Análisis energético de la adición de residuos de cosecha al bagazo de caña de azúcar para la mejora del proceso de cogeneración en la industria azucarera: caso Agroindustrial Paramonga

Abstract

El presente trabajo de investigación constituye la solución energética en una planta agroindustrial azucarera, cuando se produce el desbalance entre disponibilidad de combustible bagazo y producción eléctrica de cogeneración con excedentes para venta a la red. El estudio de caso corresponde al Ingenio Agroindustrial Paramonga- AIPSAA, donde la baja cantidad de bagazo disponible, así como la inexistencia de experiencias en el uso de residuos de cosecha de caña propia del lugar (variedad, clima, estacionalidad, etc.), afectan tanto a la eficiencia energética como al cumplimiento del contrato subasta RER. Como antecedentes se tiene la utilización de residuos de cosecha de caña de azúcar experimentados en la industria azucarera de Colombia y Brasil. El procedimiento inicia con la cuantificación de los residuos de cosecha, su preparación, caracterización energética y su combustión en mezcla con bagazo en una caldera bagacera de 42 kg/cm2 y 410°C. El análisis consiste en: cuantificar la relación vapor/ bagazo según el escenario actual, la relación vapor/mezcla (bagazo y residuos de cosecha) a diferentes niveles de humedad manteniendo una proporción constante en base seca de la mezcla y, determinar la cantidad de vapor y electricidad a generar con la adición de los residuos de cosecha. La utilización de residuos de cosecha mecanizada en verde de caña de azúcar es una alternativa altamente conveniente que incrementa la disponibilidad de tales residuos, así AIPSAA planea en el 2017 alcanzar el 51% de campos cosechados. Experimentalmente se obtuvo un ratio de disponibilidad de 16,17 toneladas de residuos de cosecha en base seca por tonelada de caña cosechada, que luego de ser tratadas alcanzan una disponibilidad neta para combustión de 53 420 toneladas anuales con humedad de 19%. Como resultados del análisis energético con pruebas de adición de residuos de cosecha al bagazo en proporción volumétrica 1:4 y combustión en caldera AIPSAA, se demuestra la mejora del rendimiento, aumentando la relación toneladas de vapor/toneladas de mezcla en 3,1% para una humedad de la mezcla de 48,1%. La humedad de los residuos fue 41,4% y la del bagazo 49,9%. Esta aplicación permitirá anualmente un incremento en la generación de energía eléctrica de 40 920 MWh, con ello alcanzar el cumplimiento al 100% de la cuota RER y reducir la compra de energía eléctrica en 24 628 MWh al proveedor.

This research work is the energy solution in a sugar agro-industrial plant, when the imbalance between availability of bagasse fuel and electricity production from cogeneration surplus for sale to the grid. Case study corresponds to the Agroindustrial Paramonga - AIPSAA, where the low amount of available bagasse, as well as the lack of experiences in the use of crop residues shank own the place (variety, climate, season, etc.), affect both efficiency as a fulfillment of the contract auction RER. As history is the use of sugar cane crop residues in the sugar industry of Colombia and Brazil. The procedure starts with the quantification of residues from harvesting, preparation, energy characterization and its combustion in mixture with bagasse in a bagasse boiler of 42 kg/cm2 and 410° C. Analysis consists of: quantify the relationship steam / bagasse depending on the current scenario, the relationship steam/mix (bagasse and harvest residue) to different moisture levels maintaining a ratio constant-based dry mix and determine the amount of steam and electricity to generate with the addition of crop residues. The use of crop residues in green sugar cane mechanized is a highly convenient alternative that increases the availability of such waste, as well AIPSAA planned in 2017 to reach 51% of harvested fields. Experimentally obtained a ratio of availability of 16,17 tons of crop residue on the dry basis per ton of cane harvested, then be treated reaching a net availability for combustion of 53 420 tonnes per year with 19% humidity. As a results of the energy analysis with evidence of addition of crop residues to combustion in boiler AIPSAA and bagasse in volumetric ratio 1:4, shows the performance improvement, increasing relationship tons of steam/tons of mixture by 3.1% to 48.1% mixture humidity. The humidity of the waste was 41.4% and 49.9% bagasse. This application will allow an increase in the generation of electricity from 40 920 MWh, this annually reach 100% of the RER quota compliance and reduce the purchase of 24 628 MWh electricity to the provider.