Retención de SO2 con sorbentes cálcicos durante la oxicombustión en lecho fluidizado

La emisión a la atmósfera de gases contaminantes procedentes de la combustión de combustibles fósiles como el carbón para la obtención de energía puede causar diferentes problemas medioambientales. Entre ellos destaca el efecto invernadero y la lluvia ácida, cuyos principales contribuyentes son el CO2 y el SO2, respectivamente. En la actualidad, se están desarrollando nuevas tecnologías para la captura del CO2 cuya finalidad es obtener a la salida del proceso una corriente de gases con elevada concentración de CO2 para su posterior almacenamiento, evitando así su emisión a la atmósfera. Es dentro de este contexto en donde se encuentra la técnica de oxicombustión. La oxicombustión es una variación de la combustión convencional con aire. En este proceso, el combustible se quema con oxígeno puro diluido con gas recirculado (30% O2 a la entrada de la caldera), produciendo una corriente de gases a la salida del combustor con concentraciones elevadas de CO2, de hasta el 95%, lo que facilita notablemente la captura del CO2. Los combustores de lecho fluidizado (LF) son muy apropiados para este sistema de combustión, ya que además permiten la desulfuración de los gases de combustión en el propio combustor mediante la alimentación de sorbentes cálcicos. Dependiendo de las condiciones de operación del combustor (presión parcial de CO2 y temperatura), el sorbente cálcico se comporta de manera diferente. La reacción de sulfatación puede llevarse a cabo por dos vías: sulfatación directa del sorbente en condiciones no calcinantes o sulfatación del sorbente calcinado en condiciones calcinantes. Condiciones calcinantes: CaCO3 CaO + CO2 CaO + SO2 + ½ O2 CaSO4 + CO2 Condiciones no calcinantes: CaCO3 + SO2 + ½ O2 CaSO4 + CO2 El objetivo de este trabajo consiste en estudiar en profundidad estas vías de retención de SO2 con sorbentes cálcicos con el fin de optimizar la temperatura de trabajo de los combustores de LF operando en condiciones de oxicombustión. La estructura porosa del sorbente tiene una gran influencia en el proceso de sulfatación, por lo que se ha analizado su efecto utilizando diferentes sorbentes cálcicos: dos calizas, “Brecal” y “Granicarb”, de la comarca de EL Bierzo (León) y de la cuenca de Teruel respectivamente, y una dolomita procedente de la Sierra de Arcos (Teruel). Se ha realizado un estudio detallado en termobalanza de la reacción de calcinación mediante rampas de temperatura hasta 950ºC a diferentes concentraciones de CO2. El efecto de las condiciones de operación sobre el proceso de retención de SO2 (temperatura, concentración de CO2, concentración de SO2 y tamaño de partícula) se ha estudiado en una planta de LF discontinuo inyectando instantáneamente cargas de sorbente al reactor en donde se ha observado que el proceso de sulfatación se realiza en dos etapas: la primera está controlada por la reacción química hasta que se taponan los poros, y la segunda por difusión a través de la capa de producto que se va formando alrededor de la partícula. Además, se ha analizado el efecto de la temperatura de operación en una planta de LF con alimentación continua de carbón y sorbente operando tanto en condiciones de combustión con aire enriquecido como en condiciones de oxicombustión. Se ha observado que existe un óptimo de temperatura para la retención de SO2