Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (1ª PARTE)

Iniciamos una nueva guía con breves anotaciones de diseño y esta vez nos centramos en los procesos de secado de la biomasa. Se trata de un problema común que puede resolverse de formas muy diferentes. Si el secado es insuficiente la biomasa mantendrá humedad.

El secado del combustible de biomasa mejora la eficiencia de la combustión, incrementa la producción de vapor, usualmente reduce las emisiones de aire netas, y mejora la operación de la caldera. En una caldera o gasificador, la humedad en el combustible debe primero calentarse y evaporarse, y el secado es más eficiente en equipos diseñados especialmente para este propósito. Si el calor para el secador es recuperado del gas de los humos de la caldera o gasificador – o de otras fuentes de calor de los recursos – la eficiencia se incrementa más.

Para astillas de madera con contenido de humedad del 45 %, la eficiencia máxima de la caldera con equipamiento estándar es alrededor del 74 %. Si el mismo equipo estándar está quemando madera seca con humedad entre el 10 y el 15 %, la eficiencia puede ser tan alta como del 80 %. Estas mejoras en la eficiencia hacen que la producción de vapor correspondiente se incremente del 50 al 60 %.

Una caldera de biomasa tiene mejor rendimiento cuando el combustible tiene un secado óptimo. Si el combustible está demasiado húmedo, puede ser imposible incluso mantener la llama encendida sin el uso suplementario de combustibles fósiles. Con combustibles secos, la llama se quema más caliente y uniformemente, facilitando la completa combustión. Las emisiones de aire de la caldera se reducen (aunque las emisiones desde el secador deben también ser consideradas). Una combustión más completa da como resultado cantidades más bajas de compuestos orgánicos y cenizas producidas.

El exceso de aire puede reducirse significativamente, reduciendo las velocidades de aire a través de la caldera. Esto reduce la entrada de partículas en el gas de los humos, la erosión de las superficies del secador, y la potencia del ventilador. Los requerimientos de combustible reducidos para cumplir un requerimiento térmico dado también suponen un equipo de manejo de combustible más pequeño.

Si el combustible tiene que ser transportado, el secado reduce los costes del transporte. Adicionalmente, los biocombustibles están sujetos a una menor degradación microbiológica en el almacenamiento.

Como con cualquier tecnología, también hay desventajas. Un secador incrementa la complejidad del sistema y también puede reducir la disponibilidad del sistema total y operación y costes de mantenimiento. El ensuciamiento de cenizas y escorificación tiende a incrementarse. El primer coste del secador puede ser significativo, aunque esto puede ser compensado por una caldera, equipos de emisión de aire y manejo de combustible más pequeños y por los costes de la energía, operación de la caldera y mantenimiento reducidos.

A)     Caracterización del combustible de biomasa

Las características de la biomasa varían ampliamente incluso para el mismo tipo de material, dependiendo de muchos factores. Dependiendo de esto, las muestras de biomasa deben secarse y a menudo se requiere dimensionar y diseñar un secador para una aplicación específica.

Los combustibles de biomasa pueden proceder de muchas fuentes, incluyendo productos forestales y residuos, residuos agrícolas, residuos de procesado de alimentos, y residuos municipales y urbanos. Los residuos producidos en nuestras ciudades, granjas e industrias representan un vasto recurso de energía que bien aprovechado puede suministrar tanto calor como energía eléctrica. Entre los productos que pueden incinerarse o gasificarse encontramos:

• Residuos de productos forestales tales como residuos de actividades madereras, restos de corte, molienda y fabricación de muebles, lodos de fabricación de papel. residuos de madera y cortezas.
• Los residuos agrícolas tales como paja y rastrojos (hojas y cáscaras secas) de los cultivos y procedentes de daños en cultivos. Los residuos de cultivos son principalmente derivados de cultivos de grano tales como maíz, trigo y arroz. “Bagasse”, el residuo que queda tras las pajas de la caña de azúcar es estrujado y se extrae su jugo, que se usa como combustible. Los combustibles de biomasa también se derivan del algodón, caña de azúcar, y frutas y cultivos de nuez.
• Residuos del procesado de alimentos y bebidas tales como recortes, peelings, cáscaras, residuos alimenticios, y “pomace” (material pulpaceo que queda después del jugo prensado de frutas, tales como las manzanas).
• Residuos municipales y urbanos tales como los de demolición y construcción, de arreglos de setos y residuos sólidos. Pallets de madera, materiales de embalaje, y comida sobrante de restaurantes, supermercados y hospitales.

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