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Abstract
Este proyecto se fundamenta en el proceso de estudio y control automático de la recirculación de gases de escape en un lecho fluido burbujeante bajo condiciones de oxicombustión. La planta piloto de estudio se sitúa en las instalaciones del CEEI, Centro Europeo de Empresas e Innovación y ha sido diseñada y puesta en marcha por el Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos. Concluida la caracterización de la recirculación de gases se procede a la aplicación de la técnica en la planta experimental, lo que supone una considerable reducción de los costes de operación, asemeja su operación a una planta a gran escala y elimina problemas relativos al consumo de botellas. Para el estudio de la recirculación, se han simulado los balances másicos involucrados en el lecho fluido de la planta experimental mediante el desarrollo de programas de simulación con el software MATLAB®. Debido a la complejidad del estudio teórico de las emisiones de diversos gases como CO, NOx y SO2, se han desarrollado distintas correlaciones empíricas a partir de datos tomados de pruebas de oxicombustión. Este software informático realiza una previsión de las emisiones y flujos que tienen lugar en el lecho fluido bajo unos determinados parámetros impuestos por el usuario además de indicar cómo se debe actuar en la planta para recircular según las condiciones deseadas. El análisis de los resultados teóricos obtenidos del software informático permite evaluar la influencia de diversos parámetros en el proceso y obtener conclusiones respecto a temas de gran interés en oxicombustión, como la condensación del vapor de agua de los gases recirculados y el problema de las infiltraciones. Con el objetivo de facilitar la aplicación de la técnica de recirculación en la planta piloto se ha llevado a cabo un control automático de la recirculación. Para el diseño y ajuste del controlador se ha simulado el comportamiento del proceso mediante la herramienta Simulink de MATLAB®. La programación del controlador automático diseñado se ha ejecutado mediante el software Unity Pro®. Finalmente, se ha comprobado la correcta actuación del lazo de control implementado mediante pruebas en frío en la planta de oxicombustión. En último lugar, se aplica la recirculación de gases de escape en caliente, lo que supone ser el segundo reactor de lecho fluido en el mundo que recircula los gases de salida bajo condiciones de oxicombustión. La aplicación de la recirculación ha servido para verificar su correcto funcionamiento. Cortés Moradell, Nuria; Guedea Medrano, Isabel
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UNIVERSIDADDEZARAGOZA CENTROPOLITÉCNICOSUPERIOR PROYECTOFINDECARRERA IngenieríaIndustrial CARACTERIZACIÓNDELA RECIRCULACIÓNDEGASESENUN REACTORDELECHOFLUIDODE OXICOMBUSTIÓN Autora NURIACORTÉSMORADELL Directora ISABELGUEDEAMEDRANO Ponente LUISIGNACIODÍEZPINILLA DEPARTAMENTODEINGENIERÍAMECÁNICA Septiembre2010
4 CARACTERIZACIÓNDELARECIRCULACIÓNDEGASESEN UNREACTORDELECHOFLUIDODEOXICOMBUSTIÓN Resumen Esteproyectosefundamentaenelprocesodeestudioycontrolautomáticodela recirculacióndegasesdeescapeenunlechofluidoburbujeantebajocondicionesde oxicombustión.LaplantapilotodeestudiosesitúaenlasinstalacionesdelCEEI,Centro EuropeodeEmpresaseInnovaciónyhasidodiseñadaypuestaenmarchaporelCentrode InvestigacióndeRecursosyConsumosEnergéticos.Concluidalacaracterizacióndela recirculacióndegasesseprocedealaaplicacióndelatécnicaenlaplantaexperimental,loque suponeunaconsiderablereduccióndeloscostesdeoperación,asemejasuoperaciónauna plantaagranescalayeliminaproblemasrelativosalconsumodebotellas. Paraelestudiodelarecirculación,sehansimuladolosbalancesmásicosinvolucradosen ellechofluidodelaplantaexperimentalmedianteeldesarrollodeprogramasdesimulación conelsoftwareMATLAB®.Debidoalacomplejidaddelestudioteóricodelasemisionesde diversosgasescomoCO,NOxySO2,sehandesarrolladodistintascorrelacionesempíricasa partirdedatostomadosdepruebasdeoxicombustión.Estesoftwareinformáticorealizauna previsióndelasemisionesyflujosquetienenlugarenellechofluidobajounosdeterminados parámetrosimpuestosporelusuarioademásdeindicarcómosedebeactuarenlaplantapara recircularsegúnlascondicionesdeseadas.Elanálisisdelosresultadosteóricosobtenidosdel softwareinformáticopermiteevaluarlainfluenciadediversosparámetrosenelprocesoy obtenerconclusionesrespectoatemasdegraninterésenoxicombustión,comola condensacióndelvapordeaguadelosgasesrecirculadosyelproblemadelasinfiltraciones. Conelobjetivodefacilitarlaaplicacióndelatécnicaderecirculaciónenlaplantapiloto sehallevadoacabouncontrolautomáticodelarecirculación.Paraeldiseñoyajustedel controladorsehasimuladoelcomportamientodelprocesomediantelaherramientaSimulink deMATLAB®.Laprogramacióndelcontroladorautomáticodiseñadosehaejecutadomediante elsoftwareUnityPro®.Finalmente,sehacomprobadolacorrectaactuacióndellazodecontrol implementadomediantepruebasenfríoenlaplantadeoxicombustión. Enúltimolugar,seaplicalarecirculacióndegasesdeescapeencaliente,loquesupone serelsegundoreactordelechofluidoenelmundoquerecirculalosgasesdesalidabajo condicionesdeoxicombustión.Laaplicacióndelarecirculaciónhaservidoparaverificarsu correctofuncionamiento.
5 AGRADECIMIENTOS Muchashansidolaspersonasquedeunmodouotromehanayudadotantoenla realizacióndeltrabajoaquípresentadocomoenlacarrera,permitiéndomedisfrutardeestos añosdeuniversidad.Atodasellas,mimássinceroagradecimiento. Enespecial,megustaríaexpresarmimásprofundaadmiraciónaIsabelyLuisIgnaciopor permitirmellevaracaboesteproyectoyporvuestramaravillosadirecciónycolaboración. Tambiénquieroagradecerlaconfianzayelapoyomostradoportodoelequipooxicoco,que pesealasidasyvenidas,habéisestadosiempreamilado,respondiendoamispreguntastanto delproyectocomopersonales. NopuedoolvidarmedetodosmiscompañerosdelCirce.Graciasavosotroshe disfrutadodesdeelprimerdíayheaprendidoenormementecontodovuestrotrabajoy amistad. Finalmente,quierodarlasgraciasamifamiliayamigosporestarsiempreamiladocon vuestroapoyoincondicionalyporsermimotivacióndecadadía.
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Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 7 ÍNDICE RESUMEN..........................................................................................................................................4 AGRADECIMIENTOS...........................................................................................................................5 ÍNDICE...............................................................................................................................................7 ÍNDICEDEILUSTRACIONES.................................................................................................................9 ÍNDICEDETABLAS.............................................................................................................................10 1.INTRODUCCIÓN........................................................................................................................12 1.1INTRODUCCIÓN....................................................................................................................................12 1.2OBJETIVOSYALCANCE...........................................................................................................................15 1.3ESTRUCTURADELPROYECTO...................................................................................................................15 1.4MÉTODOSYTÉCNICAS...........................................................................................................................16 2.CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA............................................................................17 2.1DESCRIPCIÓNDELAPLANTA....................................................................................................................17 2.2RECIRCULACIÓNDEGASES......................................................................................................................19 2.3MODELO............................................................................................................................................21 2.3.1Combustión..............................................................................................................................21 2.3.2Desulfuración...........................................................................................................................22 2.3.3Emisiones.................................................................................................................................23 2.3.4Flujosmásicosdelaspartículas...............................................................................................25 2.3.5Infiltraciones............................................................................................................................26 2.3.6Limitacióndelcaudaldegasesalaentradamáximo..............................................................27 2.3.7Limitacióndelcaudaldevapordeaguamáximoarecircular.................................................27 3.SIMULACIÓN.............................................................................................................................29 3.1PLANTEAMIENTODELPROGRAMA............................................................................................................29 3.2PROGRAMACIÓN..................................................................................................................................30 3.2.1Programasprincipales.............................................................................................................31 3.2.2Subprogramas..........................................................................................................................31 3.3RESULTADOSDELASIMULACIÓN.............................................................................................................32 3.3.1Resultadosdelprogramainputs..............................................................................................32 3.3.2Resultadosdelprogramadelestudiodelarecirculación........................................................35 3.3.3Resultadosdelprogramadelestudiodelasinfiltraciones.......................................................37 4.CONTROLAUTOMÁTICODELARECIRCULACIÓN........................................................................39 4.1IDENTIFICACIÓNDELPROCESO.................................................................................................................41 4.2DISEÑODELCONTROLADOR....................................................................................................................41 4.3SIMULACIÓN........................................................................................................................................42 4.4IMPLEMENTACIÓNDELCONTROLADOR......................................................................................................42 4.5VALIDACIÓN........................................................................................................................................43 5.EXPERIMENTACIÓN...................................................................................................................47 5.1CARACTERIZACIÓNDELARECIRCULACIÓN..................................................................................................47 5.2APLICACIÓNDELARECIRCULACIÓN...........................................................................................................47 6.CONCLUSIONES.........................................................................................................................51 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................54
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenun reactordelechofluidodeoxicombustión ÍNDICE 8
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 9 ÍNDICEDEILUSTRACIONES Ilustración1.Esquemabásicodefuncionamientodelatecnologíadeoxicombustión.............13 Ilustración2.Etapasdelproyecto...............................................................................................16 Ilustración3.Esquemageneraldelreactordelechofluidoasimular........................................17 Ilustración4.Esquemadelflujomásicodelossólidosenellecho.............................................26 Ilustración5.Esquemadelasentradasysalidasdelprograma..................................................29 Ilustración6.Convergenciadelprogramadesimulación...........................................................30 Ilustración7.Esquemadelosprogramasprincipalesysubprogramas......................................30 Ilustración8.Esquemasdelasproporcionesdelosgasesalasalida.........................................35 Ilustración9.Gráficodebarrasdelasvariacionesdelasproporcionesdelasespeciesalasalida .....................................................................................................................................................36 Ilustración10.Estudiodelosflujosmolares...............................................................................36 Ilustración11.Estudiodelacondensacióndevapor..................................................................36 Ilustración12.Estudiodelosflujosdeoxígeno..........................................................................36 Ilustración13.EstudiodelosflujosdeCO2.................................................................................36 Ilustración14.Gráficodebarrasdelasvariacionesdelasproporcionesdelasespeciesala salida...........................................................................................................................................38 Ilustración15.InfluenciainfiltracionesenlaproporcióndeCO2enlasalida.............................38 Ilustración16.Esquemadecontroldelarecirculación..............................................................39 Ilustración17.Diagramadebloquesdelcontroldelarecirculación..........................................40 Ilustración18.Esquemadelprocesodelcontrolautomático[42].............................................40 Ilustración19.Diagramadebloquesdiseñadoparalaautomatizacióndelarecirculación .......42 Ilustración20.BloquedefuncióndelcontroladorPIDFF...........................................................43 Ilustración21.Simulacióndellazodecontroldiseñado.............................................................44 Ilustración22.GráficodelosvalorestomadosdelaválvulaV2enlaprueba............................45 Ilustración23.Gráficodelasrevolucionesdelventiladordeimpulsiónobservadasenlaprueba .....................................................................................................................................................45 Ilustración24.Gráficodelcaudalprocedentedelasbotellas[m3/h]enlaprueba...................45 Ilustración25.Gráficodelcaudaldeentradaallecho[m3/h]enlaprueba...............................45 Ilustración26.Gráficodelcaudalrecirculado[m3/h]enlaprueba............................................45 Ilustración27.Evolucióndelapruebaderecirculación.............................................................48 Ilustración28.Gráficodesectoresdelaemisionessinrecirculación.........................................49 Ilustración29.Gráficodesectoresdelasemisionesconrecirculación......................................49 Ilustración30.GráficodelaevolucióndeC1yVe2....................................................................50
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión INTRODUCCIÓN 16 Elcapítulo2conciernaelmodelodelaplanta.Deunamaneradeductiva,separtecon unadescripciónglobaldelsistema,ysecontinúaconlarecirculacióndelosgasesde escapeylanecesidaddecrearunmodeloparasucaracterización.Finalmente,se detallaelmodelodesarrollado. Enelcapítulo3delamemoria,sedescribenlosprogramasqueconstituyenla simulaciónefectuada,asícomolosresultadosteóricosobtenidosdeésta. Elcuartocapítulosecorrespondeconelcontroldelarecirculación.Enesteapartado sedescribedemanerabrevetodoelprocesollevadoacabodesdelaidentificacióndel proceso,diseñodelcontroladorysusimulación,hastasuimplementaciónyvalidación conpruebasenfríoenlaplanta. Lavalidacióndelosresultadosmediantelaexperimentaciónenlaplantapilotose exponeenelcapítulo5delamemoria. Parafinalizar,elsextoyúltimogrupo,enelcualseabordanlasconclusionesderivadas delosresultadosobtenidoseneldesarrollodelproyecto,tantoteóricos,conel programadesimulación,comoempíricos,delaspruebasrealizadas.Además,incluye unasbreveslíneassobrelaslíneasdeinvestigaciónquehansurgidoconeldesarrollo delmismoyfuturoscambiossugeridosparalaprogresodelaplantadeoxicombustión. 1.4Métodosytécnicas Elprocedimientoaplicadoparaeldesarrollodelproyectosemuestrademanera esquemática,paraunamejorcompresión,enlasiguienteilustración: Ilustración2.Etapasdelproyecto Enelesquemaanteriorsepuedevercomopormediodeunarevisiónbibliográficade artículosrelacionadosconlatécnicadeoxicombustiónyunanálisisdepruebasexperimentales realizadasenlaplantatantoenfríocomoencalienteseprocedeparalelamentealestudiode larecirculaciónmediantelasimulaciónyalaautomatizacióndeesteprocesomediantela implementacióndeuncontrolador,conelobjetivofinaldeaplicarlatécnicaderecirculacióna laplantapilotodeestudio,yservir,además,paraincrementarelcampodeconocimientoysu aplicación,paraposiblesplantasfuturas.
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 17 2. CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA Laplantapilotodeoxicocombustiónasimularenesteproyectoestádiseñadapara realizarcocombustióndecarbónybiomasacondiferentesmezclasdeoxígenoydióxidode carbonorecirculadoprocedentedelosgasesdecombustión.Lapotenciadediseñoesde90 kWt,aunquepermitetrabajarenunrangodepotencia30‐96kWdemaneraestacionaria.El potencialdelaplantaresideensuflexibilidadalahoraderealizarexperimentosasícomoen sutamaño,máspróximoaldeunaplantapilotoquealdeunlaboratorio.Diversaspruebasde combustiónconaireyoxicombustiónhansidollevadasacabodesdesuconstrucciónen2007 perohasidoesteaño,2010,enelcualsecomenzaronarealizarpruebasdeoxicocombustión conbiomasaycarbón.Unavezlaplantaysurecirculaciónseencuentrencaracterizadas, objetivogeneraldeesteproyecto,seplantealaposibilidaddelarecirculación. Setratadeunainstalacióninnovadorayaquepocoshansidolosestudiosllevadoscabo sobrelaoxicombustiónenlechofluidos,perotodavíamásnovedosoeslacombustiónde carbónybiomasaenunainstalacióndeestascaracterísticas.Diferentespublicacionessobre estetema,oxicombustiónenlechosfluidos,señalanelaltopotencialdeoperaciónyviabilidad deéstatécnica.Latabla1recogelosgruposdeinvestigaciónqueactualmenteestudianesta técnicadecapturadeCO2conesteparticularreactor: GrupodeinvestigaciónRef.kWtTipodelechofluido VTT [11]30‐100Circulante UniversityofUtah[12,13]100Circulante CzestochowaUniversityofTechnology[14]300Circulante Canmet[15]100Circulante CTEC‐Ottawa[7, 8] 0,1Circulante Tabla1.Gruposdeinvestigacióndeoxicombustiónenlechofluido 2.1Descripcióndelaplanta Numerososequiposeinstrumentossonnecesariosenlaplantaexperimentaldeestudio paraoperarestacionariamentesegúnlascondicionesdeseadasademásdepermitiranalizary controlarlamayorpartedelasvariablesimplicadasenelproceso.Acontinuación,sepresenta enlailustración3,unesquemageneraldelaplantaexperimentaldondesepuedeobservarlos principalesequiposutilizados: Ilustración3.Esquemageneraldelreactordelechofluidoasimular
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 18 Enlasección1delAnexoIseencuentraunesquemamásdetalladodelaplanta,enel cualaparecetodalainstrumentaciónyvalvuleríadelaplantadeoxicombustión.Lasección4 deestemismoanexo,incluyefotografíasdelaplantadeoxicombustiónydealgunosdelos equiposinstalados. Paraunaexplicaciónmássencillaycomprensibledelosdistintosequipossedividirála plantaen6subsistemasmenoresdependiendodesufuncionalidad: I. Sistemadealimentacióndecombustible Formadopordostolvasparaalmacenarloscombustibles,dostornillossinfín dosificadoresyunomezcladorparaalimentarellechoconbiomasa,carbónycaliza. II. Sistemadealimentacióndecomburente DoblebateríadebotellasdeO2ydeCO2,unmezcladordegasesyundepósitode mezcladosonlosequiposencargadosdesuministraralainstalacióneloxígenoyel dióxidodecarbononecesarioparalaquemadelcombustible. III. Lechofluidoburbujeante Consisteenunreactordelechofluidoburbujeantedondesellevaacabola reaccióndecombustióndelabiomasayelcarbón.Enlapartesuperiorseencuentrael freeboard,zonalibredepartículasdondesereducelavelocidaddelosgasesde combustión.Además,ellechoposeeunsistemaneumáticodeextraccióndecenizasen laparteinferior. IV. Circuitodegases Enelcualsepuededistinguirelcircuitodelosgasessalida,elcircuitodelosgases entradaoalimentaciónyelcircuitoderecirculacióndelosgasesdesalida.Además constadelosdiversosequiposnecesariosparalalimpiezadelosgasesqueabandonan ellechofluido,comoelciclónelcualeliminalaspartículassólidasmásgruesasque puedaarrastrarlacorrientedegasesyunfiltrodemangasencargadodeeliminarlas másfinas. V. Sistemaderefrigeración Cuyafinalidadescontrolarlatemperaturadellechoydeotrosequiposcomoel depósitodecenizas,elciclónyelintercambiadordecalor.Éstesistematambiénconsta deunaerorefrigerador. VI. Instrumentación,controlysistemasauxiliares Lainstalaciónconstademedidoresdepresión,temperaturaycaudalademásde lavalvuleríanecesariayventiladores,loscualesconectadosacontroladoreslógicos programablespermitenelanálisisycontroldeésta.Losprincipalescomponentesdelgas deentradaysalida(CO,CO2,NOx,SO2yO2)puedensermedidosenunanalizadorde gases. Alahoradeoperarsonvarioslosparámetrosaseleccionarpararealizarlaprueba,los cualesinfluyennotablementeenelrangodecaudales,temperaturas,presionesy
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 19 concentracióndeespeciesalasalida.EnelAnexoI.2seencuentraunatablaconlosvaloresde diseñodelosprincipalesparámetrosdelsistema.Estasvariablesadecidirprevioaoperarson: I. Tipo,característicasyproporcionesdelcombustible Enlaspruebasllevadasacabohastaelmomentosehatrabajadocondistintos tiposdecombustible,antracitaybiomasa,cuyascaracterísticaspuedenencontrarseen elAnexoII.Eltipodecombustibleutilizadoasícomolaproporcióndecarbón/biomasa encasodellevaracabounaoxicocombustiónsonvariablesmuyinfluyentesenel proceso. II. Característicasdelamateriainerte Lamateriainertedellechoestáformadaporcenizasycaliza,lacualpermite retenerelazufredelcombustibleintroducido. III. Excesodeoxígeno Influyefuertementeenlaeficienciadelacombustiónasícomoenloscaudalesy enlasespeciesalasalida. IV. Proporciónderecirculación Parámetromuyinfluyenteeneficienciasyespeciesalasalidaademásdeotros parámetrosqueseestudiaránmásadelantecomolavelocidaddelosgasesenla entradadellechoylatemperatura.Laplantapilotoestádiseñadapararecirculación húmedadelosgasesdecombustión,esdecir,nodisponedeuncondensador. V. Proporcióndeoxígenoenlaentrada ElporcentajedeO2respectoalflujodegasestotalalaentradaesunparámetroa elegirenlaoperación,elcualinfluyeapreciablementeenelcaudaldeCO2ode recirculaciónnecesariosparatrabajarconelporcentajedeO2deseadoyenla temperaturadellecho. 2.2Recirculacióndegases Lacombustióndecarbóny/obiomasaconoxígenopurodalugaramuyelevadas temperaturasdecombustión.Paradisminuirestaelevadatemperaturaseutilizalatécnicade larecirculaciónenlatecnologíadeoxicombustión,mediantelacualpartedelosgasesde salidadelsistemasonrecirculados,demodoquesedisminuyelaconcentracióndeO2ala entradayportantodisminuimoslatemperaturaenellecho.Estecontroldelatemperatura proporcionanotablesventajascomolareduccióndelNOxtérmico.Además,esteflujodegases recirculadopermiteasegurarunflujodegasalaentradadellechosuficienteparamantener unavelocidaddefluidizaciónespecíficatalquelaspartículassemantenganensuspensióny paseúnicamenteunareducidapartedeestasalciclón. Larecirculacióndelosgasesdecombustiónesunaprácticanormalenlaoxicombustión, peroescasiinexistentelaliteraturadeestatécnicaaplicadaalechosfluidos.FosterWheeler juntoconCanmetEnergy’sfueronlosprimerosqueempezaronaoperarconunaplantade oxicombustiónconrecirculacióndelosgasesdesalida[8].Mástardehansidomásgruposde
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 20 investigaciónlosquesehanunidoalestudiodeestatécnicadecapturayalmacenamientode CO2,comosepuedeapreciarenlatabla2: Grupodeinvestigación Ref.MWtTipode recirculaciónTipodereactor Vattenfall[16] 30Seca/HúmedaC.carbónpulverizado B&WandAirliquide[17] 30SecaC.carbónpulverizado ANL[18] 3Seca/HúmedaC.carbónpulverizado IFRF[19] 2,5HúmedaC.carbónpulverizado B&W [20] 1,5SecaC.carbónpulverizado IHI[21] 1,2Seca/HúmedaC.carbónpulverizado E.ON[22] 1HúmedaC.carbónpulverizado IVD[23] 0,5HúmedaC.carbónpulverizado CANMET[24] 0,3Seca/HúmedaC.carbónpulverizado DoosanBabcock[25] 0,16SecaC.carbónpulverizado Chalmers[26] 0,1SecaC.carbónpulverizado TU‐Dresden[27] 0,05SecaC.carbónpulverizado CTEC‐Ottawa[7,8] 0,1SecaMini‐Lechofluidocirculante Tabla2.Gruposdeinvestigacióndeoxicombustiónconrecirculacióndelosgasesdecombustión Comosehamencionadoanteriormente,hastahacepocosañoslamayoríadelas investigacionesenlatecnologíadeoxicombustiónsecentrabanúnicamenteenlascalderas convencionalesdecarbónpulverizado,comosepuedeverenlatablaanterior.Perofueen 2007enCETC‐Ottawa[7,8]dondesecomenzóaestudiaresteprocesodeoxicombustionen unamini‐calderadelechofluidocirculante.Demodoquelaaplicacióndelarecirculaciónen unaplantadeoxicombustionenlechofluidosuponeunatécnicanovedosayalavezatrayente. Nohasidoidentificadahastaelmomentolaproporciónderecirculacióndelosgasesde salidaóptima.Laeleccióndeesteratiopuedetenerunagraninfluenciaenlaoperación, debidoalaumentoenlaentradadeespeciescomovapordeagua,NOx,SO2oCOinexistentes enlaentradasinoserecirculayenelmantenimientodelaplanta,debidoalacorrosión producidaporalgunosgasesformadosenlacombustiónyqueserecircularían[24]. Particularmente,laaplicacióndelatecnologíaderecirculaciónenlaplantapilotode estudiopermiteasemejarelcomportamientodeéstaaldeunaplantacomercial,facilitando informaciónpararealizarescaladosmayoresconmásfiabilidad.Además,suponeeliminarlos problemasderivadosdelsuministrodeCO2debotellasdebidosalafaltadeflujodeestegas porsucongelaciónyaladiferenciadepresionesdeambosgasessuministradosdelasbotellas, CO2yO2.Unadelasventajasmásnotoriasdelaaplicacióndelarecirculaciónenlaplanta pilotoeslaelevadareducciónenelcostedeoperacióndebidoalareducciónenelcaudalde botellas,tantodeO2comodeCO2,suponiendounahorroaproximadode300€cada2horas deprueba.Todoellohaceevidenteelinterésquesuscitalarecirculacióndegasesenla instalación,yporlotanto,tambiénlanecesidaddesucaracterizaciónparalaposterior aplicación. Elpasodeoperaciónenlaplantapilotodeestudiobajocondicionesdeoxicombustión sinrecirculaciónaoxicombustiónconrecirculacióndelosgasesdesalidasuponeuna
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 21 necesidaddeactuaciónenlaplantatalqueseajusteelcaudaldegasesprocedentedelas botellas,Cbot,segúneloxígenonecesarioenlacombustiónylaproporcióndegases recirculados.Deestamaneraelflujomolardelosgasesdeentradaallechopermanecerá constanteenambassituacionesy,portanto,tambiénlavelocidaddefluidización. 2.3Modelo Parallevaracaboelobjetivoprincipaldelpresenteproyecto,caracterizacióndela recirculacióndelaplantapiloto,esprecisorealizarunmodelodelosprincipalesbalances másicosquetienenlugarenlainstalación.Laaplicacióndeestemodeloenelprogramade simulación,detalladoenelcapítulo3,permiteelestudioyevaluacióndelainfluenciadela recirculaciónendiversasvariablesdelprocesoyproporcionaventanasdeoperaciónparasu aplicación. Pormediode7subapartadosdiferentessedetallaelmodelodesarrolladodelaplanta pilotoysepresentanlasreacciones,simplificacionesycorrelacionesutilizadasenéste.Los principalesprocesosquesehantenidoencuentaalahoradedesarrollarelmodelose desarrollanenlas5primerassecciones,apdo.2.3.1‐2.3.5,ysonlacombustióndelcarbóny/o biomasa,lacalcinacióndelazufreintroducidoconelcombustible,lasemisionesdeespecies difícilesdepredecirteóricamentecomoelNOxyCO,elbalancedepartículasenelreactoryla entradadeaireenelsistema,locualsuponeungraveproblemaparaestatécnicadecaptura deCO2.Laproporciónderecirculaciónidealenlaplantapilotodeoxicombustiónesaquella quemaximiceelflujodegasesrecirculadostalqueelimineelconsumodeflujodebotellasde CO2ypermitaademás,disponerdeunatemperaturayvelocidaddefluidizaciónadecuadapara lacombustión.Otrofactorparaanalizarlarecirculaciónidealseríaaquelquemaximizarala concentracióndeCO2enlosgasesdeescape.Sinembargo,existendiversosfactoresque limitanelcaudalderecirculación,comosonelflujomáximodegasenlaentradaylacantidad devapordeaguamáximaconlaquesedeseaoperar,loscualesseexponenenlosdosúltimos apartadosdelpresentecapítulo,apdo.2.3.6y2.3.7. 2.3.1Combustión Lasreaccionesquímicasquetienenlugarenelsistemadeestudiosonreaccionesde oxidaciónlascualesliberangrancantidaddecalorqueseaprovechaparalageneraciónde energíageneralmente.Enestecasoelelementoquearde,elcombustible,setratadecarbón y/obiomasa,yelcomburente,oxígenoenformadeO2gaseoso,elcualvienediluidoconlos gasesdecombustióndebidoalarecirculaciónyeldióxidodecarbonodelasbotellas. LareaccióndelcombustibleconeloxígenooriginasustanciasgaseosascomoCO2,H2O, O2,CO,NOx(dependiendodelatemperatura),SO2(sielcombustiblecontieneazufre)yN2 (debidoalatrazadelasbotellaseinfiltraciones)principalmente,loscualessonllamadoslos gasesdecombustión. Lasreaccionesdecombustióndelabiomasay/ocarbónquesehantenidoencuenta paraconstruirelmodelodesimulaciónycuyosproductossemidenexperimentalmenteala salidadelaplantaexperimental,semuestranacontinuación:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 22 C+O2CO2(1)C+½O2CO(4) H2+½O2H2O(2)S+O2SO2(5) NfuelNOx(3) H2O(comb)H2O(v)(6) Además,tambiénhayqueconsideraralgunasespeciesdelarecirculación(H2O(v),N2y CO2)quepermanecensinreaccionar. 2.3.2Desulfuración Lacombustiónenunreactordelechofluidopermiteunanotablereduccióndelas emisionesdeSOx.Losóxidosdeazufresonunadelasprincipalesfuentesdecontaminaciónde lascentralesconvencionalesyunodeloscompuestosmásperjudicialesemitidosporestas juntoconelCO2desdeunpuntodevistamedioambiental,yaqueeselresponsabledelalluvia acida. Estadesulfuraciónenloslechofluidosseconsiguealimentandoconelcombustibleun absorbente(ennuestrocasocaliza,aunquetambiénpuedeserdolomita),elcualsemantiene ensuspensiónconelcombustible,reaccionandoquímicamenteconlosgasessulfurososy generandoresiduossólidosquesonretiradosenlabasedellecho. EsteprocesoderetencióndeSO2hasidotemaprincipaldemuchaslíneasde investigacióndelechosfluidosoperandoconairecomocomburente.Sinembargo,hoyendía sonpocoslosestudiosexistentessobreelprocesodesulfataciónenlechosfluidizados burbujeantesencondicionesdeoxicocombustionyaquesetratadeunatecnologíadecaptura deCO2sumamentereciente. Esbienconocidoqueelprocesoderetencióndeazufreporsorbentescálcicosdepende fuertementedelatemperaturadelcombustorydelapresiónparcialdelCO2.Debidoalas concentracionesmáselevadasdeCO2enlosprocesosdeoxicombustiónqueenlos convencionalesconaire,hacequelosprocesosquetienenlugarenlaretencióndeazufreno quedensuficientementeclarosyfijados. Unavezconsideradasyanalizadastodaslasreaccionesquepuedentenerlugarenel procesodedesulfuración,seadmitecomocorrectotenerencuantaaquellasquesedan principalmenteencentralesdelechofluidoscuandoseoperaconaire,yaqueesconocidoque elcomportamientodelsistemaessimilarcuandosetrabajabajocondicionesde oxicombustiónconproporcionesdeO2próximasa30%[28]. Demodoquelasreaccionesquesetendránencuentaenlasimulaciónsonlas reaccionesglobalespropiasdelacalcinación: CaCO3CaO+CO2(7) CaO+SO2*½O2CaSO4(8) Estasreaccionessonlasdominantesencondicionesdecombustiónconairepero cuandosetrabajaconoxígeno(oxicombustión),laconcentraciónelevadadeCO2hacequela reacciónprimerasedesplacehacialaizquierda,demodoquecuandolatemperaturanoes
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 23 muyelevadaylaproporcióndeCO2elevadatienelugarlasiguientereacción,llamada desulfuracióndirecta: CaCO3+SO2CaSO4+CO2(9) EstemodelosuponequeenelcasodequenohayasuficienteCaOdebidoauna temperaturabajaenellecho,tendrálugarlareacción(9).Estasuposiciónpuedeaplicarse correctamenteyaqueseoperaenlaplantadeoxicocombustiónconcantidadesdecalizamuy superioresalasdeazufrealimentadoconelcombustibledemodoqueseproducirásiempre unadesulfuracióncasicompleta,comosehacomprobadoexperimentalmente. Ladesulfuraciondependedemuchosfactores,peroelmásdeterminanteesla temperaturadeoperación.Másparticularmente,esteparámetroinfluyedirectamenteenla formacióndecalviva,comoseobservaenlatabla3,empleadaenlaprogramaciónylacual representaelporcentajedeCaOformadorespectoalCaCO3introducidoenfuncióndela temperaturadeoperación: T[ºC]%CaOformado 200,01 7000,1 7500,15 8000,2 8500,9 9000,99 9500,99 10000,99 Tabla3.Porcentajedecalvivaformada[21] Porotraparte,elestudiodelaeficienciadecapturadeazufremediaobservadaenlas pruebasrealizadashastaelmomento,permiteunajustemásprecisodelmodelode desulfuracióndellechoalcomportamientorealdelaplanta.Paraelcálculodeestaeficiencia seprocedearealizarunbalancetotaldelazufrepresenteenlacombustión.Elprocedimiento seguidoparasucálculopuedeencontrarseenelAnexoIII.3.Finalmenteseobtieneuna eficienciadecapturadeazufremediapróximaal100%,debidoalelevadoratioCa/S.Esta eficienciaessimilarenoxicombustiónyenoxicocombustión,comosepuedeobservarenla Tabla4: eficienciadelacapturadeazufre oxicombustiónoxicocombustión 0,9970,991 Tabla4.Eficienciadelacapturadeazufre Demodoquesetomaelvalorconstantede0,99paraelmodelodedesulfuracióndel sistemadeestudio. 2.3.3Emisiones Enlacombustiónseformanunaseriedecompuestos,gasesdecombustiónyfinas partículascomocenizaseinquemados.Esteproductoformadoenelprocesodecombustión recorre,enelpresentecaso,unaseriedeetapasparalimpiarlodelasposiblespartículas
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 24 contenidasenésteantesdeserexpulsadoalaatmosfera.Sinembargo,elproblemaradicaen lacomposicióndeestosgases. EnunacombustióncompletalosgasesdecombustiónsuelenestarformadosporCO2, H2O,SO2,N2,O2.Perolacombustióndecualquiercombustibleesunareacciónquímica complejayenmayoromenorproporción,seproducenóxidosdenitrógeno(NOx)yproductos decombustiónparcialmenteoxidados,comoelCO. Debidoalanecesidaddedisponerdeunmodelosencillodecálculodelasemisionesde losóxidosdenitrógenoyelmonóxidodecarbonoparalaprediccióndesucomportamiento,se hallevadoacabounacaracterizaciónempíricadeestosgasesmedianteeldesarrollode correlacionesapartirdelaspruebasrealizadasenlaplantapilotohastaelmomento.Demodo queestosajustesempíricospermitenrealizarunaprimeraestimaciónparaelestudiodela acumulacióndelasdistintasespeciesalaplicarlatécnicadelarecirculaciónendistintas proporciones,paramástarderealizarestudiosmásdetalladoseincorporarlosfácilmenteal programadesimulación.Cabemencionarlacarenciadeestudiosrespectoalcomportamiento deestosgasesenoxicombustiónylacomplejidaddeldesarrollodeunmodeloteóricode predicción,elcualsobrepasaelalcancedelproyecto.Loscombustiblesempleadosenlas pruebasanalizadasparalarealizacióndelmodelodelaplantasonantracitaybiomasa únicamente. Acontinuaciónsedesarrollabrevementeelprocesollevadoacaboparaelcálculodelas correlacionesempíricasquepermitenaproximarlasemisionesdeestosgasesdifícilesde examinarteóricamente: Monóxidodecarbono,CO Lametodologíallevadaacaboelcálculodelmodeloempíricodelasemisionesde COdenuestrainstalacióndeestudioconsistióenevaluarlainfluenciaenlaformación deestegasdeparámetrosdeoperacióncomolavelocidaddefluidización,elexcesode oxígeno,elporcentajedeoxígenoalaentradaylatemperaturaenellecho.Para analizardichainfluenciaseanalizanlasvariacionesobservadasenlarelacióndela conversióndelcarbonodelcombustibleaCO[30]: (10) Analizandolosresultadosobtenidossepuededistinguirquelasvariablesmás influyentesenelprocesoyquemarcanunatendenciaclaraenlaformaciónde monóxidodecarbonosonelexcesodeoxígenoylavelocidaddefluidización.Algunosde losresultadosdeesteestudiosepuedenencontrarenelAnexoIII.1. Finalmente,medianteunaregresiónmultivariableconlasdosvariablesmás influyentesenlaformacióndemonóxidodecarbono,secalculael,elcual sirveparaaproximarelcomportamientodelasemisionesdeestegasparalaplanta pilotodeoxicombustión.Elratiodeducidosemuestraenlaecuación(11),en%,en funcióndelavelocidaddefluidificación,Uf,en[m/s],yelexcesodeoxígeno,en%:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONSTRUCCIÓNDELMODELODELAPLANTA 25 1.9050.2240.014 (11) Lavelocidaddefluidizaciónsesitúaenelsiguienterangodevalores[0,7‐1,4m/s], ademásseconsiderasiempreunexcesodeoxígenoenlaoperación.Esteratiopermite estudiarlaeficienciadelacombustión,mediantelasiguientefórmula: ó (12) ÓxidosdeNitrógeno,NOx EsextensalaliteraturaqueestudialaformacióndeNOxenreactoresdelecho fluido,perotodavíaexistenpocasreferenciasenlabibliografíaespecializadaenlechos fluidosburbujeantesbajocondicionesdeoxicocombustión.Sinembargo,existen referenciasqueayudanacomprenderlosfactoresmásinfluyentesenlaformaciónde NOx. SehademostradoquelaformacióndeNOxsevereducidaconlaaplicacióndela tecnologíadeoxicombustióndebidoalarápidareduccióndelNOxrecirculado[31,32]. Porotraparte,lacombustiónenunreactordelechofluidopermiteunmejorcontrolde latemperaturareduciendolaformacióndeestegasrespectoaotrastecnologíascomo losreactoresdecarbónpulverizado. Diversosartículos[31,33],concluyenqueelratiodeconversióndelnitrógeno contenidoenelcombustibleaNOxincrementaconlaconcentracióndeoxígenoyla temperaturaenellecho.ElnitrógenorestantepasaaformarN2. DemodoqueparaelcálculodelmodeloempíricodelasemisionesdeNOxselleva acabodemanerasimilarqueparaelCOexplicadoanteriormente.Delamismamanera, algunosdelosresultadosobtenidosenesteestudiopuedenencontrarseenelAnexo III.2.Finalmente,calculandoelparalaplantadeestudio,entantoporuno, yrealizandolaregresiónmultivariabledelas2variablesmásinfluyentesdeesteratio,el excesodeO2,en%,ylatemperaturaenellecho,en[°C],seobtiene: 2,1390,003 0,002 (13) 2.3.4Flujosmásicosdelaspartículas Unlechofluidoestáformadoporelcombustiblealimentado(aproximadamenteun5% delpesototaldellecho)yellechopropiamentedicho,cenizas,calizayresiduosdela desulfuración. Enelprocesodecombustiónenunlechofluido,estaspartículaspuedenllevaracabo diversoscaminoscomoseobservaenelbalancedemasaglobaldelaspartículasdellecho mostradográficamenteenlailustración4oconmayordetalleenelAnexoIV.Enesta ilustraciónsepuedeapreciarcómounaproporcióndelaspartículasquecomponenellecho sonarrastradas,abandonandoellechojuntoconlosgasesdecombustión.Laproporciónde calizaqueesarrastradaesdespreciable(menoraun2%delamasatotalarrastrada)debidoa sumayortamañodepartícula,porloquelamasaarrastradaestáconstituidaprincipalmente
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 32 3.3 Resultadosdelasimulación Enesteapartadosemuestranyanalizanalgunosdelosresultadosqueproporcionacada programa.EnelAnexoVI.4sepuedenencontrarmásresultadosquenohansidoincluidosen lamemoriadelpresenteproyecto. 3.3.1Resultadosdelprogramainputs Comosepuedeobservarenlailustración4existendostiposderesultados.Aquellosque permitenactuarenlaplantatalqueserecirculesegúnloespecificadoyaquellosquepermiten predecirlasemisionesyflujosdegasesquesedanparaesascondicionesestablecidas: Salidasdeactuaciónenlaplanta Paraunascondicionesdeterminadasdeoperaciónbajocondicionesde oxicombustión,elpasoderecircularlosgasesdesalidasuponelanecesidaddereducir elcaudalprovenientedelasbotellasymantenerelcaudaldeO2enlaentradadel sistema.ParaesteajusteesnecesarioactuarenlaplantaestrangulandolaválvulaV2, ajustandolapresióndelcaudaldebotellas,P1,medianteunaválvulareguladorade presión,ymodificandoelporcentajedeO2enelmezcladortalqueserecirculesegúnlo deseado,comoseexplicaconmásdetalleenelcapítulo4. Acontinuaciónlatabla6,representaelestadodeiniciobajocondicionesde oxicombustiónsinrecirculación,siendoelcombustibleutilizadoantracita: Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% %O2 mezcladorV2P1 [mbar] C1 [m3/h] C3 [m3/h] 1.10402121,21 0,47 82,55 47,92 0,00 1.20403030,30 0,33 57,36 33,55 0,00 1.30404040,40 0,24 42,67 25,17 0,00 1.40652121,21 0,73 135,26 77,86 0,00 1.50653030,30 0,54 94,14 54,52 0,00 1.60654040,40 0,40 70,26 40,90 0,00 1.70902121,21 0,82 187,78 107,81 0,00 1.80903030,30 0,72 131,11 75,49 0,00 1.90904040,40 0,56 97,86 56,64 0,00 Tabla6.Salidasdeactuaciónparaunaproporciónderecirculación0 Lastablas7y8presentancómosedebeactuarenlaplantatalqueserecircule segúnlodeseado,pasandodeunasituacióndeoxicombustiónsinrecirculación(1.i)a otra,bajolasmismascondicionesdeoperaciónperoconunaproporciónde recirculacióndel30%(2.i)odel60%(3.1).Algunasproporcionesderecirculaciónno sonposiblesdebidoalaslimitacionesenelflujomásicorecirculado,apareciendosu máximovalorposibleenrojoenlastablassiguientes:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 33 Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% %O2 mezcladorV2P1 [mbar] C1 [m3/h] C3 [m3/h] 2.10,3402129,84 0,32 55,76 48,39 14,29 2.20,3403043,13 0,22 38,12 34,05 9,98 2.30,3404058,29 0,16 27,83 25,70 7,47 2.40,3652129,82 0,52 91,65 78,63 23,16 2.50,3653043,09 0,36 62,97 55,32 16,17 2.60,3654058,20 0,26 46,25 41,75 12,09 2.70,3902129,83 0,71 127,74 108,86 32,02 2.80,3903043,08 0,50 87,84 76,60 22,34 2.90,3904058,16 0,37 64,68 57,80 16,70 Tabla7.Salidasdeactuaciónparaunaproporciónderecirculación0,3 Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% %O2 mezcladorV2P1 [mbar] C1 [m3/h] C3 [m3/h] 3.10,6402153,46 0,16 28,85 49,71 28,65 3.20,6403080,12 0,11 18,75 35,51 20,05 3.30,56 4040100,00 0,09 14,86 26,94 14,01 3.40,6652153,35 0,27 48,04 80,76 46,43 3.50,6653079,75 0,18 31,61 57,68 32,45 3.60,56 6540100,00 0,14 25,11 43,80 22,75 3.70,6902153,34 0,38 67,29 111,79 64,17 3.80,6903079,60 0,25 44,51 79,84 44,84 3.90,56 9040100,00 0,20 35,37 60,64 31,47 Tabla8.Salidasdeactuaciónparaunaproporciónderecirculación0,6 Salidasdelaoperación Enlastrestablassiguientessepresentanlasprediccionesdelasproporcionesde losdistintosgasesalasalidadellechoparadistintospuntosdeoperación.Además, tambiénseindicaparacadaunodeestospuntosdetrabajolaproporciónde recirculaciónmáxima: Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% Prop. CO2 Prop. O2 Prop. N2 Prop. H2O Prop. Recirc. máx. 1.10402189,54 2,68 1,07 6,49 1,00 1.20403085,78 3,76 1,09 9,04 1,00 1.30404081,81 4,90 1,12 11,73 1,00 1.40652189,58 2,66 1,07 6,50 1,00 1.50653085,80 3,74 1,10 9,07 1,00 1.60654081,80 4,88 1,13 11,78 1,00 1.70902189,63 2,63 1,07 6,51 1,00 1.80903085,84 3,71 1,10 9,08 1,00 1.90904081,83 4,86 1,13 11,80 1,00 Tabla9.Salidasdeoperaciónparaunaproporciónderecirculaciónde0
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 34 Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% Prop. CO2 Prop. O2 Prop. N2 Prop. H2O Prop. Recirc. máx. 2.10,3402186,56 2,77 1,10 9,26 0,75 2.20,3403081,61 3,89 1,13 12,90 0,65 2.30,3404076,40 5,08 1,17 16,73 0,55 2.40,3652186,62 2,73 1,10 9,28 0,75 2.50,3653081,64 3,86 1,14 12,94 0,65 2.60,3654076,39 5,05 1,18 16,79 0,55 2.70,3902186,69 2,69 1,10 9,30 0,75 2.80,3903081,70 3,82 1,14 12,96 0,65 2.90,3904076,43 5,02 1,18 16,83 0,55 Tabla10.Salidasdeoperaciónparaunaproporciónderecirculaciónde0,3 Nº ENTRADASSALIDAS Prop. Recirc Pot. [kWt] Prop. O2% Prop. CO2 Prop. O2 Prop. N2 Prop. H2O Prop. Recirc. máx. 3.10,6402179,12 3,00 1,16 16,17 0,76 3.20,6403071,24 4,23 1,22 22,49 0,66 3.30,56 404065,79 5,42 1,27 26,53 0,56 3.40,6652179,22 2,93 1,17 16,21 0,76 3.50,6653071,30 4,16 1,23 22,57 0,66 3.60,56 654065,65 5,38 1,28 26,76 0,56 3.70,6902179,35 2,85 1,17 16,24 0,76 3.80,6903071,40 4,09 1,24 22,61 0,66 3.90,56 904065,65 5,33 1,28 26,87 0,56 Tabla11.Salidasdeoperaciónparaunaproporciónderecirculaciónde0,6 Enlastablasanterioressepuedeobservarcomoaumentaconsiderablementela concentracióndevapordeaguaenlosgasesdesalidaconformeaumentalaproporción derecirculación.EstemismohechotambiénseobservaenotrosgasescomoSO2,COy NOxaunquenosemuestrenenlastablas.Paraestoscondicionesdeoperación reflejadasenlastablasanteriores,unvalormáximodelaproporcióndevapordeagua de10%delosgasesenlaentradadellecho,suponelanecesidaddecondensarparte delvapordeaguacontenidoenlosgasesdesalidaparatodoslospuntosdeoperación cuandolaproporciónderecirculaciónes0,6,loquemuestraelaltocontenidodevapor deaguaenlaentradacuandoseoperaconcaudalesderecirculaciónelevados.La proporciónderecirculaciónidealdelatecnologíadeestudioesaquellaquemaximiceel flujodegasesrecirculadostalqueminimiceelconsumodeflujodebotellasdeCO2, minimizandoporlotantoelcostedelaoperaciónconsiderablemente,ypermita además,disponerdeunatemperaturayvelocidaddefluidizaciónadecuadaparala combustión.Otrofactorparaanalizarlarecirculaciónidealseríaaquelquemaximizala concentracióndeCO2enlosgasesdeescape.Segúnlastablas10y11,laproporciónde recirculaciónidealquedalimitadaentornoal55‐75%,dependiendodelascondiciones deoperación,siendoestasproporcioneslasóptimadesdeunpuntodevistaeconómico,
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 35 reduciendoalmáximoelconsumodelasbotellas.LosartículospublicadosporCTEC‐ Ottawa[25]muestranproporcionesderecirculaciónentornoal60%,confirmandolos resultadosobtenidos. Estosmismosresultadossemuestranmedianteungráficodesectoresparaun puntodeoperación.Enlailustración8serepresentaamododeejemplolasimulación 2.2delatabla10: Ilustración8.Esquemasdelasproporcionesdelosgasesalasalida Esimportanteconsiderarquelapreparacióndelosgasesdeescapeparasu posterioralmacenamiento,suponecondensarelvapordeaguacontenidoademásde eliminarotrosgasesnocondensablescomoelSO2yelNOx,demodoquelaproporción deCO2aumentarespectoalapresentadaenlosresultadosanteriores. Estosresultadospermitenrealizarunestudiodelaviabilidadparalosdistintos puntosdeoperacióndelapresentetécnicadecapturadedióxidodecarbono,al compararlosresultadosanterioresconlasespecificacionessugeridasparalosdistintos tiposdealmacenamientosdeCO2.EstasespecificacionesseencuentranenelAnexoI.3. 3.3.2Resultadosdelprogramadelestudiodelarecirculación Acontinuación,sepresentanilustracionesquecorrespondenagráficossimuladosporel programadeestudiodelarecirculaciónparadistintasproporcionesdeésta.EnelAnexoVI.4 sepuedenencontrarmásresultadossimuladosporelprograma.
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 36 Ilustración9.Gráficodebarrasdelasvariacionesdelasproporcionesdelasespeciesalasalida Ilustración10.Estudiodelosflujosmolares Ilustración11.Estudiodelacondensacióndevapor Ilustración12.Estudiodelosflujosdeoxígeno Ilustración13.EstudiodelosflujosdeCO2 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 prop recirc Prop especies salida % PROPORCIÓN EMISIONES Q comb =90 KW prop O2 =0.3 prop c/bio =0.5 exceso O2 =0.15 O2 N2 CO2 H2O CO NOx SO2 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10 -4 proprecirc Flujos [kmol/s] ESTUDIO LIMITACIÓN MOLES A LA ENTRADA Qcomb=90 kW propO2=0.3 propc/bio=0.5 excesoO2=0.15 moles recirculan moles en la entrada moles max recircular 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1x 10 -4 prop recirc Flujos Vapor [kmol/s] ESTUDIO CONDENSACIÓN DEL VAPOR Q comb =90 kW prop O2 =0.3 prop c/bio =0.5 exceso O2 =0.15 vapor recircula vapor recircularia vapor condensa vapor max. rec. 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.9 1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 x 10 -4 prop recirc O2 necesario [kmol/s] ESTUDIO CANTIDAD DE OXÍGENO NECESARIO EN LA ENTRADA Q comb =90 kW prop O2 =0.3 prop c/bio =0.5 exceso O2 =0.15 n botella O2 nO2 in n O2 botella 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6x 10 -4 prop recirc CO2 necesario [kmol/s] ESTUDIO CANTIDAD DE CO2 NECESARIO EN LA ENTRADA Q comb =90 kW prop O2 =0.3 prop c/bio =0.5 exceso O2 =0.15 n botella CO2 nCO2 in n CO2 botella n rellenar
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 37 Enlailustración9,sepuedeobservarcómodisminuyelaproporcióndeCO2alasalida conformeserecirculanflujosmayoresdebido,principalmente,alaumentoenlacantidadde vapordeaguaalasalida.Tambiénsepuedeapreciarcomoparavaloresdelaproporciónde recirculaciónmayoresalmáximoestepermanececonstanteeigualallímite. Lailustración10permiteanalizarcómoactúalalimitaciónenlasimulacióndelcaudal molarmáximoarecircular.Comosepuedeobservarelflujomolardegasesalaentradase mantieneconstanteparalasdistintasproporcionesderecirculaciónyaquevienedadoporel O2necesarioylaproporcióndeestegasconlaquesedeseatrabajar.Losgasesque acompañanaloxígenoprovienendelosgasesrecirculadosodelasbotellas.Laproporciónde recirculaciónmáximaarecircularaumentaconelincrementodelaproporciónderecirculación debidoaqueesteflujodegasesrecirculadocontieneO2enexcesoyportantonoesnecesario elaportedeestegasporpartedelasbotellasdeoxígeno,demodoqueaumentalacantidad degasesquepuedenserrecirculados. Elestudiodelacondensacióndevaporserepresentagráficamenteenlailustración11. Sepuedeapreciarenéstacómounavezalcanzadoelflujomáximodevapordeaguaimpuesto porlaproporciónmáximadevaporrespectoalflujovolumétricototaldegasesenlaentrada, elvaporrestantesecondensa.Simulaunasituaciónteórica,yaqueenlaprácticanose disponedecondensadorenlaplanta. Paraunadeterminadapotenciatérmicadetrabajo,unaproporcióndeO2constanteen laentrada,unascaracterísticasdelcombustibledadasyunexcesodeO2fijado,elflujomolar deO2alaentradadellechopermanececonstanteparadistintasproporcionesderecirculación comosepuedeobservarenlailustración12.Conformeaumentaelflujodegasesrecirculado, aumentaportantolacantidaddeO2recirculado,yportantoesmenorelconsumodeO2delas botellas,disminuyendoelcostedeoperación. Lailustración13presentagráficamenteelestudiodeldióxidodecarbononecesarioen laentradadellecho.ComoelflujodegasesyeldeO2enlaentradadellechosemantienen constantesparadistintasproporcionesderecirculación,tambiénesconstantelacantidadde gasesquedebenintroducirseparacompletarestevolumendegasesexigido.Encasode realizarlacombustiónconaire,estevolumenseríaocupadoporelN2.Comosepuede observar,paraproporcionesderecirculaciónmáximas,elcaudaldelasbotellasdeCO2 necesarioesnulo.TambiénpuedeversecomodisminuyeelflujodeCO2enlaentradadel lechoconformeaumentalaproporciónderecirculacióndebidoalaumentodelosflujosde recirculación. 3.3.3Resultadosdelprogramadelestudiodelasinfiltraciones Paraelestudiodelainfluenciadelasinfiltracionesenlasdistintasvariablesdelproceso, esteprogramamuestralasvariacionesdelasproporcionesdelasdistintasespeciesalasalida dellecho,lascualessepresentanenlailustración14,ademásdelasvariacionesdeotras variablesdelproceso,lascualessepuedenencontrarenelAnexoVI.4.
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión SIMULACIÓN 38 Ilustración14.Gráficodebarrasdelasvariacionesdelasproporcionesdelasespeciesalasalida Enlagráficaanteriorsepuedeobservarelgraveproblemaquesuponenlasinfiltraciones enestatécnicadecapturadeCO2,disminuyendodrásticamentelaproporcióndedióxidode carbonoenlosgasesdeescape.Un3%deinfiltracionesenelsistemasuponeunadisminución delcontenidodeCO2enlosgasesdesalidadeun5%aproximadamente(sinconsiderarel vapordeaguayaqueéstesecondensaparasuposteriorsecuestro).Estadisminuciónpuede provocarlainviabilidaddelatécnicasegúnlasespecificacionespropuestasparalosdistintos almacenesdesecuestrodeestegasdeescape,lascualessedetallanenelAnexoI.3.Demodo quesepuedeconcluirunniveldeingresodeaireenlasplantasmáximode3‐5%delosgases deescapetalqueestatécnicaseafactible.Majaetal.[36]tambiénindicaunnivelmáximode esteparámetrodeun3%delflujovolumétricodelosgasesdesalida. Elefectodelaentradadeaireenlaviabilidaddelatécnicaesmásgraveconformela proporciónderecirculaciónaumenta,comosepuedeobservarenlailustración15,construida apartirdelosresultadosdelprogramayenlacualserepresentaelerrorrelativodela proporcióndeCO2respectoalamismascondicionesdeoperaciónperosinentradadeaireen lainstalación: Ilustración15.InfluenciainfiltracionesenlaproporcióndeCO2enlasalida 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 70 leakage % Prop especies salida % PROPORCIÓN EMISIONES Q comb =40 kW prop O2 =0.3 prop c/bio =1 exceso O2 =0.15 O2 N2 CO2 H2O CO NOx SO2
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 39 4. CONTROLAUTOMÁTICODELARECIRCULACIÓN Unavezcaracterizadalarecirculación,hayquetenerenconsideraciónquealahorade aplicarlatécnicadelarecirculaciónenlaplanta,debenvariarsedistintosparámetrosenla plantarespectoalestadodeoxicombustiónsinrecirculación.Sinembargo,elcaudaldegasesa laentradadellecho,C1,debepermanecerconstanteparaasegurarunacorrectavelocidadde fluidización,comosehamencionadoanteriormente.Conelobjetivodemantenerenelvalor dereferenciaoSetPointesteparámetro,SP_C1,yademásrealizarunajusterápidoysin fluctuaciones,sehacenecesarioeldiseñoeimplementacióndeuncontrolautomáticodela recirculación. Enelesquemapresentadoenlailustración16sepuedeobservarlosdistintos dispositivosinvolucradosenlarecirculación,asícomoellazodecontrolpropuesto: Ilustración16.Esquemadecontroldelarecirculación Comosepuedeverenelesquemaanterior,elcaudaldeentradaenlaplantaconsisteen lamezcladedoscaudales,elprovenientedelasbotellas,Cbotyelderecirculación,C3.Este flujopasaporellechofluidodondeseproducelacombustiónyesimpulsadohastalasalida medianteelventiladordeinducciónVe_3.Elventiladordeimpulsión,Ve_2,eselencargadode recircularpartedelosgasesdesalida,C2. Paracomenzarconlarecirculación,elcaudalprocedentedelasbotellasdebedisminuir ysuporcentajedeO2debeaumentarsegúnlasnecesidadesimpuestasporlascondicionesde operación.Estosajustesseaplicandemaneramanualenlaplanta,yaquenodisponendichos elementosdeuncontrolautomático.Estehechoactúacomoperturbaciónenelsistema, reduciendoelcaudaldegasesenlaentradadellecho,demodoqueelcaudaldegases
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONTROLAUTOMÁTICODELARECIRCULACIÓN 40 recirculado,C3,debeajustarsemediantelavariacióndelafrecuenciadelventiladorVe_2,de talformaqueC1semantengaconstantealvalordereferencia. Lasituaciónenlaplantadelasválvulasyventiladoresnombradosanteriormente ademásdeotroselementosquesenombranacontinuación,sepuedeencontrarenelAnexoI. SellevaronacabounaseriedepruebasenfrioparaverladependenciadeC3con distintasvariablesdelaplantacomoV2,Ve_2yVe_3.Conlosresultadosdeestaspruebasse pudocomprobarqueelelementodemayorinfluenciaenelcaudalderecirculaciónesel ventiladordeimpulsión,Ve_2,influyendolevementeelventiladordetiroinducido.Sin embargo,tambiénseobservólainfluenciadelaválvulaV2,situadaalasalidadelasbotellas, enelcaudalderecirculación.Unavezconocidaslasvariablesinfluyentesenelproceso,el modelodelcontrolaimplementareselsiguiente: Ilustración17.Diagramadebloquesdelcontroldelarecirculación Enelesquemadelailustración17,creadoconlaaplicaciónSimulinkdeMatlab,se puedeverlanecesidaddedefiniryajustarlapresióndelasbotellas,P1,mediantela manipulacióndeunaválvulareguladoradepresiónsituadaantesdelaválvulaV2.Este parámetropermiteajustardemaneramásprecisaelcaudaldelasbotellas,elcualesdifícilde ajustarúnicamentemediantelaaccióndelaválvulademariposaV2. Elprocesollevadoacaboparalaimplementacióndelcontroladorysulocalizaciónenla memoriadelproyecto,sepuedeverenelesquemasiguiente: Ilustración18.Esquemadelprocesodelcontrolautomático[42]
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONTROLAUTOMÁTICODELARECIRCULACIÓN 41 4.1Identificacióndelproceso Paracaracterizarlarespuestadinámicadelprocesoesnecesarioconocerlarelación entrelasseñalesdeentradaydesalidadelosbloquesqueloconstituyen,esdecir,identificar lasFuncionesdeTransferencia,FdT.Existendosformasbásicasparaobtenerestarelación, medianteunmodeladoteóricoomedianteunaidentificaciónexperimental.Enestetrabajose vaaaplicarlasegundaopción,debidoalacomplejidaddelprocesoquedificultapoder desarrollarlasecuacionesdiferencialesconuntrabajorelativamentecorrecto. Existendiferentesmétodosempíricosparalaestimacióndelosparámetrosdelmodelo, aligualqueexistendiversosmodelosparalacaracterizacióndelproceso. Unadelaspruebasmásextendidasparaestimarlosparámetrosdelmodeloapartirde pruebasdinámicaseselprocesodelescalón,elcualconsisteenaplicarunpasoescalónenla señaldesalidadelregulador,lavariablemanipulada,conelcircuitoenlazoabiertoymedirla variablecontrolada[42].EnelAnexoVII.1sepuedenveralgunosresultadosdeestaspruebas. Debidoalanolinealidadobservadaenlosanálisisdelaspruebas,elmodelo seleccionadoparalacaracterizacióndinámicadelprocesonecesitadeunagananciano constante,adiferenciadelosmodelosenlosquesebasanlamayoríadefórmulasdeajustede controladores.Porello,lamodelizaciónserealizamediantebloqueslook‐updelaaplicación SimulinkdeMatlab,lacualpermiteimplementarunagananciavariableenfuncióndela entradacomomarcanlaspruebasempíricasenfrío. Otracaracterísticaquedebesermencionadaconsisteenlarapidezderespuesta mostradaporelprocesoademásdeuntiempomuertopróximoacero.Deestamanerael modeloquedacaracterizadoportresbloqueslook‐up(Cbot(V2),C3(V2,Ve2),P1(V2)),cuyos valoressepuedenverenelAnexoVII.2,ydosfuncionesdetransferenciaparamodelizarla respuestadinámica,conunaconstantedetiempo,τ,de0,1s,constantedetiempodel autómatayuntiempomuertonulo.LajustificacióndeestosvaloressepuedeverenelAnexo VII.1,juntoalosresultadosdelaspruebasenfrío. Además,comosepuedeobservarenlailustración9,elmodelotambiéndisponede otrosbloquescomolaacomodación,elsensor/transductorolagananciaK_Ve,loscuales permitenajustarlasunidades.ElcálculodeestosbloquessepuedeencontrarenelAnexo VII.2. Antesdecontinuarconeldiseñodelcontroladoresnecesarioanalizarsielmodelo realizadoseajustaalprocesoreal[41].Paraelloseprocedeaunasimulaciónantesdistintas entradasescalónconelsistemaenbucleabiertoysecomparaconlaspruebasllevadasacabo enlaplantapiloto.Losresultadosyanálisisdeestaspruebassepuedenencontrarparamás detalleenelAnexoVII.3. 4.2Diseñodelcontrolador Elcontroladororeguladoreselcerebrodelcontroldelarecirculación.Estedispositivo eselencargadodeanularlasvariacionesenelcaudaldegasesdeentradafrentealvalorde referencia(“setpoint”,SP)mediantelaimposicióndeunaaccióncorrectoraenelventiladorde
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión EXPERIMENTACIÓN 48 Enlasiguienteilustraciónserepresentanalgunasdelasvariablesmásimportantesenel funcionamientodellechoduranteelcambiodeoxicombustiónconlasbotellasa oxicombustiónconrecirculación: Ilustración27.Evolucióndelapruebaderecirculación Elgráficoanteriormuestraundescensodrásticodelcaudaldegasesalaentradadel lechocuandoseestrangulalaválvulaV2paraprocederarecircular,talycomosehabía predichoenlosapartadosanterioresdelamemoria.Respectoalatemperatura,seobserva quesemantieneprácticamenteconstante.Respectoalapresión,variablefundamentalpara comprobarlafluidizacióndellecho,permaneceaproximadamenteconstantesinobservarse ningúnpicodepresiónquepuedaarrastrarellechoobajadaquepudieraprovocarel empaquetamientodellecho. Acontinuación,sevanacompararlosresultadosteóricosobtenidosenlasimulación conlosexperimentales: Programadesimulación: Antesdeanalizarlosresultadosrespectoalasespeciesycaudalesproporcionados porelprogramadesimulación,hayquedestacarqueéstetambiénindicócómose debíadeactuarenlaplantapilotoparaprocederarecircularlosgasesdesalida.Enla tabla12semuestranlassalidasdeactuaciónfacilitadasporelprogramaparadicha prueba: OxicombustiónOxicombustión conrecirculación V20,280,05 P149,048,89 %O2mezclador21,2194,4 Tabla12.Actuaciónenlaplantapiloto Enlassiguientesilustracionesseobservanlasprediccionescalculadasporel programadesimulaciónparalascondicionesdeoperacióncitadasanteriormente, tantoparaoxicombustiónsinrecirculación,ilustración28,comoconrecirculación, ilustración29:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión EXPERIMENTACIÓN 49 Ilustración28.Gráficodesectoresdelaemisionessin recirculación Ilustración29.Gráficodesectoresdelasemisiones conrecirculación Enlatablasiguientesecomparanlasprincipalesprediccionesproporcionadaspor elprogramadesimulaciónconlosdatosrealesmedidosenlaprueba: OxicombustiónOxicombustióncon recirculación Resultados teóricos Resultados prueba Resultados teóricos Resultados prueba Prop_CO289%82%70%70% Prop_O27%5%25%21% C128,8130,3232,1734,76 C30020,5726,16 Cbot28,8130,325,927,1 Tabla13.Comprobaciónresultadosdelprogramadesimulación Elerrorobservadoenlasmedicionesnoesexcesivamentealtoengeneral,a excepcióndelaproporcióndeoxígenoalasalidacuyovalorcalculadoporelprograma esmayorenambassituaciones.Además,cabemencionarquelasinfiltraciones observadasenlapruebasesituaronalrededordeun8%delflujodegasestotalenla salidadellecho,datoquesehautilizadoenlasimulación. Controlador: Respectoalcontrolador,hayqueseñalarsucorrectofuncionamiento,yaquetras observarelcambioenC1debidoalaestrangulacióndelaválvulaV2,estecorrigióel errorsinoscilarexcesivamente.Enlasiguienteilustraciónsepuedeobservarel comportamientodelventiladordeimpulsión,Ve2,elcualaumentarápidamente,yel caudaldegasesalaentrada,C1:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión EXPERIMENTACIÓN 50 Ilustración30.GráficodelaevolucióndeC1yVe2 Parafinalizar,sevaaanalizarbrevementelainfluenciaobservadadelarecirculaciónen diversosparámetrosdelprocesocomosonlasespeciesalasalida,lavelocidaddefluidización, laeficiencia,latemperaturadellechoyelcomportamientodelcontrolador: Respectoalasemisionesalasalidadelaplantapilotosepuedeobservaruna apreciabledisminucióndeespeciescomoelNOx,COySO2,aunqueestareducción puedeserdebidaaldescensodelatemperaturaenellecho. Lavelocidaddefluidizaciónnoapreciaapenascambioalrecircularlosgasesdesalida, yaquesimplementesufredeundescensonomuyacusadoduranteuntiempobreve hastaquesealcanzadenuevolavelocidadadecuadadefluidización. Respectoalaeficienciadelacombustiónsehaobservadoúnicamentelamenor emisióndeCO,perosedesconoceladiscriminacióndelosinquemadosarrastrados entrelaetapasinyconrecirculación.Seesperaqueestadiferencianoseaelevadaya quelarecirculaciónnosuponecaudaleselevadosenlaentradanieneltransitorio. Respectoalatemperaturaobservadaenellecho,éstapermanecióaproximadamente constante,apreciándoseunlevedescensodeesta.Además,latemperaturadelos gasesrecirculadosesmayorqueladelasbotellascomerciales,demodoquesupone unanotableventajaenlacombustión,yaquenosepierdetantaenergíaencalentar losgasesdeentrada.
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 51 6. CONCLUSIONES Respectoalobjetivogeneralmarcadoaliniciodelproyecto,caracterizar exhaustivamentelarecirculacióndelaplantapilotoysuaplicación,sepuedeconcluirquese haalcanzadoconéxito,habiendo,además,facilitadosuaplicaciónenlaplantamediantela implementacióndelcontroldelarecirculación. Analizandolosresultadosteóricosobtenidosdelasimulacióncreadaenelsoftware Matlab,sepuedeconcluir: Lasproporcionesderecirculaciónóptimasobtenidassondelordende55‐75%delos gasesdeescapedellecho,dependiendodelascondicionesdeoperación.Paraestas proporciones,elflujodebotellasesmínimo,reduciendonotablementeelcostede operaciónyasemejandoestaplantapilotoalasplantascomercialesfuturas. Lagraveinfluenciadelasinfiltracionesobservada,problemacaracterísticodeestetipo deinstalacionesycomplejodesolucionar.Analizandolosresultadossepuedeconcluir quesedeberíanajustarlasinstalacionesdeoxicombustiónaunvalorlímitede infiltracionespróximo3%delflujovolumétricodelosgasesdesalidatalqueel contenidodeCO2enelflujodegasesdeescapeseaelevadoysualmacenamientosea viable. Laelaboracióndeventanasdeoperación,lascualesofrecendeunamanerasencilla,la formadeactuaciónenlaplantatalqueseoperebajolascondicionesdeoxicombustión conrecirculacióndeseadas. Laprediccióndelvapordeaguarecirculadosegúnlascondicionesdeoperaciónfijadas, locualfacilitaelestudiodelacondensacióndelvapordelosgasesrecirculadosyaque elprogramapermitelimitarlacantidaddelvaporenlaentrada. Elcontrolautomáticodelarecirculaciónhasupuestotenerunelevadocontrolsobreel proceso,ajustandolasvariablesinfluyentessegúnlascondicionesdeoperacióndeseadas.De estamanerasefacilitaconsiderablementelaoperaciónenlainstalación. Finalmente,despuésdecaracterizarlarecirculaciónyfacilitarsuaplicaciónmediantela implantacióndelcontroladorautomáticoseprocedióarecircularlosgasesdesalidadellecho fluidobajocondicionesdeoxicombustiónenlaplantaexperimental.Cabemencionarqueno existenprecedentesconocidosdelechosfluidosqueoperenconrecirculacióndegases exceptuandolaplantapilotodelechocirculantedeCTEC‐Otawa.Particularmente,laaplicación delarecirculaciónenlaplantapilotoderivaenunahorroaproximadode150€/hdeprueba. Delanálisisdeestapruebasepuedeconcluirelcorrectofuncionamientoobservadodel controladorylaacertadaprediccióndelprogramadesimulaciónrespectoalasemisionesylos caudales. Finalmente,semencionanacontinuaciónlasdistintaslíneasdeinvestigaciónquehan surgidoconeldesarrollodelmismoyquesuponenunatractivocaminoparaeldesarrollode estatécnicadecapturayalmacenamientodeCO2estudiada:
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión CONCLUSIONES 52 Elestudiodelacondensacióndelvapordeaguadelosgasesrecirculadossuponeuna interesanteypioneralíneadeinvestigacióndeestatécnicamedianteelestudiodela cantidaddevapormáximoarecirculartalquenoafectedemaneragraveala combustión. Evaluacióndelainfluenciadelarecirculaciónenlasdistintasvariablesdelprocesoysu adaptaciónenelprogramadesimulación.Particularmente,lafocalizacióndelestudio sobrelasemisionesdeNOxySO2generaunalíneadeinvestigacióndeespecialinterés. Esteprogramadesimulaciónquedaabiertoafuturasadaptacionesyampliacionesque sirvanalospropiosinvestigadoresdelaFundaciónCirceparasusrespectivosestudiossobrela caracterizacióntérmica,fluidodinámicaydeemisionescuandoseempleendiferentes combustiblessólidosenelreactordelechofluidizado. Comofuturoscambiosarealizarparticularmenteenlaplantapilotodeoxicombustión sepuedesugerir: AutomatizarlaválvulaV2,detalmaneraquesefacilitelaaplicacióndelarecirculación enelreactordelechofluido.Estosupondríaademás,unajustemásprecisodel caudaldelasbotellasyportantodelarecirculaciónengeneral. Instalaruncondensadorenlalíneaderecirculacióndelosgasesdeescapeparala condensacióndelvapordeagua.
Caracterizacióndelarecirculacióndegasesenunreactordelechofluidodeoxicombustión 53
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