La Unidad de Procesos de Conversión Térmica dispone en el CEDER-CIEMAT de un conjunto de instalaciones de distintas potencias y tecnologías, destinadas al desarrollo e implementación de sistemas avanzados de combustión y gasificación de biomasa y residuos. Estas instalaciones están dotadas de la instrumentación y de los analizadores necesarios para estudiar las condiciones de operación óptimas, las emisiones generadas en procesos de combustión y la calidad del gas de gasificación. Se estudian distintos sistemas de depuración de gases de combustión para conseguir el cumplimiento de la legislación vigente en materia de emisiones. Por último, se analizan las distintas etapas de limpieza del gas de gasificación para definir el uso final del gas más adecuado. De este modo, se da respuesta a las exigencias tecnológicas y a las limitaciones medioambientales vigentes y futuras.
- Instalaciones de Combustión
- Instalaciones de Gasificación
- Sistemas de muestreo y análisis de gases
Planta de Combustión en Lecho Fluido Burbujeante de 1MWt
Instalación piloto de combustión de biomasa u otros combustibles sólidos en lecho fluidizado burbujeante, con dos posibilidades de filtración para la depuración del gas: filtro de mangas o filtro híbrido (precipitador electrostático y filtro de mangas).Preparada para el estudio de condiciones de operación, eficiencia, emisiones y de los problemas asociados a las características del combustible, tales como fenómenos de corrosión y de formación de depósitos y aglomerados.Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en laboratorio. Posibilidad de comparar con ensayos en otras tecnologías (lecho fluido vs parrilla) y de estudiar el comportamiento de distintos sistemas de filtración del gas.
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica de 600 kW a 1 MW. Cámara de combustión de 1 m de diámetro y 4 m de altura. Combustibles sólidos de granulometría hasta 50 mm. Posibilidad de alimentar mezclas de varios combustibles y añadir inerte en continuo (varias tolvas conectadas).
Entradas de aire primario (aire de fluidización), secundario y terciario, con posibilidad de regular la cantidad y proporción de todos ellos.
Dispone de una soplante para la introducción de aire y de un extractor de humos, que mantiene una depresión en el horno.
Registro de parámetros de proceso (temperaturas, presiones, caudales) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) y partículas en humos en continuo. Depuración del gas mediante filtro de mangas o precipitador electrostático y filtro de mangas.
Planta de Combustión en Parrilla Móvil de 500 kWt
Instalación comercial con cámara de combustión de parrilla móvil y caldera pirotubular con producción de agua caliente. Dispone de extracción de cenizas y de limpieza de los tubos del intercambiador mediante aire comprimido en continuo. Está adaptada para el estudio de las condiciones de operación, eficiencia, emisiones y de los problemas asociados a las características del combustible, tales como fenómenos de corrosión y de formación de depósitos y aglomerados. Dispone de un multiciclón a la salida de la caldera para la eliminación de las partículas más gruesas presentes en los gases de combustión. Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio. Posibilidad de comparar con ensayos en otras tecnologías (lecho fluido vs parrilla).
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica desde 350 kW hasta 500 kW. Aire primario bajo parrilla y 6 toberas de aire secundario en los laterales de la cámara de combustión, con posibilidad de regular la cantidad y proporción de ambos. Admite combustibles sólidos de muy bajas densidades y diferentes tamaños. Posibilidad de alimentar mezclas de varios combustibles y añadir aditivo inerte en continuo (varias tolvas conectadas). Dispone de tres soplantes para la introducción de aire y de un extractor de humos, que mantiene una depresión en la cámara de combustión. Registro de parámetros de proceso (temperaturas, presiones, caudales) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) y partículas en humos en continuo.
Planta de Combustión Ciclónica de 160 kWt
Instalación piloto con cámara de combustión ciclónica y caldera pirotubular con producción de agua caliente. Está adaptada para el estudio de las condiciones de operación, emisiones y de los problemas asociados a las características del combustible, tales como aglomeración de cenizas. Dispone de un multiciclón a la salida de la caldera y de un filtro de mangas para la eliminación de las partículas gruesas y finas, respectivamente. Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica de 160 kW. La cámara está dividida en dos partes: una sección cilíndrica térmicamente aislada y una región con forma cónica donde se transfiere el calor al agua. En la zona cilíndrica el combustible se quema en suspensión y en la cónica tiene lugar la combustión de los compuestos volátiles, CO y partículas. El sistema de alimentación consiste en una tolva con rompe-bóvedas y un sinfín con capacidad de hasta 40 kg/h. Dispone de soplante para la introducción del aire de combustión y de extractor de humos. Registro de parámetros de proceso (temperaturas y caudales) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) en continuo.
Caldera de Combustión en Parrilla Móvil de 40 kWt
Instalación comercial para biomasa con cámara de combustión de parrilla móvil y caldera pirotubular con producción de agua caliente. Dispone de extracción de cenizas y de limpieza de los tubos del intercambiador mediante un sistema mecánico, en continuo. Adaptada para el estudio de condiciones de operación, eficiencia, emisiones y de posibles problemas asociados con las características del combustible, tales como fenómenos de corrosión y formación de depósitos y aglomerados. Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica de 25 kW a 40 kW, dependiendo del combustible utilizado (biomasa herbácea o leñosa, respectivamente). Aire primario bajo parrilla y entrada de aire secundario en la cámara de combustión (proporción de ambos regulable entre varias posiciones). Admite combustibles molidos o peletizados de residuos agroindustriales o forestales. Posibilidad de realizar ensayos en continuo de larga duración. Dispone de extractor de humos. Registro de parámetros de proceso (temperaturas, presiones, caudales) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) y partículas en humos en continuo.
Caldera comercial de condensación de 25 kWt
Caldera comercial de condensación para biomasa con alimentación inferior al quemador y caldera pirotubular con producción de agua caliente. El intercambiador de calor es espiral y dispone de limpieza automática con inyectores de agua. El quemador dispone de limpieza automática. Las cenizas caen al cenicero, de donde, en la caldera experimental, se eliminan manualmente para evitar mezcla de cenizas entre ensayos. Adaptada para el estudio de condiciones de operación, eficiencia, emisiones y de posibles problemas asociados con las características del combustible, tales como fenómenos de formación de depósitos y aglomerados. Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica de 25 kW, con posibilidad de trabajar en modo de modulación automática o en cinco niveles diferentes de potencia prefijados. Puede trabajar en condiciones de condensación o no, siempre con una alta eficiencia por la baja temperatura de los humos a la salida. Dispone de soplante para la introducción del aire de combustión (aire primario y secundario) y de extractor de humos que mantiene una depresión adecuada en la cámara de combustión. Admite combustibles peletizados o de granulometría similar a los pélets de 6 mm de diámetro. Registro de parámetros de proceso (temperaturas, presiones, caudales, eficiencia) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) en continuo y partículas en humos con muestreos discontinuos.
Estufa comercial de pélets y de hueso de aceituna de 10 kWt
Estufa de pélets y hueso de aceituna con alimentación superior al quemador y eliminación de cenizas en continuo. Dispone de limpieza de los tubos del intercambiador de accionamiento manual. Adaptada para el estudio de condiciones de operación, eficiencia, emisiones y de posibles problemas asociados con las características del combustible, tales como fenómenos de formación de depósitos y aglomerados. Medida de emisiones (gases y partículas). Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
Especificaciones técnicas:
Capacidad térmica de 10 kW, con posibilidad de trabajar en modo de modulación automática o en cuatro niveles diferentes de potencia prefijados. Tiene posibilidad de aportar aire caliente a tres estancias diferentes. Tiene la tolva integrada con capacidad para un día de combustible. Dispone de extractor de humos que mantiene una depresión adecuada en la cámara de combustión. Admite pélets o hueso de aceituna como combustible. Registro de parámetros de proceso (temperaturas, presiones, caudales) y análisis de gases (O2, CO2, CO, NOx, SO2, TOC, NH3, HCl, CH4, NO, NO2, N2O, entre otros) en continuo y partículas en humos con muestreos discontinuos.
Bancos de ensayos para calderas y estufas domésticas
La Unidad dispone de varios bancos de ensayo para instalar calderas y estufas domésticas con el fin de ser probadas en laboratorio. Así, es posible la instalación de una estufa con una potencia térmica de hasta 20 kW y de dos calderas con un rango de potencia entre 15 y 50 kWt para estudiar el comportamiento de cada dispositivo con combustibles diferentes bajo condiciones de operación controladas, siguiendo un protocolo basado en los estándares existentes. (EN 303-5, EN 14785, EN 16510 y Eco-diseño). Chimeneas independientes monitorizadas para emisiones de gases y partículas. Sistemas de refrigeración de agua controlados con registro de caudales y temperaturas.
Se dispone de los instrumentos requeridos para la medida de todos los parámetros (temperaturas; caudal de aire, humos y agua; calor transferido; presiones) y de un sistema central de adquisición de datos para las estufas y calderas instaladas en los bancos de ensayos.
Instalación piloto de gasificación de lecho fluidizado circulante atmosférico con un sistema de limpieza de gases anexo que consta de ciclón, intercambiador de calor, filtro de mangas, lavadores de gases a baja temperatura y antorcha. El sistema de alimentación es estanco y consiste en dos tolvas y dos tornillos sinfín. Además, tiene una tolva para la adición de material inerte al lecho. La eliminación de cenizas se produce de forma continua mediante un sinfín refrigerado. Dispone de análisis de gases en continuo con varios puntos de muestreo. Instrumentación necesaria para control de la operación de gasificación y de un sistema de adquisición de datos de la planta. Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
Instalación piloto de gasificación de lecho fluidizado burbujeante atmosférico con sistema de retención de partículas ciclónico y antorcha. El sistema de alimentación es estanco y consiste en dos tolvas y dos tornillos sinfín. Además, tiene una tolva para la adición de material inerte al lecho. La eliminación de cenizas se produce de forma continua mediante un sinfín refrigerado. Salida de gases preparada para conectar a sistemas de investigación en limpieza, lavado y craqueo. Dispone de análisis de gases en continuo con varios puntos de muestreo. Instrumentación necesaria para control de la operación de gasificación y de un sistema de supervisión, mando y adquisición de datos de la planta. Recogida de muestras de combustible y cenizas para su caracterización posterior en el laboratorio.
