Factores que afectan en el contenido de materia orgánica en las cenizas generadas en la caldera de poder

Abstract

Las cenizas volantes generadas a partir de la combustión de la biomasa en las calderas de lecho fluidizado, tienen propiedades que la hacen atractiva para su empleo como reemplazo de las puzolanas en la producción de cemento. Un problema asociado a esta valorización es el alto contenido de materia orgánica, la cual genera que las cenizas adquieran un color negro o gris oscuro, provocando que el color del cemento también se vea alterado. Es por esto que la presente habilitación profesional tiene como objetivo, evaluar las variables de operación que afectan el contenido de materia orgánica de las cenizas provenientes de la Caldera de Poder de Planta Celulosa Arauco, para su uso en la elaboración de cemento. Las variables de operación que fueron evaluadas son el aire de combustión, aire de fluidización y temperatura del lecho. Además, de las características de la biomasa, tales como la granulometría y el contenido de humedad, siendo la variable respuesta el contenido de materia orgánica en las cenizas, lo cual fue realizado en Planta Celulosa Arauco y también en Planta Bioenergía Viñales, que fue utilizada como referencia, debido a que poseen calderas con características idénticas (ver ANEXO B), que genera cenizas con bajo contenido de materia orgánica. Se encontró en ambas plantas que, el contenido de materia orgánica en las cenizas generadas es inferior al 6% requerido para evitar que las cenizas adquieran un color oscuro. La biomasa utilizada en la Planta Celulosa Arauco cumple con los requisitos de la granulometría, siendo de 31%finos, 65% aceptado, 0,9% sobre tamaño y 2,8% sobre espesor. Sin embargo, el porcentaje de finos en la Planta Bioenergía Viñales fue de 50%, el cual no cumple con el máximo permitido. El contenido de humedad de la biomasa, en Planta Celulosa Arauco fluctuó entre 46-52% y en Planta Bioenergía Viñales entre 44-49%. En relación al flujo de aire de combustión en Planta Celulosa Arauco y Planta Bioenergía Viñales se ajustan a lo requerido, con un rango de operación de 2,7-4,0 y 2,9-4,0 kg de aire por cada kg de combustible, respectivamente. Con respecto al aire de fluidización, se determinó que en ambas plantas se suministra más del mínimo requerido, donde con una altura de lecho entre 45-50 [cm], el aire de fluidización en promedio fue de 25 [Nm3/s], permitiendo la correcta fluidización del lecho. Además, se determinó que la composición del aire de fluidización en Planta Celulosa Arauco es de 45% aire primario y 55% gas de recirculación, en cuanto a Planta Bioenergía Viñales es de 27% aire primario y 73% gas de recirculación. Por otra parte, se observó que la temperatura del lecho en Planta Celulosa Arauco es inferior en relación a la Planta bioenergía Viñales, pudiendo provocar que la biomasa, no se queme en su totalidad y genere un mayor contenido de materia orgánica en las cenizas. Se puede concluir que, en Planta Celulosa Arauco, la biomasa cumple con los requisitos establecidos en el manual de operación de la caldera, el exceso de gas de recirculación provoca un aumento en el contenido de materia orgánica en las cenizas, y el flujo de aire de combustión y la fluidización, para ambas calderas, cumplen con los requisitos establecidos. La Planta Bioenergía Viñales cumple con los requisitos de calidad del contenido materia orgánica (<6%). En Planta Celulosa Arauco igual se cumplen los requisitos, sin embargo, hay muestras que se aproximan el máximo, por lo que requiere de un control estricto de los parámetros operacionales.