INFRAESTRUCTURAS

Instalación para la preparación y adecuación de la biomasa

La biomasa seleccionada requiere un proceso de adecuación para su combustión en la Planta Piloto, con el fin de garantizar una alimentación continua y, por tanto, estabilidad en la combustión y en las emisiones generadas. En las instalaciones de CEDER-CIEMAT se dispone de unas plantas piloto de molturación y pelletización que permitirá preparar y adecuar la biomasa.

Instalación donde se ejecutarán las campañas experimentales

La instalación de la que se dispone para la ejecución de una de las partes experimentales está ubicada en CEDER-CIEMAT (Soria). Es una Planta Piloto de Combustión de lecho fluidizado burbujeante de potencia hasta 1 MWt, consta de un horno de lecho fluidizado burbujeante atmosférico, un intercambiador de calor humos-aire y un sistema de filtración de gases. El horno cilíndrico, dispone de diversos intercambiadores de calor de agua en su interior. Un quemador de propano permite el calentamiento hasta ignición de los combustibles. La planta dispone de tres tolvas de alimentación, la tolva principal tiene una capacidad de alimentación de 150 a 350 kg/h. La entrada a la cámara de combustión es por tornillo sinfín.

La instalación está conectada a un sistema de control centralizado que permite la operación manual y/o automática de la planta y medir/registrar en continuo los flujos de biomasa, aire, calor transferido, temperaturas y presiones. En el conducto de gases de salida, previo a los sistemas de filtración se miden en continuo O2, CO2, CO, NOx, SO2, COT (compuestos orgánicos totales) y partículas, mediante sistema electrodinámico.

A esta planta, se le anexiona una segunda instalación diseñada para el tratamiento de las emisiones. Se trata de una línea calorifugada que integra sensores de control, estaciones de muestreo además de los sistemas de filtración: electrofiltro, filtro de mangas y scrubber. Los dos primeros acoplados en serie, configuran el funcionamiento de un filtro híbrido.

Instalación para estudio de fracciones finas de las cenizas: Simulador de emisiones

Para caracterizar completamente las diferentes fracciones granulométricas (PM10, PM2.5 y PM1) de las cenizas generadas (material particulado captado en sistemas de depuración) en el proceso de combustión de biomasa, se realizarán muestreos en un simulador de emisiones, poniendo para ello en suspensión las cenizas para obtener las fracciones de interés a través de la regulación de variables de la corriente gaseosa (caudal de gas, flujo másico, etc.).

La información obtenida permitirá evaluar rendimientos en detalle de los sistemas de depuración, identificar aspectos relevantes del proceso de emisión (mecanismos de formación de PM, etc.). El uso de este simulador es relevante para la consecución de objetivos planteados en uno de los subproyectos, este sistema se localiza en el ITC (Castellón). El simulador de emisiones está compuesto por un ventilador axial y un conducto de sección circular en el que se consiguen velocidades medias de circulación de aire del orden de 10-15 m/s, un dosificador de material solido que permite adicionar continuamente un flujo predeterminado de polvo a la corriente de aire y un puerto de toma de muestras, que permite introducir los elementos de medida y de toma de muestras en el conducto.

 

Para la caracterización fisicoquímica, morfológica y mineralógica de los contaminantes atmosféricos (gases y PM), así como de los materiales de interés (biomasas, residuos,..), se dispone del siguiente equipamiento:

 

EQUIPOS DE CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE MATERIALES

• Espectrometría de emisión atómica con Fuente de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES)
• Espectrometría de Masas con Fuente de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS).
• HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) con detector de fluorescencia molecular para determinación de compuestos orgánicos en el PM estudiado.
• Espectroscopio de absorción atómica de llama.

 

EQUIPOS PARA ANÁLISIS MORFOLÓGICO Y MINERALÓGICO DE MATERIALES VARIOS

• 2 Microscopios Electrónicos de Barrido (MEB),
• 2 Equipos de microanálisis por Dispersión de Energía de Rayos X con detector de Si(Li), conectado al microscopio electrónico,
• 2 Difractómetros de geometría de Bragg Brentano con radiación de cobre y 2 Sistemas de Espectroscopía Foto Electrónica de Rayos X (XPS).

 

EQUIPOS DE CARACTERIZACIÓN DE CONTAMINANTES

• Trenes de muestreo isocinéticos adaptados con unidades de control, para muestreo en emisiones según métodos normalizados.
• Sistemas de preacondicionamiento de muestras, formados por preimpactadores, ciclones, secadores, cámaras de submuestreo, "splitter" y dilutores tipo ejector (DL 1000, DEKATI y VKL 10, PALAS)
• Impactadores de cascada y ciclones para la determinación de las fracciones submicrónicas (PM10, PM2.5 y PM1).
• Impactadores de baja presión para la determinación de fracciones manométricas: BERNER, ELPI (Electrical Low Pressure Impactor), MOUDI (Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor), HFI( High Flow Impactor).
• Medidores en continuo de aerosoles: SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer), TDMA (Tandem Differential Mobility Analyzer), APS (Aerodynamic Particle Sizer Spectrometer), OPS (Optical Particle Sizer; Rango 0.3-10µm), UWCPC (Ultrafine water condensation Particle Counter; Rango de medida 2.5nm-0.3µm).
• NAS (Nanometer Aerosol Sampler Sampler; Rango 2-100nm).
• Contadores ópticos de partículas (PCS2000, PALAS) y de núcleos de condensación (CPC).
• Analizadores en continuo para el análisis on-line de gases de combustión (O2, CO2, CO, NOx, SO2)
• Analizador de compuestos orgánicos volátiles basado en tecnología FID (detector de ionización de llama).
• Medidores en continuo en aire ambiente de PM10, PM2.5 y PM1 basados en tecnología laser.
• Captadores gravimétricos de partículas en aire ambiente (PM10 y PM2.5 ) de alto y bajo volumen.
• Electrodos selectivos para la determinación de HCl en fase gas.
• Analizador de gases FTIR.
• Electrómetro de aerosoles para la medición de la carga total de partículas (determinar la distribución de cargas en el aerosol).
• Cargadores eléctricos diversos.

 

OTROS EQUIPOS NECESARIOS PARA EL PROYECTO

• Generadores de aerosoles sintéticos por técnicas de (1) evaporación-condensación y (2) atomización de disoluciones.
• Estación meteorológica (velocidad y dirección del viento, pluviometría, humedad relativa y temperatura).
• Sala Blanca de pesada, clase 7 (según Norma ISO 14644-1 Cleanroom Standards) o Clase 10.000 (según FED STD 209E equivalente).
• Balanzas de alta precisión para pesada de filtros (6 y 5 dígitos).
• Software MTDAT: Predicción termodinámica de especies químicas más probables bajo condiciones de emisión de temperatura y presión determinadas.
• Software Dispersión de contaminantes, desarrollado por ITC-AICE:
• Softwares simulación procesos: Aspen Hysys. Matlab (Control System Toolbox, Optimization Toolbox, Signal Procesing Toolbox, Simulink).
• Estaciones de trabajo DELL Precisión T7500 Intel (R) Xeon (R) E5540 2.53GHz 12GB RAM Microsoft. Windows XP Professional x64 Edition Version 2003 SP2. Estación de trabajo DELL Precision T7400 Intel (R) Xeon (R) X5492 3.40GHz 32GB RAM Microsoft.Windows XP Professional x64 Edition Version 2003 SP2.