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PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA RESIDUAL Y PRODUCTOS OBTENIDOS
fermentación
digestión
anaerobia
digestión
aerobia
Pirólisis
Gasificación
Combustión o Incineración
etanol
metano
compost
coque
alquitranes
gas de síntesis
calor
Termoquímicos
Bioquímicos
13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 4
Introducción al Tratamiento Térmico Orden de Preferencia en la Gestión de Residuos
1. Prevención: minimizar su generación
2. Preparación para la reutilización
3. Reciclado
4. Otras formas de valorización: Tecnologías de
valorización térmica (pirólisis, gasificación e
incineración con recuperación de energía)
5. Eliminación: Por vertido subterráneo o sobre el terreno,
incineración simple (sin recuperación de energía…)
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Introducción al Tratamiento Térmico Reutilización, Valorización, Eliminación de RSU
Planta Integral
de tratamiento
de RSU
RSU
familiar
40% COMPOSTAJE
14% RECICLADO
RDF: 40%
VERTEDERO escorias y cenizas
15-20% consumo familiar
INCINERACIÓN
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Introducción al Tratamiento Térmico Definición de Tratamiento Térmico
Definición: Modificación de las características del residuo por efecto de la temperatura.
Tipos de tratamientos térmicos: Secado (desde 100ºC)
Pirólisis (300-600ºC)
Gasificación (700 -1100ºC)
Combustión o Incineración (850-1100ºC) Con recuperación energética
Sin recuperación energética
Alta temperatura: vitrificación (>1300ºC) y plasma térmico (>5.000ºC)
90-95% de los residuos sometidos a ttos. térmicos se incineran
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Introducción al Tratamiento Térmico Factores Principales que afectan a los ttos térmicos
Temperatura
Composición de los Residuos: % humedad
%C, %H, %O, etc (análisis elemental) *
Composición del Agente Gasificante N2
Aire
• En exceso
• En defecto
H2O
O2
CO2
Mezcla de ellos *
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Introducción al Tratamiento Térmico Factores Principales que afectan a los ttos térmicos
Temperatura
Composición de los Residuos: % humedad
%C, %H, %O, etc (análisis elemental) *
Composición del Agente Gasificante N2
Aire
• En exceso
• En defecto
H2O
O2
CO2
Mezcla de ellos *
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Introducción al Tratamiento Térmico Análisis Elemental o Caracterización del Residuo
Determinación del contenido de elementos simples de un combustible: C, H, S, N, O, cenizas, humedad y agua combinada Halógenos, metales
C: orgánico o inorgánico (carbonatos).
H: orgánico o inorgánico (agua, humedad).
S: da lugar a escorias perjudiciales y SOx.
N: no aporta energía. A altas T, contribuye a la formación de NOx
O: reduce el poder calorífico, pero contribuye a reducir las necesidades de aire de combustión. Ej:
Papel: 32% C; 5.5% H; 42% O 4.200 kcal/kg Plásticos: 83% C; 13,5% H; 2% O 9.000 kcal/kg
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Introducción al Tratamiento Térmico
Análisis Elemental de los RSU y su Poder Calorífico
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Introducción al Tratamiento Térmico
Caracterización del RSU. Resumen
40% Materia Orgánica (que debería compostarse) PCI=1.800 kcal/kg
45% Combustible o RDF (Refuse Derivated Fuel) PCI=4.500 kcal/kg
20% Papel 4.200 kcal/kg 10% Cartón 3.900 kcal/kg 11% Plásticos 9.000 kcal/kg 3% Textiles 3.600 kcal/kg 1% Madera 4.400 kcal/kg
15% Inertes (Vidrio, Metales, Otros) y cenizas PCI=0 kcal/kg
Valor medio del RSU
PCI = 2100 kcal/kg *
(PCI mínimo para producir la combustión autosostenida ~ 2000kcal/kg)
poder calorífico inferior: el calor producido sin aprovechar la energía de condensación del agua
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Introducción al Tratamiento Térmico Factores Principales que afectan a los ttos térmicos
Temperatura
Composición de los Residuos: % humedad
%C, %H, %O, etc (análisis elemental) *
Composición del Agente Gasificante N2
Aire
• En exceso
• En defecto
H2O
O2
CO2
Mezcla de ellos *
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Introducción al Tratamiento Térmico Composición del Agente Gasificante
Tratamiento Térmico
biomasa residual CxHyOz
calor
Pirólisis gasificación combustión
Concentración de oxígeno
agente oxidante (aire, H2O, O2)
calor calor
Secado
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Introducción al Tratamiento Térmico Relación Equivalente – Aire Estequiométrico
La composición del agente gasificante depende:
Contenido de humedad de la biomasa
Defecto o exceso de aire respecto al necesario para la
combustión total estequiométrica:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
relación equivalente (ER)= O2introducido/O2estequiométrico
Compuestos mayoritarios: N2, CO2, H2O, CO , H2
Compuestos minoritarios: CH4, C2H4, C2H6, C2H2,...
Contaminantes o subproductos no deseados:
alquitranes, NH3, HCN, H2S, HC-Cl, metales alcalinos.
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Introducción al Tratamiento Térmico Productos obtenidos vs. agente gasificante
Biomasa
Residual
(CnHmOx) C(s) o char
CO + CO2
H2
CH4
C2H4
C2H6
CnHm
PCIgas= 20-25 MJ/m3
calor
PIRÓLISIS
Gas Inerte
N2
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Aire en
defecto
(N2 + ½ O2)
Introducción al Tratamiento Térmico Productos obtenidos vs. agente gasificante
Biomasa
Residual
(CnHmOx) N2, O2
CO2
H2O
CO
H2
CH4
C2H4, CnHm
PCI = 4-6 MJ/m3
GASIFICACIÓN
(oxidación parcial)
calor
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Vapor de
agua
(H2O)
Introducción al Tratamiento Térmico Productos obtenidos vs. agente gasificante
Biomasa
Residual
(CnHmOx) N2, O2
CO2
H2O
CO
H2
CH4
C2H4, CnHm
PCI = 12-20 MJ/m3
GASIFICACIÓN
(oxidación parcial)
calor