¿Es mejor una caldera de lecho fluidizado o una caldera de polvo de carbón?

Las calderas de polvo de carbón son eficientes; los lechos fluidizados permiten el uso de una amplia gama de combustibles y reducen las emisiones.

Ahora también existen lechos fluidizados de gran capacidad; hay unidades de 60 W también.

La última edición de este mensaje fue realizada por Xiao Zhanjia el 4 de diciembre de 2017, a las 11:50. El método de combustión por flujo circulante en las calderas de este tipo presenta las siguientes características en comparación con los métodos de combustión de otros tipos de calderas. 1. El rango de combustibles combustibles es amplio. En la cámara de combustión de las calderas de lecho fluidizado circular existe una gran cantidad de material formado por partículas sólidas. Estas partículas sólidas y ardientes pueden ser arena, grava, caliza y cenizas de carbón. El combustible añadido, calculado en términos de fracción en masa, representa solo del 1% al 3% del volumen total del material del lecho. El lecho fluidizado circulante es un lecho rápido en el que se forma una zona central en la cámara de combustión, donde el flujo de aire hace que las partículas finas se muevan hacia arriba; al mismo tiempo, en la zona circular cercana a las paredes, los grupos de partículas se hunden hacia abajo. Se trata, por lo tanto, de un movimiento de circulación interna intensa. Además, el ciclo externo que permite separar y capturar las partículas sólidas de alta temperatura que salen con los gases del horno, para luego devolverlas al mismo, contribuye a mejorar significativamente los procesos de transferencia de calor y masa dentro del horno. La temperatura dentro de la cámara de combustión se mantiene de manera uniforme alrededor de los 850 °C. Las partículas de combustible que se introducen en la cámara se calientan rápidamente hasta alcanzar esa temperatura y luego arden. Por lo tanto, las calderas de lecho fluidizado circulante pueden funcionar sin necesidad de combustible adicional, y pueden quemar todo tipo de combustibles sólidos: desde el carbón bituminoso de baja volatilidad hasta el carbón bituminoso rico en azufre, e incluso aquellos con un contenido de cenizas de 40% a 60%, sin problemas. Además, esta caldera también puede utilizar como combustible el coque de petróleo, la esquistos y otros combustibles sólidos; por lo tanto, su rango de combustibles utilizables es muy amplio. 2. Alta eficiencia de combustión: En el caso de la combustión en lechos fluidizados circulantes, aunque las partículas de combustible son decenas o incluso cientos de veces más grandes que las partículas de carbón en polvo, cuando el sistema está bien diseñado y operado, su eficiencia de combustión puede alcanzar los niveles de las calderas que utilizan carbón en polvo. Las principales razones por las cuales las calderas de lecho fluidizado circulante logran una alta eficiencia en la combustión son las siguientes: en primer lugar, las partículas de combustible fresco entran rápidamente en la cámara de combustión y se mezclan con una gran cantidad de material caliente presente en el lecho, lo que permite que se encienda y queme de inmediato. Además, existe una fuerte mezcla entre los gases y los sólidos dentro de la caldera, lo que aumenta la velocidad de combustión ； Además, en este tipo de calderas, la zona de combustión se extiende por todo el interior de la caldera. Las partículas no quemadas que salen con el flujo de aire del horno son separadas por un separador ciclónico y luego devueltas al horno para ser quemadas nuevamente. Por lo tanto, se prolonga significativamente el tiempo de combustión del combustible, lo cual favorece su completa quema ； Por supuesto, también hay algunas partículas finas que no son recogidas por el separador de ciclón, y que, junto con los gases de combustión, llegan a las superficies de calentamiento en la parte posterior de la caldera. Esto provoca pérdidas debido a una combustión incompleta. Para reducir estas pérdidas por combustión, se pueden recoger estas partículas finas en la parte inferior del conducto de humos en la parte posterior de la caldera y devolverlas al horno para que participen en el proceso de combustión. 3. Bueno efecto de desulfuración. Uno de los principales inconvenientes de las calderas a polvo de carbón es que los gases de escape contienen grandes cantidades de SO2, gas que se genera durante el proceso de combustión. Los gases de escape que contienen SO2, al ser emitidos a la atmósfera, contaminan gravemente el medio ambiente. Para reducir el contenido de SO2 en los gases de escape y cumplir con los requisitos ambientales, a menudo es necesario utilizar dispositivos costosos para la desulfuración de los gases de escape, o bien añadir agentes desulfurizantes (absorbentes) durante el proceso de combustión. Los desulfurizantes más utilizados son la caliza (CaCO3) y la dolomita (CaCO3 • MgCO3). En las calderas de lecho fluidizado en circulación, el desulfurizante realiza su función a la temperatura de reacción óptima. El ciclo interno de combustible y materiales en la cámara de combustión, junto con los dispositivos de separación y devolución, permiten que el desulfurizante permanezca en la cámara durante decenas de minutos como promedio. Por lo tanto, el proceso de desulfuración puede llevarse a cabo adecuadamente. Cuando se utiliza la caliza como agente desulfurizante, con una relación Ca/S de 2, la eficiencia en la desulfurización puede alcanzar más del 90%. La tasa de utilización del agente desulfurizante puede ser superior al 50%. El contenido de SO2 en los gases emitidos a la atmósfera (en condiciones estándar) es inferior a 200 mg/m3, lo cual cumple con las normas ambientales. Por lo tanto, no es necesario utilizar dispositivos costosos para la desulfurización de los gases. 4. Bajas emisiones de óxidos de nitrógeno NOx. Otra sustancia que daña el medio ambiente en los humos de las calderas son los óxidos de nitrógeno NOx. Según su mecanismo de formación, los NOx se pueden dividir en tres categorías: NOx de tipo térmico, NOx de tipo rápido y NOx de tipo derivado del combustible. Los NOx de tipo térmico se generan por la oxidación del N2 presente en el aire utilizado para la combustión, a altas temperaturas ； El NOx de tipo rápido se forma cuando los productos intermedios que se generan durante la combustión del combustible reaccionan con N2 ； Los NOx de tipo combustible se generan por la oxidación de los compuestos orgánicos presentes en el combustible durante su combustión. En las calderas a carbón, los NOx de tipo rápido representan una proporción pequeña del contenido total de NOx; generalmente, es inferior al 5%. Por lo tanto, los óxidos de nitrógeno presentes en los gases de escape son principalmente de tipo térmico y de tipo derivado del combustible. Los estudios demuestran que tanto los NOx de tipo derivado del combustible como los de tipo térmico están estrechamente relacionados con la temperatura de combustión. Cuanto mayor es la temperatura de combustión, mayor es el contenido de estos dos tipos de NOx; por el contrario, cuanto menor es la temperatura de combustión, menor es su contenido. En particular, los NOx de tipo térmico se ven afectados de manera más marcada por la temperatura de combustión. La temperatura en la cámara de combustión de las calderas de lecho fluidizado circulante es de aproximadamente 850 °C. En esta temperatura, la cantidad de NOx generado por procesos térmicos es bastante baja; generalmente, representa menos del 10% del total de emisiones de NOx. Además, el aire necesario para la combustión en las calderas de lecho fluidizado cíclico se suministra de forma por fases. El aire de alimentación se introduce por debajo de la placa de distribución, en cantidades inferiores a las necesarias para la combustión. Por lo tanto, el nitrógeno presente en el combustible no puede reaccionar adecuadamente con el oxígeno para formar óxidos de nitrógeno. El aire secundario se introduce en el horno por encima de la zona de reducción, en la parte inferior del mismo. En este momento, el nitrógeno que se libera del combustible ya está en forma de nitrógeno molecular; por lo tanto, no es fácil que se formen NOx. Gracias a una organización adecuada de la distribución del aire y de la combustión por fases, se puede reducir eficazmente la generación de NOx provenientes del combustible. Por lo tanto, el rango de emisiones de NOx en los gases de escape de las calderas de lecho fluidizado circular es de (50〜150) ppm, lo cual cumple con los requisitos de las regulaciones ambientales de los diferentes países. 5. La carga térmica en la sección transversal de la cámara de combustión es alta, lo cual facilita el desarrollo de calderas de gran capacidad. La velocidad del flujo de aire dentro de la cámara de combustión de las calderas de lecho fluidizado por circulación es de 3 a 5 veces mayor que en las calderas de lecho fluidizado por burbujas. Esto permite una mezcla más eficiente del aire y un intercambio de calor más rápido. Además, la carga térmica en la sección transversal de su cámara de combustión es mucho mayor que en las calderas de lecho fluidizado por burbujas; generalmente, está entre 3 y 5 MW/m². Esto permite que su rendimiento sea comparable al de las calderas que utilizan polvo de carbón. 6. El rango de ajuste de la potencia de la caldera es amplio, y la velocidad de ajuste es rápida. En las calderas de lecho fluidizado circulante, se puede aumentar la temperatura de la caldera reduciendo el caudal de fluido que entra en el intercambiador de calor externo. De esta manera, se puede compensar la disminución de la temperatura del horno que ocurre a bajas cargas, debido a la reducción en la cantidad de combustible y aire, manteniendo así la temperatura del horno en los niveles óptimos para su funcionamiento. Por lo tanto, se puede lograr un rango de ajuste más amplio en la potencia de la caldera; por lo general, esta puede seguir funcionando de manera estable incluso a un 25%〜30% de su potencia normal. Además, debido a la alta velocidad del gas en el horno y a una rápida transferencia de calor, la tasa de ajuste de su potencia es elevada, pudiendo alcanzar los 4%/minuto. 7. Las cenizas pueden ser utilizadas de diversas maneras. Gracias a la combustión a bajas temperaturas y a la alta eficiencia en la combustión, las cenizas que se generan en las calderas de lecho fluidizado en circulación no necesitan pasar por un proceso de fundición, y su contenido de carbono es bajo. Sin embargo, debido al uso de la tecnología de desulfuración en el horno que implica la adición de materiales desulfurizantes, las cantidades de cenizas sólidas que se generan son, por lo general, de 1,5 a 2 veces mayores que en las calderas de polvo de carbón de la misma capacidad. Además, las cenizas contienen grandes cantidades de calcio óxido y calcio sulfato, a diferencia de las cenizas de las calderas a base de carbón, cuyo principal componente es el silicio óxido. Sus cenizas pueden ser utilizadas de manera integral en aplicaciones como aditivos para el cemento, materiales de construcción y en la producción de ladrillos y tejas. Una serie de características de las calderas de lecho fluidizado circulante han hecho que estas se conviertan gradualmente en un tipo de caldera a base de carbón que permite utilizar una amplia gama de combustibles, además de ser eficientes y generar menos contaminación. Estas calderas son adecuadas no solo para uso en calderas industriales, sino también para calderas en grandes centrales eléctricas. Por lo tanto, tienen un amplio potencial de aplicación y desarrollo.

Las calderas de polvo de carbón tienen una alta eficiencia térmica; prácticamente no existe el problema del desgaste de las superficies de calentamiento de la cámara de combustión. La tecnología de estas calderas está muy desarrollada, pero el sistema es complejo； Las calderas de lecho fluidizado circular tienen una amplia adaptabilidad en cuanto a los combustibles que pueden utilizarse, son ecológicamente favorables y presentan una alta eficiencia de combustión. Su sistema es sencillo, y los residuos resultantes pueden ser reutilizados de manera eficaz. Su rendimiento a bajas cargas es superior al de las calderas que utilizan polvo de carbón. Sin embargo, durante su funcionamiento, suele haber problemas de desgaste en las superficies de calentamiento del interior de la caldera.

Los hornos de polvo de carbón ocupan mucho espacio y su precio también es alto, ¿verdad? Se dice que los lechos fluidizados permiten una combustión con bajo contenido de nitrógeno, pero ahora los nuevos lechos fluidizados también deben estar equipados con sistemas de desnitrificación; de lo contrario, no se cumplen las normas ambientales.