Características termogravimétricas de carbonizados obtenidos a altas velocidades de calentamiento

Thermogravimetric characteristics of char obtained at high heat rate

La reactividad de un carbón en los procesos de combustión la determinan las características termogravimétricas de sus carbonizados. En este trabajo se estudiaron las características termogravimétricas de carbonizados obtenidos en una reactor tubular de caída. Los carbonizados proceden de la desvolatilización de tres carbones bituminosos, se prepararon a tres tiempos (100, 150 y 300 ms), tres temperaturas (900, 1.000 y 1.100 °C) de desvolatilización y a altas velocidades de calentamiento (104K/s). Estos carbonizados se quemaron para obtener los perfiles de combustión por termogravimetría no isotérmica (calentando hasta 900°C) y por termogravimetría isotérmica a temperaturas de quemado 700, 800 y 900 °C. Por termogravimetría no isotérmica se determinaron las temperaturas características (temperaturas de ignición, pico y final). Se encontró que los carbonizados del carbón La Yolanda presentan los mayores valores de las temperaturas características. Por termogravimetría isotérmica se encontró que la velocidad de quemado de los carbonizados de los tres carbones disminuye con el aumento del tiempo de desvolatilización y de la temperatura de quemado.

Introducción

La mayoría de los procesos industriales a nivel mundial requieren generar vapor, que se utiliza para el calentamiento de materias primas o para la generación de electricidad. Este vapor se puede generar a través de la quema de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. En algunas plantas de manufactura y en termoeléctricas  se utiliza principalmente el carbón como combustible. Esto se hace debido a la facilidad de obtener el carbón y a los bajos precios del mismo. El criterio más importante de compra de carbón es su calidad, que se mide a través del contenido de humedad, ceniza, volatilidad y poder calorífico, aunque en algunos casos es  necesario conocer el perfil de quemado de cada carbón para determinar: a. la temperatura de inicio, b. el momento en  que entrega   su máxima energía, y c. el tiempo necesario de permanencia en el sistema de materia combustión para evitar las pérdidas de energía por calentamiento de la ceniza. Los perfiles de combustión o perfiles de quemado son obtenidos a través de termogravimetría, la  cual es una técnica de análisis térmico donde el cambio de masa de una muestra (pérdida o ganancia de masa) se determina como función de la temperatura y/o tiempo (Prieto, 1998). El análisis térmico se define como un grupo de técnicas en las cuales una propiedad física de una sustancia o sus productos de reacción se mide como una función de la temperatura, al tiempo que la sustancia se somete a un controlado programa de incremento de temperatura (Wesley, 1986).