PROYECTO G.M.V.E.L Gestión, minimización y valorización energética de lodos de EDAR. Experiencia a escala piloto.

Transcripción

1 PROYECTO G.M.V.E.L Gestión, minimización y valorización energética de lodos de EDAR. Experiencia a escala piloto. Energy & Waste S.l. Telf.: jreina@ewtech-ing.com

2 Índice. 1.- Sectores de actividad 2.- Gestión de lodos de EDAR basado en procesos térmicos. o o Problemática Experimentación a escala piloto. 3.- Conclusiones. 4.- Invitación

3 1.- Sectores de actividad. 1,1- Tratamiento de gases. Limpieza/acondicionamiento del biogás (reducción de humedad, partículas, H 2 S y siloxanos). Transformación del biogás en combustible para la automoción de coches o para su inyección a la red de gas natural. Limpieza de gases procedentes de proceso de pirólisis y gasificación. Equipos línea de biogás. Rompedores de espumas, filtro de gravas, pote de condesados, filtros de partículas, etc.

4 1,2,- Tratamiento de aguas. Secado por aspersión de concentrados y aguas salinas. Inertización en fase dispersa de lixiviados. Desgasificación de aguas vía membranas (CO 2, O 2, NH 3 ) Reducción del nivel de amonio en aguas residuales.

5 1,3,- Tratamiento de RSU. (W2E). Recuperación térmica de metales vía pirólisis (Al y Cu). Secado de lodos en lecho fluidizados. Gasificación de biomasa (maderas, lodos, papel, cartón, etc.)

6 1,4,- Proyectos I+D+i Todas las tecnologías aquí presentadas son resultados del trabajo de investigación y desarrollo del grupo y constituyen propiedad intelectual de Energy & Waste.

7 2.- Gestión de lodos de EDAR basado en procesos térmicos. o Problemática Lodo generado en al tratamiento de agua residuales urbanas. (Residuos o subproducto)

8 o Alternativas Hasta la fecha, las vías principales de eliminación y/o gestión de lodos han sido las siguientes: aplicaciones en tierras de cultivo, deposición controlada en vertederos, incineración y vertido al mar. En la figura 1 se muestra una estimación de la evolución de las distintas alternativas de gestión de los lodos para la UE hasta el 2005 (Werther y Ogada, 1999).

9 o Nuevas vía de gestión Las vías alternativas de tratamiento comprenden procesos termoquímicos de índole diversa, como la pirolisis y la gasificación. Estos procesos transforman la materia orgánica de los lodos en gases combustibles o en materiales para otros usos. Tal es el caso de la producción de carbón activo. o Objetivo 1. Presentar los resultados de las pruebas de gasificación en un reactor de lecho fijo de corriente ascendente a escala piloto. 2. Comparar los resultados con otros ensayos realizados a escala de laboratorio en un reactor de lecho fluidizado. Presentados en literatura

10 2.1- Conceptos básicos. 1,- Se llama gasificación a la reacción de los productos orgánicos, a alta temperatura, en presencia de oxidantes en cantidades inferiores a las estequiométricamente necesarias para la oxidación total (combustión). Este proceso se encuentra en cierta medida entre la pirólisis y la combustión. 2,- En la gasificación (convencional) la materia a tratar se somete a una temperatura comprendida entre 700 y 900 ºC en pequeña cantidad de oxígeno (20 a 40 % del estequiométrico). Como resultado se obtiene un gas combustible cuyas características están relacionadas, tanto con la calidad del material a tratar, como con las condiciones de operación del equipo. 3,- Etapas del proceso de gasificación: a).- Secado. Endotérmico b).- Pirólisis. Endotérmico c).- Combustión. Exotérmico d).- Gasificación. Auto térmico

11 Figura 2. Etapas y zonas del proceso de gasificación. Proceso auto térmico

12 o Experimentos o Escala de laboratorio Los experimentos de gasificación se han realizado en un reactor de lecho fluidizado en lecho de arena. Las condiciones de temperatura (750, 800 y 850ºC) y relación estequiométrica de aire (25 y 30%). Los parámetros más significativos evaluados han sido: producción y composición del gas producto. Autor. Manyá y colaboradores. Univ de Zaragoza.

13 o Resultados

14 o Escala piloto 1. Acondicionamiento del lodo. El lodo procedente de la operación de secado viene en forma de partículas de tamaño no uniforme y con un nivel de sequedad por debajo del 5 %. Para poder tratar esta materia en el gasificador se requiere que la materia tenga determinadas dimensiones, para ello se opto por la formación de pellet. Figura 3. Lodos seco.edar Montornet

15 2,- Pelletización del lodo. Estos pellet son de partícula de determinada dimensión y forma. Para logra la pelletización de este material se hizo a su vez necesario el humedecimiento del lodo seco hasta alcanzar una humedad cercana al 10 %.

16 3,- Planta de gasificación. Gasificador de lecho fijo de corriente invertida.

17 4,- Resultados. Condición del ensayo. 1. Caudal de aire. 13 gramos de aire x gramo de pellet 2. Caudal de lodo. 20 kg/h 3. Presión de trabajo. 100 mbar 4. Temperatura de operación ºC 5. Nota. Solo se realizaron 5 experiencias. o 3 a 850 ºC o 2 a 1200 ºC

18 4,1- Resultados de la simulación. Gas (kg/h) (Nm 3 /h) Qgas H 2.235, ,59 CO 189,98 8,6% CO2 536,41 15,4% CH4 33,53 2,65% C2H4 51,41 2,32% C2H6 22,35 0,941% H2 11,18 7,1% N ,08 63,5% H2O 0,00 0,0% Total 100,4% PCI 4.197,57 kj/nm 3 g.s 662,72 kwe 0,66 MW η 45,55 % RGas/R 1,58 Nm 3 gas/kgr 1,99 Kggas/KgR 0,59 kwe/kgres 472,82 kwt/kgres Residuos-Aprox Residuo Lodo Ash (kg/h) 387,675 Fr (kg/h) ALQ (kg/h) 52,0875 Toper (ºC) 850 Poper (bara) 1 Dimensionado Aprox. Htotal 8,78 m Hf reeboard 2,17 m Hlibre Transp 3,75 m Hlecho exp 2,86 m Hlecho fluid 2,44 m Hlecho fijo 2,33 m DFreeboard 3,18 m Dlecho 2,12 m Reactivos Aire H2O FA (kg/h) 1.498,60 FV (kg/h) 25,83 (Nm 3 /h) 1.161,71 RVap/R 0,02 RAir/R 1,33 Chemical Equilibrium Calculation

19 30-40 % Biodigestor Secador Gasificador Energy & Waste 5.- Modelo de gestión, minimización y valorización vía térmica. Gas Potencias Generada Electricidad 0,87 MWe 0,8 MWt GESTIÓN, MINIMIZACIÓN Y VALORIZACIÓN DE LODOS Generación Calor + electricidad Gas Limpieza biogás Limpieza del gas Aire Agua 850 ºC Aire gases Potencias 0,35 MWe Potencia 1,8 MWt Gas Generada 0,85 MWt Consumida Electricidad % Lodo PTAS 3,75 Tn/h Lodo PTAS 3 Tn/h Lodo Humedo % H Coste /Tn Lodo PTAS 0,6 Tn/h Lodo seco 8-12 % H Limpieza del gas Recuperación de calor Agua Alquitran + Cenizas Generación Calor + electricidad Aire caliente Aire frio Lodo Inversión aprox 2,2 M Inversión aprox 4,5 M Inversión aprox 1,59 M Amortización 4,3 años Aire Aire Aire Aire caliente 500 ºC 250 ºC Aire 500 ºC

20 3.- Conclusiones. a) Los resultados de los ensayos de gasificación realizados a diferentes escalas demuestran que estos lodos son gasificables, permitiendo obtener un gas combustible. o Que la composición de este gas tiene gran dependencia de las temperatura de operación b) Se presenta un modelo de gestión basado en técnica de tratamiento térmico de estos lodos dónde el proceso es energéticamente sostenible. c) El nivel de minimización esta íntimamente ligado con la cantidad de agua eliminada en la operación de secado y con el contenido de cenizas presente el los lodos a gasificar.

21 4,- Invitación. Quedan invitados a participar a la 14ª edición del curso. 1. Titulo: Operación de instalaciones de captación/limpieza de biogás. Tipos de curso: Capacitación/formación. Modalidad del curso: Teórico Valencia-Grupo DAM Aguas Univ-Vigo-Grupo Energy Lab Información. jreina@ewtech-ing.com Telf.:

22 Gracias