:
Resumen
Los hornos utilizados para la elaboración de panela presentan pérdidas energéticas debido a una combustión incompleta del bagazo de caña de azúcar y al calor sensible en los gases de chimenea. Durante el proceso de producción de panela, el bagazo de caña de azúcar se utiliza como combustible, con fracciones másicas de humedad entre 30% y 50%, las cuales afectan el rendimiento de la combustión de una biomasa en lecho fijo. Gracias a que el precalentamiento del aire disminuye el tiempo de secado, su implementación en muchos sistemas de combustión de biomasa ha incrementado la eficiencia del proceso. Por tanto, en la presente investigación se estudió la influencia del contenido de humedad y el precalentamiento del aire primario sobre la temperatura, la composición del gas y la tasa de combustión, mediante un diseño experimental factorial mixto 3x2. Los resultados demostraron que el aumento en la humedad del bagazo de caña reduce la tasa de combustión y la conversión de carbono a CO2, y por tanto, el rendimiento del proceso. Cuando se precalentó el aire primario hasta una temperatura de 120 ºC, la tasa de combustión aumentó, sin embargo sólo significó un incremento en el rendimiento de la combustión para una fracción másica de humedad de 30%.
Zamir Sánchez Castro, Universidad Industrial de Santander, Centro de Estudios e Investigaciones Ambientales
Ingeniería Química, MSc. Investigador
Hugo Reinel García Bernal, Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia)
Ingeniería Agrícola, MSc. Investigador máster.
Oscar Andrés Mendieta Menjura, Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria
Ingeniería Química, MSc. Investigador máster.
Asadullah M, Rahman MA, Ali MM, Rahman MS, Motin MA, Sultan MB. 2007. Production of bio-oil from fixed bed pyrolysis of bagasse. Fuel 86(16):2514-2520. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.02.007
Bryden KM, Hagge MJ. 2003. Modeling the combined impact of moisture and char shrinkage on the pyrolysis of a biomass particle. Fuel 82(13):1633- 1644. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(03)00108-X
Daood SS, Munir S, Nimmo W, Gibbs BM. 2010. Char oxidation study of sugar cane bagasse, cotton stalk and Pakistani coal under 1% and 3% oxygen concentrations. Biomass and Bioenergy 34(3):263-271. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.10.014
Demirbas A. 2004. Combustion characteristics of different biomass fuels. Progress in Energy and Combustion 30(2):219-230. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2003.10.004
Doherty W, Reynolds A, Kennedy D. 2009. The effect of air pre¬heating in a biomass CFB gasifier using ASPEN Plus simulation. Biomass and Bioenergy 33(9):1158-1167. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.05.004
Escalante H, Orduz J, Zapata HJ, Cardona MC, Duarte M. 2011. Atlas del potencial energético de la biomasa residual en Colombia. Bucaramanga, Colombia. Ediciones Universidad Industrial de Santander, 180 p.
Galgano A, Di Blasi C. 2004. Modeling the propagation of drying and decomposition fronts in wood. Combustion and Flame 139(1-2): 16-27. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2004.07.004
García HR. 2011. Desarrollo de modelos demostrativos de hornillas de alta eficiencia térmica y bajo impacto ambiental de acuerdo con los niveles socioeconómicos y técnicos de las principales regiones productoras de panela en Colombia-Informe final presentado al MADR. Bogotá, Corpoica.
García HR, Albarracín L, Toscano A, Santana N, Insuasty O. 2007. Guía tecnológica para el manejo integral del sistema productivo de caña panelera. Bogotá, Produmedios Editorial para el sector agropecuario, 152 p.
Gordillo G, García HR. 1992. Manual para el diseño y operación de hornillas paneleras. Barbosa, Corpoica, 90 p.
Kausley SB, Pandit AB. 2010. Modeling of solid fuel stoves. Fuel 89(3):782-791. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.09.019
Liang L, Sun R, Fei J, Wu S, Liu X, Dai K. 2008. Experimental study of effects of moisture content on combustion characteristics of simulated municipal solid waste in a fixed bed. Bioresource Technology 99(15):7238-7246. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.12.061
MacCabe WL, Smith JC, Harriott P. 1991. Operaciones unitarias en ingeniería química. 4a ed, Madrid, MacGraw Hill Interame¬ricana, 1112 p.
Osorio G. 2007. Manual: buenas prácticas agrícolas -BPA- y buenas prácticas de manufactura -BPM- en la producción de caña y panela. Medellín, CTP Print Ltda. 199 p.
Porteiro J, Patiño D, Collazo J, Granada E, Moran J, Miguez JL. 2010. Experimental analysis of ignition front propagation of several biomass fuels in a fixed-bed combustor. Fuel 89(1):26-35. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.01.024
Ramajo-Escalera B, Espina A, García JR, Sosa-Arnao JH, Nebra SA. 2006. Model-free Kinetics applied to sugarcane bagasse combustion. Thermochimica Acta 448(2):111-116. https://doi.org/10.1016/j.tca.2006.07.001
Reid RC, Prausnitz JM, Poling BE. 1987. The properties of gases and liquids. 4a ed, New York, MacGraw Hill, 668 p.
Shanmukharadhya KS. 2007. Simulation and thermal analysis of effect of fuel size on combustion in an industrial biomass furnace. Energy and Fuels 21(4): 1895-1900. https://doi.org/10.1021/ef060278y
Van Kessel LBM, Arendsen ARJ, De Boer-Meulman PDM, Brem G. 2004. The effect of air preheating on the combustion of solid fuels on a grate. Fuel 83(9):1123-1131. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2003.11.008
Werther J, Saenger M, Hartge EU, Ogada T, Siagi Z. 2000. Combustion of agricultural residues. Progress in Energy and Combustion Science 26(1):1-27. https://doi.org/10.1016/S0360-1285(99)00005-2
Yang W, Ponzio A, Lucas C, Blasiak W. 2006. Performance analysis of a fixed-bed biomass gasifier using high-temperature air. Fuel Processing Technology 87(3):235-245. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2005.08.004
Yang YB, Ryu C, Goodfellow J, Sharifi VN, Swithenbank J. 2004. Modeling waste combustion in grate furnace. Process Safety and Environmental Protection 82 (3):208-222. https://doi.org/10.1205/095758204323065975
Zhao W, Li Z, Zhao G, Zhang F, Zhu Q. 2008. Effect of air preheating and fuel moisture on combustion characteristics of corn straw in a fixed bed. Energy Conversion and Management 49(12):3560-3565. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.07.006
Zhou H, Jensen AD, Glarborg P, Jensen PA, Kavaliauscas A. 2005. Numerical modeling of straw combustion in a fixed bed. Fuel 84(4):389-403. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2004.09.020
Descargas
