1. INTRODUCCION

El estudio de los lechos fluidizados se empezó en Alemania por Fritz Winkler en el año de 1921 cuando se investigaba el efecto de introducir gases productos de combustión por el fondo de un recipiente con partículas de coque, observando un fenómeno de sustentación ocurrido en las partículas y que estas adquirían un comportamiento similar al de un fluido. A este comportamiento de un sólido se le conoce como fluidización y se define como “la operación a través de la cual, sólidos finos se desenvuelven como un fluido, por medio del contacto con un líquido o un gas, quedando las partículas en estado de semisuspensión”.

Desde 1981 se empezaron a considerar otras tecnologías de quemado no sólo de combustóleos sino otros combustibles. Una de ellas eran los lechos fluidizados. En estos sistemas el combustible permanece suspendido en un lecho que, utilizando aire en ciertas condiciones, se comporta como un fluido y, lo más importante, permite quemar combustibles con eficiencia y retener en él los compuestos contaminantes. La primera aplicación sobresaliente de fluidización se llevó a cabo en el periodo de la Segunda Guerra Mundial. Existía una gran demanda de combustible de alto octanaje debido a que el proceso de desintegración catalítico usado en el petróleo no era tan efectivo, dado que la cantidad de carbón depositada en el catalizador inmediatamente se ensuciaba y tenía que ser regenerada. Por lo anterior se observó que las técnicas de fluidización proporcionaban los medios necesarios para que las reacciones de desintegración y regeneración se lograran efectuar y así resolviendo dicho problema.

En los años 60 Davidson explica el movimiento de un fluido alrededor de una burbuja de gas suspendida. Esta explicación se convirtió en un concepto básico que condujo la investigación y comprensión avanzada de un lecho fluidizado burbujeante.

La tecnología de lecho fluidizado es una alternativa viable para quemar carbón, combustóleo, coque de petróleo, así como para la combustión simultánea de diferentes combustibles, en particular combustóleo y carbón, o combustóleo y coque de petróleo. Se tienen altas eficiencias y retención considerable en el lecho de los elementos nocivos, disminución prácticamente a cero en la formación de ácido sulfúrico y emisiones de óxidos de nitrógeno y partículas inferiores a la norma vigente.

2. MARCO TEORICO

2.1. EL FENOMENO DE FLUIDIZACIÓN

La fluidización es el fenómeno por el cual partículas sólidas son suspendidas en el seno de un gas o un líquido, adquiriendo un comportamiento semejante al de un fluido. El material que se fluidiza es casi siempre un sólido y el medio que fluidiza puede ser tanto líquido como gas. Las características y comportamiento de los lechos fluidizados dependen fuertemente de las propiedades del sólido y del fluido.

Si un fluido en movimiento ascendente a baja velocidad atraviesa un lecho de finas partículas, en principio el fluido se filtra a través de los espacios entre éstas, que permanecen estacionarias; este estado se denomina de lecho fijo. Figura 1 (a). Con un incremento en la velocidad del fluido, las partículas se mueven de forma independiente por medio de pequeñas vibraciones. Si se sigue aumentando la velocidad, se alcanza un punto donde todas las partículas se encuentran suspendidas por el flujo ascendente de gas o líquido. En este punto la fuerza de fricción entre el fluido y las partículas se equilibra con el peso de éstas, desapareciendo entonces la componente vertical de la fuerza de compresión entre partículas adyacentes. De este modo, la pérdida de carga a través de un volumen determinado de lecho es igual al peso de las partículas existentes por unidad de área. Este estado se denomina de lecho en comienzo de fluidización (Figura 1 (b)) y marca la transición entre el lecho fijo y el lecho plenamente fluidizado. La velocidad superficial del fluido en este punto se denomina velocidad de mínima fluidización.

En sistemas fluidizados por líquido, un incremento en la velocidad por encima de la correspondiente a la mínima fluidización, normalmente da lugar a una suave y progresiva expansión del lecho. Las posibles inestabilidades provocadas por un flujo irregular se amortiguan y, en condiciones normales, no se observan heterogeneidades ni formación de burbujas en el lecho. Un lecho con estas características se denomina de fluidización particulada, no burbujeante u homogénea (Figura 1 (c)). En sistemas fluidizados por gas resulta poco frecuente observar este comportamiento de fluidización homogénea, teniendo lugar sólo en ciertos casos de partículas muy ligeras con gas denso a alta presión.

Generalmente, el comportamiento de los sistemas fluidizados por gas es bastante diferente. Así, al producirse un incremento en la velocidad del gas por encima de la correspondiente a la mínima fluidización, se observan grandes inestabilidades con aparición de burbujas y canales. A mayores velocidades, la agitación pasa a ser más violenta y el movimiento de las partículas más vigoroso; además, el lecho no se expande mucho más de su volumen de mínima fluidización. Un lecho con este comportamiento se denomina de fluidización agregativa, burbujeante o heterogénea (Figura 1 (d)). En ocasiones concretas, los sistemas fluidizados por líquido también se comportan como lechos burbujeantes; tal es el caso de sólidos muy densos fluidizados por líquidos de baja densidad. Los lechos fluidizados tanto por líquido

como por gas se consideran lechos fluidizados de fase densa, puesto que existe un límite superior que define con claridad la superficie del lecho de partículas.

En sistemas fluidizados por gas, a velocidades por encima de la de mínima fluidización, se produce la coalescencia de burbujas de gas y crecimiento de éstas a medida que ascienden por el lecho. En ocasiones, en lechos de elevada longitud y pequeño diámetro, las burbujas pueden llegar a ser lo suficientemente grandes como para extenderse a lo ancho del depósito. Se produce entonces lo que se conoce como fenómeno de slugging, caracterizado por la aparición de burbujas de diámetro próximo al del depósito, denominadas slugs. El slugging puede ser de dos tipos, dependiendo del tamaño de las partículas del lecho. En el caso de partículas más finas, éstas caen suavemente hacia abajo por la pared que rodea las burbujas, dando lugar a burbujas de tamaño elevado; el fenómeno se conoce con el nombre de slugging con slugs axiales (Figura 1 (e)). Para partículas de mayor grosor, la fracción de lecho por encima de las burbujas es empujada aguas arriba, como si lo hiciera un pistón. Las partículas caen desde el slug, que finalmente se desintegra. A partir de dicho instante aparece un nuevo slug, repitiéndose continuamente este movimiento inestable. El comportamiento se llama slugging con slugs de pared (Figura 1 (f)). El fenómeno de slugging se debe tener especialmente en cuenta en el diseño de lechos fluidizados largos y estrechos.

Figura 1. (a) Lecho fijo. (b) Lecho en comienzo de fluidización. (c) Lecho con fluidización no burbujeante. (d) Lecho con fluidización burbujeante.

En la fluidización de partículas finas a una velocidad del gas suficientemente alta, se supera el valor de la velocidad terminal de los sólidos. En este momento, el arrastre de partículas llega a ser apreciable con lo que desaparece la superficie superior del lecho y, en lugar de burbujas, se observa un movimiento turbulento de grupos de sólidos y espacios de gas de varios tamaños y formas. Este estado se denomina de lecho fluidizado turbulento (Figura 1 (g)). Con un aumento en la velocidad del gas aún mayor, las partículas abandonan el lecho con el gas; en este caso se tiene un lecho fluidizado de fase dispersa con transporte neumático de partículas (Figura 1 (h)).

Un lecho de partículas de fase densa fluidizado con gas se asemeja mucho a un líquido en ebullición y, en muchos aspectos, muestra un comportamiento similar al de un fluido. De esta manera, un objeto de tamaño grande y poca densidad que se sumerge en el lecho fluidizado aparece inmediatamente en la superficie al dejarlo libre y flota. Por otra parte, si se inclina el depósito la superficie superior del lecho permanece horizontal y al conectar dos lechos fluidizados independientes sus niveles se igualan. Además, la diferencia de presión entre dos puntos del lecho es

Figura 1. (e) Slugging con slugs axiales. (f) Slugging con slugs de pared. (g) Fluidización turbulenta. (h) Fluidización en la fase dispersa con transporte neumático de partículas.

proporcional a la diferencia de altura entre ellos. El lecho también tiene propiedades semejantes a las del flujo de líquidos; así, las partículas se desplazan formando un chorro a través de un orificio en la pared del depósito y pueden formar un flujo desde un depósito a otro, como si de un líquido se tratara. El comportamiento fluido que presentan los lechos fluidizados permite idear diferentes diseños de contacto entre las partículas del lecho y el gas o el líquido, para su aplicación en diversos procesos industriales.

2.2. CALIDAD DE FLUIDIZACIÓN

El término fluidización hace referencia tanto a sistemas de fase densa como a sistemas de fase dispersa, pero es en los primeros donde se concentran en mayor medida las tareas de investigación.

La capacidad para fluidizar de las partículas, y las condiciones de operación que lo permiten, varían mucho de unos sistemas a otros y están influidas por múltiples factores. El primero es el tamaño de los sólidos y su distribución. En general, las partículas pequeñas tienden a aglomerarse si están húmedas, con lo que el lecho se debe agitar para mantener las condiciones de fluidización. Esto se puede llevar a cabo con agitadores mecánicos o mediante la operación a velocidades del gas relativamente altas, utilizando la energía cinética del chorro de gas entrante para agitar los sólidos. Las partículas finas con una gran distribución de tamaños se pueden fluidizar en un amplio rango de velocidades de gas, permitiendo operaciones flexibles con lechos profundos y grandes.

Por el contrario, los lechos de partículas grandes con distribución de tamaños uniforme suelen fluidizar peor con aparición de sacudidas, chorros y fenómeno de slugging, lo que puede causar daños estructurales de importancia en lechos de gran tamaño. La calidad de fluidización de estos lechos se puede mejorar añadiendo pequeñas cantidades de finas partículas que harían de lubricantes. Además, las partículas grandes fluidizan en un rango de velocidades de gas mucho más estrecho. Por todo ello, se deben utilizar lechos poco profundos para fluidizar partículas de tamaños grandes.

Un segundo factor, de importancia en la calidad de fluidización, es la relación de densidades entre el fluido y las partículas. Normalmente, los sistemas de líquido-sólido fluidizan de manera homogénea, mientras que los sistemas de gas-sólido suelen mostrar heterogeneidades. A pesar de ello, es posible observar comportamientos atípicos con partículas de baja densidad en gases de densidad elevada, o partículas de alta densidad en líquidos poco densos.

Existen otros factores que pueden afectar a la calidad de fluidización, como son la geometría del lecho, los dispositivos de alimentación de gas, el tipo de partícula utilizada, o el hecho de que los sólidos puedan fluir libremente o tiendan a aglomerarse.

2.3. COMBUSTIÓN CON LECHO FLUIDIZADO

Con la esperanza de encontrar un sistema de combustión alternativo válido par carbón de baja calidad y, en general, de combustibles que no se pueden quemar en calderas convencionales de forma eficiente, comenzó a desarrollarse la combustión en lecho fluidizado (FBC, del inglés fluidized bed combustion) que acaparó el esfuerzo de varias potencias tecnológicas con la crisis del petróleo, a comienzos de los años 1970s.

Un diseño típico es el basado en un lecho fluidizado burbujeante a presión atmosférica. En éste, se fluidiza en primer lugar un lecho de partículas de caliza o dolomita mediante aire y, posteriormente, se inyectan partículas pequeñas de carbón (3 − 6 mm). Debido a las elevadas velocidades del gas con que operan estas unidades, se produce una pérdida considerable de partículas. Estas partículas, que suelen contener carbono sin quemar, bien se atrapan y queman en celdas diseñadas para ello o se devuelven al lecho fluidizado con la ayuda de ciclones.

Debido a que las partículas de caliza y dolomita capturan mejor los componentes de azufre si el lecho se mantiene a 850 ºC aproximadamente, los intercambiadores de calor suelen ir en el propio lecho. Además existen intercambiadores en las paredes del mismo y en la sección de salida de gases, para lograr un mejor rendimiento del proceso.

En combustión de carbón mediante lechos fluidizados existen numerosos diseños diferentes al mencionado que se han desarrollado comercialmente, en unidades de pequeña y gran escala, y operando a presión atmosférica o a alta presión.

Los lechos fluidizados presentan la ventaja de reducir las emisiones de NOx y SOx

con respecto a otras tecnologías de combustión de carbón pulverizado, debido a que trabajan a menor temperatura.

2.4. CARACTERISTICAS DE LOS LECHOS FLUIDIZADOS

2.4.1. RELACION DE ESPACIO LIBRE

La relación de espacio libre entre partículas representa la porosidad del lecho fluidizado que está ocupada por el espacio entre moléculas. Se representa con ε en condiciones de fluidización mínima. La forma más común de calcular este valor es por medio de la siguiente ecuación:

εmf=volumen huecovolumen total

=1− volumendel solidovolumendel lecho

Figura 2. Ejemplo de caldera de carbón con lecho fluidizado.

2.4.2. ESFERICIDAD

Generalmente, las partículas de un lecho fluidizado no son totalmente esféricas, sino más bien, son irregulares en su geometría. El parámetro que nos permite definir dicha geometría es la esfericidad (∅ ), la cual se puede definir:

∅ = (área superficial de la esfera / área superficial de la partícula) volumen

Por medio de la formula anterior, podemos saber, que tan esférica es una partícula. Para partículas como carbón, arena y catalizador de hierro se tiene un rango de esfericidad de 0.5 < ∅ <0.9.

2.4.3. CAIDA DE PRESION:

Lecho Fijo:Considerar un lecho fijo de sólido, la caída de presión a través del lecho se debe al gas fluyendo a través del lecho y puede ser expresada mediante la ecuación de Ergun:

Donde:U o = velocidad superficial del gas.

ε = porosidad del lecho.d p = diámetro de partícula.

ρg = densidad del gas.

Figura 3. Caída de presión de lecho fijo.

Lecho Fluidizado:

La caída de presión es una característica que se da en las lechos fluidizados y que más allá de la velocidad mínima de fluidización, se debe a la densidad de las partículas contenidas en el lecho y es expresada con la siguiente formula:

∆ P=Lmf (1−εmf )(ρ s−ρg) g

Donde:Lmf = altura del lecho a la velocidad mínima de fluidización.

εmf = porosidad a la velocidad mínima de fluidización.

ρ s= densidad de la partícula.

ρg= densidad del fluido

g = aceleración de la gravedad.

Esta simple relación implica que la caída de presión a través del lecho es dependiente a la velocidad del gas. La presión varía linealmente a través del lecho.

2.4.4. VELOCIDAD MINIMA FLUIDIZACIÓN

Como parece es una característica básica del sistema, han existido muchos intentos para desarrollar correlaciones para la velocidad crítica del gas a la cual se da la transición de un lecho fijo a uno fluidizado.

La velocidad mínima de fluidización Umf se obtiene cuando la mezcla del lecho es totalmente homogénea, y se obtiene al igualar dos expresiones de ΔP.

Figura 4. Velocidad mínima de fluidización.

El lecho se comporta como un lecho fijo y estático hasta el punto de fluidización, aunque existan algunos arreglos de partículas mientras se alcanza el estado de fluidización.

2.4.5. VELOCIDAD TERMINAL

A determinadas velocidades del gas, el arrastre aerodinámico sobre la partícula es suficientemente grande para acarrear las partículas del sistema. Este proceso es referido como elutración. Un estimado de la velocidad del gas necesaria para ocasionar la elutración puede obtenerse de la velocidad terminal.

Se considera una partícula esférica de peso mg y diámetro d, suspendida en vapor por el arrastre vertical del gas.

Figura 5. Velocidad mínima de fluidización vs. Tamaño de particula.

Para el equilibrio estático, arrastre + flotación = peso

Resolviendo para velocidad terminal UT:

Donde

CD = coeficiente de arrastre

2.5. TIPOS DE CALDERAS DE LECHO FLUIDIZADO

Las calderas de lecho fluidizado tienen como finalidad producir vapor de alta presión y alta temperatura, que será luego utilizado para producir energía eléctrica o para un proceso industrial. La caldera se alimenta de agua, más aire (oxígeno) comburente y combustible, estos últimos con los cuales se produce la combustión, que genera el calor necesario para un proceso de vaporización del agua y de incremento de su

Figura 6. Valores del coeficiente de arrastre.

presión y temperatura. Las calderas de lecho fluidizado se pueden clasificar de la siguiente manera:

2.5.1. CALDERA DE LECHO FLUIDIZADO BURBUJEANTE:

Caldera apta para la utilización de combustibles de alto contenido de humedad y bajo poder calorífico, sin requerir el uso de combustibles auxiliares. Las calderas de lecho fluidizado burbujeante son especialmente adecuadas para quemar variados tipos de desechos industriales y domiciliarios, y en particular aquellos de la industria forestal en general. La humedad del combustible puede variar considerablemente sin afectar negativamente la combustión, debido a la alta capacidad de calor del lecho fluidizado que aporta el material inerte que se emplea en el proceso de combustión. En la caldera de lecho fluidizado burbujeante no se recircula el material inerte con el combustible como se hace en una caldera de lecho fluidizado circulante. Estas calderas se construyen para bajas potencias eléctricas, inferiores a 60 MW.

ALIMENTACIÓN

Cuando se alimenta poco a poco el combustible sólido en un lecho fluido y caliente de partículas sólidas de material inerte, el combustible se seca y entra casi instantáneamente en ignición porque se alcanza rápidamente la temperatura suficiente (alrededor de 550 ºC). Como el lecho está fluido, el combustible se distribuye en el mismo uniformemente, y se quema eficientemente y por completo al combinarse con el oxígeno del aire a lo largo del tiempo de residencia relativamente largo de que dispone. Es decir, en este tipo de calderas pueden utilizarse incluso combustibles de baja calidad, cuya utilización no sería posible mediante métodos clásicos.

Figura 7. Alimentador rotativo de dispersión.

2.5.2. CALDERAS DE LECHO FLUIDIZADO CIRCULANTE:

Caldera apta para la utilización de combustibles sólidos como el carbón, en especial los de difícil combustión tales como petcoke o coque de petróleo, antracita y lignitos, sin requerir el uso de combustibles auxiliares.

Se basa en una combustión lenta a baja temperatura, mediante un material inerte caliente como la arena, que permite encender el combustible al quedar en contacto directo con dicho material. Las calderas de lecho fluidizado circulante, como su nombre lo dice recirculan el material inerte y el combustible a alta velocidad como parte del proceso de combustión.

Si se añade piedra caliza, se puede lograr un abatimiento de los óxidos de azufre (SOX) de 90%. Como la combustión se realiza a baja temperatura, la emisión de óxidos de nitrógeno (NOX) es más baja que una caldera de carbón pulverizado convencional. Sumando las bajas emisiones de SOX y de NOX, esta tecnología resulta muy amistosa con el medio ambiente. Las calderas de lecho fluidizado circulante se construyen para altas potencias, hasta de 300 MW eléctricos.

La remoción de cenizas se realiza mediante el drenado del lecho que remueve más del 50% de los residuos sólidos totales con el propósito de controlar la cantidad de sólidos almacenados en el lecho y remover partículas sobredimensionadas, mientras que la parte restante es desalojada por medio de precipitadores electrostáticos ubicados antes de la chimenea de los gases de salida atmosférica.

La recirculación de sólidos se realiza en forma diferente a otros sistemas que utilizan colectores ciclónicos, ya que Bobcock & Wilcox desarrolló el sistema “U-beam”, que consiste en un banco de canaletas colocadas en la dirección del flujo, efectuándose la separación por contacto directo. Así, las partículas caen y se recirculan en el hogar de la caldera. El sistema cuenta con un separador interno y otro externo, el interno se localiza entre las superficies de sobrecalentamiento y de saturación, lográndose una recolección de 75% de sólidos contenidos en el flujo de la fase dispersa, el “U-beam” externo se localiza después de la superficie de recalentamiento, lográndose la separación del 20-22,5% de los sólidos restantes. Es importante señalar que en este sistema elimina el uso de la válvula-L (control de la recirculación de sólidos). En este se obtienen eficiencias de combustión del 96-99,5%.

2.5.3. CALDERAS DE LECHO FLUIDIZADO A PRESIÓN:

Un lecho fluido presurizado es, en esencia, un lecho fluido burbujeante confinado en una vasija presurizada, de modo que la combustión tiene lugar a una presión superior a la atmosférica. Utilizando aire a presión como aire de fluidización o aire

primario, se suministra más oxígeno por unidad de volumen. Por tanto, a igualdad de velocidades de fluidización, el lecho fluido presurizado (LFP) es capaz de sostener una combustión más intensa por unidad de superficie del lecho. En consecuencia, una unidad de LFP resulta físicamente más pequeña que una unidad atmosférica similar, ahorrando espacio y coste de primera inversión.

En contrapartida, la alimentación de combustible y sorbente, y la extracción de cenizas ha de hacerse a través de dispositivos provistos de cierres presurizados, lo que resulta bastante más complejo (y caro) que los sencillos sistemas de alimentación y manejo de cenizas en las unidades atmosféricas. Sin embargo, la principal ventaja de la combustión en LFP radica en el hecho de que los gases de combustión, a alta temperatura, salen a presión de la cámara de combustión. Si la presión es lo suficientemente alta, y los gases están suficientemente limpios, pueden llevarse directamente a una turbina de gas. Las turbinas de gas son relativamente baratas, compactas, se construyen en plazos relativamente cortos y, además, se arrancan y se paran en tiempos muy cortos. Por tanto, las turbinas de gas son muy atractivas como elemento generador de energía eléctrica. Sin embargo, no funcionan más que con gas natural o combustibles líquidos de alta calidad. El coste de la energía eléctrica obtenida a partir de una turbina de gas depende pues, directamente, del precio del combustible.

FUNCIONAMIENTO

Con relación a su aplicación industrial, el LFP es en realidad un sistema de generación de energía eléctrica de ciclo combinado: los gases producto de la combustión se expansionan en una turbina de gas que acciona un compresor, para suministrar el aire de combustión y un generador de energía eléctrica. Los gases de escape de la turbina de gas, todavía a una temperatura próxima a los 450ºC, se llevan a una caldera de recuperación de calor, y el vapor producido alimenta un turboalternador. En la figura 24 se muestra un esquema del proceso. Hay distintos tipos de ciclos combinados para esta aplicación, que pueden resumiese como sigue:

En el Sistema Supercarga los gases de combustión, a una temperatura superior a los 800ºC, se expanden en la turbina de gas y, posteriormente, ceden su calor remanente en una caldera de recuperación de calor que se integra en el ciclo agua-vapor. La turbina de gas trabaja a alta temperatura y está expuesta a erosión y corrosión a consecuencia de las partículas que arrastran los gases, por eso es preciso limpiarlos, mediante ciclones en cascada, y últimamente, se intenta hacerlo mediante filtros cerámicas. La turbina de gas mueve el compresor y un alternador, en el que se genera aproximadamente un 25 % de la energía generada en el sistema. El resto se obtiene en el turboalternador accionado por el vapor generado en la caldera. El rendimiento bruto del ciclo puede alcanzar el 40 %.

En el Sistema Turbocarga los gases de combustión abandonan la caldera a unos 450 °C. La turbina de gas trabaja, pues, en condiciones menos severas, y es más sencilla la operación de limpieza de los gases. Sin embargo, la turbina sólo genera energía suficiente para mover el compresor. El rendimiento global del ciclo puede alcanzar el 37 %.

En el Sistema de Ciclo de Aire el aire suministrado por el compresor se divide en dos corrientes, 1/3 del total constituye el aire de fluidización y combustión (aire primario) y el resto es aire que se caliente en serpentines contenidos en el lecho y luego se mezcla con los gases ya depurados, pasando la mezcla a la turbina de gas a unos 800ºC. Los gases de escape de la turbina ceden el calor remanente en una caldera de recuperación de calor. El vapor generado en la misma alimenta un turboalternador. Aproximadamente el 60 % de toda la energía del sistema se genera en la turbina de gas, que mueve el compresor y un alternador. El rendimiento global del ciclo alcanza el 35%.

2.6. VENTAJAS

El motivo principal para el desarrollo de las cámaras de combustión de lecho fluidificado, fue la exigencia de tener que reducir las emisiones de SO2 y NOX; la utilización de la tecnología de combustión en lecho fluido permite quemar carbones con altos contenidos en S y obtener bajos niveles de emisión de SO2, sin necesidad de añadir equipamiento para la posterior eliminación del S contenido en los humos.

Conforme esta tecnología se perfecciona, el proceso permitirá quemar carbones de baja calidad que, actualmente, son imposibles de quemar por otros métodos. En los lechos fluidos se aplican las reglas de la combustión, por lo que para cada diseño hay que tener en cuenta la composición química y el poder calorífico del combustible.

Las calderas de lecho fluidificado se diseñan para que en el lecho se tenga una temperatura de operación del orden de 1500 a 1600ºF (816 a 871ºC), lo que implica una serie de ventajas funcionales.

Debido a la baja temperatura de operación en las calderas de lecho fluido, es posible utilizar un absorbente (caliza o dolomía), para eliminar el SO2 presente en los gases de combustión, que cuando se añade al lecho produce una reacción en el hogar entre la cal (CaO) resultante y el SO2 presente en los humos, reduciendo las emisiones de SO2 en más de un 90%, según sean el contenido en S del combustible la cantidad de absorbente que se añada al proceso.

Las bajas temperaturas de combustión permiten quemar combustibles con un elevado factor de ensuciamiento con cenizas de bajo punto de fusión; como la combustión se rea-liza a una temperatura muy inferior a la del punto de fusión de la ceniza del combustible, muchos de los problemas de funcionamiento de las calderas

convencionales asociados a los combustibles, se minimizan considerablemente con el empleo de lechos fluidificados.

No obstante, hay que tomar precauciones frente a la concentración de metales alcalinos en el lecho, ya que podrían provocar incrustaciones, especialmente en el sobrecalentador, lo que sugiere elegir una temperatura de operación para el hogar del lecho fluidificado de 1500ºF (816ºC), para aquellos combustibles que tengan cenizas con alto contenido en metales alcalinos.

3. ESQUEMAS Y GRAFICOS

Figura 8. Caída de presión en función de la velocidad de aire.

Figura 9. Procesos físico-quimicos que se desarrollan en la combustión en el lecho fluido.

Figura 10. Efecto del exceso de aire sobre las pérdidas y el rendimiento.

Figura 11. Caldera con lecho fluido burbujeante.

Figura 12. Caldera de lecho fluido circulante.

Figura 13. Caldera de lecho fluidificado burbujeante soportada por abajo. Reduce emisiones de NO2 y SO2 y quema combustibles con Poder calorífico

entre 2800 y 3500 Btu/lb sin apoyo de otros combustible

4. MAPA MENTAL

5. CONCLUSIONES

Pueden funcionar sin mayor problema con variedad de combustibles distintos de carbón convencional tales como carbón de bajo nivel calorífico, cascara de arroz, bagazo, etc.

Gracias a la presencia de caliza junto con el carbón, la desulfuración se lleva a cabo en el proceso de combustión mismo llegando a removerse más del 95% de SO2. También la baja temperatura en el horno, con respecto a las calderas, convencionales produce bajas emisiones de NOX tras la combustión.

Con respecto a la eficiencia, debido a que el ciclo de calor es esencialmente el mismo que las calderas convencionales, tienen una eficiencia similar al de 38%.

6. BIBLIOGRAFIA

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Páginas web:

Fluidización: http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo5.pdf. Centrales Térmicas de Lecho Fluido:

http://ocw.uniovi.es/pluginfile.php/1011/mod_resource/content/1/1C_C12757_0910/04_GT13_Centrales_termicas_de_lecho_fluido.pdf.