Liberación de sales alcalinas y volátiles del carbón que afectan componentes internos en sistemas de combustión de lecho fluidizado

Resumen

A pesar de las ventajas potenciales de los sistemas atmosféricos de lecho fluidizado, la experiencia ha demostrado que, bajo ciertas atmósferas y condiciones de operación, un material que se emplea como componente interno podría experimentar una falla y conducir a eventos catastróficos. En este estudio, se intenta establecer un criterio tanto operativo como de selección del material que permita optimizar su disponibilidad y funcionalidad basados en consideraciones teóricas de la hidrodinámica del lecho, la termodinámica y el proceso de combustión. Los resultados teóricos indican que, para carbones de alto contenido de volátiles con diámetros de partícula (d_c) de 1-3 mm y tamaños de partícula de arena (d_s) de 0,674 mm, una cantidad considerable de cloruros alcalinos podrían ser transferidos como fase vapor en la región del espacio libre de los combustores de lecho fluidizado a temperaturas de lecho (T_b) < 840 °C, excesos de aire (XSA) ≤ 20 %, alturas estáticas de lecho (H_s) ≤ 0,2 m y velocidades de fluidización (U_o) < 1 m/s. Bajo estas condiciones de operación, se espera que ocurra una alta deposición alcalina en los tubos de intercambio de calor localizados arriba del lecho. Por el contrario, cuando los combustores operan a T_b > 890 °C y XSA > 30 %, es probable que se presenten altas velocidades de oxidación de los tubos inmersos en el lecho. No obstante, a estas altas T_b y XSA < 10 %, ocurriría un ataque de corrosión (vía sulfidación) de los componentes metálicos ya que, presumiblemente, la combustión excesiva de fase-gas dentro del lecho induciría a un agotamiento local del oxígeno.