Biomasas y combustibles sólidos

Propiedades específicas de los combustibles sólidos

¿Cuáles son las propiedades del combustible de biomasa y cómo influyen en la combustión?

Las propiedades del combustible de biomasa, como el tipo de combustible, las características físicas y la composición química, influyen en todo el proceso de utilización de la biomasa, incluido el suministro de combustible, el sistema de combustión y las emisiones sólidas y gaseosas. La calidad del combustible de biomasa varía considerablemente según el tipo de biomasa y los tratamientos de pretratamiento aplicados. Por ejemplo, el contenido de humedad del combustible introducido en el horno puede variar del 25% al 60% en peso (corteza, subproductos de aserrín) o caer por debajo del 10% en peso (pellets, residuos secos del procesamiento de madera). Del mismo modo, las temperaturas de sinterización de las cenizas de los combustibles de biomasa utilizados presentan un amplio rango (800-1700°C) y las formas y tamaños de las partículas pueden ser múltiples. La calidad del combustible puede ser influenciada y mejorada por tecnologías de pretratamiento apropiadas, pero esto aumenta los costos.

Aquí hay algunas propiedades específicas de los combustibles sólidos y cómo influyen en la combustión:

• Contenido de humedad: el contenido de humedad influye en la duración del almacenamiento, las pérdidas de materia seca, el poder calorífico inferior, la autoignición y el diseño de la instalación.
• Poder calorífico inferior y poder calorífico superior: estos influyen en la utilización del combustible y el diseño de la instalación.
• Materiales volátiles: los materiales volátiles influyen en el comportamiento de descomposición térmica.
• Contenido de cenizas: el contenido de cenizas influye en las emisiones de polvo, la manipulación de cenizas, la utilización/eliminación de cenizas y la tecnología de combustión.
• Comportamiento de fusión de cenizas: el comportamiento de fusión de cenizas influye en la seguridad operativa, la tecnología de combustión, el sistema de control de procesos y los depósitos endurecidos.

El tipo de combustible influye en el proceso de combustión a través de varias características de diferentes tipos de combustibles, principalmente respecto a la composición del combustible, contenido de volátiles/char, comportamiento térmico, densidad, porosidad, dimensiones y área superficial activa. La biomasa generalmente contiene un alto contenido de sustancias volátiles y bajo contenido de char en comparación con el carbón, lo que la convierte en un combustible altamente reactivo. Sin embargo, el contenido de sustancias volátiles varía para diferentes combustibles de biomasa e influye en el comportamiento térmico del combustible. El comportamiento térmico de un combustible también se ve influenciado por las diferentes estructuras químicas y enlaces presentes en los diferentes combustibles de biomasa. Esto resulta en un comportamiento de desvolatilización significativamente diferente dependiendo de la temperatura. Sin embargo, para varias especies de madera, se puede observar un comportamiento térmico similar. La densidad de diferentes combustibles de biomasa es muy variable y también se puede encontrar una diferencia significativa entre maderas duras y blandas. Las maderas duras, como el abedul, tienen una densidad mayor, que influye en la relación entre el volumen de la cámara de combustión y la entrada de energía, así como en las características de combustión del combustible. La porosidad del combustible influye en la reactividad (pérdida de masa por unidad de tiempo) del combustible y por lo tanto en su comportamiento de desvolatilización. El tamaño del combustible es una variable importante en las aplicaciones de combustión de biomasa a gran escala, especialmente cuando ocurre el arrastre de partículas de combustible en los humos, como en la combustión de combustible pulverizado. Las partículas de combustible más pequeñas requerirán un tiempo de residencia más corto en la cámara de combustión. La homogeneidad del combustible también es importante: una mayor homogeneidad, que mejora con la reducción de las dimensiones del combustible, permite un mejor control del proceso. Finalmente, el área superficial activa del combustible influye en la reactividad del combustible.