Las plantas termoeléctricas de biomasa aprovechan el contenido energético de la biomasa para transformarlo en energía eléctrica o energía térmica. En este artículo vamos a enfocarnos en el diseño de las calderas que se utilizan en las plantas de biomasa industriales, así como en las parrillas de las calderas de biomasa industriales debido a que son el elemento más complejo de las centrales de biomasa.
Diseño de las calderas de biomasa industriales
Las calderas están sometidas a grandes cambios de temperatura y presión. Obviamente su funcionamiento no se da en un entorno estable, lo cual se ve todavía más afectado si les introducimos varios tipos de biomasa.
Cuando la caldera se diseña, se tiene en cuenta el tipo de biomasa que va a recibir. Aun así, la realidad de las calderas en las plantas de biomasa es que se las enfrenta a biomasas de varias clases que tienen un determinado grado de humedad y varias sustancias que no le vienen bien. Dos de estas sustancias son el cloro y el potasio.
Por tanto, vemos que las calderas industriales de biomasa no son un asunto sencillo, ya que tienen varias partes que requieren de un diseño y cuidado especial. En ocasiones se encuentran problemas en las calderas debido a que los propietarios de las plantas de biomasa no prestan el cuidado necesario a la selección de la caldera.
Precio de las calderas de biomasa industriales
Una caldera de biomasa industrial no puede elegirse por precio. Si nos vamos a lo más barato, la planta no funcionará correctamente. Por esto es importante que tengamos presente que la caldera de biomasa tiene varios puntos muy delicados y debemos tener especial cuidado en su elección.
Simulación y mantenimiento
La caldera tiene que estar concebida de una determinada manera para quemar el combustible principal que tengamos pensado utilizar. El diseño de una caldera industrial se realiza con simuladores, en concreto con un simulador para centrales de biomasa. Los simuladores pueden ser genéricos o específicos.
Los simuladores genéricos se utilizan en caso de entrenamientos para centros de formación o escuelas de ingeniería. Los simuladores específicos se realizan a medida de una instalación en concreto.
Otro tema importante en las plantas de biomasa es la realización de planes de mantenimiento, cuyo objetivo es obtener la máxima disponibilidad y fiabilidad de este tipo de instalaciones.
En las calderas industriales de biomasa podemos observar varias partes interesantes. En este artículo vamos a ver sobre todo la parrilla, que es el lugar donde se va a producir la combustión.
La parrilla es sin duda la parte estrella del sistema, la más difícil de definir. Los haces tubulares están más estandarizados y es más fácil definirlos.
La parrilla de las calderas de biomasa industriales
Como veíamos más arriba, una de las partes más relevantes de la caldera es la parrilla. Tenemos varios tipos, aunque hay dos tipos de parrilla que son los más usados. Se trata de la parrilla escalonada y la parrilla plana o viajera.
Parrilla escalonada
La parrilla escalonada se llama así porque tiene una serie de escalones. Se obliga a que la biomasa vaya bajando desde la parte más alta, que es donde tiene su entrada la biomasa, hasta la parte más baja, donde terminarán saliendo el residuo carbonoso y las cenizas.
La parrilla escalonada sirve de soporte al residuo carbonoso o sirve también para que a través de ella se pueda introducir el aire. Este aire sirve para la combustión y para la refrigeración de la propia parrilla.
Parrilla viajera
Otro tipo de parrilla es el denominado parrilla plana o parrilla viajera. Se trata de una parrilla en la que introducimos la biomasa por un extremo y va avanzando esta biomasa paulatinamente hasta llegar al extremo final en el que ya saldrán cenizas.
Diseño de las parrillas de las calderas de biomasa industriales
En el diseño de las parrillas, es conveniente parrilla saber exactamente cuál es el recorrido que tiene que hacer la biomasa y cuánto tiempo tiene que pasar dentro de la caldera para que se produzca una combustión completa.
Si la velocidad a la que avanza el combustible no es la adecuada, lo que ocurre es que terminan saliendo inquemados junto con las cenizas. Esto no conviene que ocurra porque se trata de un residuo que todavía contiene energía y que no se ha aprovechado, por lo tanto estaremos perdiendo biomasa y dinero.
Lecho fluidizado burbujeante
En las calderas industriales de biomasa a veces se tratan biomasas difíciles, ya que tienen un grado de humedad que no les permite arder bien y por tanto tienen también un poder calorífico bajo. En estos casos, en lugar de parrillas escalonadas o viajeras, es mucho más interesante utilizar el lecho fluidizado burbujeante.
El lecho fluidizado consiste en arena u otro material inerte. La biomasa que se utiliza como combustible se introduce en la arena, de tal forma que se mantiene como flotando, por consiguiente tenemos una masa de calor alrededor de las partículas de biomasa que facilita su combustión. El lecho alcanza temperaturas muy altas.
Las calderas de lecho fluidizado son un poco más complejas de operar pero como ventaja indudable tienen que son capaces de quemar todo lo que les introduzcas, siempre con unos determinados rangos de humedad. Es por esto que se utilizan para biomasas complejas, aquellas que es complicado quemar porque tienen una humedad muy alta o poder calorífico bajo.
Lecho fluidizado circulante
Otra posibilidad es el uso de lechos fluidizados circulantes. En estas calderas, el material inerte va a salir junto con la biomasa. Este material inerte tiene que recuperarse en un ciclón para reciclarse y volver a introducirse en la caldera.
En este proceso de recuperación siempre hay una pérdida de material inerte y, por consiguiente, una pérdida de dinero. Por tanto, una caldera de lecho fluidizado, ya sea circulante o burbujeante, nunca debe ser la primera opción. La primera opción tiene que ser la parrilla viajera o la parrilla escalonada. Ahora bien, si ninguna de estas dos opciones es suficiente tendremos que ir a estos lechos fluidizados.