intro tratamientos térmicos

1. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 1
Introducción a los
Tratamientos Térmicos de
Residuos

2. 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

3. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 3
Incineración
Sistema General de una Planta de Incineración

4. 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…)

5. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 5
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

6. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 6
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

7. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 7
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 *

8. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 8
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 *

9. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 9
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

10. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 10
Introducción al Tratamiento Térmico
Análisis Elemental de los RSU y su Poder Calorífico

11. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 11
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

12. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 12
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 *

13. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 13
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

14. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 14
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.

15. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 15
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

16. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 16
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

17. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 17
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

18. 13/04/2015 ALBERTO ORÍO HERNÁNDEZ 18
Introducción al Tratamiento Térmico
Productos obtenidos vs. agente gasificante
Biomasa
Residual
(CnHmOx)
Aire en
exceso
(N2 + O2)
N2, O2
CO2
H2O
COMBUSTIÓN
INCINERACIÓN
calor
vapor
electricidad