Combustión de carbón pulverizado

La utilización de carbón pulverizado para generación de energía constituye uno de los principales campos de actividad del grupo. Los temas abordados son muy diversos:

• Caracterización de llamas de carbón pulverizado • Reducción de emisiones de óxidos de nitrógeno • Co-combustión con biomasa • Formación de cenizas volantes • Formación, emisión y retención de partículas submicrónicas • Control avanzado de la combustión • Formación de depósitos de cenizas • Desarrollo de técnicas ópticas de diagnóstico para la medida de temperatura, tamaño y velocidad de partículas durante la combustión • Estudios de reactividad

La mayor parte de estos temas se tratan dentro de los epígrafes correspondientes a otras líneas de I+D, por lo que no se considera necesario describirlos nuevamente aquí.

Medida de la distribución de NOx en dos llamas de carbón

Una de las líneas de trabajo en las que el grupo está desarrollando una actividad creciente es la caracterización de distintos combustibles. El objetivo básico es obtener información fiable sobre la ‘reactividad' del material, dado que es bien conocido que los análisis ‘convencionales' (inmediato y elemental) no representan adecuadamente el comportamiento real de los combustibles.

El procedimiento desarrollado se basa en la realización de ensayos en el Reactor de Flujo Laminar del LCI. Esta instalación reúne las propiedades de permitir un

control preciso sobre las condiciones de combustión y de simular de forma realista el ambiente de combustión en el interior de grandes calderas (en términos de temperatura, composición de gases o tiempo de residencia). El programa de ensayos puede incluir todas o algunas de las siguientes etapas:

• Preparación del combustible (molienda, tamizado y determinación de distribución de tamaños) • Realización de ensayos de combustión en distintas condiciones de temperatura y concentración de oxígeno. • Realización de ensayos de devolatilización (en atmósfera de nitrógeno) a distintas temperaturas. • Captación de muestras de partículas (char) a distintos niveles (equivalente a distintos tiempos de residencia) • Análisis químico de las muestras obtenidas • Determinación de la evolución de tamaños de partícula mediante difractometría láser. • Procesado de la información para la obtención de las ‘curvas de combustión' (evolución del nivel de inquemados en función del tiempo de residencia).

Partículas de carbón (char): devolatilizado (izq.) y tras combustión parcial (dcha.)

Una posible forma de explotación de los resultados consiste en comparar las curvas de combustión de distintos combustibles, bajo las mismas condiciones de ensayo. Este tipo de análisis proporciona información inmediata sobre el comportamiento relativo de diversos tipos de combustibles. Por ejemplo, puede servir para analizar la reactividad de un nuevo tipo de combustible (directamente relacionado con la emisión de inquemados), por comparación con el carbón utilizado normalmente.

Mediante un programa de ensayos diseñado específicamente, los resultados experimentales pueden procesarse para obtener los parámetros cinéticos asociados a cada tipo de carbón. Estos parámetros incluyen el factor de frecuencia y la energía de activación (además de otros relacionados con la evolución de tamaño y densidad) asociados a una expresión de tipo Arrhenius asociada a la combustión heterogénea. Se trata, por tanto, de una caracterización de validez ‘universal' (en realidad, para un rango de condiciones muy amplio), obtenida en

condiciones representativas de los sistemas reales. Conocidos estos parámetros, puede calcularse la evolución del combustible en distintas situaciones (para cualquier combinación de valores de temperatura, nivel de oxígeno, tamaños de partícula o tiempo de residencia).

Partícula de ceniza volante de apariencia cristalina

 

Proyectos relacionados:

“Reducción de emisiones contaminantes en centrales de carbón mediante combustión escalonada con gas natural”, Financiación: OCIDE, OCIGAS, Endesa, ENAGAS, Cía Sevillana de Electricidad, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1992-94

“Estudio experimental y teórico de los procesos de formación, deposición y transformaciones de las cenizas volantes en combustión de carbón pulverizado”, Financiación: DGICYT, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1995-98

“Estudio de combustión de lignitos con alto contenido de cenizas para la minimización de problemas operacionales”, Financiación: DGA, Inv. Ppal: J. Ballester, 1996-99

“Application of advanced modelling techniques for coal utilisation processes”, Financiación: CECA, Inv. Ppal: J. Ballester, 1997-2000

“Development of improved ash deposition under low NOx conditions for coals and coal blends”, Financiación: CECA, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2002

“Co-firing of biomass, coal waste and coal on mining sites for electricity generation (COBIOCOWA)”, Financiación: Unión Europea, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2001

“Estudio de la formación, deposición y retención de partículas en sistemas de generación de energía a partir de combustibles sólidos pulverizados”, Financiación: DGES, PB 97-0159-C03-02, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2001

“Desarrollo de filtros acústicos para la aglomeración y separación de micropartículas en gases de combustión”, Financiación: OCIDE, Endesa, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2000

“Development of innovative instrumental techniques for coal combustion (DITEC)”, Financiación: CECA, Inv. Ppal: J. Ballester, 1999-2003

“Caracterización de la combustión de carbones y coques”, Financiación: Endesa, Inv. Ppal: J. Ballester, Diversos estudios en el periodo 2000-04

“Caracterización cinética de carbones pulverizados”, Financiación: Soluziona Ingeniería, Inv. Ppal: J. Ballester, 2002

“Transporte y deposición de aerosoles dispersos en flujos laminares y turbulentos”, Financiación: MCyT, BFM2001-1314-C03-03, Inv. Ppal: J. Ballester, 2001-04

“Desarrollo de herramientas de diseño y análisis para aplicaciones de combustión y co-combustión de biocombustibles pulverizados”, Financiación: MEC - Plan Nacional de Energía, ENE-2004-08060-C02-02, Inv. Ppal: J. Ballester, 2004-07

“Estudio para la optimización de las condiciones de operación en plantas de combustión y co-combustión de biomasa y carbón”, Financiación: DGA – Depto. Investigación, Innovación y Desarrollo, PM025, Inv. Ppal: J. Ballester, 2004-06

“Combustión y co-combustión de hulla y coque de petróleo”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2005

“Estudio de la combustión de lignitos pardos y carbones de importación de altos volátiles”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2005-06

“Caracterización de Cynara Cardunculus como combustible y estudio de la co-combustión con carbones nacionales”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2005-06

“Enhanced capture with oxygen for scrubbing of CO2 (ECO-Scrub)”, Financiación: UE, RFC-PR-06026, Inv. Ppal: J. Ballester, 2007-10

“Estudio de caracterización de la combustión de tres tipos de biomasas pulverizadas y análisis de aplicaciones de co-combustión”, Financiación: Endesa Generación S.A., Inv. Ppal: S. Jiménez y J. Ballester, 2006-07

“Estudio del comportamiento de combustibles sólidos pulverizados en condiciones de oxi-combustión”, Financiación: MEC, ENE2007-64658/CON, Inv. Ppal: S. Jiménez, 2007-10

“Intelligent control and optimisation of power station boilers firing pulverised coal and coal/biomass blends - SMARTBURN”, Financiación: UE, RFC-PR-06026, Inv. Ppal: J. Ballester, 2008-11

"Development of High-Efficiency CFB Technology to provide flexible air/oxy operation fow a power plant with CCS" (FLEXI BURN CFB), Financiación: UE, 7FP, Inv. Ppal: N. Fueyo y J. Ballester, 2009-2012.

 

- Ultima actualización: julio de 2010 -

http://www.unizar.es/lci/lineas/combustion_carbon.htm

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ombustión de carbón pulverizado

Definición:

Se trata de cualquier proceso de combustión que utiliza carbón picado en pedazos muy finos

(pulverizado). El polvo de carbón se funde en la zona de combustión del horno y arde más rápida y

eficientemente debido a que el carbón pulverizado tiene más área de superficie por unidad de peso

que las partículas mayores.

Fuente: GreenFacts

http://www.greenfacts.org/es/glosario/abc/combustion-carbon-pulverizado.htm

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