Formation of alkali salt deposit in biomass combustion

Resumen

En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la formación de depósitos de cloruros alcalinos sobre superficies refrigeradas de calderas de biomasa, prestando especial atención a la interacción de cloro-azufre-álcali a altas temperaturas en sistemas de combustión. Diferentes ensayos de deposición con dos biomasas reales (orujillo y cardo), como así como con varios materiales sintéticos, se han llevado a cabo en un reactor de flujo laminar para una serie de condiciones representativas de las habitualmente prevalecientes en el interior de calderas de biomasa. Una serie de parámetros, tales como la temperatura de los gases alrededor de las sondas, la temperatura de superficie, y la concentración de SO2 en los gases de combustión, se han cambiado con el fin de analizar su influencia sobre las características de los depósitos de ceniza (morfología, espesor, composición ...). La morfología de los depósitos en las muestras experimentales indican que el camino predominante de la deposición de sales alcalinas (en las condiciones exploradas en este trabajo) es la termoforesis de aerosoles, bien formados en la capa límite térmica, bien en el flujo externo de gas (en el caso de que las condiciones del gas permitan su formación). La contribución de cada mecanismo de deposición posible también ha sido estudiada mediante la comparación de los resultados experimentales obtenidos con las predicciones teóricas de un modelo de deposición desarrollado por Castillo y Rosner (1989). Por lo general, las tendencias experimentales han concordado bien con las calculadas de acuerdo a los mecanismos de la llegada de pequeñas partículas a la superficie de deposición. Además, el buen acuerdo encontrado entre los cálculos y las medidas experimentales apoya la aplicación del modelo por Castillo y Rosner para la predicción cuantitativa de las tasas de formación de depósitos. En cuanto a la composición de los depósitos, algunos resultados experimentales sugieren que la sulfatación de cloruro en los depósitos es significativa en experimentos cortos (es decir, minutos u horas). Estas observaciones se han confirmado y cuantificado mediante el estudio de la sulfatación de KCl en el depósito por medio de experimentos específicos, de cuyos resultados se ha obtenido una expresión cinética para dicha reacción de sulfatación en el depósito.