guijarro
Post on 08-Nov-2014
12 Views
Preview:
TRANSCRIPT
NUEVOS AVANCES EN LA INCINERACIÓN DE
RESIDUOS URBANOS
GASIFICACIÓNY
COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS
Carlos Guijarro Castro(Director Técnico SUFI)
-Mayo de 2.009-
2
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. LEGISLACIÓN APLICABLE
3. SOLUCIÓN PROPUESTA. TRATAMIENTO INTEGRAL
4. PROCESO MECÁNICO-BIOLÓGICO
5. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA. INCINERACIÓN
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA. GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA (DIRECT MELTING)
7. CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE ALTERNATIVO
8. VENTAJAS DEL SISTEMA PROPUESTO
3
1. INTRODUCCIÓN1.1. Producción de R.U. en España
•La generación de RSU en España ha aumentado un 60% en los últimos 15 años, estimándose en unos 528 kg de residuo por habitante y año.
•El rechazo enviado a vertedero es de entre el 50%-70% de las toneladas de residuo tratado, desaprovechándose un material con gran contenido energético de origen.
4
1. INTRODUCCIÓN1.2. Generación por Comunidades
100,0%24.356.31546.157.8221,446TOTAL0,2%44.62071.4481,711Melilla
0,2%43.75577.3891,549Ceuta
0,7%162.011317.5011,398La Rioja
4,5%1.099.1352.157.1121,396País Vasco
1,2%289.840620.3771,280Navarra
2,6%624.6361.426.1091,200Murcia
14,7%3.587.0956.271.6381,567Madrid
3,8%924.7622.784.1690,910Galicia
2,0%486.8221.097.7441,215Extremadura
10,8%2.625.2005.029.6011,430Valencia
17,7%4.300.6227.364.0781,600Cataluña
3,5%842.6772.043.1001,130Castilla-La Mancha
4,3%1.043.5702.557.3301,118Castilla y León
1,4%342.093582.1381,610Cantabria
6,3%1.523.0342.075.9682,010Canarias
3,2%791.0081.072.8442,020Baleares
2,2%536.1811.080.1381,360Asturias
2,6%634.4661.326.9181,310Aragón
18,3%4.454.7908.202.2201,488Andalucía
DistribuciónProducción(t/año)
PoblaciónPadrón 2.008kg/hab/día
5
1. INTRODUCCIÓN1.3. Plan de Energías Renovables
•El Plan de Energías Renovables (PER) estima en un 12,1% el consumo de energía primaria abastecido en el 2.010 por las energías renovables.
•La valorización térmica de los RSU implica una alternativa a los residuos fósiles y un menor vertido de los mismos, con las consecuentes ventajas económicas y ecológicas.
6
1. INTRODUCCIÓN1.4. Potencial Energético del R.U.
•En España actualmente el potencial energético de los RSU asciende a 2,1 Mtep, para una cantidad de 15,8 millones de toneladas de RSU (65% del total de RSU producido).
COMPOSICIÓN MEDIA R.U. EN ESPAÑA
100,0%TOTAL
12,3%Otros
1,0%Maderas
4,1%Metales
7,0%Vidrio
10,6%Plásticos
21,0%Papel-cartón
44,0%Materia Orgánica
PorcentajeComponente
Fuente: II Plan Nacional de R.U.
Materia Orgánica
Papel-cartón
Plásticos
Vidrio
Metales
Maderas
Otros
7
1. INTRODUCCIÓN1.5. Producción Eléctrica Potencial
24% ORGÁNICO Biodegradable
20% ORGÁNICONo Biodegradable
10% RECICLABLE
37% COMBUSTIBLE
9% INERTE
Biometanización25t x 120 m3/t x 5.000 kcal/m3------------------------------------ x 0,38 = 6.628 kwhe
860 kcal/kwh
Si por cada 100 ton de RSU se generan 34.593 kwhe, con las 24.356.315 ton estimadas para 2.009, se generarían aproximadamente 8.425,6 Gwhe/año
37t x 2.600 kcal/kg------------------------- x 0,25 = 27.965 kwhe
860 kcal/kwh
Estabilización
Valorización Térmica
CompostEnmienda Orgánica
Equivalente al consumo de:
1,5 millones deViviendas Estándar
Equivalente al consumo de:
1,8 millones de m3/añode gas natural
Equivalente al consumo de:
4,5 millones de ton/añode gasoil
8
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.1. Directiva Aplicable 2008/98/CE
Directiva 2008/98/CE
Relativa a los Residuos
Directiva 2000/76/CERelativa a la
Incineración de Residuos
Directiva1999/31/CE
Relativa al Vertido de Residuos
Directiva1994/62/CE
Relativa a los Envases y sus
Residuos
RECICLAJE VALORIZACIÓN
ENERGÉTICA
VERTIDO
Real Decreto653/2003
de Incineración de Residuos
Real Decreto1481/2001
de Eliminación de Residuos en Vertedero
Ley11/1997
de Envases y Residuos de
Envases
Trasposición Trasposición Trasposición
9
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.2. Definiciones
TRATAMIENTO
Operaciones de valorización o eliminación, incluidas la preparación anterior a la valorización o eliminación.
VALORIZACIÓN
Cualquier operación cuyo resultado principal sea que el residuo sirva a una finalidad útil al sustituir a otros materiales que de otro modo se habrían utilizado para cumplir una función particular, o que el residuo sea preparado para cumplir esa función, en la instalación o en la economía en general.
ELIMINACIÓN
Cualquier operación que no sea la valorización, incluso cuando la operación tenga como consecuencia secundaria el aprovechamiento de sustancias o energía.
DIRECTIVA 2008/98/CE, artículo 3
10
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.3. Jerarquía de Residuos
DIRECTIVA 2008/98/CE, artículo 4
La presente jerarquía de residuos servirá de orden de prioridades en la legislación y la política sobre la prevención y la gestión de los
residuos:
a) prevención;
b) preparación para la reutilización;
c) reciclado;
d) otro tipo de valorización, por ejemplo,la valorización energética; y
e) eliminación
11
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.4. Operaciones de Valorización
DIRECTIVA 2008/98/CE, anexo II
R1 Utilización principal como combustible u otro modo de producir energía
R2 Recuperación o regeneración de disolventes
R3 Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan como disolventes (incluidos el compostaje y otros procesos de transformación biológica)
R4 Reciclado o recuperación de metales y de compuestos metálicos
R5 Reciclado o recuperación de otras materias inorgánicas
R6 Regeneración de ácidos o de bases
R7 Valorización de componentes utilizados para reducir la contaminación
R8 Valorización de componentes procedentes de catalizadores
R9 Regeneración u otro nuevo empleo de aceites
R10 Tratamiento de los suelos que produzca un beneficio a la agricultura o una mejora ecológica de los mismos
R11 Utilización de residuos obtenidos a partir de cualquiera de las operaciones numeradas de R1 a R10.
R12 Intercambio de residuos para someterlos a cualquiera de las operaciones enumeradas entre R1 y R11
R13 Almacenamiento de residuos en espera de cualquiera de las operaciones numeradas de R1 a R12
12
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.4. Operaciones de Valorización
DIRECTIVA 2008/98/CE, anexo II
R1 Utilización principal como combustible u otro modo de producir energía
Se incluyen aquí las instalaciones de incineración destinadas al tratamiento de residuos sólidos urbanos sólo cuando su eficiencia energética resulte igual o superior a:
• 0,60 tratándose de instalaciones en funcionamiento y autorizadas conforme a la legislación comunitaria aplicable desde antes del 1 de enero de 2.009;
• 0,65 tratándose de instalaciones autorizadas después del 31 de diciembre de 2.008.
aplicando la siguiente fórmula:
Eficiencia Energética = (Ep - (Ef + Ei)/(0,97 x (Ew + Ef))
donde:
Ep es la energía anual producida como calor o electricidad, que se calcula multiplicando la energía en forma de electricidad por 2,6 y el calor producido para usos comerciales por 1,1 (GJ/año).Ef es la aportación anual de energía al sistema a partir de los combustibles que contribuyen a la producción de vapor (GJ/año).Ew es la energía anual contenida en los residuos tratados, calculada utilizando el poder calorífico neto de los residuos (GJ/año).Ei es la energía anual importada excluyendo Ew y Ef (GJ/año).
13
2. LEGISLACIÓN APLICABLE2.4. Operaciones de Valorización
DIRECTIVA 2008/98/CE, anexo II
R3 Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan como disolventes (incluidos el compostaje y otros procesos de transformación biológica)
Esto incluye la gasificación y la pirólisis que utilizan los componentes como elementos químicos.
R5 Reciclado o recuperación de otras materias inorgánicas
Esto incluye la limpieza del suelo que tenga como resultado la valorización del suelo y el reciclado de materiales de construcción inorgánicos.
R12 Intercambio de residuos para someterlos a cualquiera de las operaciones enumeradas entre R1 y R11
Si no hay código R apropiado, pueden quedar incluidas aquí las operaciones iniciales previstas a la valorización, incluido el tratamiento previo, tales como, entre otras, el desmontaje, la clasificación, la trituración, la compactación, la peletización, el secado, la fragmentación, el acondicionamiento, el reenvasado, la separación, la combinación o la mezcla, previas a cualquiera de las operaciones enumeradas de R1 a R11.
14
3. SOLUCIÓN PROPUESTA.TRATAMIENTO INTEGRAL
ENTRADA100%
Materiales Reciclables
9%
PRETRATAMIENTO MECÁNICO
AUTOMATIZADO
FRACCIÓN ORGÁNICA
41%
FRACCIÓN INORGÁNICA
50%
COMPOSTAJEESTABILIZACIÓN
Compost14%
VALORIZACIÓN ENERGÉTICA
INCINERACIÓNGASIFICACIÓN ALTA
TEMPERATURA
RECHAZO AFINO12%
Vitrificado2%
GAS DE SÍNTESISEnergía Eléctrica
850 kWh/ton
VERTIDO CERO
15
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.1. Justificación del Proceso
Proceso diseñado para cumplir con la jerarquía de gestión de Residuos Urbanos como “c) reciclado” y d) otro tipo de valorización":
CONDICIONANTES
•Máximo reciclado o recuperación de sustancias orgánicas – R3 (compostaje o estabilización, gasificación).
•Máxima recuperación de metales y de compuestos metálicos – R4 (selección de férricos y aluminio).
•Máxima recuperación de otras materias inorgánicas – R5 (selección de vidrio, plásticos, briks, etc.).
•Objetivo Final: Vertido CERO.
16
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.2. Recuperación de Materiales
17
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.2. Recuperación de Materiales
Fuente: SUFI, Planta de Mataró
18
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.2. Recuperación de Materiales
Fuente: SUFI, Planta de Mataró
19
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.3. Estabilización de Orgánico
20
4. PROCESO MECANICO-BIOLÓGICO4.3. Estabilización de Orgánico
Fuente: SUFI, Planta de Mataró
21
5. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.INCINERACIÓN
INCINERACIÓN
DEFINICIÓN
Oxidación completa (exceso O2) para producir:
Calor (Componente Útil) -> CICLO DE VAPOR -> ENERGÍA ELÉCTRICA
VARIABLES DE PROCESO
Proporción del Oxígeno: 20 - 40% superior al estequiométrico.Temperatura: 850 – 1.200 ºC.
Características del combustible: Residuo en Masa o Seleccionado (> 1.000 Kcal/Kg).
22
5. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.INCINERACIÓN
CÁMARA DE COMBUSTIÓN
TRATAMIENTODE GASES
ESCORIAS
AIRE
RESIDUO
TURBINA GENERADOR ELECTRICIDAD
PÉRDIDAS
Rendimiento Térmico : 85%
RendimientoTotal: 23%
CHIMENEA
CENIZAS
GASES
CALDERADE VAPOR
23
5. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.INCINERACIÓN
HornoCámara de Oxidación
Caldera de Recuperación
24
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
La Gasificación es definida por la Directiva 2008/98/CE como “R3 - Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan como disolventes”
INCONVENIENTES
VENTAJAS
• Inversión algo mas elevada que la incineración.•Mismos inconvenientes de la pirólisis.
•Inversión muy elevada.
•Gasificación parcial.
•Las cadenas largas no se rompen produciendo alquitranes, dioxinas y furanos.
•Producen cantidad de residuos no gasificados completamente.
•Producen subproductos contaminantes y no comercializables.
• Bajas emisiones. La atmósfera reductora evita la formación de dioxinas y furanos que por la alta temperatura son destruidos totalmente.
• Vertido CERO, el proceso solo produce gases combustibles, vapor de agua y ácidos orgánicos en forma vítrea.
•Tecnología contrastada y aplicada al tratamiento de todo tipo de residuos (Japón).
•Proceso similar a la pirólisis pero en un ambiente de alta presión (17 atm).
•Aumenta la eficacia del proceso de pirólisis.
•Alternativa a la incineración.
•Tecnología contrastada, aunque por el momento aplicada solo en ciertos sectores (aceites, neumáticos).
A Alta Temperatura
(Direct Melting)
A PresiónA Baja Temperatura
(Pirólisis/Termólisis)
TECNOLOGÍAS DE GASIFICACIÓN
25
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
TECNOLOGÍA PROBADA DERIVADA DE LOS ALTOS HORNOS
DIRECT MELTING
26
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
27
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
28
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
•La alta temperatura (1.600 ºC) y la atmósfera reducida del lecho hace que se suprima enormemente la formación de dioxinas. Las pocas dioxinas producidas se descomponen gracias a la alta temperatura y un tiempo de residencia adecuado en la cámara de combustión secundaria.
62 mg/Nm3200 mg/Nm3NOx
< 1mg/Nm310 mg/Nm3Partículas
< 0,0001ng_TEQ/Nm30,1ng-TEQ/Nm3Dioxinas
Valores
Habituales
Directiva 2000/76
Límites de Emisión
•La alta temperatura y presión negativa del horno disminuye el riesgo de explosión y de licuado del gas.
•El diseño del horno hace que la alimentación se realice de manera continua y de manera sencilla.
•La utilización de coque como combustible junto al propio residuo hace mas estable y fácil la operación.
29
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA.GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
VENTAJAS DEL PROCESO
1. ALTA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN DE CALOR O ELECTRICIDAD
2. SUPRESIÓN DE LA FORMACIÓN DE DIOXINAS
3. PROCESO REAL Y DE OPERACIÓN SEGURA
4. RECUPERACIÓN DE VITRIFICADO DE ALTA CALIDAD Y METALES
5. FUNCIONAMIENTO CONTRASTADO
30
6. VALORIZACIÓN ENERGÉTICA. GASIFICACIÓN A ALTA TEMPERATURA
(DIRECT MELTING)
2
2
2
2
1
2
2
2
2
3
Líneas
Marzo 2.008Mezclado (incluso voluminosos)91.250 t/añoChikushino/ogori/Motoyama Association, FUKUOKA10
Noviembre 2.006
Mezclado (incluso voluminosos)35.770 t/añoHamada Area Association, SHIMANE9
Marzo 2.006Mezclado (incluso voluminosos)29.200 t/añoAki Area Association, KOCHI8
Marzo 2.006Mezclado e Industrial (incluso inquemados incineradora)
52.925 t/añoIbaraki Environment Protection Foundation, IBARAKI7
Febrero 2.004RDF114.610 t/añoFukuyama Recycle Power Corp., HIROSHIMA6
Marzo 2.003Mezclado (incluso voluminosos)40.150 t/añoSaiki Area Association, OITA5
Marzo 2.003Mezclado (incluso voluminosos)58.400 t/añoMorioka/Shiwa Area Association, IWATE4
Febrero 2.003Mezclado (incluso voluminosos)13.870 t/añoHidaka-Chubu Association, HOKKAIDO3
Marzo 2.003Mezclado (incluso voluminosos)43.800 t/añoAmagi/Asakura/Mitsui Association, FUKUOKA2
Marzo 2.003Mezclado (incluso voluminosos)70.080 t/añoKahamihara City, GIFU1
AntigüedadTipo ResiduoCapacidad
3 4 6 10
31
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.1. Desarrollo de Tecnologías
SUFI, S.A. desarrolla proyectos de I+D+i encaminados a la
utilización en plantas de valorización del RDF preparado
a partir del rechazo del RU
Proyecto para desarrollo de técnicas de valorización de rechazos de RCD y
RSU, y su aprovechamiento como combustible, en unión con Geocycle
(HOLCIM)
PROYECTO DESARROLLO TECNOLOGÍAS COMBUSTIBLE ALTERNATIVO
32
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.2. Preparación del Combustible
Línea de Preparación de RDF Combustible
El rechazo obtenido en las líneas de resto, envases, voluminosos y la fracción gruesa extraída en el proceso de afino, es triturado para conseguir la granulometría adecuada y alimentado a foso.
Del foso se alimentará a almacenamiento intermedio del RDF para el secado térmico.
En el sistema de secado se deshidratará el residuo. Con esta medida se consigue aumentar la calidad del producto que se llevará a Valorización, lo que se traduce en un incremento del poder calorífico del residuo.
33
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.3. Potencial Energético del R.U.
Variación TípicoResiduos de comida 600-800 700 8Madera 4.000-5.000 4.600 2Papel y cartón 2.400-4.000 2.500 12Plásticos 6.200-7.200 6.600 3Textiles 3.000-4.000 3.400 6Vídrio 98Metales 98
Nota: Valoración sobre base secaFuente: Gestión integral sobre los residuos sólidos
PCI en Kcal/kg Cenizas y otros rechazos en %COMPONENTES
CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
34
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.4. Composición del Combustible
Materiales no combustibles (piedras,
cristal, metales) 1%
Otras fuentes de energía fósiles (textiles, goma, compuestos, etc) 25%
Plásticos 9%
Fuentes de energía renovables (papel,
textiles, materia orgánica, resto de ignición de las
partículas finas) 65%•Poder calorífico: 16-18 MJ/kg•Contenido en agua: 15% en peso•% de transferencia total de residuo: 53% en peso•% de transferencia total de biomasa: 34% en peso de residuo
Composición en % en peso del producto combustible obtenido a partir de RDF
35
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.5. Comparativa Composición RDF-Biomasa
36
Factor de emisión de CO2 global
Poder calorífico
Emisiones específicas de
CO2 global
Posibilidad de energía
renovable
Emisiones específicas de
CO2 fósil
Factor de emisión de CO2 fósil
g CO2/MJ MJ/kg g CO2/kg % g CO2/kg g CO2/MJ
Carbón puro 111 8,6 955 0 955 111
Carbón de antracita 93 29,7 2762 0 2762 93
Fuel-oil 74 35,4 2620 0 2620 74
Gas natural 56 31,7 1775 0 1775 56
Combustible RDF 71 15 1065 66,8 354 24
Fuente de energía
EMISIONES EFECTIVAS DE CO2 A LA ATMÓSFERAComparación entre fuentes de energía fósiles y energía procedente de RDF
7. CARACTERÍSTICAS DELCOMBUSTIBLE ALTERNATIVO
7.6. Emisiones de CO2
37
8. VENTAJAS DEL SISTEMA PROPUESTO
•Sostenibilidad Medioambiental y Social
•Valorización del Residuo No Aprovechable como Energía Eléctrica y/o Biocombustible
•Recuperación de Calor
•Instalación de Vertido Mínimo, reduciendo al máximo la necesidad de Vertederos
•No Produce Cenizas y/o Escorias
•No Emite Gases Contaminantes
AHORRO DE EMISIONES DE CO2 Y GASES DE EFECTO INVERNADERO, POR LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE
Y ELIMINACIÓN DEL VERTEDERO
top related