Fluidización es un método de mezclar combustible y aire en una proporción específica, para obtener la combustión. A lecho fluidizado puede definirse como el lecho de partículas sólidas que se comportan como un fluido. Funciona sobre la base del principio de que cuando un aire distribuido uniformemente pasa hacia arriba a través de un lecho finamente dividido de partículas sólidas a baja velocidad, las partículas permanecen inalteradas, pero si la velocidad del flujo de aire aumenta constantemente, se alcanza una etapa en la que las partículas individuales quedan suspendidas en la corriente de aire. Si la velocidad del aire aumenta aún más, el lecho se vuelve altamente turbulento y se produce una rápida mezcla de partículas que aparecen como la formación de burbujas en un líquido en ebullición y el proceso de combustión como resultado se conoce como combustión en lecho fluido.
La velocidad del aire que causa la fluidificación depende de un número de parámetros, como…
- El tamaño de las partículas de combustible.
- Densidad de la mezcla de combustible del aire.
Por lo tanto, estos parámetros se tienen debidamente en cuenta, mientras se manipula con la velocidad del flujo de aire para obtener la tasa de combustión deseada.
En combustión en lecho fluidoLa mezcla rápida asegura la uniformidad de la temperatura. La principal ventaja de la combustión en lecho fluido es que los residuos municipales, los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales, la biomasa, los residuos agrícolas y otros combustibles con alto contenido de humedad pueden utilizarse para la generación de calor.
Un horno fluidificado tiene un espacio cerrado con una base que tiene aberturas para admitir aire. El carbón triturado, la ceniza y la dolomita o la piedra caliza triturada se mezclan en el horno de lecho y el aire de combustión de alta velocidad se pasa a través del lecho, entrando desde el fondo del horno.
Con el aumento constante de la velocidad del aire, se alcanzará una etapa en la que la caída de presión a través del lecho será igual al peso por unidad de sección transversal del lecho, y esta velocidad crítica en particular se llama la velocidad mínima de fluidificación. Con el aumento de 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 de 3 a 5 veces la velocidad crítica, la cama se parece a la de un líquido en ebullición violenta. Una representación pictórica de la combustión en lecho fluidizado se muestra en la siguiente figura :-
Los tubos evaporadores de la caldera se sumergen directamente en el lecho fluidizado y los tubos, al estar 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 una combustión con muy alta eficiencia.
Tipos de combustión en lecho fluido (FBC)
La combustión en lecho fluidizado puede ser en 2 variantes, a saber: –
- Tipo vertical FBC:
Estos se utilizan generalmente en plantas más pequeñas, y tiene la capacidad de producir vapor de hasta 6 toneladas por hora solamente. Su forma vertical reduce la dimensión total de la caldera de vapory es extremadamente eficiente en las plantas, donde la provisión de espacio es limitada. - FBC de tipo horizontal:
Hay casi 10 veces más capacidad en comparación con la combustión en lecho fluidizado de tipo vertical. 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 de lecho fluidizado de tipo horizontal, junto con su alta eficiencia, las convierte en una opción extremadamente deseable para la combustión de carbón estación de generación de energía térmica.
Ventajas y desventajas de la combustión en lecho fluido
FBC se está utilizando exhaustivamente en la actualidad en todas las principales centrales eléctricas del mundo, debido a las numerosas ventajas que ofrece sobre los otros métodos de combustión predominantes. Pocas de ellas son :-
- Alta eficiencia térmica.
- Sistema fácil de extracción de cenizas, para ser transferidas para hacer cemento.
- Corto período de puesta en marcha y erección.
- Totalmente automatizada y por lo tanto garantiza un funcionamiento seguro, incluso a temperaturas extremas.
- Funcionamiento eficiente a temperaturas de hasta 150oC (es decir, muy por debajo de la temperatura de fusión de la ceniza).
- Reducción de la trituración del carbón, etc. (el carbón pulverizado no es una necesidad aquí).
- El sistema puede responder rápidamente a los cambios en la demanda de carga, debido al rápido establecimiento del equilibrio térmico entre las partículas de aire y de combustible en el lecho.
- El funcionamiento del horno de lecho fluidizado a menor temperatura ayuda a reducir la contaminación del aire. El funcionamiento a baja temperatura también reduce la formación de óxidos de nitrógeno. Añadiendo dolomita (un carbonato de calcio y magnesio) o piedra caliza (carbonato de calcio) al horno, también se puede reducir, si se desea, la descarga de óxidos de azufre a la atmósfera.
En vista de todo esto ventajas de la combustión en lecho fluido arriba, donde la combustión en lecho fluido surge como la mejor alternativa disponible hoy en día, todavía el mayor inconveniente de este sistema es que la potencia del ventilador tiene que mantenerse a un valor considerablemente alto, ya que el aire tiene que ser suministrado continuamente a una presión muy alta para soportar el lecho. Esto a su vez aumenta el costo de operación de las unidades auxiliares de la planta. Pero está más que compensado por los altos valores de eficiencia que proporciona el FBC.
