Estudio comparativo del aprovechamiento energético del cuesco de la palma en los procesos de torrefacción, pirólisis y combustión directa para su uso en co-firing

Para el óptimo aprovechamiento y aumento de la densidad energética del cuesco se propone estudiar y comparar las maneras de aprovechamiento de este, como combustible en los siguientes procesos de descomposición termoquímica: Co-combustión directa del cuesco, co-combustión del cuesco pirolizado y co-...

Full description

Autores:: Cáceres García, Nidia Juliana
Castro Jerez, Angie Karina

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2019

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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Bajo referencias bibliográficas se fijó el flujo másico de carbón, siendo el base conjunto a la potencia térmica del quemador para los demás casos y escenarios estudiados. Con la fórmula de Dulong, siendo la más apta, se calculó el poder calorífico tanto superior como inferior de los combustibles, que en conjunto con el caso base de combustión Directa de carbón se obtienen los flujos de entrada para cada proceso y sus escenarios. Luego de una detallada caracterización en sus análisis último, próximo y de azufre. Se simuló cada proceso y sus respectivos escenarios y según el contenido de humedad del combustible se decide si es necesario un secado previo a la combustión. Finalmente se realiza un análisis del aprovechamiento energético y exergético de todos los casos presentados, con indicadores de desempeño concluyendo con la selección de la mejor opción específicamente para empresas como ladrilleras y/o asociadas con procesos de combustión y quema de carbón de bajas calidades. Así mismo se estudian cada proceso y escenario presentado ambientalmente bajo el análisis de indicadores relevantes como Ton_(CO_2 )/Ton_Ladrillo producidos en un díaINTRODUCCIÓN 1 1. MARCO REFERENCIAL 2 1.1. MARCO CONCEPTUAL 2 1.1.1. Palma de aceite en Colombia 2 1.1.2. Cuesco de palma 3 1.1.3. Usos del cuesco en Colombia 4 1.1.4. Comparación de los procesos de transformación termoquímica 4 1.1.5. Cálculo del PCI y PCS 5 1.1.6. Flujo de Aire en combustión incompleta con exceso de aire 5 1.1.7. Influencia de la Humedad del aire de la combustión 6 1.1.8. Tecnología de horno túnel 6 1.1.9. Aspen Plus V10 7 1.1.10. Balances de energía para sistemas en régimen estacionario 9 1.1.11. Análisis exergético 10 1.1.12. Principales contaminantes atmosféricos generados en el gremio industrial ladrillero 12 1.2. ESTADO DEL ARTE 14 1.2.1. Proyectos experimentales de combustión, pirólisis y torrefacción de cuesco de palma 14 1.2.2. Proyectos de simulación de combustión, pirólisis y torrefacción en Aspen Plus 15 2. OBJETIVOS 17 2.1. OBJETIVO GENERAL 17 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 3. METODOLOGÍA 18 3.1. FASE I: CARACTERIZACIÓN Y PARAMETRIZACIÓN 18 3.2. FASE II: CÁLCULOS Y SIMULACIÓN DE PROCESOS TERMOQUÍMICOS 18 3.3. FASE III: ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LOS RESULTADOS EN LA SIMULACIÓN DE ASPEN PLUS 18 3.4. FASE IV: ANÁLISIS EXERGÉTICO Y AMBIENTAL DE CADA UNO DE LOS PROCESOS Y MEZCLAS 19 4. DESARROLLO 20 4.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES 20 4.1.1. Caracterización del cuesco de palma 20 4.1.2. Caracterización del carbón 20 4.1.3. Normalización de valores de referencia 21 4.1.4. Mezclas para Co-combustión (Escenarios) 23 4.1.5. Caracterización de los procesos termoquímicos 25 4.2. DIAGRAMAS DE FLUJO DE PROCESO 25 4.3. CÁLCULOS Y CONSIDERACIONES PARA SIMULACIÓN EN ASPEN PLUS V10 27 4.3.1. Flujos de material y calor 27 4.3.2. Distribución de tamaño de partículas de combustible 28 4.3.3. Flujo de Aire de combustión 28 4.3.4. Especificaciones de la Unidad de Secado 30 4.3.5. Especificaciones del Bloque Rstoic 31 4.3.6. Especificaciones del bloque FLASH2 31 4.3.7. Especificaciones del bloque Ryield 31 4.3.8. Especificaciones de bloque RGibbs 32 4.3.9. Especificaciones de bloque SSPLIT 33 4.4. CASO BASE: COMBUSTIÓN DE CARBÓN 100% 33 4.5. ESCENARIOS DE COMBUSTIÓN Y CO-COMBUSTIÓN DIRECTA 34 4.6. OBTENCIÓN DE CHAR DE CUESCO DE PALMA PIROLIZADO 38 4.7. ESCENARIOS DE COMBUSTIÓN Y CO-COMBUSTIÓN CON BIOCHAR DE PIRÓLISIS 39 4.8. OBTENCIÓN DE CHAR DE CUESCO DE PALMA TORREFACTADO 42 4.9. ESCENARIOS DE COMBUSTIÓN Y CO-COMBUSTIÓN CON BIOCHAR DE TORREFACCIÓN 44 4.10. ANÁLISIS EXERGÉTICO 47 4.10.1. Heat Duty y temperatura de gases a la salida del horno para cada escenario 52 4.11. ANÁLISIS AMBIENTAL 53 5. RESULTADOS 54 5.1. COMBUSTIÓN DIRECTA Y CO-COMBUSTIÓN 54 5.1.1. Análisis energético 54 5.1.2. Análisis ambiental 55 5.2. PIRÓLISIS Y CO-COMBUSTIÓN 58 5.2.1. Análisis energético 58 5.2.2. Análisis ambiental 60 5.3. TORREFACCIÓN Y CO-COMBUSTIÓN 62 5.3.1. Análisis energético 62 5.3.2. Análisis Ambiental 64 5.4. COMPARACIÓN DE ESCENARIOS 65 5.4.1. Indicadores energéticos en el horno tipo túnel 65 5.4.2. Exergético 67 5.4.3. Ambiental 71 6. CONCLUSIONES 74 BIBLIOGRAFÍA 78 ANEXOS 81PregradoFor the optimal use and increase the energy density of the stone intends to study and compare the ways of taking advantage of this, as a fuel in the following thermochemical decomposition processes: direct Co-combustion of the stone, co-combustion of the husk yields and co-combustion of roasted coffee stone mixed with coal in the different scenarios proposed. The mass flow of coal, being the base set to the thermal power of the burner for other cases and scenarios studied is set under references. With the Dulong formula, is the most apt, was calculated both upper and lower calorific power of fuels, which in conjunction with the direct combustion of coal base case obtained entry for each process flows and their scenarios. After a detailed characterization in his last, close analysis and sulphur. Each process and their respective scenarios were simulated and according to the moisture content of the fuel is decided if necessary prior to combustion drying. Finally is an analysis of energy and exergy of all cases presented, with performance indicators concluding with the selection of the best option specifically for companies such as brick or associated with processes of combustion and burning of low-quality coal. Also looks at each process and scenario presented environmentally under the analysis of relevant indicators such as Ton_(CO_2 )/Ton_brick produced in a dayModalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio comparativo del aprovechamiento energético del cuesco de la palma en los procesos de torrefacción, pirólisis y combustión directa para su uso en co-firingComparative study of the energy use of palm kernel in roasting, pyrolysis and direct combustion processes for use in co-firingIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringPalm kernel shellLignite coalDirect combustionPyrolysisBiocharTorrefactionInnovaciones tecnológicasExergíaAceite de palmaIngeniería en energíaCuesco de palmaCarbón lignitoCombustión directaPirólisisBiocharTorrefacciónA. Y. Ojeda Paredes, “Simulación de un reactor para devolatilización de residuos lignocelulósicos de banano y rosas,” UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, 2018.AspenPlus, “Aspen Plus 2004.1: Getting Started Modeling Processes with Solids,” 2004.D. Buitrago and D. Rojas, “Estimación de factores de emisión de una ladrillera en la localidad de Ciudad Bolívar en Bogotá D.C.,” 2017.D. Maithel, Sameer; Kumar, Sonal; Lalchandani, “Horno túnel,” Ficha Técnica.E. Dahlquist, Technologies for Converting Biomass to Useful Energy. 2013.E. L. Becerra, “CARACTERIZACIÓN DEL DESECHO AGROINDUSTRIAL DE LA PALMA DE ACEITE ‘CUESCO’ PARA EL MEJORAMIENTOS DE LAS CAPAS GRANULARES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO,” 2017.EELA and Swisscontact, “Manual de hornos eficientes en la industria ladrillera,” p. 54, 2015.F. Shafizadeh, “Basic Principles of Direct Combustion,” Biomass Convers. Process. Energy Fuels, pp. 103–124, 2012.Fedepalma, “Fedepalma.” [Online]. Available: http://web.fedepalma.org/. 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Estudio comparativo del aprovechamiento energético del cuesco de la palma en los procesos de torrefacción, pirólisis y combustión directa para su uso en co-firing

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