocombustibles sòlids• Normes de qualitat
  • 3. Què és la biomassa?Matèria orgànica originada en un procésbiològic, espontani o provocat, utilitzable com a font d’energia renovable
  • 4. Tipus de biomassa• Restes forestals: biomassa forestal primària (BFP) Transformades i –Tractaments silvícoles (arbres petits, torts, posades al mercat, capçades...) poden tenir la• Indústries forestals: biomassa forestal mateixa forma, però secundària el seu origen és –Primera transformació (escorça, costers, diferent i, per tant, serradures...) també els costos de transformació i les –Segona transformació (retalls, encenalls...) seves implicacions• Residus agrícoles: socioeconòmiques –Poda d’espècies llenyoses –Cultiu d’espècies herbàcies (palla)• Indústries agroalimentàries (closques fruits secs, pinyols, clofolla arròs, marro cafè...)
  • 5. Un cop tenim això, pot ser difícil FOTO ESTELLES conèixer el seu origen Certificació d’origen? Traçabilitat?
  • 6. Formescomercialitzables
  • 7. LlenyaForma cilíndrica o cònica, molt heterogènia•Humitat variable•Relativament econòmica(130 €/t)•PCI: 3.900 kWh/t20•Cendres <1,5%
  • 8. EstellaFragments de fusta de petita dimensió, obtinguts per tallmecànic, de forma irregular•Humitat: 20 – 40%bh•Preu: 35 – 120 €/t•PCI: 3.500 kWh/t30•Cendres < 1%
  • 9. Pèl·letsFusta mòlta comprimida a alta temperatura, de formacilíndrica (8 – 12 mm)•Humitat: ~ 10%bh•Preu: 150 - 200€/t•PCI: 4.900 kWh/t10•Cendres <0,5%
  • 10. BriquetesFusta mòlta comprimida a alta temperatura, de formacilíndrica (5-13 cm diàmetre y 5-30 cm longitud) o enforma de maó•Humitat: ~10%bh•PCI: 4,7-5 kWh/kg•Cendres <0,5%
  • 11. Característiques delsbiocombustibles sòlids
  • 12. Poder calorífic El poder calorífic és la quantitat de calor alliberada per la combustió d’1 kg de combustible amb una pressió d’1 bar•Poder calorífic superior (PCS): l’aigua originadaen la combustió es troba en forma líquida•Poder calorífic inferior (PCI): l’aigua originadaen la combustió es troba en forma de vapor
  • 13. PCI i la humitatLa humitat és el factor que més influeix en el PCI, ja que com més humitat conté el biocombustible, més baixa serà la quantitat de calor aportada Variació teórica del poder calorífic inferior segons la humitat de lestella 6000 5000 Poder calorífic inferior (kWh/t) 4000 3000 2000 1000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Humitat % (base humida - contingut de aigua)
  • 14. Energia continguda en la biomassa 400 litres 1000 kg estella gasoil calefaccióFont: David Pérez
  • 15. Humitat Segons els forestals Base seca (humitat – feuchtigkeit – moisture content dry basis – humidité sur base sèche) X 100Segons els industrials fabricants de les calderes Base humida (contingut de aigua - wassergehalt – moisture content wet basis – humidité sur masse brute)
  • 16. Determinació de la humitat (mètode de referència) Assecat en estufa a 105 +-2ºC Fins a pesada constant (diferència menor de 0,2%) (pes net inici – pes net final) HBH% = 100 x (pes net inici) (pes net inici – pes net final) HBS% = 100 x (pes net final)
  • 17. Estimació de la humitat• Absorció de raigs X• Espectroscòpia de la radiació d’infraroig proper• Ressonància magnètica-nuclear• Polaritat dielèctrica del material• Microones• Conductivitat elèctrica
  • 18. Estimació de la humitat (propietats dielèctriques) Humímetre per a mostres (FS3, BM1, BM2) Humímetre per asuperfície de piles (FS200-HT) Schaller GmbH
  • 19. Estimació de la humitat (conductivitat elèctrica) Schaller GmbH
  • 20. Conductivitat
  • 21. Granulometria• Distribució granulomètrica: percentatge en pes de partícules que passen a través d’una sèrie de tamisos amb obertura de malla decreixent.• Referència: mida de malla a partir de la qual passa el 80% del material• Depèn de: ajustos estelladora, espècie, humitat, mida de la fusta, velocitat de rotació del tambor, estat de les ganivetes...
  • 22. Tamisadora CTFC
  • 23. Durabilitat• La durabilitat és la mesura de la resistència dels combustibles densificats com a conseqüència dels processos de manipulació i transport.• Per a determinar la durabilitat d’una mostra, es sotmet a cops controlats entre ells i les parets d’una cambra rotatòria.
  • 24. Durabilitat dels pèl·letsPèl·lets poc durables acumulen partícules fines a les sitges on s’emmagatzemen i poden ocasionar fallides en els sistemes d’alimentació de les calderes www.archiexpo.com
  • 25. Contingut en cendres •Estelles netes (només fusta): cendres < 1% del pes sec •Presència d’acícules: cendres < 1,5% •Presència d’escorça: cendres > 1,5 % Més cendres, més costos de gestióFont: Eija Alakangas, 2005
  • 26. Existeix normalització?Existeixen normes austríaques (ÖNORM) i alemanyes (DIN) que regulen molts paràmetres d’estelles i pèl·lets AENOR (UNE) adopta les normes que emanen del Comitè Europeu de Normalització (CEN) No són de compliment obligatori (decret, llei, etc.) L’assoliment de la qualitat està relacionat amb el bon funcionament de la caldera (exigències dels usuaris)
  • 27. Què s’entén per qualitat ? Conjunt de propietats clau que indiquen l’aptitud d’uncombustible per a un ús específic
  • 28. Criteris de qualitat Estàndard Propietat Importància europeu Emmagatzematge, PCI, pèrdues, autoignició, temperatura i UNE-CEN/TSHumitat eficiència en la combustió 14774Contingut en Costos en l’eliminació de cendres, risc formació dipòsits, UNE-CEN/TScendres emissions de partícules 14775 UNE-CEN/TSPoder calorífic Ús del combustible, disseny de la planta 14918Distribució de la Problemes d’heterogeneïtat, propietats d’assecat, selecció UNE-CEN/TSmida de sistema transport, formació de voltes, formació pols, porositat, 15149partícula afecta al comportament en la combustióDensitat de Densitat de pila, propietats de combustió i gasificació, UNE-CEN/TSpartícula rendiment 15150Densitat aparent Densitat energètica, problemes de logística, d’espai i despeses UNE-CEN/TSde la pila en emmagatzematge i transport 15103
  • 29. Criteris de qualitat Estàndard Propietat Importància europeu Canvis en la qualitat, problemes durant el transport,Durabilitat pèrdues de combustible, formació de pols, problemes en UNE-CEN/TSmecànica de l’emmagatzematge, fallades al sistema d’alimentació, 15210pèl·lets i briquetes emissions de pols durant la combustióContingut de C, H UNE-CEN/TS Influeix en el poder calorífic i emissions de NOxiN 15104Contingut de Cl, Corrosió, disminueix la temperatura de fusió de les UNE-CEN/TSNa i K soluble en cendres, emissions de partícules 15105aigua Influeix en la descomposició tèrmica i en el UNE-CEN/TSVolàtils comportament en la combustió 15148 UNE-CEN/TSFusibilitat Problemes de formació d’escòries i sinteritzats 15370
  • 30. UNE-EN 14961: Biocombustiblessòlids. Especificacions i classes de combustibles
  • 31. UNE-EN 14961Projectes de normes:• PNE-EN 14961-1 - Part 1: Requisits generals• prEN 14961-2 – Part 2: Pèl·lets de fusta• prEN 14961-3 – Part 3: Briquetes de fusta• prEN 14961-4 – Part 4: Estelles de fusta• prEN 14961-5 – Part 5: Llenya• prEN 14961-6 – Part 6: Pèl·lets no fusters per ús no industrial
  • 32. Classificació de l’origen i fonts de biocombustibles sòlids• Grups: –Biomassa llenyosa: arbres, matolls i arbustos –Biomassa herbàcia: plantes amb tija no llenyosa i que es marceixen al final de l’estació de creixement –Biomassa de fruits: parts de la planta que contenen les llavors –Conjunts i mescles: material d’origen variat; la barreja pot ser intencionada (conjunt) o no intencionada (mescla)
  • 33. Classificació de l’origen i fonts debiocombustibles sòlids Font: UNE-EN 14961-1
  • 34. Biomassa llenyosa• Procedent del bosc: fusta de bosc, parcs i plantacions i boscos de creixement ràpid• Subproductes i residus d’indústries de fusta: – residus de fusta no tractats químicament residus de l’escorçat, serrat o reducció de mida, moldejat, premsat... – residus de fusta tractats químicament, sempre que no continguin metalls pesats o compostos orgànics halogenats com a resultat del tractament amb conservants de fusta o tractament de recobriment• Fusta usada: restes de fusta post-consum• Conjunts i mescles: de les categories anteriors
  • 35. Formes comercialitzables
  • 36. Granulometria• Normes de referència: – Austríaca (per l’abundància de calderes d’aquest origen): ÖNORM M 7133 – Europea (d’obligada referència): UNE-EN 14961-1 i UNE-EN 14961-4
  • 37. ÖNORM M 7133 Mida de l’estella Valors extrems de Rangs permesos segons tamisat les partículesClasseestella màx. 20% 60-100% màx. 20% màx. 4% Secció Longitud G30 >16 mm 16-2,8mm 2,8-1 mm <1 mm 3 cm2 8,5 cm G50 >31,5 mm 31,5-5,6 mm 5,6-1 mm <1 mm 5 cm2 12 cmG100 > 63 mm 63-11,2 mm 11,2-1 mm <1 mm 10 cm2 25 cm
  • 38. EN 14961-1 i 14961-4 Mida de l’estella Classe estella Part principal, mín. 75% en pes P16A 3,15 – 16 mm P16B 3,15 – 16 mm P45A 8 – 45 mm P45B 8 – 45 mm P45B 3,15 – 45 mm(restes de tallada) P63 8 – 63 mm P63 3,15 – 63 mm(restes de tallada) P100 16 – 100 mm P100 3,15 – 100 mm(restes de tallada)
  • 39. Classes d’humitat i cendres• Classes d’humitat: –M20, M30, M35: humitats menors o iguals al 20, 30, 35% hbh• Classes de contingut en cendres: –A1.0, A1.5, A3.0: quantitat de cendres sobre pes sec igual o inferior a l’1, 1,5 ó 3%
  • 40. Qualitat i certificacions de pèl·letsEls paràmetres físics Els paràmetres químics de que defineixen la de que defineixen la qualitat del pèl·let són: qualitat del pèl·let es refereixen al contingut –Diàmetre en: –Llargada –Clor –Densitat aparent –Sofre –Poder calorífic –Nitrogen –Humitat –Coure –Crom –Fins –Arsènic –Durabilitat mecànica –Cadmi –Cendres –Mercuri –Comportament de fusió –Plom de les cendres –Níquel –Zinc
  • 41. Certificació ENplus• ENplus es basa en la norma europea EN 14961-2• Classifica els pèl·lets de fusta en 3 qualitats: – A1: pèl·lets de fusta verge i residus de fusta sense tractar químicament, amb baixos continguts en cendres, N i Cl – A2: pèl·lets amb un contingut de cendres, N i Cl lleugerament més alt que A1 – B: permet utilitzar també fusta reciclada i residus industrials (no tractats químicament)• Més informació: http://www.pelletenplus.es
  • 42. Certificació ENplusParàmetres de ENplus- ENplus- Unitat DINplus EN-Bqualitat A1 A2Diàmetre mm 4≤D≤10 6 (±1) 6 (±1) 6 (±1) 3,15 ≤ L ≤ 3,15 ≤ L ≤ 3,15 ≤ L ≤Longitud mm ≤5 x D 40 40 40Densitat aparent kg/map - ≥ 600 ≥ 600 ≥ 600PCI MJ/kg ≥ 18 ≥ 16,5 ≥ 16,5 ≥ 16,0Humitat bh % en pes ≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 10Fins % en pes ≤1 ≤1 ≤1 ≤1Durabilitat % en pes ≥ 97,7 ≥ 97,5 ≥ 97,5 ≥ 95,5mecànica % sobre pesCendres ≤ 0,5 ≤ 0,7 ≤ 1,5 ≤ 3,0 secComportament defusió de les cendres ºC - ≥ 1200 ≥ 1100 ≥ 1100(DT)1 1DT, temperatura de deformació
  • 43. CLASSES DE PÈL·LETS ÖNORM M 7135E
  • 44. Conseqüències manipulació i tractament inadequat del biocombustible Circumstància prèvia a la Conseqüències combustióHumidificació del Disminució del seu poder calorífic i augment del consumbiocombustibleAltes temperatures Modificació de la forma, consistència i durabilitat dels pèl·letsContaminació metàl·lica degut Increment del contingut en cendres, incrementant així les operacions de manteniment ia la maquinària i eines neteja.utilitzadesContaminació atmosfèrica Increment del contingut en metalls pesants (plom, zinc), comportant un increment deldegut al trànsit contingut en cendres.Contaminació per contacte amb Increment del contingut en silici, reduint el poder calorífic.el terra Increment del contingut en nitrogen, sofre i clor, donant lloc a més emissions.Presència d’escorça Increment del contingut en cendres, incrementant així les operacions de manteniment i neteja.Tractaments químics (pintura, Increment del contingut en metalls i elements inorgànics, reduint el poder calorífic iconservants, adhesius...) incrementant el contingut en cendres. Font: EN 14961-1
  • 45. Gràcies per la seva atenció Mireia CodinaÀrea d’Aprofitaments Fusters i Biomassa http://afib.ctfc.cat/Centre Tecnològic Forestal de Catalunya http://www.ctfc.cat/ Butlletí INFOBIOMASSA http://infobio.ctfc.cat/ mireia.codina@ctfc.cat biomassa@ctfc.cat
  • 46. PCI de les espècies catalanes Humitat bh 0 5 10 15 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 45 50 60 Alzina 5.307 5.008 4.709 4.409 4.110 3.960 3.811 3.661 3.512 3.362 3.212 3.063 2.913 2.614 2.314 1.716 Roure 4.975 4.692 4.410 4.127 3.844 3.703 3.562 3.420 3.279 3.138 2.996 2.855 2.714 2.431 2.148 1.583 Pi roig 5.338 5.037 4.736 4.436 4.135 3.984 3.834 3.684 3.533 3.383 3.232 3.082 2.931 2.631 2.330 1.728k W h /t Pinassa 5.296 4.997 4.698 4.400 4.101 3.952 3.802 3.653 3.504 3.354 3.205 3.056 2.906 2.607 2.309 1.711 Pi blanc 5.082 4.794 4.506 4.218 3.930 3.786 3.642 3.498 3.354 3.210 3.066 2.922 2.778 2.490 2.202 1.626 Pi pinyer (fusta) 5.374 5.071 4.769 4.466 4.164 4.012 3.861 3.710 3.558 3.407 3.256 3.104 2.953 2.651 2.348 1.743 Pollancre 4.815 4.540 4.266 3.991 3.716 3.579 3.442 3.304 3.167 3.030 2.892 2.755 2.618 2.343 2.068 1.519 Castanyer 5.184 4.891 4.598 4.305 4.012 3.865 3.718 3.572 3.425 3.279 3.132 2.986 2.839 2.546 2.253 1.667 Faig 4.951 4.670 4.388 4.107 3.825 3.684 3.544 3.403 3.262 3.121 2.981 2.840 2.699 2.418 2.136 1.573 Fonts: Energuía, Pla de Biomassa, CTFC, Biocalor, ETA Heiztechnik GmbH, Projecte Biosouth, Technologie- und Förderzentrum
  • 47. Referències normatives sobre qualitat d’estellaNormes i especificacions tècniques vigentsUNE 164001:2005 EX - Biocombustibles sólidos. Método para la determinación del poder calorífico.UNE 164001:2005 EX ERRATUM:2008 - Biocombustibles sólidos. Método para la determinación del poder calorífico.UNE 9017:1992 - Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles sólidos de origen no fósil.UNE-CEN/TS 14774-1:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación del contenido de humedad. Método de secado en estufa. Parte 1: Humedad total. Método de referencia.UNE-CEN/TS 14774-2:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación del contenido de humedad. Método de secado en estufa. Parte 2: Humedad total. Método simplificadoUNE-CEN/TS 14774-3:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación del contenido en humedad. Método de secado en estufa. Parte 3. Humedad de la muestra para análisis general.UNE-CEN/TS 14775:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Método para la determinación del contenido en cenizas.Veure http://www.aenor.es/desarrollo/normalizacion/normas/resultadobuscnormas.asp?c tn=AEN/CTN%20164&opcion=1&opproyecto2=vigor (cerca normes per CTN: AEN/CTN 164 en web AENOR)
  • 48. Referències normatives sobre qualitat d’estellaUNE-CEN/TS 14778-1:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Muestreo. Parte 1: Métodos de muestreo.UNE-CEN/TS 14778-2:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Muestreo. Parte 2: Métodos para el muestreo de material en partículas transportado en camionesUNE-CEN/TS 14779:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Muestreo. Métodos para la preparación de planes y certificados de muestreo.UNE-CEN/TS 14780:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la preparación de muestras.UNE-CEN/TS 14961:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Especificaciones y clases de combustibles.UNE-CEN/TS 15103:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la densidad aparente de pila.UNE-CEN/TS 15104:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Determinación del contenido total de carbono, hidrógeno y nitrógeno. Métodos instrumentales.UNE-CEN/TS 15105:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para determinación de cloruro, sodio y potasio solubles en agua.UNE-CEN/TS 15148:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Método para la determinación del contenido en materias volátiles.UNE-CEN/TS 15149-1:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la distribución de tamaño de partícula. Parte 1: Método del tamiz oscilante con apertura de malla igual o superior a 3,15 mm.UNE-CEN/TS 15149-2:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la distribución de tamaño de partícula. Parte 2: Método del tamiz vibrante con apertura de malla inferior o igual a 3,15 mm.UNE-CEN/TS 15149-3:2007 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la distribución de tamaño de partícula. Parte 3: Método del tamiz rotatorio.Veure http://www.aenor.es/desarrollo/normalizacion/normas/resultadobuscnormas.asp?ctn=AEN/CTN %20164&opcion=1&opproyecto2=vigor (cerca normes per CTN: AEN/CTN 164 en web AENOR)
  • 49. Referències normatives sobre qualitat d’estellaUNE-CEN/TS 15150:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la densidad de partículas.UNE-CEN/TS 15210-1:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la durabilidad mecánica de pélets y briquetas. Parte 1: Pélets.UNE-CEN/TS 15210-2:2008 EX - Biocombustibles sólidos. Métodos para la determinación de la durabilidad mecánica de pélets y briquetas. Parte 2: Briquetas.UNE-CEN/TS 15234:2009 EX - Biocombustibles sólidos. Aseguramiento de la calidad del combustible.UNE-EN 1860-1:2003 - Aparatos, combustibles sólidos y sistemas de encendido para el asado en barbacoas. Parte 1: Barbacoas que utilizan combustibles sólidos. Requisitos y métodos de ensayo.UNE-EN 1860-1:2003/A1:2006 - Aparatos, combustibles sólidos y sistemas de encendido para el asado en barbacoas. Parte 1: Barbacoas que utilizan combustibles sólidos. Requisitos y métodos de ensayo.UNE-EN 1860-2:2005 - Aparatos, combustibles sólidos y sustancias de encendido para el asado en barbacoas. Parte 2: Carbón vegetal y briquetas de carbón vegetal para barbacoas. Requisitos y métodos de ensayoUNE-EN 1860-3:2004 - Aparatos, combustibles sólidos y sustancias de encendido para el asado en barbacoas. Parte 3: Sustancias de encendido de combustibles sólidos para barbacoas. Requisitos y métodos de ensayo.UNE-EN 1860-3:2004/A1:2006 - Aparatos, combustibles sólidos y sustancias de encendido para el asado en barbacoas. Parte 3: Sustancias de encendido de combustibles sólidos para barbacoas. Requisitos y métodos de ensayo.UNE-EN 1860-4:2005 - Aparatos, combustibles sólidos y sustancias de encendido para el asado en barbacoas. Parte 4: Barbacoas de un solo uso que utilizan combustibles sólidos. Requisitos y métodos de ensayo.Veure http://www.aenor.es/desarrollo/normalizacion/normas/resultadobuscnormas.asp?c tn=AEN/CTN%20164&opcion=1&opproyecto2=vigor (cerca normes per CTN: AEN/CTN 164 en web AENOR)
  • 50. Referències normatives sobre qualitat d’estellaProjectes de normesPNE-CEN/TS 14588 - Biocombustibles sólidos. Terminología, definiciones y descripcionesPNE-EN 14774-1 - Biocombustibles sólidos. Determinación del contenido de humedad. Método de secado en estufa. Parte 1: Humedad total. Método de referencia.PNE-EN 14774-2 - Biocombustibles sólidos. Determinación del contenido de humedad. Método de secado en estufa. Parte 2: Humedad total. Método simplificadoPNE-EN 14774-3 - Biocombustibles sólidos. Determinación del contenido en humedad. Método de secado en estufa. Parte 3. Humedad de la muestra para análisis general.PNE-EN 14775 - Biocombustibles sólidos. Método para la determinación del contenido en cenizas.PNE-EN 14918 - Biocombustibles sólidos. Determinación del poder calorífico.PNE-EN 14961-1 - Biocombustibles sólidos. Especificaciones y clases de combustibles. Parte 1: Requisitos generales.PNE-EN 15103 - Biocombustibles sólidos. Determinación de la densidad aparente de pila.PNE-EN 15148 - Biocombustibles sólidos. Determinación del contenido en materias volátiles.PNE-EN 15210-1 - Biocombustibles sólidos. Determinación de la durabilidad mecánica de pélets y briquetas. Parte 1: Pélets. http://www.aenor.es/desarrollo/normalizacion/normas/resultadobuscnormas.asp?c tn=AEN/CTN%20164&opcion=1&opproyecto2=vigor (cerca normes per CTN: AEN/CTN 164 en web AENOR)
  • 51. Altres normes en esborrany a la UEprEN 14961-2 – Wood pelletsprEN 14961-3 – Wood briquettesprEN 14961-4 – Wood chipsprEN 14961-5 – FirewoodprEN 14961-4 – Non-woody pellets for non-industrial useISO/CD 17225-1 – Solid biofuels – Fuel specifications and classes. Part 1: General requirements