No es sólo la etiqueta de la caldera la que determina la eficiencia de una caldera de biomasa. Aunque los pellets, el aserrín, las astillas de madera, el orujo, las cáscaras de avellana y las cáscaras de girasol se mencionan en la misma clase de combustible, los comportamientos de humedad, cenizas, densidad, tamaño de grano y fusión de las cenizas son diferentes. Un sistema de alimentación y combustión que funciona bien para un combustible puede experimentar pérdida de capacidad, escoria o problemas de emisiones con otro combustible.
El enfoque correcto es realizar primero un análisis de combustible representativo y luego seleccionar la caldera y el sistema de combustión en función de este resultado.
Valores a examinar en el combustible de biomasa
Humedad
Se gasta energía para evaporar el agua del combustible. A medida que aumenta la humedad, la temperatura de combustión y el calor utilizable pueden disminuir y se pueden producir más gases de combustión. La humedad altamente variable dificulta el equilibrio aire-combustible para la automatización.
La humedad debe considerarse no solo en el informe de laboratorio, sino también junto con las condiciones estacionales y de almacenamiento. Las virutas o los residuos agrícolas que esperan en zonas abiertas pueden convertirse en diferentes combustibles con las lluvias.
Menor poder calorífico
El poder calorífico inferior es la información básica sobre la energía que se puede utilizar prácticamente del combustible. El cálculo de la capacidad de la caldera debe realizarse analizando el combustible a utilizar, no mediante la declaración general del proveedor.
Contenido de cenizas y composición de cenizas
A medida que aumenta la ceniza, aumenta la carga de transporte, almacenamiento y eliminación. No sólo es importante la cantidad de ceniza, sino también su punto de fusión y su composición química. Las cenizas con una temperatura de fusión baja pueden formar escoria en la parrilla y en las superficies de transferencia de calor.
Tamaño y densidad de las partículas
El polvo, los pellets, las cáscaras y las astillas no se mueven de la misma manera en el mismo sinfín o rejilla. Los riesgos de atascamiento, atasco, quemado y alimentación irregular deben evaluarse junto con la geometría del silo.
Análisis de sustancias y elementos volátiles
La materia volátil afecta la distribución de la combustión en el horno. El nitrógeno, el azufre, el cloro, los metales alcalinos y otros componentes pueden alterar el riesgo de emisiones, corrosión y depósitos.
Combustibles de biomasa comunes
| Combustible | Destacado | Necesita atención |
|---|---|---|
| Pellelet de madera | Tamaño homogéneo y facilidad de alimentación | Clase de calidad, cenizas y resistencia mecánica |
| Aserrín | Puede ser local y económico | Humedad, polvo, baja densidad aparente |
| Astilla de madera | Accesible en bosques/plantas de madera | Tamaño y humedad variables |
| Orujo | Puede ser ventajoso en regiones olivareras | Humedad, residuos de aceite, olor y comportamiento de las cenizas |
| Cáscara de avellana | Puede proporcionar una densidad energética relativamente buena | Distribución de cereales y suministro regional |
| Cáscara de girasol | Evaluación de residuos agrícolas | Cenizas, componente alcalino y escoria |
La tabla es de carácter general. Se requieren análisis de laboratorio actuales para tomar una decisión comercial.
¿Qué sistema de combustión elegir?
Sistema de fogonero
La
Caldera de vapor alimentador puede utilizarse en combustibles homogéneos y granulares aptos para alimentación mecánica. Es importante el funcionamiento estable del sinfín, la protección contra el retroceso de combustión y el nivel de combustible.
Parrilla de empuje hacia adelante
En la caldera de vapor de avance el combustible pasa por zonas de secado, gasificación y combustión en la parrilla. El control separado de las zonas de aire y la velocidad de avance puede resultar ventajoso con combustibles sólidos variables.
Parrilla giratoria
La
Caldera de parrilla rotativa se puede utilizar en aplicaciones donde se requiere alimentación continua de combustible y descarga de cenizas. La carga de la pantalla, el tamaño del combustible y el comportamiento de las cenizas deben ser compatibles.
Lecho fluidizado
La
caldera de vapor de lecho fluidizado puede proporcionar flexibilidad de combustible y combustión controlada. El material del lecho, la tasa de fluidización, la preparación del combustible y la gestión de cenizas requieren un control más complejo.
¿Se puede cambiar el combustible?
Sólo porque una caldera pueda «quemar biomasa», no se puede realizar una transición incontrolada entre toda la biomasa. Cuando cambian la humedad, el poder calorífico, el tamaño de grano y las cenizas del nuevo combustible:
- Caudal de suministro de combustible,
- Distribución de aire primario y secundario,
- Velocidad de la parrilla o ajuste de la cama,
- Capacidad del ventilador,
- Caudal de gases de combustión,
- Sistema de transporte de cenizas,
- Carga de filtro
Debería reevaluarse. Si se va a utilizar una mezcla de combustible, se debe garantizar la continuidad de la relación de mezcla.
Seguridad de almacenamiento y suministro
Puede haber riesgos de humedad, calentamiento biológico, explosión de polvo, incendio y acumulación de monóxido de carbono en las reservas de biomasa. Silos y almacenes; Debe diseñarse con sistema de ventilación, monitorización de temperatura/CO, detección de incendios y descarga segura según el comportamiento del combustible.
Los tornillos y transportadores deben tener un corte para prevenir quemaduras, una rueda celular, detección de temperatura u otras capas de seguridad apropiadas para el proyecto. Se debe evitar que el operador interfiera con el bloqueo del equipo operativo.
Problemas comunes que reducen la productividad
- La humedad del combustible es mayor que el valor de diseño,
- Fluctuación del alimento debido al tamaño de grano irregular,
- Aire de combustión insuficiente o excesivo,
- Capa de escoria en la rejilla,
- Acumulación de cenizas en las superficies de transferencia de calor,
- Alto nivel de oxígeno o carbono no quemado en los gases de combustión,
- La caldera funciona constantemente a muy baja carga,
- Los análisis de laboratorio de cenizas y combustible no están actualizados.
Simplemente aumentar la velocidad del ventilador para suavizar la combustión puede aumentar el exceso de pérdida de aire y el arrastre de partículas. El análisis de los gases de combustión, la materia no quemada en las cenizas y la observación del lecho/rejilla deben evaluarse juntos.
¿Por qué se selecciona el sistema de filtrado junto con el combustible?
El tamaño de las partículas y la carga varían según el combustible y el sistema de combustión. Selección de Multiciclón, filtro de bolsa, filtro húmedo o filtro electrostático; Debe realizarse de acuerdo con las emisiones objetivo, la temperatura del gas, la humedad, la composición química y el orden de funcionamiento.
Archivo de combustible a preparar antes de solicitar una oferta
- Análisis completo de combustible a partir de una muestra representativa
- Cantidad disponible anual y diaria,
- Cambio de humedad estacional,
- Tamaño de grano mínimo/máximo,
- Método de almacenamiento y transporte,
- Proporción de mezcla de combustibles,
- Método de eliminación de cenizas
- Caudal y presión de vapor deseados,
- Operación diaria y perfil de carga.
Las soluciones de calderas de vapor alimentadas con biomasa de Hisarmak se evalúan de acuerdo con las propiedades reales del combustible y las necesidades del proceso.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el combustible de biomasa más eficiente?
No hay una respuesta única. Además del poder calorífico, se deben calcular conjuntamente el precio, la humedad, las cenizas, la continuidad del suministro, los costes de preparación y de filtración.
¿Se puede quemar pellet en una caldera de carbón?
El combustible no debe cambiarse sin la aprobación del fabricante y la evaluación técnica. La alimentación, el aire, la parrilla, el volumen de la estufa y el sistema de emisión pueden ser incompatibles.
¿Por qué el combustible húmedo reduce la capacidad?
Parte de la energía del combustible se gasta en calentar y evaporar agua; La temperatura de combustión y el calor utilizable pueden disminuir.
¿Es suficiente realizar el análisis del combustible una vez?
No. Las propiedades del combustible pueden cambiar a medida que cambian el proveedor, el sitio, la cosecha y el almacenamiento. Se deben establecer criterios de aceptación y un plan de muestreo periódico.
Recursos técnicos
- T.R. Ministerio de Energía y Recursos Naturales, Plantas de Combustión, Combustibles y recursos de capacitación en Combustión.
- Publicaciones técnicas públicas/universitarias sobre plantas energéticas de biomasa y caracterización de combustibles.