Avances en el modelado de la combustión de biomasa en spouted bed cónico

Abstract

En aras del desarrollo de un modelo riguroso para la combustión de biomasa vegetal en lecho en surtidor, en este Trabajo se ha avanzado en cuatro pilares fundamentales cuya implementación en el futuro permitirá desarrollar una herramienta que simule el comportamiento en la cámara de combustión de distintas formas de biomasa vegetal. Esta herramienta facilitará la labor de diseño de futuras plantas y permitirá evaluar y adaptar el funcionamiento de las mismas a cada alimentación, lo que se espera sea una contribución definitiva para la transferencia de la tecnología a la industria y para su comercialización. (i) Uno de los aspectos en los que se ha trabajado es la propuesta de una metodología que combina el análisis termogravimétrico, la deconvolución de la señal DTG y la utilización de correlaciones empíricas para la caracterización rápida de la biomasa como combustible.(ii) Por otro lado también se ha realizado un amplio estudio fluidodinámico encaminado a establecer las correlaciones fluidodinámicas que permitan predecir la velocidad mínima de spouting de lechos conformados por partículas de baja densidad y esfericidad, tanto para lechos convencionales como para aquellos dotados de tubos internos.(iii) Otro de los pilares en los que se han focalizado los esfuerzos en este Trabajo es en la medida de la transferencia de calor en el interior del lecho y de éste a la pared, ya que esta información es fundamental para la ubicación de los sistemas de recuperación de energía y para la implementación del balance de calor de la planta.(iv) Por último en esta Tesis se ha desarrollado un trabajo exhaustivo para determinar los parámetros cinéticos de la combustión en spouted bed de seis tipos de biomasa, lo que ha requerido del desarrollo de un modelo que contempla además de la devolatilización de la biomasa y la combustión del char, la dispersión de los gases desde el punto de generación hasta el punto de medida con el sistema de análisis disponible en la planta piloto. De forma complementaria a este estudio en la planta piloto se han establecido los mapas de operación mediante la medida de la temperatura en diversas posiciones del interior de la cámara y en la corriente de gases de salida. Los resultados obtenidos demuestran que las propiedades hidrodinámicas y energéticas de la biomasa condicionan notablemente su comportamiento y localizan el frente de combustión en el lecho o en la fuente.