Combustión en lecho fluidizado | Tipos y ventajas
La fluidización es un método de mezclar combustible y aire en una proporción específica, para obtener la combustión. Una cama fluidizada se puede definir como la cama de partículas sólidas que se comportan como un fluido. Funciona sobre el principio de que cuando se pasa aire distribuido uniformemente hacia arriba a través de una cama finamente dividida de partículas sólidas a baja velocidad, las partículas permanecen inalteradas, pero si la velocidad del flujo de aire se incrementa gradualmente, se alcanza un punto en el que las partículas individuales quedan suspendidas en el flujo de aire.
Si la velocidad del aire se incrementa aún más, la cama se vuelve altamente turbulenta y ocurre una mezcla rápida de partículas, lo que parece la formación de burbujas en un líquido hirviendo, y el proceso de combustión resultante se conoce como combustión en cama fluidizada.
La velocidad del aire, que causa la fluidización, depende de varios parámetros, como:
Tamaño de las partículas de combustible.
Densidad de la mezcla de aire y combustible.
Por lo tanto, estos parámetros se tienen en cuenta debidamente mientras se manipula con la velocidad del flujo de aire para la tasa de combustión deseada. En la combustión en cama fluidizada, la mezcla rápida asegura la uniformidad de la temperatura. La principal ventaja de la combustión en cama fluidizada es que se pueden utilizar residuos municipales, lodos de plantas de aguas residuales, biomasa, residuos agrícolas y otros combustibles de alta humedad para la generación de calor.
Un horno fluidizado tiene un espacio cerrado con una base que tiene aberturas para admitir aire. El carbón triturado, la ceniza y la dolomita o caliza triturada se mezclan en la cama del horno y luego se pasa aire de combustión de alta velocidad a través de la cama, entrando desde la parte inferior del horno.
Con el aumento constante de la velocidad del aire, se alcanzará un punto en el que la caída de presión a través de la cama será igual al peso por unidad de sección transversal de la cama, y esta velocidad crítica particular se llama velocidad mínima de fluidización.
Con un mayor aumento en la velocidad del aire, la cama comenzará a expandirse y permitirá el paso de aire adicional, en forma de burbujas. Cuando la velocidad del aire se convierte en 3 a 5 veces la velocidad crítica, la cama se asemeja a un líquido hirviendo violentamente. Se proporciona una representación pictórica de la combustión en cama fluidizada en la figura siguiente:
Los tubos evaporadores de la caldera están directamente inmersos en la cama fluidizada y, estando en contacto directo con las partículas de carbón en combustión, producen tasas de transferencia de calor muy altas. Debido a esto, el tamaño de la unidad se reduce en gran medida y también produce combustión con una eficiencia muy alta.
Tipos de Combustión en Cama Fluidizada
La combustión en cama fluidizada (FBC) puede estar en 2 variantes, a saber:
Tipo vertical FBC: Estos se utilizan generalmente en plantas más pequeñas y tienen la capacidad de producir vapor de hasta 6 toneladas por hora. Su forma vertical reduce la dimensión general de la caldera de vapor, y es extremadamente eficiente en plantas donde el espacio es limitado.
Tipo horizontal FBC: Tienen casi 10 veces la capacidad en comparación con el tipo vertical de combustión en cama fluidizada. Pueden producir hasta 60 toneladas de vapor por hora y se colocan horizontalmente con respecto a los tubos de la caldera. La alta capacidad de las calderas fluidizadas horizontales, junto con su alta eficiencia, las hace una opción extremadamente deseable para las centrales térmicas a carbón.
Ventajas y Desventajas de la Combustión en Cama Fluidizada
FBC se está utilizando extensivamente en la actualidad en todas las principales centrales eléctricas de todo el mundo, debido a las numerosas ventajas que ofrece sobre los otros métodos predominantes de combustión. Algunas de estas son:
Alta eficiencia térmica.
Sistema fácil de eliminación de cenizas, para ser transferidas para la fabricación de cemento.
Período corto de puesta en marcha y montaje.
Totalmente automatizado y, por lo tanto, asegura una operación segura, incluso a temperaturas extremas.
Operación eficiente a temperaturas tan bajas como 150oC (es decir, bien por debajo de la temperatura de fusión de las cenizas).
Reducción en la trituración del carbón, etc. (el carbón pulverizado no es necesario aquí).
El sistema puede responder rápidamente a los cambios en la demanda de carga, debido a la rápida establecimiento del equilibrio térmico entre el aire y las partículas de combustible en la cama.
La operación de la cámara fluidizada a temperaturas más bajas ayuda a reducir la contaminación del aire. La operación a baja temperatura también reduce la formación de óxidos de nitrógeno. Al agregar dolomita (un carbonato de calcio-magnesio) o piedra caliza (carbonato de calcio) al horno, también se puede reducir la emisión de óxidos de azufre a la atmósfera, si se desea.
En vista de todas estas ventajas de la combustión en cama fluidizada mencionadas anteriormente, donde la combustión en cama fluidizada emerge como la mejor alternativa disponible hoy en día, el principal inconveniente de este sistema es que la potencia del ventilador debe mantenerse en un valor considerablemente alto, ya que el aire debe suministrarse continuamente a una presión muy alta para soportar la cama. Esto, a su vez, aumenta el costo de operación de las unidades auxiliares de la planta. Sin embargo, esto se compensa en gran medida por los valores altos de eficiencia que proporciona la FBC.
Declaración: Respete el original, artículos buenos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contacte para eliminar.
