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Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de biomasa de mediana potencia

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Presentación realizada por Raquel Ramos, Responsable de la Unidad de Procesos de Conversión Térmica en CEDER-CIEMAT, en el 10º Congreso Internacional de Bioenergía "Retos de la biomasa hacia 2020" (2015)

Acceso al vídeo en el canal de AVEBIOM en youtube en este link https://youtu.be/4jloDbovVW8?list=PLiI9QXKYMxh06h-WnlG7007bUkwPg6sKV

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Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de biomasa de mediana potencia

  1. 1. TECNOLOGÍAS DE CONTROL DE EMISIONES PARA INSTALACIONES TÉRMICAS DE MEDIANA POTENCIA DE BIOMASA Raquel Ramos Casado
  2. 2. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa • Monóxido de carbono (CO) • Compuestos orgánicos volátiles (VOC). • Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), se encuentran en parte en la materia particulada. • Materia particulada inhalable inferior a 10 micras (PM10), compuesta de:  Carbono elemental (EC), hollín.  Compuestos orgánicos (COC), alquitranes.  Partículas inorgánicas (IA) • Óxidos de nitrógeno(NOX). • Dióxido de azufre (SO2) 2 Emisiones en la combustión de biomasa Fuente: Nussbaumer, 2010
  3. 3. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa3 • Propuesta de directiva (Dic. 2013) • Acuerdo del consejo (Jun. 2015) • Diferentes combustibles: biomasa sólida • Instalaciones 1-50 MW potencia térmica  5-50 MW (01/01/2025)  1-5 MW (01/01/2030) • Nuevas plantas: tras la aprobación • Énfasis: contaminantes con implicación en la salud humana Limitación de emisiones de ciertos contaminantes en plantas de media potencia BIOMASA SÓLIDA (límites de emisión) Contaminante Plantas existentes Nuevas plantas Casos especiales mg/Nm3 * mg/Nm3 * mg/Nm3 * SO2 200 200 NOx 650 300 145 ó 200[1] Partículas 30 ó 45[1] 20 ó 25[1] 5 ó 10[1] * A condiciones del gas 273,15K 101,3 kPa y 6% contenido en O2 [1] En plantas con potencia térmica menor de 5MW
  4. 4. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa • Características del combustible  Humedad, tamaño, densidad • Diseño del equipo  Turbulencia, tiempo de residencia • Condiciones de la combustión  Exceso de oxígeno, temperatura • Mantenimiento de la instalación  Problemas asociados al ensuciamiento 4 Medidas primarias para control de emisiones CALIDAD DEL BIOCOMBUSTIBLE REGULACIÓN Y MANTENIMIENTO TECNOLOGÍA EMISIONES
  5. 5. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa5 Medidas secundarias para control de emisiones de partículas TEXTILES ELÉCTRICOS INERCIALES
  6. 6. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa • Multiciclones La más extendida actualmente • Scrubber • Electrofiltro seco • Electrofiltro húmedo Normalmente de tipo tubular • Filtro de mangas Normalmente de pulsos 6 Medidas secundarias para control de emisiones de partículas Fuente: Pretzl R., 2005
  7. 7. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa • Claro efecto de la economía de escala • Filtros de mangas  En España el coste de filtro de mangas para planta de 1 MW es 30-45 k€.  Inversión: 16% del coste de la caldera en 2 MW[1] • Electrofiltros  Inversión: 25% del coste de la caldera en 2 MW[1] 7 Comparación de tecnologías disponibles y costes asociados [1] Fuente: Nussbaumer, 2006 Comparación tecnologías MULTI- CICLONES VENTURI SCRUBBERS ELECTRO- FILTROS FILTROS DE MANGAS Eficiencia (%) <90 (50-80) 90 (89-93) >95 (95-99) >99 (98-99 +) Emisiones (mg/Nm3 )* >150 49-70 5-35 <20 Condiciones de operación sensible Sistema húmedo Resistividad de las cenizas Temperatura (<250ºC) Coste de inversión Bajo Medio Muy alto Alto Costes de explotación relativa 2/100 15/100 7/100 20/100 Comentarios Insuficiente Necesidades de tratamiento Alta pérdida de carga * muy variable para cada caso, considerar orden de magnitud
  8. 8. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa8 Proyecto coordinado ITC-UPV-CIEMAT (2014-2016). • Base experimental planta piloto 1 MW • Desarrollo de:  sensores robustos de bajo coste  herramientas de predicción y optimización de la operación de unidades de biomasa  sistemas flexibles de control de emisiones • Evaluación del impacto sobre la calidad del aire de contaminantes primarios y secundarios CLEANBIOM: Estrategia integrada para predecir, controlar y garantizar la sostenibilidad de la combustión de biomasa de residuos agrícolas y forestales. Financiado por MINECO del Gobierno de España en convocatoria Plan Nacional Retos para Sociedad de 2013.
  9. 9. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa9 CLEANBIOM. Plataforma experimental Combustor lecho fluidizado burbujeante • Hasta 1MW potencia de entrada • Sistema de alimentación versátil • Salida 1000 Nm3/h gases a 230ºC Módulo de precipitación electrostática • 2 campos, 1,5 m de longitud cada uno • superficie total de colección 33,6 m2 • ancho de calle 200 mm • sección transversal 1,12 m2 • potencial máximo 35 kV Módulo de filtro textil • Área total superficial 30 m2 • Limpieza por pulsos de aire • 24 bolsas en 8 grupos • Tejido membrana teflón
  10. 10. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa10 • Diferencia de humedad y preparación de los combustibles • Emisión SO2 muy bajo, por el bajo contenido de S en la biomasa • Emisión de HCl encontrada con eucalipto por el contenido en Cl de la biomasa • Nivel de NOx más relacionado con las condiciones de combustión • Carbono total (COT)  14,43 mgC/Nm3 *  85,20 mgC/Nm3 * CLEANBIOM: Resultados Emisiones encontradas Combustible (%Hu) SO2 NOx Partículas mg/Nm3 * mg/Nm3 * y** mg/Nm3 * Pélets astilla poda olivar (7,1) 22 292 1,2 – 3,6 Astilla de eucalipto (15,7) 6,6 290 0,16 – 0,5 * A condiciones del gas 273,15K 101,3 kPa y 6% contenido en O2 **NOx significa (NO+NO2) expresado como dióxido de nitrógeno (NO2)
  11. 11. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa11 CLEANBIOM: Resultados Eficacia >95% en un amplio rango de tamaños 0,1 y 50 mm Gas bruto pélets de astilla olivar Gas bruto astillas de eucalipto
  12. 12. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa12 CLEANBIOM: Resultados
  13. 13. 13 Gracias • Raquel Ramos Casado • CIEMAT España • Email: raquel.ramos@ciemat.es Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas de mediana potencia de biomasa

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