El aire primario impulsa la combustión (fase de gasificación),
con la formación de un estrato de brasas en contacto de la rejilla y la liberación de gases combustibles procedentes de la pirolisis del combustible (sobre todo monóxido de carbono e
hidrógeno).
Los gases liberados son arrastrados que con la adición del aire secundario permite que se complete la combustión. Factores esenciales para obtener una combustión óptima son una cantidad de aire adecuada, temperatura y turbulencia elevadas en la cámara de combustión, y la permanencia de los gases calientes en el hogar por un tiempo suficiente para que se
completen las reacciones termoquímicas de combustión.
Disponer de una caldera de combustión de biomasa regulada y optimizada en todos sus parámetros de funcionamiento no es tarea fácil ya que depende del tipo de combustible y de su grado de humedad, Los parámetros de una caldera de combustión que deben ser OPTIMIZADOS
son:
• el valor de la depresión o tiro,
• la cantidad de aire de combustión (aire primario y secundario),
• la distribución del aire de combustión (turbulencia),
• la temperatura del aire de combustión,
• la calidad y estado de conservación del material refractario (si existe),
• la calidad y estado de conservación de los materiales interiores (parrillas),
• la temperatura del hogar de combustión,
A grandes rasgos, se trata de mejoras energéticas, que incluyen:
El ahorro de combustibles, el ahorro de energía eléctrica, mejoras
medioambientales y minimización de emisiones atmosféricas.
Tiro:
El tiro o extracción en la cámara de combustión es probablemente el factor que más influencia tiene en el funcionamiento y en el rendimiento de una instalación de
combustión. Este puede ser forzado o natural.
Ventajas del tiro forzado:
• menor número de sobrepresiones en el hogar, lo que evita la salida de humos, chispas o llamas por los huecos del hogar de combustión (puertas de carga y toberas);
• mejor respuesta de la caldera y, por lo tanto, mayor capacidad térmica;
• mayor refrigeración de parrillas.
Inconvenientes del tiro forzado:
• posible arrastre de materiales ligeros (cenizas, inquemados);
• mayor consumo de la caldera en términos de kg/h de material alimentado al hogar (este punto, en algunos casos, podría ser una ventaja);
• mayor consumo eléctrico del motor ventilador de tiro.
El valor idóneo de depresión (presión negativa) es función de múltiples factores: tipo de material a quemar y su grado de humedad, granulometría, poder calorífico; sistema de
alimentación, ya sea con carga manual, carga automática; potencia de la caldera
(Kcal/h),…
Cantidad, distribución y temperatura del aire de combustión.
Para facilitar la combustión de la biomasa en el hogar, es necesario garantizar la presencia de suficiente cantidad de oxígeno comburente para completar el proceso de combustión. Si la cantidad de aire en el hogar es inferior a la que el combustible requiere, se produce una combustión incompleta: humo negro, inquemados, monóxido de carbono (CO), etc
Si la cantidad de aire en el hogar es muy superior a la que el combustible requiere, se produce un enfriamiento del hogar, que a su vez es compensado con aporte adicional de combustible: aumento del consumo.
El aire de combustión que se aporte al hogar se debe distribuir de tal forma que se garantice que todas las partículas de combustible estén “rodeadas”, en todo momento, de oxígeno comburente para completar el proceso de combustión.
El aire de combustión que se aporte al hogar puede hacerse a temperatura ambiente o por medio de aire precalentado aire de combustión antes de su inyección al hogar a una temperatura de unos 100 °C, puede suponer un ahorro de combustible cercano al 5%.
Temperatura del hogar
Para obtener buenos rendimientos de combustión, es imprescindible mantener los niveles térmicos en valores elevados de temperatura. Cuando un hogar está en fase de
arranque o está muy sobredimensionado, se ha sobrecargado de combustible o tiene entradas parásitas de aire ambiente, la temperatura del mismo será baja Las elevadas temperaturas provocan el secado y la descomposición de la materia orgánica con que está formada cualquier tipo de biomasa. Se comienzan así a desprender gases, los cuales, a su vez, también sometidos a las altas temperaturas, comienzan a arder y a generar llama, iniciando el proceso de combustión.
Como norma general, las cámaras de combustión de las calderas de biomasa tienen un rango de temperatura de trabajo óptimo situado entre los 600 y 900ºC. Por debajo de
esa temperatura los inquemados y CO aumentan de forma muy patente. Y en el caso contrario, por encima de esa temperatura, se disparan los niveles de NOx por oxidación
del nitrógeno del aire, y también provocan la necesidad de usar materiales más resistentes y costosos en la construcción de las cámaras.