Entre los diversos temas abordados en relación con la utilización de combustibles sólidos para generación de energía, se encuentra la formación de depósitos de cenizas.

La materia mineral no combustible presente en los combustibles sólidos pulverizados (carbón, biomasa, etc), constituye una de las principales fuentes de problemas en la operación de las calderas de las centrales térmicas de producción de energía. La formación de depósitos de esta materia mineral en las paredes de las calderas y en los tubos de intercambio de calor disminuye el rendimiento energético de la central, acelera la corrosión de los tubos y su posible desprendimiento es causa de importantes daños. En conjunto, las consecuencias negativas sobre la fiabilidad y la eficiencia de la planta son muy significativas, y bien conocidas. Por otro lado, el grado de conocimiento y las capacidades de predicción de estos fenómenos son todavía limitadas.

Depósitos de cenizas en sobrecalentador

El estudio de estos problemas constituye una de las líneas de trabajo del grupo, orientada a una mejor comprensión del fenómeno y al desarrollo de herramientas predictivas, tanto mediante modelos como basadas en ensayos en laboratorio. Para ello, se cuenta con un Reactor de Flujo Laminar que permite simular una amplia variedad de situaciones, con un buen control sobre las variables que influyen en el proceso de combustión y en la formación de los depósitos.

En el reactor se llevan acabo ensayos de captación de cenizas volantes mediante una sonda de captación isocinética y de formación de depósitos mediante una sonda de deposición, diseñadas ambas en el grupo. Los depósitos obtenidos son analizados mediante diversas técnicas como el microscopio electrónico de barrido (SEM), difracción de rayos X o análisis en ICP lo que permite estudiar la variación de la composición química de los depósitos en función de la profundidad del mismo y de diferentes variables como la temperatura del reactor, exceso de oxígeno, etc.

Depósito obtenido en el RFL y observación SEM de un corte

Además de los estudios experimentales, también se desarrollan modelos predictivos del comportamiento del carbón en lo referente a su tendencia a la deposición. Mediante estos modelos se intenta predecir el comportamiento que mostrará un determinado carbón, o mezcla de carbones, bajo distintas condiciones de combustión.

Muestra de cenizas volantes

Proyectos relacionados:

“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

“Estudio de la combustión de orujillo pulverizado”, Financiación: Foster-Wheeler Energía, Inv. Ppal: J. Ballester, 2000

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

“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

“Problemas operacionales asociados a la materia mineral en aplicaciones de oxi-combustión”, Financiación: Depto. Investigación, Innovación y Desarrollo - DGA, Ref. PM040/2006, Inv. Ppal: J. Ballester, 2006-08

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