Year Ended
7. COMMITMENTS AND CONTINGENCIES
La metodología experimental utilizada en la planta piloto de 30 kW consta de varias etapas. Primeramente se realiza la calcinación de la caliza fresca o
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de la caliza parcialmente calcinada. El inventario total de sólidos suele situarse en torno a los 20 kg. Para llevar a cabo la calcinación, se encienden los hornos eléctricos y se espera a que alcancen una temperatura de alrededor de 400 ºC. En ese momento se introduce un flujo de aire para provocar la circulación de los sólidos entre reactores. Mientras los hornos se precalientan, se calibran los analizadores de gases con botellas de gases patrón. Una vez los hornos superan los 500 ºC, comienza a inyectarse carbón a ambos reactores, con lo que la temperatura alcanza fácilmente los 850 ºC. Estas condiciones favorecen la calcinación de la caliza, que tiene lugar durante aproximadamente 8 horas. Se busca calcinar el inventario de sólidos hasta un grado lo más cercano posible a la calcinación completa. Se extraen muestras sólidas durante esta etapa que son analizadas inmediatamente para medir la conversión media molar a carbonato cálcico, mediante un analizador carbono/azufre LECO CS 230.
En la siguiente etapa se deja que la temperatura del carbonatador baje hasta 600 ºC parando la alimentación de carbón a este reactor. Entonces pasa a alimentar al carbonatador un gas sintético que simula el gas de combustión de una caldera. Este gas contendrá en torno a un 12% vol. de CO2 y concentraciones variables de SO2. Al ser la carbonatación (y la sulfatación) del CaO una reacción exotérmica, la temperatura del carbonatador aumenta hasta situarse entre los 650-700 ºC. Mientras tanto, la alimentación de carbón al calcinador continúa para hacer posible la calcinación del CaCO3 formado en el carbonatador.
La información que se puede obtener durante un ensayo de la instalación experimental con la instrumentación antes detallada es la siguiente:
Mediante los analizadores de gases se puede seguir la concentración de los gases a la entrada y a la salida del carbonatador, y a la salida del calcinador.
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Equipos y Metodología Experimental
Así se puede comprobar en todo instante cómo se desarrollan las reacciones de carbonatación, sulfatación, calcinación y la combustión en el calcinador. Las sondas de zirconio se utilizan para medir la concentración de oxígeno dentro de los reactores. Los datos que miden se contrastan con la señal del analizador, y así se conoce la distribución del aire de las válvulas loop-seal en el sistema. La corriente de gas de entrada al carbonatador puede verse diluida por la corriente de aire que fluidiza la válvula loop-seal si este gas se dirige desde la loop-seal (que recoge sólidos del ciclón primario del calcinador) al propio carbonatador. Dependiendo de la fluidodinámica del sistema, este gas de aireación de la loop-seal puede también dirigirse hacia el ciclón primario.
Las sondas de presión se utilizan para conocer el inventario total de sólidos en el sistema y su distribución en él.
Los termopares instalados por toda la instalación dan la medida de la temperatura en numerosos puntos. Como los sólidos transportan calor, la distribución de temperatura a lo largo de los risers ofrece una visión de la circulación de éstos en su interior. Se considera que la circulación es buena cuando se observa igualdad de temperaturas en los cinco termopares del carbonatador.
La circulación de sólidos en el equipo se puede calcular cuantitativamente gracias a la instalación de una tubería con dos válvulas en la tubería de recirculación de los sólidos entre la válvula loop-seal y el calcinador. Con este sistema se pueden extraer sólidos circulantes de la instalación. Si se mide el tiempo en que se obtuvo una masa determinada, se puede calcular la circulación.
Para obtener información de la fase sólida, se pueden extraer muestras del calcinador y del carbonatador. También se obtienen muestras sólidas de la
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tubería entre la válvula loop-seal y el carbonatador. Estas muestras también se estudian en TGA (además de en el analizador LECO CS 230), obteniendo las capacidades máximas de captura de CO2 así como las velocidades de carbonatación y sulfatación.
Un ensayo de este tipo puede llegar a durar más de 18 horas, por lo que requiere la intervención, por turnos de diversos miembros del grupo de investigación.
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Resultados
4 Resultados
Para llevar a cabo el principal objetivo de esta Tesis se ha comenzado por el estudio de la velocidad de reacción y la capacidad de sulfatación del CaO en las condiciones del reactor de carbonatación en una termobalanza (TGA). Este trabajo se recoge en la publicación I. Posteriormente se estudió la co- captura de CO2 y SO2 en un reactor de carbonatación y los resultados experimentales se presentan en la publicación II. El estudio de la velocidad de reacción y capacidad de sulfatación del CaO en las condiciones del reactor de calcinación se presentan en la publicación III. El estudio de la velocidad de reacción y capacidad de captura en las condiciones de un combustor y la generalización del modelo de reacción para los reactores principales de un CaL se presentan en la publicación IV. Finalmente, y tal y como se mencionó en la Introducción de esta Tesis, la purga procedente del calcinador podría aprovecharse para la desulfuración del gas de combustión en el propio combustor. El estudio de la velocidad de reacción y capacidad de sulfatación de estas purgas se presenta en la publicación V.