Quemadores de combustibles sólidos
Quemadores de carbón pulverizado
El carbón puede quemarse en trozos más o menos grandes por medio de parrillas o bien pulverizado. En el presente apartado se tratará de este último sistema.
En la figura puede verse un sistema provisto de un quemador utilizado para carbones ligeros y que da una llama en forma de U. El aire secundario entra a través de unos orificios situados en la parte anterior de la caldera, que pueden actuar sobre el cauda! y sobre la orientación de los chorros para obtener unas condiciones óptimas de mezcla.
Otro sistema muy utilizado consiste en colocar los quemadores en los ángulos de una cámara de combustión de sección cuadrada, de forma que su parte media se disponga tangencialmente a un círculo cuyo centro sea el eje de la cámara, asegurando de esta forma una fuerte circulación de los gases. Generalmente, estos quemadores se pueden orientar en los planos vertical y horizontal. El desplazamiento en el plano vertical puede ser útil para alejar el frente de llamas del sobrecalentador, modificando la distribución de la temperatura, mientras que el desplazamiento en el plano horizontal modifica el diámetro del círculo, imaginario y por consiguiente el grado de circulación de los gases en el sistema.
En la figura se muestra un quemador de tipo ciclón que tiene numerosas aplicaciones. El carbón pulverizado se introduce tangencialmente en una cámara cilindrica arrastrado por el aire primario, en la cámara además se introduce, también tangencialmente, el aire secundario. El aire terciario se introduce en el centro del hogar, creando una turbulencia que facilita la combustión de las partículas sólidas.
Combustión en lecho Fluidizado
Si se dispone una cierta cantidad de un sólido troceado en un tubo vertical, soportándose en una rejilla, y se insufla un fluido a velocidad creciente, se observa que:
- El fluido pasa, con una determinada pérdida de carga, a través de los intersticios de los trozos o partes.
- Al aumentar la velocidad, el sólido se va esponjando debido a que la acción dinámica del fluido ordena las partículas del sólido de forma que la pérdida de carga sea mínima ( aumento de porosidad).
- Al llegar a un cierto valor determinado de la velocidad de paso del fluido, las partículas pierden contacto entre ellas pareciendo como si flotaran, originándose un movimiento desordenado y fluctuante que da al lecho un aspecto de líquido en ebullición. A esta fase se la denomina “fluidización del lecho”. El nivel fluctuante, pero estadísticamente definido, puede hacer que el material de la capa rebose por un aliviadero como si fuera un líquido.
- Al aumentar más la velocidad del fluido, se produce un arrastre del sólido con el fluido, llegándose al transporte del sólido.
Entre los estados 2 y 3 existe un valor límite de la velocidad que proporciona un estado llamado “prefluidización” que representa el límite de la porosidad del lecho.
Entre los estados 3 y 4 es preciso rebasar un nuevo valor límite de la velocidad del fluido en el que se produce algún arrastre, se está en este caso en el límite de la sedimentación.
Cualquier combustible, ya sea gaseoso, líquido o sólido se puede dispersar y quemar en un lecho fluidizado de partículas inertes tales como cenizas, arena, piedras de cal o dolomitas, basura triturada, etc.
El aire de combustión al atravesar el lecho mantiene las partículas en un estado de fluidización, formándose así un entorno ideal para la combustión a causa de los elevados coeficientes de transferencia de masa y transmisión del calor.
El lecho se mantiene, normalmente, entre 750 °C y 950 °C, aun cuando a bajas cargas se puede rebajar la temperatura a costa de un menor rendimiento. Por encima de 950 °C se corre el riesgo de una aglomeración de las cenizas, ya que pueden alcanzar temperaturas individuales de unos 100 °C por encima de la temperatura media del lecho.
