ATEGRUS®

CONFERENCIA DE ATEGRUS

S bSobre

TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS

2011

TRATAMIENTO DE RESIDUOS POR VALORIZACIÓN ENERGÉTICATRATAMIENTO DE RESIDUOS POR VALORIZACIÓN ENERGÉTICA

VÍA GASIFICACIÓN - PROCESO “ ENERGÓS ”

Día: 12 de Mayo de 2011 Hora: 10 h.

Lugar: IFEMA-Madrid

Alf M íll Sá h1

Alfonso Maíllo Sánchez

Ismael Gamez Vela - Energós

ESQUEMA DE OPCIONES DE TRATAMIENTO DE LOS RSU

OPCIONES PARA VALORIZAR LOS RESIDUOS MUNICIPALES

RECICLADO

CONCEPTO DE TRATAMIENTO PROCESOS PRODUCTO

MATERIALES COMERCIALES

RECUPERACIÓN OPERACIÓN DESEPARACIÓN

PROCESO NATURAL DURANTE APROXIMADAMENTE 50 AÑOS

RECICLADO

VERTIDO

COMERCIALES

NINGUNO O GASDE VERTEDERO

SEPARACIÓN

RESIDUOS MUNICIPALES

(R.S.U.)

CONVERSIÓN BIOLÓGICA

DIGESTION ANAEROBIA BIOGAS + HUMUS

COMPOSTAJECOMPOSTGASES NO

PRETRATAMIENTO

COMBUSTIÓNELECTRICIDAD Y/O VAPORCENIZAS VOLANTESESCORIAS

AIRE ENEXCESO

COMPOSTAJE GASES NO APROVECHABLES

CONVERSIÓN TÉRMICA GASIFICACIÓN

PIRÓLISIS

ESCORIAS

GAS SINTÉTICO(SINGAS)CENIZAS VOLANTESESCORIAS

GAS SINTETICO (SINGAS) O

AIRE ENDEFECTO

AUSENCIA

2

PIRÓLISIS (SINGAS) O BIOCOMBUSTIBLELIQUIDOSCARBOR

AUSENCIADE AIRE

PLASMA Gas de SíntesisProductos Vitrificados

Ionización

CONVERSIÓN QUÍMICA

REACCIONES DE GASIFICACIÓN

1º. C6 H10 O5 + CALOR ………………………... CH4 +2CO+3H2 O+ 3C

SIMILAR A LA PIRÓLISIS A CONTINUACIÓN LOS ALQUITRANES Y ACEITES SI ESTÁN UNTIEMPO SUFICIENTE A ALTA TEMPERATURA SUFREN UN CRAQUEO SECUNDARIO CONTIEMPO SUFICIENTE A ALTA TEMPERATURA SUFREN UN CRAQUEO SECUNDARIO CONPRODUCCIÓN DE GAS Y MÁS RESIDUOS CARBONOSO.

2º. ALQUITRANES ACEITES ………. GASES + CHAR

EL RESIDUO CARBONOSO COMBUSTIONA CON EL OXÍGENO PRODUCIENDO EL CALORNECESARIO PARA LAS REACCIONES SEGÚN:

3º. C + O2 ……………………………………….. CO2 + 393,8 Kj/mol a 20º C4º. C + 1/2 º2 ………………………………… CO + 110,6 kj/mol a 20 º CCON EL CALOR SE PRODUCEN LAS DOS SIGUIENTES REACCIONES DE GASIFICACIÓNQUE SON ENDOTÉRMICAS.

5º. C + C O2 ……………………………… 2CO - 172,6 Kj/mol a 20º C6º C + H O CO + H 131 4 Kj/mol a 20º C6º. C + H2O ……………………………… CO + H2 -131,4 Kj/mol a 20º C

(CASO INTRODUCCIÓN VAPOR AL REACTOR)

A LA SALIDA DE LOS GASES DEL GASIFICADOR SE PRODUCE UNA REACCIÓN DE

3

INTERCAMBIO DE DOBLE SENTIDO QUE SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO.

7º. CO + H2O …………………………… CO2 + H2

REACCIONES TIPO EN LA GASIFICACIÓN DE LA BIOMASA

Material Heterogéneo Reacción Calor de Reacción

C / O CO / ºCC + 1/2 O2 CO + 110,6 KJ/mol a 20ºCC + O2 CO2 + 393,8 KJ/mol a 20ºCC + CO2 2 CO - 172,6 KJ/mol a 20ºCC + H2O CO + H2 - 131 4 KJ/mol a 20ºCC + H2O CO + H2 - 131,4 KJ/mol a 20 CC + 2H2 CH4 + 74,9 KJ/mol a 20ºCCO + H2O

Material Heterogéneo Reacción Calor de Reacción

CO + H2O CO2 + H2 + 41,2 KJ/mol a 20ºCCH H O CO 3 H 201 9 KJ/ l 20ºCCH4 + H2O CO + 3 H2 + 201,9 KJ/mol a 20ºC2 H2 + 2 CO CO2 + CH4 - 321,3 KJ/mol a 20ºC

4

TIPOS DE GASIFICADORES

5

GASIFICACIÓN TERMOQUÍMICA

Produce un gas formado por: H2; CO; CO2; N2; H2O; CH4; Hidrocarburos ligeros y Pesados (alquitranes); Polvo,Amoniaco; trazas de otros compuestosAmoniaco; trazas de otros compuestos

Lecho fluidizado bubujeanteLecho fluido circulante

Tipo de Reactor Lecho móvil en paraleloLecho móvil en contracorrienteLecho móvil en contracorriente

AtmosféricaPresión de Trabajo

A Presión

AireFactores que Agente gasificante Vapor de Aguaintervienen Mezcla de vapor y oxígeno

Mezcla de vapor y aireMezcla de vapor y aire

ConvencionalDepuración de Gases A alta temperatura

Catalítico

Arena SíliceaSólido fluidificante

Alúmina

6

Proceso más factible: “Lecho fluidizado con aire y a Presión Atmosférica”

Producción de Gas: 2’26/2’57 Nm3/Kg de biomasa - CO + H2O CO2 + H2- Reacción water-gas shiftP.C.I. Del Gas Generado: 5/6 MJ/Nm3 (base seca) - C + CO2 2CO Reacción BOUDOUART

Tecnología de Gasificación ENERGOS

Pl i bl d P d ió E í i d R idPlantas viables de Producción Energía a partir de Residuos basada en Tecnología de Gasificación de pequeña escala

ENERGOS – Desarrollo HistóricoENERGOS Desarrollo Histórico

• La tecnología ENERGOS se desarrollado en Noruega g gdurante los años 90.

• El objetivo era crear una nueva generación de plantas de producción de energía en pequeña escala a partir de p g p q presiduos:

• Con mayor rentabilidad que la incineración de basura• Con mínimas emisiones a la atmósfera• Con mínimas emisiones a la atmósfera• Con alta flexibilidad en el manejo de los distintos tipos de

residuos

Como resultado• Un proceso térmico en dos etapas que permite un control

preciso de la combustión y elimina la necesidad de sistemas de tratamiento de los gases de combustión sofisticados y caros.

ENERGOS – Desarrollo HistoricoENERGOS Desarrollo Historico

1990/97 Desarrollo de la tecnología por el Centro de Investigacion SINTEF en Tronheim (Noruega) con el apoyo del Ministerio de Medio Ambiente

1997 Planta de Ranheim, 10.000 tpa

2000 Planta de Averøy, 30.000 tpa

2001 Plantas de Hurum y Minden, 38.000 tpa cada unay , p

2002 Plantas de Forus 40.000 tpa y Sarpsborg I 78.000 tpa

2004 ENER·G Holdings adquiere el negocio y el activo de ENERGOS ASA.

2006 Adquisición de la planta de Ranheim2006 Adquisición de la planta de Ranheim.Adquisición de la planta de Averøy (90%)

2007/08 Modificación de una planta de Energía derivada de Residuos2007/08 Modificación de una planta de Energía derivada de Residuos tradicional en Isle of Wight, Reino Unido, 30.000 tpa.

ENERGOS – Desarrollo HistoricoENERGOS Desarrollo Historico

2008 Adjudicación de una planta de 2 líneas con capacidad de 80.000 ton/año en Sarpsborg II (Noruega)Ad i i ió d l l i t i d l ifi ióAdquisición del emplazamiento con permiso de planificación en Irvine (Reino Unido).Comienzo de Instalación de la planta de Sarpsborg II (Noruega)Adjudicación de Licitación con UNITED UTILITIES/InterserveAdjudicación de Licitación con UNITED UTILITIES/Interserveen Derby/Derbyshire (Reino Unido)

2009 Puesta en marcha de la planta en Isle of Wight (Reino Unido)Adjudicación del permiso de planificación en KnowsleyLa adquisición de permisos (para nuestro socios) en Doncaster, Newport and BarryApertura de nuevas oficinas en Trondheim (Noruega) y Warrington (Reino Unido) para facilitar la expansión de la empresa.

2010 Adquisición de permisos en (para nuestro socio) en Bradford2010 Adquisición de permisos en (para nuestro socio) en BradfordPuesta en marcha de Sarpsborg II

Forus Planta de producción de Energía a partir deForus - Planta de producción de Energía a partir de Residuos Sólidos Urbanos en Stavanger

IVAR t i i d l tió d id ólid• IVAR presta sus servicios de la gestión de residuos sólidos urbanos a los 275.000 habitantes de la región de Stavanger.

• La empresa pertenece a 8 municipios (también proporcionaLa empresa pertenece a 8 municipios (también proporciona servicio de tratamiento de aguas residuales)

• A finales de los 90, introdujo un sistema de la gestión de residuos integrado para reducir el uso de vertederos.

• En 2000, IVAR puso en marcha la planta de compostaje más grande de Noruegagrande de Noruega

• Abrió en 2002, en colaboración con una empresa local llamada Lyse AS, la planta de valorización energética de residuos de ENERGOS.

• La planta de Forus procesa RSU y residuos comerciales.

• Horas de operación > 8.000 horas en 2008 and 2009

L t t i d i t ió f i i i l t lLa estrategia de integración funciona, principalmente, por la separación de los residuos:

Cada hogar tiene 4 cubos:Cada hogar tiene 4 cubos:

• Papel y cartón

R id á i d i j dí• Residuos orgánicos de cocina y jardín

• Materiales peligrosos como pilas, pintura, aceite, etc.

• Cubo de basura residual

Se disponen de puntos limpios y plantas de reciclaje para residuos voluminosos, electrodomésticos y reciclables en toda l ió l á d t l d d l l t d Fla región, el más grande esta a lado de la planta de Forus.

Flujo de Residuos en Stavanger – 2006Flujo de Residuos en Stavanger 2006

Residuo Sólidos Urbano en la Región deResiduo Sólidos Urbano en la Región de Stavanger – 2006

Special Waste inc

Energy Recovery (32%)

Special Waste inc WEE (3%)

Landfill (10%)

Recycled Waste (55%)

La planta de Forus en Stavanger – 2008, 7º añoLa planta de Forus en Stavanger 2008, 7 año de operación

C bl fConsumables forgas cleaning

326 t

ENERGOSPower:

13,536 MWhWaste

residuePlant

7,850 hrsEnergy ή 52%

andDistrict Heating:

36,070 MWh

44,832 t/a

B FilM l Bottom Ash

17.2%

Filter residue

3.9%

Metal Reject 3.2%

1,437 7,691

tonnes1,738

tonnestonnes

La planta de Forus en Stavanger – Expansión delLa planta de Forus en Stavanger Expansión del sistema de calefacción comunitario

La planta de producción de energía a partir deLa planta de producción de energía a partir de residuos de ENERGOS

1 Fuel bunker 8 Bag house filter2 Fuel crane 3 Hopper 4 Primary chamber (Gasification)5 Secondary chamber (High temperature oxidation)6 Heat Recovery Steam generator (HRSG)

9 Filter residue silo10 Flue gas fan11 Chimney12 Bottom ash extraction13 Steam turbine6 Heat Recovery Steam generator (HRSG)

7 Lime and carbon silo13 Steam turbine14 Air cooled condenser

7

11

9

2

7

10

98

2

63 14

2

6 143

1

54

1 4

5

121312 13

El proceso de ENERGOSEl proceso de ENERGOS

SECONDARY CHAMBER

HEAT RECOVERY

STEAM GENERATOR

TRANSFER CHANNEL

CHAMBER(OXIDATION)

STEAM GENERATOR (BOILER)

PRIMARY CHAMBER(GASIFIER)

Los equipos de Gasificación y OxidaciónLos equipos de Gasificación y Oxidación Térmica

GUILLOTINE

SECONDARY AIR

RECIRCULATED FLUE GAS O2 = 7% 2 SEC @GUILLOTINE

(FUEL THICKNESS ON

GRATE)

FLUE GASt =

900°C to 1000°C

850°CWID

COMP

FLUE

SYNGAS

FLUEGAS

FEED PLUNGER

λ= 0.5H2 = 5% CH4 = 4%

CO = 14% t ≅ 900 °C

DUPLEX (TRANSPORT(TRANSPORT MECHANISM)

OIL COOLED GRATE

Recuperación de Calor y Generación de VaporRecuperación de Calor y Generación de Vapor

SMOKE

WATER

TUBE BOILER ECONOMISER LIME &

ACTIVATED CARBON

WATER TUBE

PACKAGE

BAG HOUSE FILTER

BOILER DESIGN COOLS FLUE GAS RAPIDLY TO MINIMISE DIOXIN REFORMATION (400°C - 250°C)

EmisionesEmisiones

La planta ENERGOS se diseñó para minimizar Emisiones:p p

Proporciona:• Bajo contenido de carbono en la ceniza de proceso (menos• Bajo contenido de carbono en la ceniza de proceso (menos

de 3% TOC)• Niveles de emisiones de monóxido de carbono (CO) y oxido

de nitrógeno (NO ) bajos establesde nitrógeno (NOx) bajos y estables.EU Limits Energos

Dust 10.00 0.24Hg 0.0300 0.0032780%

100%

Cd+Tl 0.050 0.00002Metals 0.500 0.00256CO 50 2HF 1.000 0.020HCl 10.0 3.6

40%

60%

TOC 10 0.2NOx 200 42NH3 10.0 0.3SO2 50 19.8Dioxins 0.100 0.001

0%

20%

Dust

Hgd+

Tleta

ls CO HFHClTOCNOxNH3SO2xin

s Dioxins 0.100 0.001

Measurements taken at ENERGOS Averøy plant May 2007 by independent agency, TUV NORD Umweltschutz, and submitted to NorwegianEnvironmental Agency for regulation purposes. All measurements at 11% Oxygen. Limits are mg/Nm3, except Dioxin / Furans at ng/Nm3.

Du

Cd+ Meta C H TO N N SODiox

TÜV Emission Measurements 2003 at ENERGOSTÜV Emission Measurements 2003 at ENERGOS Plants

80 0 %

90,0 %

100,0 %

60,0 %

70,0 %

80,0 %

U li

mits

30,0 %

40,0 %

50,0 %

% o

f EU

0,0 %

10,0 %

20,0 %

Sarpsborg IISarpsborg II

GasificadorGasificador

Transport (Duplex) MechanismTransport (Duplex) Mechanism

Sistema de recuperación de CalorSistema de recuperación de Calor

Tecnología probada y fiable. ResultadosTecnología probada y fiable. Resultados demostrados

Con 7 plantas en operación y un total 400.000 horas de operación en 2009, ENERGOS puede demostrar un proceso de gasificación de residuos fiable con niveles de emisiones bajosgasificación de residuos fiable con niveles de emisiones bajos.

Las plantas de ENERGOS alcanzan de 7 800 a 8000 horas deLas plantas de ENERGOS alcanzan de 7.800 a 8000 horas de operacion anuales.

Las plantas reciben una gama de residuos, que incluye RSU, residios de Tratamientos Mecanico-Biologicos y residuos comerciales e industriales.comerciales e industriales.

¿Por qué ENERGOS?¿Por qué ENERGOS?La solución ENERGOS presenta varias ventajas:

• Es una solución para la gestión de residuos locales.

• Esta clasificada bajo “empresa limpia” – ingresos de electricidad ld d G C tifi t (UK) ENERGOS l ú irespaldados por Green Certificates (UK). ENERGOS es la única

tecnología aprobada en esta categoría en Reino Unido. • Es complementaria a un Sistema de Gestión de Residuos

I t d (f t l i l j )Integrado (fomenta el reciclaje).

• Reduce de la necesidad de transporte y estaciones de transferencia.

• Minimiza del coste del tratamiento de residuos.

• Reduce del coste de transporte y las emisiones producidas por los vehículosvehículos.

• Creación de puestos de trabajo a largo plazo.

• La plantas son de pequeña escala: poca altura (18m) y bajo a p a as so de peque a esca a poca a u a ( 8 ) y bajoimpacto visual.

• Emisiones limpias y humos de chimenea invisible.

¿Por qué ENERGOS?¿Por qué ENERGOS?

El d l d l t d ñ l tá t d• El modelo de plantas de pequeña escala están mas aceptadas por comunidades locales (con un 100% éxito en conseguir los permisos en el Reino Unido, todos obtenidos dentro 1 año –insólito en el Reino Unido en plantas de Energía derivada deinsólito en el Reino Unido en plantas de Energía derivada de Residuos).

• A causa de la crisis, solo tecnologías demostradas como la de ENERGOS serían financiadas a corto/medio plazo.

• ENERGOS es una solución competitiva para volúmenes por debajo de 200.000 toneladas al año (considerado como Energía derivada de Residuos de pequeña escala), además es el único p q )proceso con acreditación de “Green Certificates” (UK) con un sólido historial.

La Planta de Ranheim - 1997La Planta de Ranheim 1997Descripción de la planta:

• Planta piloto, apoyado por el Consejo de Investigación de Noruega, el Departamento de g g , pMedioambiente, Fuentes de Agua Noruega, y la Directiva de EnergíasFuel capacity: 10,000 tonnes per year

• Capacidad de combustible: 10.000 tpa

• Producción de energía: 25 GWh al año

• Superficie de planta: 380 m2

• Capacidad de almacenamiento de residuos: 560 m3

Propietario y socios:

• ENERGOS AS 100%

• 10% de Nordmøre Interkommunale Renovasjonsselskap (NIR) (empresa de gestion de residuos)gestion de residuos)

Contratos para la recogida de los residuos:• Residuo comercial local.

• RSU de Nordmøre Interkommunale Renovasjonsselskap (NIR), una empresa de j p ( ) pgestión de residuos que cuenta con 11 municipios de los cuales Kristiansund es el más grande.

Contratos de energía

V Sk tti AS fili d d l• Vapor para Skretting AS, un afiliado del grupo Nutreco.

• Electricidad para la red local.

La Planta de Averøy - 2000La Planta de Averøy 2000

Descripción de la planta:Primera planta comercial• Primera planta comercial

• Colaboración con municipios locales (población estimada de 66.000 habitantes)

• Capacidad de combustible: 34.000 tpa• Producción de energía: 65 GWh al año

3• Superficie de planta: 1200m3

Propietario y socios:• ENERGOS AS 90%• NIR (community waste company) 10%

Waste Contracts• Municipal Solid Waste from Nordmøre

Interkommunale Renovasjonsselskap(NIR) a waste management network(NIR), a waste management networkcomprising of 11 local municipalities of which Kristiansund is the largest

• Local commercial waste

E C t tEnergy Contracts• Steam for Skretting AS, a wholly owned

subsidiary of the Nutreco Group• Electricity for local grid

La Planta de Hurum - 2000La Planta de Hurum 2000

Descripción de la planta:

• Primera planta con el diseño modularPrimera planta con el diseño modular• Capacidad de combustible: 36.000 tpa• Producción de energía: 90 GWh al año• Superficie de planta: 1.200m2

• Capacidad de almacenamiento de residuos: 1 300 m31.300 m

Contratos para la recogida de los residuos• Daimyo AS

Waste ContractsWaste Contracts• RSU ROAF, una empresa la gestión de

residuos que pertenece a varios municipios del norte de Oslo.

• Residuos comerciales del aeropuertointernacional de Oslointernacional de Oslo.

• Residuos industriales (papeles) de HurumFabrikker, Sundal Eker y Peterson Moss.

Contratos de energía• Vapor Hurum Fabrikker AB un fabricante de• Vapor Hurum Fabrikker AB, un fabricante de

papel.

La Planta de Minden - 2002La Planta de Minden 2002

Descripción de la planta

• Solución llave en mano con operación y mantenimiento.

• Capacidad de la combustible: 37.000 tpa• Producción de energía: 110 GWh al añog

Propietario y socios

• AML-IMMObilien GmbH, 100%

Contratos para la recogida de los residuos

• RSU (50%)• RDF/SDF (50%)

Contratos de energía

• BASF PharmaChemikalien GMBH

• Vapor de la planta ENERGOS sustituye 19 millones m3 de natural gas.

La Planta de Forus - 2002La Planta de Forus 2002

Descripción de la planta• La primera planta con instalaciones de

tratamiento integradas.• Capacidad de combustible: 38.000 tpa• Producción de energía: 86 GWh al año• Superficie de planta: 1.200m2

• Capacidad de almacenamiento de residuos: 1.300 m3

• Lyse Energi, 67%; IVAR IKS, 33%

Propietario y sociosPropietario y socios • Lyse Energi, 67%; IVAR IKS, 33%

Contratos para la recogida de los residuos • RSU de IVAR IKS, une empresa local de , p

recogida de RSU.• Residuos comerciales locales.

Contratos de energíaL E i AS l l f ió• Lyse Energi AS vapor para la calefacciónlocal comunitaria y electricidad para la red.

La planta de Sarpsborg I – 2002La planta de Sarpsborg I 2002

Descripción de la planta

• La primera planta con línea doble• Capacidad de combustible: 75.000 tpa• Producción de energía: 190 GWh al año• Superficie de planta: 2 100m2Superficie de planta: 2.100m• Capacidad de almacenamiento de

residuos: 2.500 m3

Propietario y socios

• Østfold Energi AS 100%

Contratos para la recogida de los residuos

• RSU y residuos industriales

Contratos de energía

• Borregaard Fabrikker, una empresanoruega grande de químicos industriales. Vapor de la planta ENERGOS sustituye 20.000 toneladas de aceite de combustible.

La planta de Isle of Wight - 2009La planta de Isle of Wight 2009

Descripción de la planta:

• Modificación de un incinerador tradicional para instalar la tecnología ENERGOS. Nueva configuracion de cámaras primariay secundaria. Capacidad de comb stible 30 000 tpa• Capacidad de combustible: 30.000 tpa

• Producción de energía: 13,5 GWh al año• Superficie de planta: 400 m2• Programa de Demostración de Nuevas

Tecnologías.

Propietario

• Waste Gas Technology UK Ltd, 100%

Contratos para la recogida de los residuos

• Combustible derivado de residuos (RDF) de Island Waste Services.

Contratos de energía

• Potencia eléctrica que se exportara a la red.

El grupo ENER·G – Manchester, UKEl grupo ENER G Manchester, UK

• Desde su inicio en 1991, el grupo ENER·G ha crecido yDesde su inicio en 1991, el grupo ENER G ha crecido y desarrollado, durante 16 años, por adquisición y crecimiento orgánico, para ser un líder en cada uno de sus mercados.

El grupo ENER·GEl grupo ENER G

El grupo se dispone de 4 categorías de productos que corresponden a losEl grupo se dispone de 4 categorías de productos que corresponden a los campos siguientes:

• COGENERACIÖN – la generación de energía descentralizada conCOGENERACIÖN la generación de energía descentralizada con recuperación de calor y actividades con la empresa de servicios energéticos ESCO y con EE (Eficiencia de Energía.)

• ENERGÍAS RENOVABLES – producidas por el Biogás de vertederos y el gas de minas.

• EFICIENCIA DE ENERGÍA – la gestión inteligente de energías• ENERGÍA DE RESIDUOS – recuperacion de energía a partir de

residuos

Afiliados:

• Biogas Technology – sistemas de biogás y antorchas.• EcoMethane – comercio de CO2. Proyectos de Clean Development

Mechanism (CDM) y Energias Renovables en paises en vias de desarrollo

El grupo ENER•G

Evolucion desde 2000 hasta 2007

• Facturacion (T/O) — 6 veces mayor (31% crecimiento anual)

• BAIIDA (EBITDA) — 5 veces mayor (26% crecimiento anual)

• BAI (PBT)— 6 veces mayor (28% crecimiento anual)

40

45

50 £'m

25

30

35

T/O

15

20

25 EBITDAPBT

5

10

www.energ.co.uk

-2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007