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

1. TECNOLOGÍAS DE CONTROL DE EMISIONES
PARA INSTALACIONES TÉRMICAS
DE MEDIANA POTENCIA DE BIOMASA
Raquel Ramos Casado

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Tecnologías de control de emisiones para instalaciones térmicas
de mediana potencia de biomasa12
CLEANBIOM: Resultados

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