Efecto de las condiciones de desvolatilización de carbones pulverizados sobre las características físicas de carbonizados

The effect of pulverised coal’s devolatilisation conditions on char physical characteristics

Se estudia el efecto de las condiciones de operación de desvolatilización de carbón pulverizado sobre las características físicas de carbonizados. Para este estudio se diseñó y construyó un sistema de desvolatilización en el que se desvolatilizaron tres carbones bituminosos a tres tiempos (100, 150 y 300 ms) y tres temperaturas (900, 1.000 y 1.100 °C). Los carbonizados se caracterizaron respecto de su porosidad, volumen de poro, área superficial y distribución de tamaño de partícula. Se encontró que la porosidad y el volumen de poro de los carbonizados se reducen al aumentar la temperatura y el tiempo de desvolatilización. De igual manera, se halló que las condiciones de operación de desvolatilización no producen ningún efecto sobre el área superficial de los carbonizados. Sin embargo, respecto de la distribución de tamaño de partícula, las de carbonizado presentaron mayores tamaños que sus respectivos carbones sin tratar.

Introducción

Los procesos físicos que ocurren durante el calentamiento de combustibles sólidos, como la biomasa y el carbón, son comúnmente la pirolisis, la desvolatilización, la gasificación y la combustión. En cada uno de estos procesos el combustible sólido se descompone emitiendo gases y vapores, y  se obtiene, además, un producto sólido. En el proceso de desvolatilización los productos son alquitrán, vapor de agua y un sólido residual denominado carbonizado.

Se ha reportado (Cloke, 1994; Cai, 1996; Petersen, 1998; Yu,  2003a) que las condiciones de desvolatilización como  la temperatura y el tiempo de desvolatilización, además de las características intrínsecas del carbón (Jones, 1985; Cloke, 1994; Valentim, 2004), determinan las características físicas del carbonizado residual. El conocimiento de estos parámetros proporciona información acerca del tipo de carbonizado que se produce, de tal manera que se puede inferir, al comparar carbones entre sí, qué tan rápida o lentamente se quema un carbón en una caldera. De igual manera, si se habla de la combustión de un carbón en una caldera, se puede inferir cuál carbón necesita más tiempo para reducir la cantidad de inquemados o la perdida de energía por calentamiento de las cenizas, en el caso de que el carbón se queme muy rápidamente. Los carbones que requieren un mayor tiempo en las calderas son aquellos que tienen una menor porosidad, menor volumen total de poro, son más densos y tienen menor área superficial específica.

El objetivo de este trabajo es determinar el efecto de las condiciones de desvolatilización de carbones pulverizados sobre las características físicas del carbonizado residual. Las características físicas tenidas en cuenta para determinar dicha relación fueron: la densidad aparente y real, la porosidad, el volumen total de poro, el área superficial específica y la distribución de tamaño de partícula.