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TORREFACCIÓN DE BIOMASA14 Noviembre 2013
XII FORO INIA DE COLABORACION PUBLICO-PRIVADA
PRODUCCION E INDUSTRIA FORESTAL
• La torrefación es un tratamiento termoquímico de la biomasa a temperaturas de200-300ºC en ausencia de oxígeno
• La torrefacción transforma la biomasa en un producto con mejores característicasque la biomasa original lo que reduce los costes de transporte, almacenamiento ymolienda y puede utilizarse en el desarrollo de nuevos productos:
• Aumento del PCI (10-15% en base seca equivalente a un 60-150 % en base húmeda)
1. ¿Que es la torrefación de biomasa? ¿Que cambios p roduce?
• Aumento del contenido en carbono (aumento del 8-13% relativo)
• Disminución del contenido en fibra (reducción del 20-35% relativo)
• Disminución del consumo energético en molienda (disminución del 60-80)%
• Modificación de la química superficial (menos grupos polares)
• Modificación de la estructura de la lignina
• Aumenta la resistente a la actividad biológica, no se degrada
• Disminución de la humedad de equilibrio (<10%)
• Como COMBUSTIBLE:
• Mayor densidad energética (x4) y menores costes de transporte (1/4) (de los pelletstorrefactados 12.0-13.7 Gj/m3 respecto a 3.0-3.2 Gj/m3 de la astilla húmeda)
• Estructura menos fibrosa que reduce el coste de molienda/pulverización (1/3)
• Mayor resistencia al agua y a la actividad biológica lo que la hace mas estable en elalmacenamiento
2. Ventajas
• Combustible más homogéneo y con menor humedad (3-9% de humedad)
• Como MATERIAL:
• Propiedades interesantes para el desarrollo de nuevos productos:
• Mayor estabilidad dimensional
• Resistencia a actividad biológica
• Menor absorción/adsorción de agua/humedad
• Menos fibrosa, pulverizada genera partículas de menor tamaño y más esféricas,
• 2006-2007: Estudio de viabilidad para aplicaciones de co-combustión
• 2007-2008: Evaluación y seleción de tecnologias. Ensayos de laboratorio ypequeña planta piloto.
• 2008-2009: Diseño y contrucción de la planta piloto industrial. Puesta en marcha.
• 2010: Modificaciones en la planta piloto. Traslado de la planta piloto de Noain alCB2G en Aoiz.
HITOS
3. Experiencia de CENER en torrefacción
CB2G en Aoiz.
• 2011: Torrefacción de astilla de haya. Primeras pruebas de peletizado.Desarrollo del modelo del reactor de torrefacción.
• 2012: Torrefación y peletizado de haya y pino.
• 2013: Torrefación y peletizado de pino, paja de cereal y chopo
• Procesado de nuevos materiales : 2014 en el marco del proyecto SECTOR(www.sector-project.eu ):
• Eucalipto, paulonia, poda de olivo y paja de cereal.
Astilla de haya Astilla de pino Paja de cereal Astilla de Chop o
MATERIALES PROCESADOS EN LA PLANTA PILOTO
4. Experiencia de CENER en torrefacción
CARACTERIZACIÓN DE LOS PELETS TORREFACTADOS
Parámetro Haya Pino Paja Chopo
Pérdida de volátiles % base seca 14-22 14-19 13-22 14-23
Índice de molturabilidad de Hardgrove NA 22-26 N.D. N.D. N.D.
Densidad de pila kg/m3 (ar) 620-700 610-650 590-710 610-630
Durabilidad % 96.2-97.2 90.9-95.4 84-97.6 95.0-97.1
5. Experiencia de CENER en torrefacción
Humedad % (ar) 3.7-5.6 5.2-6.2 3.8-8.5 7.6-8.2
PCI GJ/t (daf) 19.6-20.7 20.1-20.5 19.3-19.6 N.D.
C % (daf) 52.0-54.3 53.5-54.2 50.5-51.5 N.D.
H % (daf) ~6.0 5.8-6.2 ~6.2 N.D.
N % (daf) 0.12-0.18 0.12-0.14 0.58-0.77 N.D.
Contenido en cenizas % (db) 1.6-1.8 0.6-0.8 4.8-6.0 N.D.
Contenido en volátiles % (db) 75.6-80.5 76.0-80.0 ~74.8 N.D.
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO
6. Balances de masa y energía
Diagrama de flujo de proceso de secado, torrefacción y peletizado
PLANTAS PILOTO
8. Capacidades de CENER
• Planta piloto de torrefacción con una capacidad deproducción de 150 - 350 kg/h basada en un reactor rotativohorizontal con calentamiento indirecto con fluido térmico(250-300ºC):
• Muy flexible respecto a la granulometría (0,25-40 mm) y ladensidad de la materia prima (50-500 kg/m3)
• Excelente agitación y mezcla minimizando gradientes detemperatura, fácil control de temperatura, con lo que seobtiene un producto extremadamente homogéneo.obtiene un producto extremadamente homogéneo.
• Planta piloto de peletizado con una capacidad de 200-350kg/h
• Molino de martillos: mallas con luz de 2-12 mm• Mezcladora de 2 m3: capacidad de ajuste de la humedad y
uso de aditivos• Prensa peletizadora de 30 kW:
• Diseño “a medida” de la matriz: diámetro del pellet,relación de compresión, numero de canales, etc
• Cambio diseño rodillos
PLANTAS PILOTO / MODELOS TECNO-ECONÓMICOS9. Capacidades de CENER
• Información ensayos planta piloto:• Optimización de las condiciones de operación• Balances de masa y energía• Rendimientos• Caracterización de producto. Optimización de parámetros
de calidad.
• Modelos tecno -económicos :• Modelos tecno -económicos :• Modelo cinético/termodinámico del reactor de torrefacción
• Balances de masa y energía del proceso integrado
• Modelo económico de costes de producción
� Estudios de optimización de costes� Escalado industrial del proceso� Estudios tecno-económicos
AGRADECIMIENTOS
Gracias por su atenciónContacto: Javier Gil: [email protected]
Ines Echeverría: [email protected]
Esta infraestructura ha sido cofinanciada a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional(FEDER), Ministerio de Economía y Competitividad y Gobierno de Navarra.