Utilización de una señal representativa de la humedad del carbón en el control de combustión de una central térmica

Abstract

El carbón es el combustible fósil más abundante en el mundo. No solamente existen grandes reservas, sino que estas se encuentran ampliamente repartidas. Actualmente es la mayor fuente de energía primaria para la producción termoeléctrica a nivel mundial. También resulta indispensable para otros procesos industriales como son la producción siderúrgica. El rechazo social hacia la energía nuclear y las previsiones sobre la disponibilidad y precio de otros combustibles como el petróleo y el gas natural, hacen prever que el carbón seguirá siendo un combustible muy a tener en cuenta como fuente de energía, a medio y largo plazo, especialmente en los países en vías de desarrollo. Además, los problemas medioambientales derivados del uso de combustibles fósiles han impulsado el desarrollo de tecnologías encaminadas a mejorar la eficiencia y reducir las emisiones contaminantes a los cada vez más restrictivos niveles adoptados en los protocolos internacionales En este aspecto, el desarrollo de técnicas para el análisis de las propiedades del carbón en tiempo real y de manera continua, representa un punto de apoyo significativo para las tecnologías de aprovechamiento óptimo de este combustible. La humedad y el contenido en cenizas son dos parámetros básicos para establecer la calidad del carbón. La posibilidad de conocer en todo momento la humedad y el contenido en materia mineral de la masa de carbón que va a ser consumida en una caldera, permite el ajuste rápido, e incluso de forma automática, de los parámetros de funcionamiento de manera que la combustión se realice siempre en las mejores condiciones posibles. Una técnica que se ha revelado como muy satisfactoria para la determinación de la humedad en flujos de carbón es la transmisión de microondas. El contenido en materia mineral puede medirse mediante la detección de la radiactividad natural del carbón; técnica bastante sencilla aunque adolece de algunos problemas de precisión y resolución. Un problema común a ambas es la dificultad que existe para obtener unas calibraciones de los equipos de medida, que sean válidas para distintas variedades de carbón. Normalmente es necesario obtener y aplicar distintas curvas de calibración; una para cada tipo de carbón. El trabajo experimental que ha dado lugar a esta Tesis, se ha centrado en buscar la manera de obtener ecuaciones de calibración, tanto de humedad como de cenizas, en las que todos los carbones son considerados como un solo grupo y por tanto cada calibración es única para todos ellos; lo cual resulta mucho más interesante para una aplicación práctica de tal metodología. Los ensayos se han efectuado en una planta piloto que simula la cinta transportadora del alimentador de una caldera. Para medir el contenido en humedad y las cenizas, se instalaron respectivamente un analizador de microondas y un detector de radiactividad natural. Tras el tratamiento estadístico de las medidas, los resultados han sido correlacionados con los obtenidos por medio de análisis de laboratorio según normas en uso. Se ha comprobado que es posible corregir las calibraciones para el cálculo de humedad, con resultados muy satisfactorios, utilizando las medidas que se toman para la determinación de cenizas [119]. También se ha comprobado la posibilidad de corregir las calibraciones para el cálculo de cenizas, utilizando las medidas que se toman para la determinación de la humedad.