Comparación entre Pared de Membrana y Pared de Ladrillo Refractario en un Gasificador
En un gasificador, se pueden utilizar diferentes tipos de paredes. Dos opciones comunes son:
- Pared de membrana: Mayor durabilidad.
- Pared de ladrillo refractario: Menor coste y mejor aislamiento.
Intercambiabilidad de Gases: Conceptos Fundamentales
¿Qué interés tiene el estudio de la intercambiabilidad de gases?
El principal interés radica en asegurar el uso de dos gases diferentes en la misma instalación y equipos sin necesidad de ajustes.
¿Qué significado físico tiene el índice de Wobbe?
El índice de Wobbe representa el flujo calorífico del combustible y se mide en kWh/m3.
¿Qué diferencia existe entre la entalpía de combustión de un gas y su poder calorífico superior (PCS)?
El PCS es igual a la entalpía de combustión del gas menos el calor latente de vaporización del agua producida en la combustión.
Precaptura de CO2 en Syngas
Para la precaptura de CO2 del syngas mediante una columna de aminas, interesa que la presión parcial del CO2 sea lo más alta posible.
Estructura de un Gasificador de Pared de Membrana
En un recorrido radial desde el ambiente hacia la zona de reacción, un gasificador de pared de membrana presenta la siguiente estructura:
- Chapa exterior
- Fluido a presión
- Membrana
- Refractario poroso
- Escoria vitrificada
- Escoria fundida
- Zona de reacción
Criterio de Intercambiabilidad de Delbourgh
El criterio de Delbourgh (W’ y C) permite estudiar:
- Retroceso de llama
- Desprendimiento de llama
- Combustión no higiénica
Presión de Trabajo en Gasificadores
Los gasificadores que actualmente trabajan a 40 bar lo hacen porque trabajar a presión disminuye el tamaño de los equipos.
Alimentación Seca vs. Húmeda en Gasificadores
En la alimentación seca a un gasificador se logran menores presiones que en la alimentación húmeda, pero se requieren más equipos.
Desprendimiento de Llama en Quemadores
¿Qué significa que hay desprendimiento de llama?
Significa que la velocidad de combustión es menor que la velocidad de salida del gas. Este fenómeno depende de los parámetros C y W del criterio de Delbourgh.
Planta Claus en un Gasificador
En un gasificador, la planta Claus recibe un gas agrio proveniente de la unidad de aminas.
Combustión No Higiénica en Quemadores
¿Qué significa que una combustión no es higiénica?
Significa que se produce una cantidad elevada de CO (monóxido de carbono). Este fenómeno depende principalmente del parámetro W del criterio de Delbourgh, y en menor medida de C.
Composición del Gas Natural de Consumo Doméstico
El gas natural de consumo doméstico está compuesto por:
- Nitrógeno (N2)
- Dióxido de carbono (CO2)
- Metano (CH4)
- Propano (C3H8)
- Butano (C4H10)
Comparación entre GICC y CCGN
Comparando un Ciclo Combinado con Gasificación Integrada (GICC) con un Ciclo Combinado de Gas Natural (CCGN), el GICC presenta:
- Mayores costes de operación y mantenimiento (O&M)
- Mayores costes de capital
- Menor rendimiento
- Menor disponibilidad
Propano vs. Butano en Bombonas
Si comparamos el propano con el butano en bombonas individuales para consumo doméstico o comercial, el propano exige un mayor espesor de bombona para una misma temperatura ambiente, debido a su mayor presión de vapor.
Gasificación en Refinerías
Una refinería puede tener interés en la gasificación porque el syngas (gas de síntesis) se puede utilizar como:
- Combustible para producir calor y electricidad.
- Materia prima para producir H2, combustibles líquidos y metanol.
El syngas es una mezcla de H2 y CO.
Importación de Gas Natural de Alto PCS en EE. UU.
¿Cómo podría importarse un gas natural de alto PCS en EE. UU., que tiene un sistema gasístico basado en un GN de bajo PCS?
Existen dos opciones:
- Separando los gases licuados del petróleo (GLP).
- Mezclando el gas natural de alto PCS con nitrógeno (N2).
Reacción CO + H2O = CO2 + H2
Para la reacción CO + H2O = CO2 + H2 (con ΔHr = -41 kJ/mol), si interesa producir la mayor proporción posible de H2, convienen:
- Bajas temperaturas.
- Introducir a la entrada del reactor una gran cantidad de H2O.
Ventajas de la Gasificación frente a la Combustión Directa
La gasificación, en comparación con la combustión directa, disminuye las emisiones de partículas y de sustancias contaminantes.
Almacenamiento de Propano a Granel
En un depósito de propano a granel que sirve a un particular mediante la fase de vapor del depósito, si disminuye la temperatura ambiente:
- Disminuye la presión.
- Disminuye el caudal de vapor disponible.
Almacenamiento de GNL
En el almacenamiento de Gas Natural Licuado (GNL), el cociente de densidades (dGNL/dGN) es aproximadamente 600. Sin embargo, si aumenta la temperatura, la densidad del GNL disminuiría.
Cálculo del PCI del Metano
Suponiendo metano puro con un PCS = 40 MJ/m3 y un calor de vaporización del agua de 2.2 MJ/kg, el Poder Calorífico Inferior (PCI) del CH4 es aproximadamente 36 MJ/m3. El PCI del gas natural es aproximadamente 32 MJ/m3.
Recorrido de un Átomo de Carbono en un GICC
Contemplando el recorrido de un átomo de carbono (C) de un carbón alimentado a un GICC, el recorrido más lógico será:
- Parque de carbones
- Molienda
- Puesta a presión
- Gasificador
- Limpieza de partículas
- Tratamiento de gases ácidos
- Turbina de gas
- Caldera de recuperación de calor
- Chimenea
Criterio de Intercambiabilidad de ENAGAS en España
El criterio de intercambiabilidad usado por ENAGAS en España consiste en:
- Índice de Wobbe.
- PCS.
- Punto de rocío de hidrocarburos y de agua.
- Algunos datos de composición.
Potencial de Combustión de Delbourgh
¿Qué significado físico tiene el potencial de combustión de Delbourgh?
Está relacionado con la velocidad de combustión del gas.
Retroceso de Llama
El retroceso de llama se produce porque la velocidad de combustión es mayor que la velocidad de salida del gas. Por lo tanto, el gas de sustitución tiene un valor de C (del criterio de Delbourgh) menor que el gas de ajuste.
Comparación Económica entre GICC y CCGN
Comparando un proyecto GICC con el de un CCGN, ambos de 400 MWe, la electricidad generada con un GICC tiene:
- Poca sensibilidad al precio del gas natural (GN).
- Mucha sensibilidad al precio de los materiales de la ingeniería.
Poder Calorífico Superior de Diferentes Combustibles
El poder calorífico superior del hidrógeno (H2), metano (CH4), propano (C3H8) y butano (C4H10) puros es, en ese orden, y expresado en MJ/kg:
- Hidrógeno: 142
- Metano: 55,5
- Propano: 50,3
- Butano: 49,5
Relación H2/CO en un Gasificador de un IGCC
Un gasificador de un IGCC (Ciclo Combinado con Gasificación Integrada) no tiene una relación H2/CO obligatoria. Esta relación puede variar según las necesidades del proceso.
Influencia de la Densidad Relativa en la Seguridad del Almacenamiento de Gases Combustibles
Si la densidad relativa de un gas combustible es menor de 0.8, el gas podría estratificarse en altura, lo que implica un riesgo de seguridad.