Instalaciones de combustión

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Las instalaciones de combustión son instalaciones para generar calor quemando combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. Se requieren en diversos campos, por ejemplo:

  • Calefacción (instalaciones de calefacción y sistemas de calefacción de edificios).
  • Generación de energía eléctrica.
  • Generación de vapor o agua caliente (uso en plantas de proceso, por ejemplo).
  • Fabricación de determinados materiales (para usar en la industria del cemento, vidrio o cerámica, por ejemplo).
  • Tratamiento térmico superficial de piezas metálicas.
  • Incineración de residuos y materiales recuperado (desperdicios, neumáticos usados, etc.).

La combustión tiene lugar en una caldera; otras partes de la instalación suministran y distribuyen el combustible, suministran el aire de combustión, transmiten el calor y retiran los gases de combustión y los residuos de la combustión (cenizas y carbonilla).

Los gases de combustión:

Los gases de combustión de las instalaciones de combustión contienen los productos de la reacción entre el combustible y el aire de combustión así como los residuos; estos productos están constituidos, principalmente, por polvo, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. Si se quema carbón, los gases de combustión también pueden contener HCl y HF y si se queman residuos, los constituyentes de éstos (HCl y HF de nuevo, así como diversos hidrocarburos, metales pesados, etc.) se encontrarán en los gases de combustión.

Como parte de la reglamentación de protección medioambiental, los gases de combustión de las instalaciones de combustión están sujetos a una estricta reglamentación por lo que respecta a los límites permitidos de contaminantes tales como polvo, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono en los gases limpios (a su liberación a la atmósfera). Para cumplir con estos valores límite, las instalaciones de combustión están provistas de grandes instalaciones para limpiar los gases de combustión, tales como filtros de polvo y diversos lavadores de gases de combustión.

En España, los requisitos específicos están estipulados en los Reales Decretos 833/1975, 653/2003 y 430/2004.

 

Combustibles:

Pueden existir en diversas formas y composiciones:

  • Los combustibles sólidos (carbón, turba, madera, paja) que contienen principalmente carbono (C), hidrógeno (H2), oxígeno (O2) y pequeñas cantidades de azufre (S), nitrógeno (N2) y agua (H2O).
  • Los combustibles líquidos derivan del petróleo o del procesado del mismo; se clasifican en aceites combustibles muy ligeros, ligeros, medios y pesados.
  • Los combustibles gaseosos son una mezcla de gases inflamables (CO, H2 e hidrocarburos) y no inflamables. Ahora es muy frecuente utilizar gas natural, cuyo constituyente principal es el gas hidrógeno carburado, el metano (CH4).

 

Composición del combustible:

El conocimiento de la composición del combustible es esencial para gestionar la combustión lo más eficiente, y por consiguiente, económicamente posible. Incrementar la proporción de sustancias no inflamables (inertes) reduce el poder calorífico bruto / neto y aumenta la suciedad de las superficies de calefacción. Un mayor contenido de agua sube el punto de rocío del vapor de agua y consume energía del combustible para evaporar el agua en los gases de combustión. El azufre contenido en el combustible se convierte en SO2 y SO3 durante la combustión, lo que puede producir ácido sulfuroso o ácido sulfúrico agresivos cuando el gas se enfría por debajo del punto de rocío.

 

  • Los combustibles sólidos se queman o en un lecho fijo, en un lecho fluidizado o en una nube de cenizas volantes.
  • Los combustibles líquidos se aportan a la caldera como una niebla por medio de un quemador, junto con el aire de combustión.
  • Los combustibles gaseosos se mezclan con el aire de combustión mientras aún están en el quemador.