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Nuevas tecnologías de combustión

Los dos problemas principales de la combustión de carbón en las centrales eléctricas son la emisión de contaminantes y el bajo rendimiento.

Las centrales térmicas crean problemas ecológicos graves. Los óxidos de azufre emitidos a la atmósfera se convierten en ácido sulfúrico que, al caer con la lluvia, destruye los bosques. Es el fenómeno, bien conocido, de las «lluvias ácidas». Los óxidos de nitrógeno tienen también efectos nocivos.

Por otra parte, el rendimiento de una central de carbón convencional es relativamente bajo.

En la actualidad se está trabajando, con el apoyo de la Comunidad, en estos dos frentes. Este artículo tiene por objeto explicar brevemente los principales procedimientos y presentar la terminología correspondiente en inglés y español.

Recordemos que, en una central térmica convencional, el carbón u otro combustible se quema en una caldera y el calor generado se utiliza para producir vapor, el vapor mueve una turbina y ésta, a su vez, un alternador, produciéndose así la electricidad. Una buena parte del calor generado en este proceso se pierde.

Cogeneración

Un concepto que encontramos frecuentemente es el de «cogeneración» o «generación combinada de calor y electricidad» (cogeneration, combined heat and power generation); con este término se designa la producción al mismo tiempo de calor y electricidad. En un sistema de cogeneración se recoge el calor generado y se utiliza, por ejemplo, para redes de calefacción urbana (district heating, frecuente en los países nórdicos) o para procesos industriales (secado en las papeleras, etc.).

Combustión en lecho fluido

Otro avance importante ha sido la «combustión en lecho fluido» (a veces se dice también «fluidizado») (fluidised bed combustion). Consiste en quemar el carbón en un lecho de partículas inertes, fluidizado mediante una corriente de aire que hace que burbujee. Al mismo tiempo se inyecta piedra caliza que se combina con el azufre y forma un compuesto, que se retira con las cenizas. De este modo, se mejora la combustión y se emiten a la atmósfera menos partículas y menos SO2.

Combustión en lecho fluido circulante

El método anterior se ha mejorado mediante «la combustión en lecho fluido circulante» (circulating fluidised bed combustion). En esta variante, las partículas son transportadas desde el horno a intercambiadores de calor donde se enfrían y vuelven a la cámara de combustión para mezclarse, de nuevo, con el carbón.

Combustión en lecho fluido a presión

La «combustión en lecho fluido a presión» (pressurized fluid bed combustion) consiste en inyectar aire a presión en la cámara de combustión, al mismo tiempo que se añade dolomita (carbonato mixto de calcio y magnesio) para eliminar el azufre.

Ciclo combinado

Aunque estos sistemas son mucho menos contaminantes, el rendimiento sigue siendo bajo. Para mejorarlos, se ha experimentado el llamado «ciclo combinado» (combined cycle); en éste los gases producidos por la combustión de un combustible fósil hacen funcionar directamente una turbina de gas y los gases de escape de ésta, todavía muy calientes, se aprovechan para producir vapor, que impulsa, a su vez, otra turbina de vapor.

Ciclo combinado con gasificación integrada

Una vía alternativa es gasificar el carbón en vez de quemarlo. El gas caliente se enfría, recogiéndose el calor para su utilización en otra parte del ciclo, y se limpia de sustancias contaminantes. A continuación se quema y los gases resultantes d esta combustión se utilizan para propulsar una turbina de gas. Los gases de escape de ésta, todavía muy calientes, se aprovechan para producir vapor, otra turbina de vapor.

Ciclo combinado con gasificación integrada

Una vía alternativa es gasificar el carbón en vez de quemarlo. El gas caliente se enfría, recogiéndose el calor para su utilización en otra parte del ciclo, y se limpia de sustancias contaminantes. A continuación se quema y los gases resultantes de esta combustión se utilizan para propulsar una turbina de gas. Los gases de escape de la turbina se usan para producir vapor, que mueve una segunda turbina de vapor, como en el ciclo combinado mencionado anteriormente. Este método se denomina «ciclo combinado con gasificación integrada» (CCGI) (integrated gasification combined cycle (IGCC)).

José Bouzas

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