Modelización cinética y fluidodinámica de un combustor de biomasa

Resumo

El trabajo realizado en esta Tesis Doctoral pretende ser una aportación al desarrollo de la biomasa agroforestal como una fuente de energía alternativa necesaria para alcanzar los objetivos establecidos por la Unión Europea en los diferentes escenarios de futuro previstos para 2020 y 2030. La presente memoria se divide en tres bloques temáticos que, en conjunto, se centran en el conocimiento de su composición como materia prima, en la mejora de sus características intrínsecas como combustible, y en el desarrollo de modelos de simulación que ayuden a la mejora y control del diseño de equipos de combustión. El primer bloque temático desarrolla el análisis composicional de la biomasa y la composición química de las cenizas. Se ha comprobado que el poder calorífico está afectado por la distribución de componentes en la biomasa teniendo mayor poder calorífico aquellas biomasas en las que la cantidad de lignina es más elevada. En cuanto al análisis de cenizas, se ha demostrado que algunas biomasas estudiadas tienen una composición que facilita su deposición, mientras que otras pueden producir corrosión. El segundo de los bloques temáticos corresponde a la torrefacción seca como un pretratamiento viable que, además de incrementar su poder calorífico hasta valores cercanos a los de carbones de bajo rango, evita que se originen determinados problemas derivados de algunas características negativas de la biomasa como lo son la higroscopicidad o la grindabilidad. En el tercer bloque temático se estudian las cinéticas de combustión y se realiza la simulación CFD de un combustor de biomasa en lecho fijo. Se han propuestos distintos mecanismos, inicialmente basados únicamente en la pérdida de masa y, posteriormente, se ha propuesto un modelo de pirólisis multicomponente para la simulación CFD con el objetivo que se pueda utilizar en un mayor número de biomasas sin necesidad de obtener los parámetros cinéticos para cada biomasa.