Oxicombustion

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APLICACIÓN 2

Oxicombustión de carbones bituminosos frente a combustión convencional.

Características de los carbonizados

La tecnología de oxicombustión aplicada a calderas de carbón pulverizado es una de las más prometedoras para extenderse como procedimiento de combustión incorporando captura de CO2. En esencia consiste en quemar carbón sin nitrógeno utilizando las proporcionesadecuadas de O2 y CO2 recirculado. Con esto se consigue a la salida de la caldera una corriente de CO2 y vapor de agua. Al ser éste último fácilmente separable por condensación, queda una corriente pura de CO2 lista para su confinamiento. Este procedimiento elimina la etapa de separación post-combustión del CO2, muy costosa, y tiene otras ventajas como ser una tecnología muy similar a la existente que leresulta familiar a las empresas de generación (Anheden et al., 2005).

Los estudios realizados sobre combustión del carbón en condiciones de oxy-fuel parecen
indicar que el reemplazo de N2 por CO2 reduce la temperatura del gas y también la conversión debido al mayor calor específico del CO2 (Liu et al., 2005). Sin embargo otros
efectos como la posible cooperación del CO2 en la conversión o elaumento del tiempo de
residencia debido al menor volumen de gas podrían tener el efecto contrario (Buhre et al,
2005). En este trabajo se muestran los resultados de un estudio comparativo del comportamiento de dos carbones bituminosos en condiciones de combustión convencional de carbón pulverizado y de Oxicombustión (Borrego y Álvarez, 2007).

CONDICIONES DE TRABAJO

SELECCIÓN YCARACTERIZACIÓN DE LOS CARBONES

Para este estudio se han seleccionado dos carbones uno colombiano, bituminoso de altos volátiles (COS) y otro canadiense de bajos volátiles (SMK) con el fin de valuar el efecto del rango del carbón en las diferencias entre oxicombustión y combustión onvencional. Una vez preparadas las muestras al tamaño de operación del reactor se realizaron análisis elemental e inmediatode los carbones y análisis petrográfico siguiendo los procedimientos estándar para cada tipo de análisis.

PREPARACIÓN DE LOS CHARS

Las experiencias de combustión se han realizado en un reactor de caída libre a 1300 ºC utilizando concentraciones variables entre 0 y 21% de O2 en N2 (9 diferentes) y en CO2 (4 diferentes). Una imagen esquemática del reactor se muestra en la Figura 1. La mezclasde O2/N2 se consiguen mezclando aire y N2 como diluyente y en las mezclas O2/CO2 el oxígeno se mezcla directamente con el CO2. La misma mezcla que se usa en el gas de reacción se emplea para alimentar el carbón. El reactor consiste en dos tubos concéntricos de 50 y 70 mm de diámetro y un metro de longitud. El gas de reacción se inyecta por la parte inferior entre los dos tubos y se calienta durantesu ascenso. En la parte superior hay una rejilla para alinear el flujo en la que va insertada la sonda de alimentación refrigerada. La sonda está conectada a un fluidizador que garantiza la alimentación continua de las partículas. Dado el sistema de alimentación, un funcionamiento adecuado del reactor requiere un intervalo de tamaños razonablemente estrecho para evitar segregaciones por tamaños.Como el tiempo de residencia queda limitado a la longitud del reactor y fue en las condiciones experimentales utilizadas de unos 30 ms, se varía el exceso de oxígeno para conseguir conversiones más elevadas. Las partículas alimentadas se molieron y tamizaron a 36-75 μm. Los chars se recogen en la parte inferior del reactor con una sonda refrigerada a la que se añade un flujo de
Nitrógeno que parala reacción y facilita la evacuación. El flujo de gas en el reactor fue 900 lh-1, y la velocidad de alimentación 1 gm-1.

La palabra char, de origen inglés, se prefiere en este trabajo a carbonizado, que podría ser una aceptable traducción, porque suele reservarse para denominar residuos carbonosos procedentes de procesos de combustión. Esto marca una diferencia con los términos coque o...
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