Investigadores del Instituto Tecnológico Danés han estudiado cómo optimizar la combustión de biomasa en calderas inteligentes para reducir las emisiones y presentan sus conclusiones durante el 11º Congreso Internacional de Bioenergía.

En el desarrollo de calderas de biomasa modernas es crucial reducir las emisiones de partículas de polvo, OGC (compuestos orgánicos gaseosos), CO (monóxido de carbono) y NOx (óxidos de nitrógeno) para evitar la liberación de compuestos dañinos para el medio ambiente y la salud. Esto requiere optimizar variables clave como el suministro de aire y de combustible y el aislamiento de la cámara de combustión.

Tras haber estudiado de forma aislada las variables citadas, se han evaluado de forma integrada y se ha optimizado su interacción: el control inteligente, apoyado en una serie de sensores, asegura que la mezcla entre combustible y aire de combustión es la adecuada en todo momento.

Tras examinar en detalle la influencia del material aislante y el aislamiento del quemador en las emisiones de una caldera RTB Blackstar de 10 kW, se comprobó que el material en sí mismo –ya sea cerámica o vermiculita- no tiene gran trascendencia en la generación de emisiones de polvo, OGC, CO o NOx, siempre que el quemador esté bien aislado. La vermiculita es relativamente más económica y garantiza el aislamiento del quemador, por lo que se eligió para concluir el estudio.

El habitual sinfín empleado en las calderas de biomasa suministra al quemador una cantidad de biocombustible muy irregular que varía hasta un factor 20; la instalación de un segundo tornillo mejoró la precisión de la dosificación.

Para optimizar la regulación del aire se colocó un caudalímetro de Venturi y se utilizaron curvas de calibración de manera que se optimizó la combustión no sólo en condiciones estables, sino también si se realizaban cambios como, por ejemplo, en el tiro de la chimenea. De esta manera se obtuvieron el mejor control y regulación posibles del oxígeno suministrado a la combustión en condiciones de prueba.

Condiciones reales

Comprobar el funcionamiento de las calderas de biomasa optimizadas y reguladas en condiciones de laboratorio no era suficiente, por lo que se llevó a cabo una prueba de ciclo de carga (PCC) para garantizar una alta eficiencia y emisiones bajas en el día a día del usuario final.

La prueba, de 27 horas, se llevó a cabo actuando sobre el tiro de la chimenea en períodos de carga baja y alta y comprobando cómo se comportaba la caldera durante cada ciclo:

  • El nivel de CO medido durante la PCC resultó la mitad de las mediciones previas a la optimización y regulación de la caldera.
  • Los niveles de OGC se redujeron a un tercio del nivel original en los resultados preliminares.
  • Los niveles de NOx se relacionan linealmente con el contenido de nitrógeno en el combustible, atribuyendo las diferencias a la formación de NOx térmico (80 mg/m3). Los NOx térmicos parecían constantes y, por tanto, su presencia es difícil de reducir mediante la optimización de la caldera con los medios investigados en este estudio.

Morten Gottlieb, Anders Pødenphant y Anne Mette Frey
Instituto Tecnológico Danés
www.dti.dk

Publicado en BIE 37 – Otoño 2017

bioenergia 40El 11º Congreso Internacional de Bioenergía presta atención este año a la transformación digital que trae consigo la 4ª revolución industrial y que, por supuesto, concierne al sector de la bioenergía. Algunas organizaciones que han comenzado ya el camino mostrarán sus experiencias y soluciones tecnológicas en el evento “Bioenergía 4.0”. Los asistentes conoceran sistemas de gestión integral de proyectos; soluciones para mejorar el comportamiento de las calderas; tecnologías para la operación inteligente de centrales de biomasa y de redes térmicas; o sistemas de mantenimiento predictivo y control online en tiempo real de procesos.

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