Avantatges de la
recirculació de fums

febr. 19 • Article, CAROUSEL HOME, hivern 2014 • 1286 Views • Comentaris tancats a Avantatges de la
recirculació de fums

Millora de l’eficiència dels equips de combustió de biomassa

El constant augment del cost dels combustibles fòssils dels últims anys ha motivat la substitució de les calderes de gasoil o GLP per instal·lacions de biomassa. El tipus de biomassa utilitzada com a combustible té sempre un fort caràcter local, ja que depèn de la biomassa existent a les diferents zones geogràfiques. Per exemple, en zones muntanyoses amb grans extensions forestals, solen abundar les estelles, i en zones on hi ha abundants cultius d’oliveres, trobem amb una gran oferta de pinyol d’oliva, un excel·lent combustible sòlid.

rec1

Un altre factor que condiciona l’eficiència és la ubicació de la sitja, ja que la humitat del combustible emmagatzemat també es veu afectada per la localització de la instal·lació. El mateix combustible emmagatzemat en una sitja d’una zona seca amb temperatures altes o el d’una zona humida amb temperatures fredes varia considerablement.

Moltes calderes de gamma alta, procedents d’Àustria i altres països centreeuropeus, vénen preparades per funcionar amb estelles. A centre d’Europa, les estelles molt difícilment arriben a humitats inferiors al 20%. No és el cas d’Espanya, on, a l’estiu, les altes temperatures i pel baix nivell d’humitat atmosfèric fan que la humitat de les estelles a la sitja arribi a nivells inferiors al 20%.

Les estelles amb molt baixa humitat són un bon combustible, però comporta dos tipus de problemes:

Primer de tot, cal tenir present que en tenir un alt grau de sequedat, l’estella perd elasticitat i els sistemes d’alimentació es veuen afectats. És per això que les calderes de qualitat disposen d’uns sistemes d’alimentació que en molts casos poden semblar sobredimensionats, com per exemple, sense fins molt gruixuts.

En segon lloc, les biomasses molt seques poden provocar pujades excessives de la temperatura dins la càmera de combustió. Aquest increment de la temperatura provoca, per una banda, l’augment de la formació i emissió de NOx (òxids de nitrogen) a l’atmosfera i, per una altra, un major desgast dels materials de la càmera de combustió, com la graella, les parets, etc. Aquest fenomen s’agreuja en calderes que no disposen de maó refractari a la càmera de combustió.

Un bon sistema de recirculació permet entregar la potència nominal requerida durant tot l’any, i aconseguir una còmoda explotació de la instal·lació. Dos bons exemples d’aquesta eficiència es donen a Espanya.
Alguns complexos hotelers de les Illes Canàries han instal·lat calderes de biomassa que utilitzen com a combustible palets triturats. La sequedat d’aquest combustible, junt amb les altes temperatures de les illes, provoquen que l’estella estigui sempre per sota del 20% de humitat.

Una empresa d’Euskadi disposa d’un dels sistemes de gestió d’estelles més avançades d’Espanya, i subministra sempre estelles amb una humitat al voltant del 30%. Però algunes instal·lacions de la zona pateixen elevades humitats relatives a l’aire, fet que provoca que la humitat de les estelles de les sitges arribi al 50%, a causa de l’ efecte esponja de la biomassa.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

COM FUNCIONA UNA CALDERA SENSE RECIRCULACIÓ DE FUMS?
Quan s’està combustionant biomassa molt seca, la caldera sense recirculació de fums redueix l’entrada de combustible per abaixar les altes temperatures de la càmera de combustió. Això fa que les calderes de qualitat regulin la temperatura dels fums a la càmera de combustió, i provoquin una reducció de la potència nominal que es tradueix en una reducció de la potencia real de l’equip de fins a un 30%. És a dir, un equip de 500 kW pot passar a produir només 350 kW. De la mateixa manera, en reduir l’alimentació de combustible tampoc es corregeix del tot la generació de NOx. Tot el procés provoca l’augment d’emissions i un major desgast de la caldera que es tradueix en un major cost de manteniment i una menor vida útil. Òbviament, aquest procés de desgast és major en calderes que no controlen la temperatura de la càmera de combustió, ja que han de treballar amb temperatures més elevades que les que permet el seu disseny.

En el cas contrari, quan l’estella té més humitat del recomanable, la caldera detecta que falta potència i respon incrementant l’aportació de combustible. Això, en molts casos, acaba provocant sobrealimentació i produint l’aparició de partícules sense cremar a les cendres. La conseqüència és una reducció de la potència entregada, grans emissions de fum blanc (vapor), un augment important d’emissions de CO2 i hidrocarburs sense cremar, així com un elevat cost per kWh produït, a més d‘augmentar les tasques de manteniment i reduir la vida útil de l’equip. A vegades, també es pot originar condensació dins del equip, el que acaba produint corrosió, i si la càmera de combustió no té revestiment refractari, acabarà provocant una perforació de la xapa d’acer.

fums1

La medició de les dades de temperatura i nivell d’oxigen dels fums és estàndard en calderes de gamma alta per permetre una millor combustió. Normalment, la temperatura a la sortida de fums oscil·la entre 150-200ºC i el contingut en oxigen es troba entre el 8-12%, un valor baix comparat amb el percentatge d’oxigen de l’aire, que és d’un 21%.

En el cas de biomasses excessivament seques, quan la caldera detecta que la temperatura dins de la càmera de combustió augmenta, injecta part dels fums, principalment a la zona secundària de combustió que es troba sobre la graella. Com que la temperatura és sensiblement més baixa que el valor de consigna de la càmera de combustió, i no es modifica de forma significativa l’equilibri d’oxigen de la combustió, s’aconsegueix una regulació flexible i efectiva de la temperatura a la càmera.

…………………………………………..
Un bon sistema de recirculació permet entregar la potència nominal requerida durant tot l’any, aconseguint una còmoda explotació de la instal·lació
…………………………………………..

En el cas contrari, quan la caldera s’alimenta amb biomasses amb elevats percentatges d’humitat, el control detecta una baixada de la temperatura de la combustió, ja que, part de la calor produïda es gasta per evaporar l’aigua de les estelles. En aquests casos, la recirculació de fums injecta una major quantitat de fums a la zona primària de combustió, per sota de la graella a l’entrada de la biomassa a la càmera de combustió. Aleshores, s’aconsegueix assecar la biomassa abans de la seva combustió i preservar els materials de la graella, ja que no aviven el foc gràcies al fet que el contingut d’oxigen dels fums és similar.

En conclusió, per poder entregar la potència nominal d’una caldera quan es combustionen biomasses molt seques és imprescindible instal·lar un sistema de recirculació de fums. Igualment, amb biomasses molt humides, el sistema de recirculació ajuda a reduir la humitat de l’estella abans de ser combustionada. En ambdós casos aconseguim entregar sempre la potència requerida pel sistema, optimitzar el consum de combustible, millorar els nivells d’emissions (NOx, CO y CxHx varis), reduir l’emissió de “fum blanc” (vapor) i aconseguir una major eficiència, menor cost de manteniment i, sobretot, major vida útil de la caldera.

El sistema de recirculació de fums és altament recomanat per l’ús d’estelles i combustibles amb alta densitat energètica. Estudis realitzats per l’oficina tècnica de Grupo Nova Energía, demostren que el petit sobrecost dels equips que disposen d’aquests sistemes és més que compensat, en la majoria de les ocasions, per l’estalvi en combustible obtingut des del primer any.

Sandra Soler
Departament Tècnic de Grupo Nova Energía

Comments are closed.

« »