Desarrollo de un modelo matemático para la descripción del comportamiento del proceso de combustión de bagazo de cana en un horno de lecho fijo

Abstract

La combustión de bagazo de caña en las actuales hornillas paneleras se realiza en hornos de lecho fijo. Cerca del 50 % de las pérdidas energéticas de una hornilla panelera se deben a una combustión deficiente del bagazo de caña en los hornos, por el uso de biomasa con fracciones másicas de humedad entre 30% y 50%, tamaños de partículas variables y flujos de aire inestables. En el presente trabajo se realizó un estudio de la influencia de estas variables sobre el proceso de combustión de bagazo de caña. Las pruebas fueron realizadas en un horno de lecho fijo prototipo de una cámara de combustión Ward-Cimpa, midiendo temperaturas y composiciones del gas de combustión. A partir de estos datos se determinó la tasa y el rendimiento del proceso de combustión. Por último se planteó un modelo matemático unidimensional utilizando expresiones cinéticas reportadas en estudios anteriores, cuyos parámetros se ajustaron matemáticamente para el caso del bagazo de caña. Los resultados indican que la combustión del bagazo de caña se ve favorecida por la reducción del contenido de humedad, el incremento del tamaño de partícula y una relación de aire primario/ aire secundario de 0.6. Adicionalmente el rendimiento de la combustión de bagazo de caña con fracciones másica de humedad cercanas al 30 %, incrementa utilizando precalentamiento del aire primario. El modelo matemático planteado describe satisfactoriamente la tasa de combustión, la temperatura del lecho y las concentraciones de CO2 y O2 en el gas de combustión, en función del flujo de aire primario y el contenido de humedad. Sin embargo el modelo sobre estima las concentraciones de CO.