Cenizas y escoria: los enemigos del revestimiento refractario en plantas de biomasa

Por qué las cenizas de biomasa son tan agresivas

Las cenizas de biomasa se diferencian de forma fundamental de las cenizas de carbón. Mientras que estas últimas se componen sobre todo de óxidos de silicio y de aluminio relativamente inertes, las cenizas de biomasa contienen altas concentraciones de álcalis, en particular potasio y sodio, así como cloro, azufre y fósforo. A las temperaturas de combustión, estos elementos forman compuestos de bajo punto de fusión que atacan el revestimiento refractario en fase líquida. El ataque químico se produce por infiltración de la fase fundida en la estructura porosa del material refractario, donde reacciona con los componentes de la matriz y destruye la microestructura.

Los mecanismos de ataque en detalle

• Infiltración: la escoria líquida penetra por capilaridad en la porosidad abierta del material refractario. La profundidad de penetración depende de la viscosidad de la escoria y de la distribución del tamaño de poro del material
• Corrosión: la escoria infiltrada reacciona con los componentes de la matriz del material refractario y forma nuevas fases minerales con propiedades distintas. A menudo se generan compuestos de mayor volumen que crean tensiones en la microestructura
• Erosión: las partículas de ceniza arrastradas por el flujo de gases de combustión actúan como un abrasivo de chorreado y desgastan mecánicamente la superficie. Las zonas más afectadas son las de alta velocidad de flujo y los cambios de dirección
• Escorificación: las capas de escoria adheridas modifican la geometría del hogar, empeoran la transmisión de calor y, si se desprenden de forma incontrolada, pueden dañar el revestimiento subyacente

Medidas de protección contra cenizas y escoria

La protección más eficaz empieza en la selección del combustible y en la conducción de la combustión. Una calidad de combustible lo más constante posible, con un contenido de cenizas conocido y controlado, reduce los picos de carga sobre el revestimiento. La temperatura de combustión debería regularse para que se mantenga, en lo posible, por debajo del punto de reblandecimiento de las cenizas, aunque en la práctica no siempre es factible. En cuanto a los materiales, los refractarios densos y de baja porosidad ofrecen la mejor protección contra la infiltración. Los materiales con bajo contenido de óxido de aluminio y alto contenido de carburo de silicio muestran una buena resistencia a la corrosión alcalina. En las zonas especialmente críticas, los enlucidos especiales o los recubrimientos cerámicos pueden formar una barrera adicional contra el ataque de la escoria.

Medidas operativas y mantenimiento periódico

Además de la selección adecuada de materiales, las medidas operativas son imprescindibles. Retirar periódicamente las adherencias de escoria antes de que se conviertan en acumulaciones masivas prolonga considerablemente la vida útil. Las inspecciones termográficas permiten detectar a tiempo los puntos calientes que indican una infiltración avanzada. Y una documentación sistemática de las tasas de desgaste en las distintas zonas proporciona la base de datos para optimizar de forma continua el concepto de materiales. En SBS Refractory Service combinamos la experiencia de cientos de proyectos de cámaras de combustión con una comprensión profunda de la tecnología de materiales. Así desarrollamos para cada instalación una estrategia individual frente a sus cargas de cenizas específicas.