Tesis:
Gasificación de combustibles sólidos. Fenomenología, parametrización del funcionamiento y comportamiento de la materia no combustible.
- Autor: BURGOS RODRIGUEZ, Silvia
- Título: Gasificación de combustibles sólidos. Fenomenología, parametrización del funcionamiento y comportamiento de la materia no combustible.
- Fecha: 2003
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE MINAS
- Departamentos: SISTEMAS ENERGETICOS
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: PISA BENITO, Javier
- Director/a 2º: ACOSTA ECHEVARRIA, Anselmo
- Resumen: El proceso de gasificación consiste esencialmente en la transformación de un combustible para producir un gas de síntesis o gas combustible, compuesto principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno. Esta tesis revisa en detalle los tres tipos principales de gasificadores (lecho arrastrado, lecho fluido y lecho fijo) y el proceso de gasificación (reacciones químicas, cinética química y principales parámetros de operación). Hoy en día, las tecnologías de gasificación se han desarrollado para la producción, o incluso coproducción, de electricidad y compuestos químicos a partir del carbón y/o otros combustibles (biomasa, residuos de petróleo o residuos urbanos) con vistas a maximizar la eficiencia y cumplir con la normativa medioambiental internacional. En particular, para la producción de electricidad, la tecnología de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC) aparece como una opción que mejora la eficiencia en la generación eléctrica comparada con las plantas convencionales al mismo tiempo que disminuye las en fisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero, como el CO2, NOx SOx y partículas. Aunque la tecnología GICC se considera como un avance prometedor para la generación eléctrica basada en carbón, se requieren esfuerzos adicionales para aumentar su competitividad comparada con las centrales convencionales de combustión de carbón pulverizado. Los principales problemas de esta tecnología son su baja fiabilidad y disponibilidad, al igual que los altos costes de mantenimiento. Esta tesis presenta una descripción detallada de las cuatro plantas GICC basadas en carbón actualmente en operación (Central de Polk Power y Wabash River en Estados Unidos, Buggenum en Holanda y Puertollano en España) y evalúa la experiencia operacional y problemática de estas plantas, los riesgos que entrañan y las mejoras potenciales de las mismas. Esta tesis estudia las causas de la baja disponibilidad de las plantas GICC y principalmente los problemas relacionados con la ceniza del combustible utilizado, tales como el control del flujo de escoria, el desarrollo de la capa de escoria en las paredes refractarias del gasificador, la deposición de cenizas en las superficies de transferencia térmica y la corrosión y erosión de los materiales de estos sistemas. En los gasificadores de lecho arrastrado, la mayoría de la ceniza del combustible se extrae en forma de escoria fundida. Esta escoria, que fluye por las paredes del gasificador y sale por su parte inferior en estado líquido, vitrifica en un baño de agua y da lugar a un material no lixiviable. La obstrucción del gasificador por solidificación de la escoria a su salida puede causar graves problemas operacionales. Esta tesis caracteriza la capa de escoria que se forma en un gasificador de lecho arrastrado, como el de Puertollano, como resultado de complejos procesos físicos iniciados por la captura de gotas de escoria líquida que solidifican. Esta capa aumenta la resistencia térmica de la pared del gasificador y lo protege. Por último, las cenizas del combustible que no son capturadas en la capa de escoria, son arrastradas por la corriente de gas y pueden depositarse en los intercambiadores de calor y los filtros cerámicos ensuciándolos. El estudio principal de esta tesis se centra en los mecanismos de deposición de estas partículas (como la formación y condensación de partículas finas y en fase vapor), identificando los factores que influyen en tal deposición, como la geometría de los intercambiadores de calor, la temperatura del gas, composición de la ceniza y materia volátil y el tamaño de las partículas. Para lo cual se han caracterizado las muestras depositadas de cenizas, usando diferentes técnicas analíticas y metodologías.