Tesis:
Análisis y optimización de la reducción granulométrica de la biomasa para su utilización en quemadores de combustible pulverizado.
- Autor: ESTEBAN PASCUAL, Luis Saúl
- Título: Análisis y optimización de la reducción granulométrica de la biomasa para su utilización en quemadores de combustible pulverizado.
- Fecha: 2004
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES
- Departamentos: ECONOMIA Y GESTION FORESTAL
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: VIGNOTE PEÑA, Santiago
- Director/a 2º: CARRASCO GARCIA, Juan Esteban
- Resumen: La utilización de la biomasa en quemadores de combustible pulverizado, bien en centrales de biomasa, bien en cocombustión con combustibles fósiles en centrales convencionales, es una de las opciones de combustión más eficientes y con más elevado potencial a medio y largo plazo. Sin embargo, el elevado coste energético de la pulverización de la mayoría de las biomasas y especialmente las lignocelulósicas, hace que esta opción no se considere competitiva frente a otros tipos de combustión. Por este motivo, es preciso definir, evaluar y optimizar procesos de reducción granulométrica con el fin de obtener un producto adecuado para la combustión en las condiciones que se especifiquen y al menor coste posible. En este trabajo se estudian distintos procesos de reducción granulométrica de la biomasa con el objeto de obtener un producto con unas condiciones de finura establecidas como límite para que dicho producto sea un combustible adecuado para su utilización en quemadores de combustible pulverizado. Dichas condiciones, según las fuentes consultadas, son: que más del 95 por ciento en peso del producto atraviese el tamiz de 1 mm de luz de malla y que más del 12 por ciento en peso del producto atraviese el tamiz de 0, 125 mm de luz de malla. Para centrar el trabajo experimental, se han escogido tres biomasas dentro de la gran variedad de biomasas de origen forestal existentes: astilla de chopo procedente de plantaciones de corta rotación (Populus sp), astilla de pino procedente de residuos de corta final.(Pinus sylvestris L.) y corteza de pino precedente de descortezado en aserradero (Pinus pinasterAit.). La elección de estas tres biomasas atiende a criterios de disponibilidad actual y/o potencial y a las diferentes propiedades físico-químicas y mecánicas que manifiestan. El estudio experimental de reducción granulométrica se ha llevado a cabo en una planta piloto formada básicamente por dos molinos de martillos (molino primario y molino de refino), una criba vibratoria y un separador dinámico y ha consistido esencialmente en definir y evaluar distintos procesos consistentes en una combinación determinada de operaciones básicas de molienda, cribado y/o clasificación. Todos los procesos estudiados son de tipo abierto, es decir, no hay recirculación de material hacia los molinos. Por tanto, el tamaño final del producto es el parámetro que determina el paso de criba interna del molino de refino y en los casos en que se usan, el paso de la criba vibratoria y la velocidad del rotor del separador. Los procesos estudiados son de cuatro tipos, denominados A, B, C y D. El proceso tipo A consiste en someter la biomasa a una molienda única. En el proceso B se realiza una molienda primaria seguida de secundaria. En el proceso C se realiza molienda primaria seguida de cribado y posterior molienda, del rechazo en molino de refino. El proceso D es similar al C pero usando un separador dinámico en vez de una criba. En todos los procesos se han estudiado distintas variantes según la finura de la molienda primaria (pasos de 1,5 ; 2; 4; 6; 8 y 10 mm). En la criba vibratoria y en el molino de refino se ha usado siempre el mismo paso de 1,5 mm. (pasos superiores no permiten cumplir los objetivos). Los resultados obtenidos han permitido definir los procesos más adecuados para cada tipo de biomasa ensayado. En general, se ha observado que la realización de la molienda en un solo paso (Proceso A) no es recomendable por exigir al molino un régimen de intensidad muy inestable, generándose picos de intensidad elevados. Los procesos que mejores resultados ofrecen son los que utilizan molienda primaria con paso de 4 mm, seguida de cribado con paso 1,5 mm o clasificación dinámica y molienda del rechazo con paso 1,5 mm. Para las partículas menores de, 1 mm, la criba se ha mostrado como un elemento más eficaz que el separador dinámico en todos los casos, sin embargo el separador consigue una mejor retención de las partículas menores de 0,125 mm. En general, se ha puesto de manifiesto que la dificultad mayor radica en obtener una cantidad en peso de producto superior al 12 por ciento de partículas que atraviesan el tamiz de 0, 125 mm. Este hecho es especialmente patente en la astilla de chopo en el que sólo con un tipo de proceso con separador se está cerca de este valor. En la astilla de pino sucede parecido aunque las proporciones obtenidas de finos por debajo de 0,125 mm son más elevadas. En la corteza de pino la consecución de este objetivo no plantea mayores problemas. El consumo energético en los procesos tiene gran importancia de cara al posible escalado a una planta industrial. A este respecto se ha estimado que el consumo específico en una planta industrial para producir 10 toneladas m.s. hora usando un proceso D1 estaría comprendido entre 115 kWh/t m.s. y 125 kWh/t m.s. para la astilla de chopo y entre 145 kWh/t m.s. y 158 kWh/t m.s. para la astilla de pino. Para la corteza de pino se han considerado dos supuestos: con un proceso D1 se consumirían entre 34 kWh/t m.s. y 37 kWh/t m.s., mientras que con un proceso C1, en el que se usa criba en vez de separador, se consumirían entre 24 kWh/t m.s. y 26 kWh/t m.s. En este caso la utilización de un proceso con cribado sería suficiente para la consecución de un producto que cumpla las especificaciones marcadas.