Combustion biomasa

COMBUSTIÓN A PARTIR DE BIOMASA CAÑERA. Autor: Dr. Ing. PT René Lesme Jaén. UNIVERSIDAD DE ORIENTE. CUBA

BIOMASA. Compuestos orgánicos formados por carbono reducido que poseen carácter energético, no son de origen fósil y son una fuente renovable. Como fuente de energía presenta una enorme versatilidad, permitiendo obtener mediante diferentes procedimientos tanto combustibles sólidos comolíquidos o gaseosos.

Principales características de la biomasa como combustible Composición química elemental e inmediata. Humedad. Valor calórico. Composición química de la ceniza. Distribución por tamaños. Forma y densidad de las partículas,

Composición elemental en masa combustible.
Biomasa C H O N S A

BAGAZO Aserrín de Pino

48.51 49.14

6.22 6.00

44.92 44.76

0.10

0.35

-Composición inmediata.
Biomasa %V %A %F

Bagazo

89.21

2.94

9.80

Aserrín de Pino

85.47

0.19

14.23

BIOMASA BIOMASA VEGETALO VEGETAL O ANIMAL ANIMAL

PROCESOS FISICOS PROCESOS FISICOS

PROCESOS PROCESOS BIOQUIMICOS BIOQUIMICOS

PROCESOS TERMOPROCESOS TERMOQUIMICOS QUIMICOS

GASIFICACION GASIFICACION COMBUSTION COMBUSTION
ACEITES ACEITES VEGETALES VEGETALESDIGESTION DIGESTION ANAEROBICA ANAEROBICA FERMENTACION FERMENTACION

PIROLISIS PIROLISIS Carbón vegetal Carbón vegetal Gas pobre Gas pobre Gas rico Gas rico Piroleñosos Piroleñosos

Calor Calor vapor vapor

Gas pobre Gas pobre Gas de síntesis Gas de síntesis

HORNOS PARA LA COMBUSTIÓN DE BIOMASA.

Horno de combustión en pila. Combustión en semipila, grillas inclinadas. Combustión en lechofluidizado, Torbellino vertical y horizontal

Reacción de combustión de la biomasa.
Biomasa+ aire = CO2 + SO2 + H 2 O + N 2 + O2 + CO + H 2 + CH 4 + 1442cenizas sólidos+ 443 144 2444 1 2 3 144 44 4 3 4 4 2 3
1 2 3 4

Combustión estequiométrica.
1KgdeBiomasa + m 0 a → m 0 g

Combustión real.
1KgdeBiomas + ma → mg a

Coeficiente de exceso de aire.
Va ma α= 0= o Va ma

1 α= 1 −0.48(O2 )medido

Reacciones estequiométricas de al combustión.
C + O 2 → CO 2 S + O 2 → SO 2 2H 2 → 2H 2O C + 1 / 2 O 2 → CO

Volumen y masa real de aire y gases.
V º aire = 0,0889 * (C t + 0,375 * S t ) + 0, 265 * H t − 0,0333 O t

V º co 2 = 0 , 0187 * C t

V º RO 2 = 0 ,0187 * (C t + 0 ,375 * S t )

V º N 2 = 0 ,79 * V º aire + 0 ,008 * N t
V º H 2O = 0,111* H t + 0,0124*W t +0,0161*V º aire

At mg = 1 − + 1 . 306 * α * V º aire 100

Entalpía de los gases.
Hg = H + H (α −1), KJ / Kg
o g o a
o o Hg = VRO2 (c.t )RO2 +VN2 (c.t )N2

At o +VH2O (c.t )H2O + (c.t )cen aarr, KJ / Kg 100

H

o a

= V ao (c .t )air , KJ / Kg

Ejemplo de cálculo No.1 Determinar el volumen de gases generados diarios para una zafra de 10000 Ton/día de caña. Conociendo que el bagazo sequema con una humedad del 48% y que por cada tonelada de caña molida se obtienen 0.3 toneladas de bagazo. Considere que los gases salen a una temperatura de 200 grados centígrados y que el coeficiente de exceso de aire es de 1.5.

1.- Expresar la composición del bagazo en masa de trabajo. Tomado en cuenta la composición elemental del bagazo en masa combustible, el factor de corrección porhumedad y el % de cenizas, obtenemos la composición del bagazo en masa de trabajo.
Composición elemental (%) del bagazo en masa de trabajo (humedad 48%).

Ct Biomasa Bagazo. 25.13

Ht 3.33

Ot 23.00

Nt -

St 0.177

At 1.52

Wt 48

2.- Determinar el volumen y entalpía de
los gases producto de la combustión. Utilizando las ecuaciones estequiométricas, tomado en consideración elfactor de corrección de temperaturas, la composición elemental del bagazo y un coeficiente de arrastre de 0.79, obtenemos el volumen, masa y entalpía de los gases por kilogramos de combustible

Resultados.
Indicadores Vo a (m3/kgcomb.) VCO2. (m3/kgcomb.) VRO2. (m3/kgcomb.) VN2, (m3/kgcomb.) VH2O, (m3/kgcomb.) VG, (m3/kgcomb.) Hgo, (kJ/kgcomb) Hao, (kJ/kgcomb) Hg, (kJ/kgcomb) Valores 4.07 0.82...