biomasa - RHC

Combustión de biomasas para
generación térmica
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Biomasa. Definición, clases, características.
Comparación con combustibles fósiles.
Almacenaminto y transporte.
Combustión de la biomasa. Parrilla móvil.
Calderas.
Circuito de humos. Partículas en suspensión
Instalaciones
BIOMASA

Definición


Materia orgánica originada en un proceso biológico espontáneo ó
provocado, utilizable como fuente de energía.
Clasificación

Natural
 Limpieza de bosques

Subproductos de procesos agricolas (orujos, huesos, vinazas,
transformacion madera, cáscaras (pipa girasol, cáscara de
almendra)

Cultivos energéticos
 Cultivos exclusivos para su uso como energía
Combustibles solidos:
biomasas en España










Orujillo de aceituna.
Orujillo de uva (blanco y tinto)
Hueso de aceituna.
Astilla de madera
Cáscara de almendra.
Cáscara de piña (de coníferas)
Cáscara de nuez.
Pipa de girasol.
Viruta y serrín de madera.
Biomasa forestal.
ASPECTOS DE LA BIOMASA



Transporte, Almacenamiento, PCI (Poder Calorífico) y Humedad.
Preparación del combustible.
Contenido y composición de las cenizas.
ASPECTOS DE LA BIOMASA (I):

Densidad muy baja.
•
•
•
•
Hueso de aceituna: 600-700 kgs/m3
Orujillo de aceituna: 500-600 kgs/m3
Astilla de madera: 200-300 kgs/m3
Viruta de madera: 90 kgs/m3
Composicion biomasas. Analisis quimico

Caracterización









Azufre (S): practicamente nulo.
Carbono (C): 35-45 %
Hidrógeno (H2): 4,5-7 %
Oxígeno (O2): 25-35 %
Nitrógeno (N): 1,0-0,5 %
Cenizas: 0,5-7 %
Volátiles: más del 70 %
No hay metales pesados (como el fuel-oil)
Humedad variable, incluso hasta 60 %

Con estos valores calculamos;

Poder calorífico inferior; 2.400 ÷ 4.200 kcal/kg
Composicion biomasas. cenizas
 Ejemplo






Na2O;
K2O;
CaO;
MgO;
SiO2 ;
Al2O3 ;

de una biomasa
0,6 %
32,03 %
12,63 %
9,1 %
18,1 %
0,89 %
Con estos valores calculamos;


Temperatura de fusión de las cenizas; 600 ÷ 1.100 ºC
Empíricos. Formulación ASME carbones.
ASPECTOS DE LA BIOMASA (II):
TEMPERATURAS DE FUSION DE LAS CENIZAS
Na y K disminuyen la T de fusión.
 Ca la eleva.
/ Formación de escoria en el hogar de
combustión. Temperatura del hogar
1 En pirotubulares: ensuciamiento de
interior de los tubos.
1 El orujillo de aceituna: ciega los tubos.

ASPECTOS DE LA BIOMASA (III):
PREPARACION DEL COMBUSTIBLE



Empresas suministradoras: Dedicadas a la
gestión, compra-venta y transformación de la
biomasa (Astillado, reducción de tamaño, secado,
eliminación de tierras, peletizado, briquetizado)
En Almazaras y Extractoras: Hueso de aceituna:
triturado previo con molino de martillos (diam: 2
mm) y posterior separación pulpa-hueso.
Aderezo de aceitunas: la mejor separación pulpahueso. Mejor calidad del combustible.


A mayor cantidad de pulpa adherida, mayor contenido
en cenizas.
Otras biomasas: en general reducción del tamaño
para ser transportado.
Consumos fósiles-biomasas

Consumo de combustible por kg de vapor generado

Rendimientos



Combustibles





2,877 kg de biomasa de 3.200 kcal/kg por 1 Nm3 de gas natural
3,237 kg de biomasa de 3.200 kcal/kg por 1 kg de gasoleo ó fueloleo
Precios en Andalucía



Biomasa con 30 % de humedad

PCI = 3.200 kcal/kg (3,72 kWh/kg)
Fueloleos, gasoleos

PCI = 10.000 kcal/kg
Gas natural

PCI = 8.900 kcal/Nm3
Relación


Caldera de fósiles = 90 %
Caldera de biomasa = 87 %
1 kg de biomasa de 3.200 kcal/kg tiene un precio de 0,05 €
1 kWh de biomasa de 3.200 kcal/kg tiene un precio de 0,0134 €
Precios del gas natural

1 kWh de gas natural tiene un precio de 0,025 € + término de potencia
Almacenamiento de biomasa (Silos,
suelos agitadores, suelos móviles)
Características de los sistemas
de combustión






Construcción modular. Velocidad de cada módulo
modificable.
Parrillas horizontales e inclinadas.
Composición de las barras de las parrillas.
Aire primario zonificado.
De-Nox nozzles.
Aire caliente bajo parrilla.
Una clasificación de Calderas
Por situación del agua
 Pirotubulares o de tubos de humo.
 Mixtas, hogar acuotubular, cuerpo de humos pirotubular
 Acuotubulares o de tubos de agua.

Circulación natural



De un domo, tubos de esquina
De dos domos
Circulación forzada
Por combustibles
•
•
Sólidos (carbón, hueso de aceituna, etc).
Combustibles fósiles industriales (gasóleo, fuel-oil, G.N, ...)
Calderas pirotubulares






Los gases de la combustión circulan por el interior de los tubos.
En general son calderas de 3 pasos de gases.
Se utilizan para quemar combustibles fósiles: gasóleo, fuel-oil, y gas
natural.
circulación muy pobre.
Hogar adaptado a la forma de la llama.
Máxima carga específica en el hogar
Ejemplo de caldera pirotubular con gas
natural como combustible
Calderas acuotubulares vapor





Los gases de la combustión
circulan por el exterior de los
tubos.
Mayor velocidad de circulación
que en pirotubulares.
Mejor respuesta a demandas
puntas de vapor.
Son calderas de hogares y
pasos de humos muy amplios.
Pueden limpiarse en
funcionamiento. Depresión.
Calderas MIXTAS agua caliente

Calderas mixtas de agua caliente
Calderas MIXTAS de vapor
Cuerpo de convección vertical
Factores que intervienen en la elección de caldera (I):
combustibles convencionales

Pirotubulares y mixtas:
• Bajas producciones de vapor: hasta 20
tons/h.
• Bajas presiones: hasta 20 bar.
 Acuotubulares:
• Para altas y bajas producciones de vapor
y presiones de trabajo
Factores que intervienen en la elección de caldera (II).
Combustibles sólidos:
DISPONIBILIDAD

Orujillo de aceituna (2 fases).
•
•
•
Acuotubulares con economizadores: 3
semanas/año
Mixtas con cuerpo de convección vertical y
economizador: 3 semanas/año
Pirotubulares: cómo máximo 3 dias/24 horas
y con un antehogar diseñado para una
vaporización doble que la que se precisa en
fábrica..
Factores que intervienen en la elección de caldera (III).
Combustibles sólidos. Rendimiento
Relacionado con la Disponibilidad.
 Caldera pirotubular para combustibles
convencionales, mayor rendimiento que
acuotubular. Son combustibles limpios.
 Para sólidos: el ensuciamiento de los
tubos de humos disminuye rápidamente el
rendimiento de la caldera pirotubular.
1
Factores que intervienen en la elección de caldera (IV).
Combustibles sólidos.
Rapidez de respuesta

1
La circulación más efectiva de las
calderas acuotubulares consigue una
mejor capacidad de respuesta ante
demandas punta.
La caldera acuotubular no se ”viene
abajo” ante una rápida demanda de
vapor.
Resumen



La caldera acuotubular tiene mayor
disponibilidad, rendimiento, y rapidez de
respuesta.
Caldera mixta, mismas características que
acuotubular con combustibles de baja
cantidad de cenizas y presiones medias.
La caldera pirotubular, con o sin antehogar,
es una posible solución para necesidades
discontinuas de vapor y condiciones no muy
exigentes.
Circuito de gases de combustión,
emisiones.

Partículas

Función de equipos de limpieza


Multiciclón, filtro de mangas, filtro electrostático
Con parrilla mecánica

CO, menos de 150 mg/Nm3, al 10 % O2.


Combustión turbulenta con aire secundario
NOx, menos de 200 mg/Nm3, al 10 % O2.
Reducción del índice de exceso de aire
 Reinyección de gases de combustión en hogar
 Inyección de urea

Circuito de gases de combustión,
limpieza.

Multiciclones


Filtros de mangas


Retención, hasta 200
mg/Nm3
Retención, menos de 50
mg/Nm3
Filtros electrostáticos

Retención, menos de 20
mg/Nm3
Maniobra y control
• Funcionamiento automático y vigilancia indirecta
• Lazos de control de nivel de agua, combustión y tiro
• CCM y Telegestión
Instalaciones (I)

Vapor y/o agua caliente de proceso

COGENERACION
Instalaciones (II)
Expansionado del vapor
GRUPO MOTOR DE VAPOR- GENERADOR
Spilling-Dampfmotor english 020829.exe
Partes de la instalación


Desgasificador
Tratamiento de agua


Intercambio iónico
Osmosis inversa


rechazo
Chimenea y VTA

COGENERACION UNIFILAR
(paralelo)
Instalaciones (III)
TRANDSA. FABRICANTE DE BIENES DE EQUIPO