Estudio de la combustión de Pélet de Cisco de café

Abstract

El cisco de café representa cerca del 12 % en peso del grano de café, generando un impacto negativo al medio ambiente por su disposición final. En Colombia, este residuo representa una oportunidad energética equivalente a 49106 TJ/año; sin embargo, este tipo de biomasa presenta grandes retos relacionados con el contenido de humedad, forma irregular y baja densidad de bulto, lo cual dificulta el uso de esta biomasa como combustible en hornos para la generación de energía. La combustión de pélet de cisco de café fue estudiada en detalle con el fin de proponer un diseño de quemador eficiente para producir energía en el proceso de secado de café. Los pélet fueron preparados en una peletizadora con 15 % de humedad y 20 % de rendimiento y se oxidaron en un quemador horizontal a escala laboratorio, para determinar los indicadores de potencia específica. Estos indicadores se determinaron a partir de las dimensiones de la cámara y tiempo de oxidación del cisco de café; adicionalmente, se realizaron pruebas de combustión de pélet en un horno a escala piloto, el material inicial y final fue sometido a análisis último y próximo, y los gases de combustión fueron cuantificados mediante un analizador portátil Bacharach y cromatografía de gases. Un resultado relevante es el desarrollo de un nuevo recurso peletizado donde el costo del material es el doble de la materia prima; sin embargo, este valor podría ser competitivo como recurso energético al compararse con precios del mercado internacional. Se identificó que la combustión de cisco de café presenta diferencias debido a las propiedades del proceso de peletización que adquiere el material, los factores de potencia específica fueron de 0,789 MW/m3 y 0,007 MW/m2 y se utilizaron para determinar el volumen de la cámara de combustión y el área de parrilla de un equipo para producir la energía para un sistema de secado de café.

Abstract: Parchment, husk or endocarp coffee represents about 12 wt. % of coffee grains, generating a significant impact in the environment due inadequate disposal in any country. In Colombia, this waste represents an energy resource opportunity equivalent to over 49106 TJ/year. However, this type of biomass presents several challenges related to moisture content, irregular shapes, and low-bulk density, which makes difficult the use of current burners for energy production. The combustion of coffee parchment pellets was studied in detail to propose a high-efficiency burner design to produce energy for coffee drying. The pellets were prepared in a pelletizer with 15% moisture and 20% yield and they were burned in a lateral reactor in bench scale to determine specific power indicators. These factors were determined from chamber dimensions and oxidation time of parchment coffee. Additionally, the pellets were burned in a pilot reactor, the initial and final material were subjected to a proximate and ultimate analysis and O2, H2, CH4, CO, CO2, H2S, NOX y SO2 were quantify in the flue gas. The development of new pelletized resource is another relevant result, the cost of pelletizing is twice the price of the feedstock, this value is compared with the international market and could be competitive as an energy resource. In addition, the combustion of coffee cisco presents differences due to the properties of the pelleting process that the material acquires, the specific power indicators were Iv=0,789 MW/m3, Ig=0,007 MW/m2 and were used to determine the grid area and volume of combustion chamber of equipment to produce energy for a dry system coffee.