Existen tres tipos principales de calderas de lecho fluidizado:
1. Sistema típico de combustión de lecho fluidizado (AFBC) de presión normal
2. Sistema de combustión de lecho fluidizado circulante a presión atmosférica
3. Sistema de combustión de lecho fluidizado presurizado (PFBC)
6.3 Tipos de calderas de combustión de lecho fluidizado
Existen tres tipos básicos de calderas de combustión de lecho fluidizado:
1. Sistema de combustión de lecho fluidizado clásico atmosférico (AFBC)
2. Sistema de combustión de lecho fluidizado circulante atmosférico
3. Sistema de combustión en lecho fluidizado presurizado (PFBC)
La calidad de la fluidización depende principalmente del tamaño de las partículas y de la velocidad del gas. La velocidad promedio de las partículas sólidas es más lenta que la de los gases, como se muestra en la Figura 6.2. La diferencia entre la velocidad promedio de las partículas y la velocidad promedio del gas se llama velocidad de flujo de deslizamiento. La velocidad de deslizamiento entre el sólido y el gas debe ser lo más grande posible para lograr una buena transferencia de calor y un contacto cercano.
La fluidización depende en gran medida del tamaño de las partículas y de la velocidad del aire. Como se muestra en la Figura 6.2, la velocidad promedio de las partículas sólidas aumenta más lentamente que la velocidad de los gases. La diferencia entre la velocidad promedio del sólido y la velocidad promedio del gas se llama velocidad de deslizamiento. Se requiere una velocidad de deslizamiento máxima entre el sólido y el gas para una buena transferencia de calor y un contacto cercano.
Si las arenas movedizas se calientan a la temperatura de ignición del carbón y luego el carbón se rocía continuamente en el lecho fluidizado, el carbón se quemará rápidamente y el lecho puede alcanzar una temperatura uniforme. El rango de temperatura de la combustión en lecho fluidizado (FBC) es de aproximadamente 840 °C a 950 °C. Debido a que esta temperatura es mucho más baja que la temperatura de fusión de las cenizas, se pueden evitar problemas como la fusión de las cenizas.
Si las partículas de arena en estado fluidizado se calientan hasta la temperatura de ignición del carbón y el carbón se pulveriza continuamente en el lecho, el carbón se quemará rápidamente y el lecho alcanzará una temperatura uniforme. La combustión en lecho fluidizado (FBC) ocurre entre aproximadamente 840°C y 950°C. Dado que esta temperatura está muy por debajo de la temperatura de fusión de las cenizas, se evita la fusión de las cenizas y los problemas relacionados.
Debido al alto coeficiente de transferencia de calor, se pueden obtener temperaturas de combustión más bajas. El alto coeficiente de transferencia de calor se atribuye a la rápida mezcla en el lecho fluidizado y a la eficiente recolección de calor a través de los tubos de transferencia de calor y las paredes de transferencia de calor en el lecho. La velocidad del gas se mantiene entre la velocidad mínima de fluidización y la velocidad de arrastre de partículas, asegurando así un funcionamiento estable del lecho fluidizado y evitando el arrastre de partículas en el flujo de gas.
El alto coeficiente de transferencia de calor logra temperaturas de combustión más bajas debido a la rápida mezcla en el lecho fluidizado y la extracción eficiente de calor del lecho a través de los tubos de transferencia de calor y las paredes del lecho. La velocidad del gas se mantiene entre la velocidad mínima de fluidización y la velocidad de arrastre de partículas. Esto asegura un funcionamiento estable del lecho y evita el arrastre de partículas en el flujo de aire.
El proceso de combustión requiere tres elementos (denominados 3T), a saber, tiempo, temperatura y turbulencia. En las calderas de lecho fluidizado, la turbulencia se consigue mediante fluidización. Aumentar el grado de mezcla puede producir energía térmica distribuida uniformemente a temperaturas más bajas; el tiempo de residencia de las partículas es mucho más largo que la combustión tradicional con parrilla fija, por lo que el sistema de combustión en lecho fluidizado puede liberar energía térmica de manera más eficiente a temperaturas más bajas.
El proceso de combustión requiere tres "T": tiempo, temperatura y turbulencia. En FCB, la turbulencia es causada por la fluidización. La mezcla mejorada produce calor distribuido uniformemente a temperaturas más bajas. Los tiempos de residencia son muchas veces más largos que los de los hornos tradicionales de combustión por capas. Por lo tanto, los sistemas FBC liberan calor de manera más eficiente a temperaturas más bajas.
Debido al uso de piedra caliza como lecho de partículas, las emisiones de óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno en la cámara de combustión se pueden controlar sin añadir ningún equipo, lo que marca la diferencia entre las calderas de lecho fluidizado y las calderas tradicionales. Una de las principales ventajas.
Dado que se utiliza piedra caliza como lecho de partículas, el control de las emisiones de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno en la cámara de combustión se logra sin ningún equipo de control adicional. Ésta es una de las principales ventajas de las calderas tradicionales.