09 abril 2012

Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (2ª PARTE)


Ver 1ª PARTE

A)     Equipo de deshidratación

La eficiencia total puede a menudo mejorarse mediante materias húmedas deshidratadas antes del secado térmico. En el lado de abajo, el equipo de deshidratación mecánico en si mismo puede consumir una gran cantidad de energía y tener altos requerimientos de mantenimiento, que debe sopesarse respecto a la reducción en la energía de secado. El equipo de deshidratación incluye lechos de secado, filtros y pantallas, prensas y centrífugas. Dependiendo del material y el tipo específico de equipo, el equipo de deshidratación mecánico puede rápidamente reducir el contenido de humedad a tan poco como un 50 %. Más comúnmente, tales contenidos de humedad bajos no pueden ser alcanzados con equipos de deshidratación mecánicos. Los métodos de deshidratación pasivos, tales como usar bolsas de filtros que son impermeables a la lluvia pero permiten que la humedad escurra, pueden alcanzar contenidos de humedad tan bajos como un 30 % a bajo coste, pero se requieren periodos largos de tiempo – del orden de dos o tres meses.

Entre los tipos de prensas mecánicas incluimos prensas de filtros de cinta, prensas de tipo V, prensas de anilla, prensas de tornillos y prensas de tambor. En una prensa de filtro de cinta, por ejemplo, el material se coloca entre dos correas porosas, que se hacen pasar sobre y bajo rodillos para extraer la humedad. Las prensas de correa se usan en muchas industrias, incluyendo tratamiento de aguas residuales. Una prensa de tambor consiste en un tambor perforado un rodillo de prensa giratorio en el interior que prensa el material contra el tambor perforado. Este tipo de prensas se ha usado con muchos materiales, incluyendo hog fuel y cortezas.

En un cuenco centrífugo, el material entra en un cuenco giratorio cónico en el que los sólidos se acumulan en el perímetro. Las prensas de filtros de banda requieren una menor inversión en capital, energía y O&M y tienen una vida superior a las centrífugas. Dependiendo del material, las centrífugas pueden alcanzar contenidos de humedad inferiores – 65 a 85 % en contenido de humedad comparado con un contenido de humedad del 76 al 88 % para prensas de cinta cuando los lodos municipales se secan. El ahorro asociado con alcanzar un contenido de humedad más bajo puede compensar el primer coste inicial más alto de una centrífuga.

B)     Secadores de biomasa

Hay muchos tipos de secadores usados en el secado de biomasa, incluyendo secadores rotatorios de llama directa o indirecta, secadores de transportador, secadores de cascada, secadores neumáticos o secadores flash, secadores de vapor sobrecalentado, y secadores de microondas. La selección del secador apropiado depende de muchos factores incluyendo el tamaño y las características de la materia prima, coste de capital, requerimientos de operación y mantenimiento, emisiones ambientales, eficiencia energética, fuentes de calor de residuos disponibles, espacio disponible, y riesgo de incendio potencial.

Los secadores de combustible pueden generalmente clasificarse de acuerdo con su medio de secado, es decir, el chorro que pasa a través del material que se está secando. El medio de secado es vapor sobrecalentado, aire caliente o gas de los humos. Los secadores de gas de los humos y aire tienen emisiones de aire y riesgo de incendio, mientras que el secador de vapor sobrecalentado no. Los secadores de vapor sobrecalentados por el contrario tienen condensado que debe ser tratado, aunque es posible recuperar algunos compuestos del condensado como productos comercializables, tales como aceites de madera. Los secadores de vapor sobrecalentados ventean la humedad evaporada del material, y así son más convenientes en instalaciones que tienen un uso para el exceso de vapor de baja presión que debe ser purgado del ciclo de secado.

Los secadores pueden también clasificarse según tengan el fuego directo o indirecto. En los secadores de fuego directo, el medio de transferencia de calor – gas de los humos, aire caliente o vapor sobrecalentado – se hace pasar directamente a través del material que se está secando. En los secadores de fuego indirecto, el medio de transferencia de calor – usualmente agua caliente o vapor – se hace pasar a través de tubos u otros intercambiadores de calor en el interior del secador, calentando el material indirectamente. En la clasificación de secadores, debemos observar que el medio de transferencia de calor es también el medio de secado para los secadores de fuego directo, pero no para los secadores de fuego indirecto. Los secadores de fuego directo son generalmente más eficientes. La excepción viene cuando no se pone aire en un secador de fuego indirecto y la humedad es venteada del secador como vapor o recuperada para servir las necesidades de calentamiento. Los secadores de fuego directo no son convenientes para todos los materiales. En particular, los secadores indirectos son más convenientes para materiales polvorientos y finos.
Los secadores pueden diseñarse para operar a presión atmosférica o presión de vacío. El secado de la biomasa bajo vacío reduce el punto de vaporización del agua y así se reduce la temperatura requerida para el secado, incrementando la oportunidad de tomar ventajas del calor de los residuos en la instalación. Los secadores de vacío típicamente tienen costes de capital altos. Esto y el gasto de operación del sistema de vacío deben sopesarse contra el ahorro de energía debido al uso incrementado de la recuperación de calor. Los secadores de vapor sobrecalentados pueden ser operados a una presión por encima de la atmosférica para permitir una recuperación de calor a una temperatura utilizable más alta.

El calor para el secador debe obtenerse de los quemadores del propio secador, desde el gas de los humos de la caldera, desde el calor de los residuos recuperado del escape del calentamiento de procesos en las instalaciones, o del vapor de la caldera. Cuando se recupera calor del equipo de proceso, el agua puede calentarse y transferirse a mayores distancias de lo que puede hacerse con el aire. En los molinos de papel y pulpa, por ejemplo, el calor de los residuos puede recuperarse desde la máquina de papel, el secadero de pulpa, el tanque de disolución smelt, el chorro de efluentes calientes, o el vapor de baja presión.

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