Análisis del “fouling” procedente de la combustión de pellet de pino y pellet de paja en una caldera de baja potencia: influencia de los parámetros de combustión

Abstract

El “fouling”, es decir, la formación de depósitos sobre las superficies sometidas principalmente a convección, es uno de los principales problemas en las calderas de combustión de biomasa. La acumulación de estos depósitos puede causar una significante pérdida de eficiencia energética. Su principal causa es la propia composición inorgánica de la biomasa utilizada. Sin embargo, en las calderas de baja potencia, donde los intercambiadores de calor están relativamente cerca de la cámara de combustión, se observa cómo los depósitos están compuestos por una gran parte de material orgánico, existiendo pocos estudios al respecto. Además, no sólo la composición química de la biomasa repercute en la formación de depósitos sino también los parámetros de la combustión, obteniéndose un punto óptimo de operación de la caldera. El estudio realizado consistió en la evaluación de la materia orgánica e inorgánica que componen el “fouling” procedente de la combustión de dos tipos de pellet diferentes, uno de madera de pino y otro de paja, en una caldera de lecho fijo y baja potencia. Primero, se compararon teóricamente ambos tipos de combustibles a través de índices de deposición teóricos. A continuación, se realizaron distintas combustiones variando los siguientes parámetros operativos: la duración de la combustión, la distribución del caudal de aire primario y secundario y el caudal de aire total suministrado. De cada uno de estos ensayos, se recogieron los depósitos del tubo intercambiador de calor. Se distinguieron dos capas; el “fouling adherido”, que se corresponde con la capa más interior pegada al tubo y el “fouling depositado”, que se corresponde con la capa más superficial depositada sobre la anterior. Se observó que ambas capas tenían comportamientos y composiciones ligeramente diferentes. A través de termogravimetría (TG-DSC) se determinó cuantitativamente el contenido de materia orgánica presente en las muestras y su comportamiento térmico. El análisis químico se llevó a cabo usando microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (SEM-EDS) determinando la composición elemental total de cada muestra. Los resultados indicaron que los depósitos tenían una gran cantidad de materia orgánica. Además, en general, en los depósitos de pino, el contenido en materia orgánica de las muestras disminuye cuando la duración de la combustión, el caudal de aire total y el caudal de aire primario aumentan. Lo cual queda corroborado por la cantidad de C obtenido en las muestras con SEM-EDS. Asimismo, se obtuvo una mayor cantidad de Si, sobre todo, pero también de Cl y K, en los depósitos de paja, causando los mayores problemas de combustión experimentados.