Combustión de carbón
Alrededor del 40% de la energía eléctrica mundial se genera en plantas de combustión de carbón (algo menos del 20% en España), lo que da idea de la importancia presente y futura de esta fuente de energía. Al mismo tiempo, existe un creciente interés en reducir su impacto medioambiental, sobre todo en lo concerniente a las emisiones de CO2 a la atmósfera (otros contaminantes, como NOx y SOx, origen de la «lluvia ácida», recibieron más atención en el pasado, y menos ahora al incorporar las plantas tecnologías que permiten cumplir con las normativas actuales en la materia). Otra motivación para profundizar en el estudio de la combustión de carbón, tras más de un siglo de uso intensivo, es la globalización de los mercados y, en el caso europeo y español, la reciente introducción de carbones de importación, de mayor calidad (y menor precio), como sustitutos de los casi agotados yacimientos locales. En este texto se pretende dar una visión general del estado del arte en combustión de carbón, así como de las nuevas técnicas en desarrollo y líneas de investigación en marcha.
Aunque en general nos referimos al carbón como un solo material, en realidad hay muchos tipos de carbones bastante distintos entre sí, tanto por sus propiedades más básicas (por ejemplo: poder calorífico, humedad, cenizas, volátiles) como por su reactividad (de menor a mayor, como regla general: antracita, hulla, lignito, etc.).
Existen distintas tecnologías para el aprovechamiento de gran poder calorífico del carbón. Entre las más importantes se cuentan:
– Combustión de carbón pulverizado. La mayor parte de las plantas de producción de energía eléctrica se basan en esta técnica. El carbón se muele hasta tamaños menores a ~100 μm (menores que el grosor de un pelo), y se introduce en la caldera acompañado por el aire que lo quemará; este mismo aire lo arrastra hacia la salida, donde se sitúan los intercambiadores de calor, primero, y los sistemas de limpieza de gases, después; la figura 1 representa un esquema de una caldera típica, y el recorrido de los gases. El diseño de las calderas depende del tipo de carbón a quemar, y no son en general intercambiables. Se trata de instalaciones muy grandes (el hogar de las mayores alcanza los 80 m de altura interior), con paradas muy espaciadas en el tiempo (del orden de dos años) y eficiencias globales relativamente altas (~35% de la potencia térmica introducida se convierte en electricidad, aunque los últimos diseños, con circuitos de vapor a muy alta temperatura y presión, alcanzan hasta un 45%).
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S. Jiménez, Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, LIFTEC, CSIC-UZ)
