Equipos para el uso industrial de la biomasa
Calderas de agua caliente, aceite térmico y vapor, así como generadores de aire caliente y frio, secaderos, hornos, climatizadores, frio industrial,… pueden emplear biomasa como combustible. Y en principio no existen demasiadas limitaciones técnicas en el uso de la biomasa como combustible.
Tradicionalmente empleado en industrias cerámicas, cementeras, papeleras, secaderos de madera, tabaco y otros productos agrícolas, invernaderos, sector conservero, salazones, etc., podemos encontrar hoy en día todo tipo de industria usuaria de biomasa. También encontramos industrias que valorizan la biomasa en plantas de producción eléctrica y en plantas que obtienen biogás para producción eléctrica o térmica.
La biomasa empleada en la industria suele tener poca transformación y en muchos casos puede proceder de subproductos de la propia industria como es el caso de restos de aserraderos y carpinterías, papeleras y agroindustrias en general,…
Técnicas para combustión de la biomasa
Existen actualmente diversas técnicas para la combustión de la biomasa. Los parámetros fundamentales que condicionan la elección de una u otra son la humedad y la granulometría. Las soluciones técnicas para la combustión de la biomasa se pueden agrupar en tres tipos:
- Combustión en masa: es el tipo de combustión de hogar rotativo o en parrilla tipo vibrante. La biomasa, que puede ser de gran tamaño, se deposita en la parrilla o lecho donde permanece hasta completar su secado y combustión. Es adecuada para combustibles de alto contenido de humedad y que generan residuos de composición muy variable. En este tipo de combustión, el combustible comparativamente no necesita demasiados tratamientos previos, por lo que presenta notables ventajas de versatilidad aunque es un sistema más caro.
- Combustión en suspensión: el combustible es lanzado al hogar a través de un quemador y se quema en suspensión, sin que la materia toque las paredes o se deposite en el fondo del hogar. Es un sistema adecuado para combustibles de bajo contenido en humedad y un estrecho rango de distribución de tamaños. El combustible es transportado por un sistema neumático.
- Combustión en semisuspensión: en este tipo de combustión la materia se deposita sobre una parrilla, realizándose la combustión de la materia ligera en suspensión y la de la parte pesada en la parrilla. El combustible debe tener un tamaño medio típico de 3-50 mm y no debe presentar problemas de aglomeración.
Entre los sistemas para la combustión de biomasa en calderas que pueden suministrar el calor requerido en las industrias destacan los siguientes:
- Sistemas de parrilla: La parrilla es una estructura metálica destinada a mantener el combustible en el hogar y facilitar el paso del aire primario de combustión. Se construyen mediante piezas de fundición de formas diversas, a través de las cuales circula el aire de combustión. Constituye la solera del hogar y proporciona la superficie sobre la cual se queman las partículas de combustible más grandes. Puede estar refrigerada por aire o por agua, en cuyo caso llevan soldados en su parte inferior una serie de tubos por los cuales circula el agua de refrigeración.
Las parrillas han de tener la posibilidad de evacuar las escorias, para lo que se disponen con un cierto grado de inclinación y algún sistema que facilite el movimiento hasta el punto más bajo, desde donde son extraídas de forma continua. Este es el método de combustión más comúnmente empleado.
Existen diversos modelos de parrillas, en función del tipo de biomasa sólida que se trate y sobre todo dependiendo de su humedad. Así, se pueden distinguir los cuatro grupos siguientes:
- Hogares de parrilla fija, que son indicados para combustibles biomásicos en los que predominen las partículas pequeñas y de baja humedad. La combustión se realiza de forma heterogénea, ya que el combustible apilado sobre la parrilla se encontrará en diferentes estados de combustión.
- Hogares de parrilla, adecuados para biomasas de granulometrías y humedades muy variables que tienden a formar gran cantidad de cenizas. En este tipo de hogares los residuos se desplazan por resbalamiento a lo largo de la parrilla, por lo que la combustión resulta más homogénea que en el caso anterior. Además, la retirada de las cenizas se suele realizar de forma relativamente fácil por medios mecánicos, ya que a medida que se producen van cayendo de la parrilla al cenicero.
- Hogares de parrilla móvil, apropiados para biomasas con una elevada fracción de inertes, de forma que en su combustión se crea una gran cantidad de cenizas. Están provistos de un sistema tractor que permite el movimiento de la parrilla y la descarga continua de las cenizas.
- Hogares de parrilla vibratoria, que permiten una descarga automática e intermitente de las cenizas. El tiempo de vibración y el de reposo se pueden ajustar en función de las características del combustible. La duración de la vibración suele variar entre 4 y 10 segundos según la carga de la misma y el tipo de combustible. Este tipo de parrilla suele tener refrigeración por agua.
Hogares rotativos. Se trata de hogares de forma cilíndrica que mediante un mecanismo y el accionamiento de un motor se mantienen en rotación. Variando la velocidad de rotación del horno se modifica el tiempo de permanencia del combustible, lo que resulta un método muy eficiente para el control de la combustión.
Este tipo de hogares se utiliza para distintos tipos de biomasa y particularmente para residuos muy heterogéneos y con amplios márgenes operativos.
Quemadores de tornillo. Es uno de los sistemas de combustión más empleados en instalaciones pequeñas y de potencia hasta 6 millones de kcal/h. Se utilizan para quemar residuos sólidos con humedades de hasta el 35% y granulometrías máximas de 30 mm.
La combustión ha de realizarse en un volumen restringido, lo que provoca elevadas temperaturas de llama y la consiguiente formación de escorias.