Calderas

ISSN 0370-5404

Revista Industrial y Agrícola de Tucumán Tomo 82 (1-2): 17-25; 2005

Inyección de aire secundario caliente en calderas de vapor bagaceras y su influencia en el rendimiento térmico

Marcos A. Golato*, Gustavo Aso*, Dora Paz* y Gerónimo J. Cárdenas*

RESUMEN Como alternativa para aumentar la eficiencia térmica de calderas bagaceras productoras de vapor, se evalúa lainyección de aire secundario al hogar, previamente calentado. Además, se reúne información sobre la combustión y los factores que influyen en dicho fenómeno. Se calculó el rendimiento térmico en una caldera bagacera con inyección de aire secundario frío, mediante el empleo de balances de masa y energía con datos de ensayos experimentales. Se planteó luego un modelo teórico para el caso de calentar todoeste aire secundario, y se determinó el nuevo rendimiento térmico. Finalmente se realizó un análisis técnico-económico para evaluar la rentabilidad del uso de esta tecnología, teniendo en cuenta el ahorro de bagazo y su equivalente en gas natural. Para el caso analizado, los resultados mostraron: aumento del rendimiento térmico de la caldera (1,62 puntos); mejora del índice de generación de vapor(2,27%); reducción del consumo de bagazo (2,45%); aceptable periodo de repago de la inversión (114 días de zafra). Palabras clave: eficiencia energética, combustión, turbulencia, “overfire”.

ABSTRACT Injection of heated secondary air in steam bagasse boilers and its influence on thermal efficiency Previously heated secondary air injection is evaluated as an alternative to increase thermalefficiency of bagasse steam boilers. Aspects regarding the combustion process and the factors affecting it are also described. Tests were made in a bagasse boiler of a sugar mill. Thermal efficiency of the bagasse boiler with cold secondary air injection was determined by solving mass and energy balances. A new thermal efficiency for the case in which all secondary air is pre-heated with hot gases wasdetermined afterwards. Finally, a technical-economic analysis was made to evaluate the yield of this technology, taking into account bagasse saving and its equivalent in natural gas. For the analyzed case, the results showed: an increase in the thermal efficiency of the boiler (1,62 points); a higher steam production index (2,27%); a reduction in bagasse consumption (2,45%); an acceptable paybackperiod of the investment (114 days of the harvest season). Key words: energetic efficiency, combustion, turbulence, overfire.

*Sección Ingeniería y Proyectos Agroindustriales, EEAOC. ingenieria@eeaoc.org.ar.

EEAOC - RIAT 2005 - Nº 82 TOMO 1 - 2 - 17

Revista Industrial y Agrícola de Tucumán (2005) Tomo 82 (1-2): 17-25 INTRODUCCIÓN En la actualidad existen diversas maneras de quemar elbagazo, que apuntan a optimizar la generación de energía para luego transferirla al agua y generar vapor. Generalmente, para lograr una eficiente combustión en calderas para bagazo y obtener un mayor rendimiento energético en la generación de vapor, es necesario disminuir todos los factores que producen pérdidas de calor. Por ejemplo, el calor que se llevan los gases al escapar por la chimenea (calorsensible), hecho que resulta casi inevitable, al igual que las pérdidas de calor al medio ambiente a través de la superficie exterior de la caldera y las pérdidas de calor debido a la alta temperatura de las cenizas evacuadas al limpiar la parrilla del hogar. Para mejorar la combustión, se busca disminuir las pérdidas por combustión incompleta y por incombustión mecánica. Las primeras se asocian ala presencia de CO, H2 y CxHy en los gases de escape. Las segundas son ocasionadas por elementos sólidos todavía combustibles, partículas de carbono libre y de bagazo no quemadas, ya sean arrastradas por los gases a través de la caldera hasta la chimenea, o extraídas junto con las cenizas de la parrilla y de las tolvas del haz convectivo. Durante la combustión en capa del bagazo (el bagazo se...