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CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA DE MOLIENDA DE CARBÓN ...

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<strong>CARACTERIZACIÓN</strong> <strong><strong>DE</strong>L</strong> <strong>SISTEMA</strong> <strong>DE</strong> <strong>MOLIENDA</strong> <strong>DE</strong><br />

<strong>CARBÓN</strong> PULVERIZADO <strong>DE</strong> UNA CENTRAL TÉRMICA<br />

MEDIANTE SIMULACIÓN CFD<br />

E. Domingo, I.Arauzo, A. Gil, I. Iranzo,<br />

Centro de Investigación del Rendimiento de Centrales Eléctricas (CIRCE)<br />

Centro Politécnico Superior, Universidad de Zaragoza<br />

1. Introducción<br />

El sistema de molienda es uno de los equipos auxiliares más importantes de los instalados<br />

en una central térmica. Su funcionamiento afecta directamente al rendimiento de caldera dado<br />

que es el responsable de la preparación del combustible. Su consumo supone de un 10 a un 25<br />

% del consumo total de auxiliares.<br />

El control y el análisis de los parámetros característicos del molino es muy difícil cuando se<br />

trata de trabajar con instalaciones reales. En algunas ocasiones puede disponerse de una<br />

instalación experimental, con molinos de pequeño tamaño construidos expresamente para la<br />

caracterización del comportamiento y su posterior escalación. En estos casos los molinos<br />

experimentales suelen tener una relación de tamaños que varía de 1:10 a 1:5 respecto del equipo<br />

real. Durante estos estudios puede disponerse de información mucho más completa y fiable que<br />

la habitual en una planta industrial. Sin embargo, a la hora de una aplicación práctica surgen<br />

inconvenientes importantes, debido principalmente al alto coste de la investigación relacionada<br />

con la modelización de una instalación en concreto. Por otra parte, existen factores de<br />

importancia como son la influencia del desgaste de las piezas de molienda que no suelen<br />

estudiarse en este tipo de trabajos, pero que pueden ser de gran importancia en una instalación<br />

real.<br />

Uno de los factores más relevantes del funcionamiento de los molinos es la distribución de<br />

caudal de carbón a quemadores. En las actuales instalaciones para producción de energía<br />

eléctrica un molino de carbón pulverizado alimenta a un cierto número de quemadores,<br />

habitualmente entre cuatro y seis (Scott 1995 [1]). Las desigualdades en la distribución de<br />

caudal pueden tener efectos tan negativos como la escorificación o la inestabilidad de llama en<br />

el proceso de combustión (Scott 1995 [1]). Este es un tema que no suele tratarse en los trabajos<br />

sobre modelos avanzados de calderas de carbón pulverizado. Las referencias sobre medidas en<br />

planta son también escasas debido a la complejidad del proceso de medida y la escasa<br />

repetibilidad de los ensayos.<br />

En este trabajo se presenta un modelo de simulación avanzado para la determinación de la<br />

distribución de caudal entre conductos de salida de molinos mediante la utilización de técnicas<br />

de fluido dinámica computacional. La simulación se ha aplicado a los molinos instalados en la<br />

1


Central Térmica de Teruel y los resultados obtenidos han sido validados con ensayos realizados<br />

en planta.<br />

2. Descripción de la instalación<br />

La Central Térmica Teruel tiene tres grupos gemelos de 350 MWe alimentados por carbón<br />

pulverizado. Las calderas son de fuegos frontales, circulación natural, una etapa de<br />

recalentamiento y tiro equilibrado. La temperatura de vapor se controla por medio de<br />

atemperaciones de vapor para el vapor sobrecalentado y mediante compuertas de regulación de<br />

gases para el vapor recalentado. Algunos datos nominales son para el vapor principal: caudal<br />

1090 t/h, presión: 169 kgf/cm 2 , temperatura:540 ºC y para el vapor recalentado: caudal 960 t/h,<br />

presión: 40 kgf/cm 2 , temperatura: 540 ºC. La disposición de la caldera está representada en la<br />

figura 1.<br />

zona<br />

radiante<br />

paredes de<br />

agua<br />

Quemadores molino D<br />

Quemadores molino C<br />

Quemadores molino E<br />

Quemadores molino B<br />

Quemadores molino F<br />

Quemadores molino A<br />

SH2<br />

hogar<br />

SH3<br />

2<br />

SH1<br />

EC2<br />

EC1<br />

HRZ<br />

RH<br />

zona<br />

convectiva<br />

SH = sobrecalentador<br />

RH = recalentador<br />

HRZ = zona de recuperación de calor<br />

EC = economizador<br />

Figura 1. Esquema de la caldera C.T.Teruel.<br />

Respecto al sistema de molienda instalado en la C.T.Teruel (figura 2), hay que distinguir<br />

dos flujos: aire y carbón. El circuito aire- gases está constituido por los líneas idénticas en<br />

paralelo que se denominan A y B.<br />

Los ventiladores de tiro forzado (VTF) impulsan el aire de combustión hacia la caldera. El<br />

aire impulsado por el VTF se separa en dos flujos, el 35 % aproximadamente como aire<br />

primario y el resto como aire secundario. El aire primario se utiliza como fluido de transporte y<br />

secado del carbón pulverizado. El aire secundario se introduce a la caldera, después de una<br />

etapa de precalentamiento. El aire primario llega hasta los ventiladores de aire primario que le<br />

proporcionan un aumento de presión. A la salida del ventilador el flujo se divide en dos nuevas<br />

corrientes: aire caliente (aire primario intermedio) y aire frío (aire de atemperación). El aire<br />

caliente pasa por el precalentador de aire primario. El aire caliente y el aire de atemperación se<br />

mezclan y son introducidos en el molino. Las características de operación del sistema de<br />

molienda se muestran en la tabla 1.


Aire<br />

atmosférico<br />

Aire<br />

atmosférico<br />

Aire<br />

secundario<br />

VTF B VAP B<br />

Aire<br />

secundario<br />

Aire<br />

primario<br />

VTF A VAP A CAV<br />

VTF = Ventilador de tiro forzado<br />

VAP = Ventilador de aire primario<br />

CAV = Calentadores aire – vapor<br />

1 = Regulación de caudal de aire de atemperación<br />

2 = Regulación de caudal de aire total al molino<br />

4 = Aire de cierres<br />

5 =Aire de fugas<br />

CAV<br />

Aire<br />

primario<br />

Aire de<br />

atemperación<br />

Precalentador A<br />

Precalentador B<br />

Aire de<br />

atemperación<br />

3<br />

Colector común de aire caliente<br />

1 Molino 1<br />

3<br />

2<br />

5<br />

1<br />

4<br />

Molino 2<br />

3<br />

2<br />

4<br />

5<br />

1 Molino 3<br />

3<br />

2<br />

4<br />

5<br />

1 Molino 4<br />

3<br />

2<br />

5<br />

1<br />

4<br />

Molino 5<br />

3<br />

2<br />

5<br />

1<br />

4<br />

Molino 6<br />

3<br />

2<br />

5<br />

4<br />

Figura 2. Sistema de molienda instalado en la C.T.Teruel.<br />

Tabla 1. Características de operación del sistema de molienda (valores de diseño)<br />

Característica de operación Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3<br />

Tipo de carbón Subbitum Subbitum Subbitum<br />

PCS (kcal/kg) 3915 3119 3119<br />

HGI 60 60 60<br />

Humedad total (%) 20.60 23.8 23.8<br />

Humedad superficial (%) 12.35 15.55 15.55<br />

Tamaño de carbón (mm) 51 51 51<br />

Carga unidad (%carga total) 100 100 50<br />

Nº molinos en servicio 5 6 4<br />

Caudal de carbón por molino (kg/s) 15 9.9 7.7<br />

% carbón pulverizado a través del tamiz de 300 μm 98 >98 >98<br />

% carbón pulverizado a través del tamiz de 75 μm 70 75 76<br />

Consumo eléctrico por molino (kW) 453 453 453<br />

Presión de molienda, molino lleno (MPa) 21.4 21.4 21.4<br />

Presión de molienda, plena carga (MPa) 34.5 34.5 34.5<br />

Caudal de aire por molino (kg/s) 18-22 18-22 18-22<br />

Temperatura aire-carbón pulverizado a la salida del<br />

molino (ºC)<br />

70-80 70-80 70-80<br />

El sistema de molienda instalado en la C. T. Teruel consta de seis molinos verticales de<br />

rodillos en planetario, del tipo MB-23 (figura 3) suministrados por Foster Wheeler [2]. Cada<br />

molino tiene un clasificador estático que puede ser ajustado manualmente a 10 posiciones. El<br />

carbón cae a la mesa de molienda proveniente del alimentador, los rodillos lo trituran y el aire


primario, que entra por el conducto situado debajo de la mesa de molienda se encarga de secar<br />

el carbón pulverizado y transportarlo hasta la zona de clasificación del molino. Las partículas de<br />

mayor tamaño no son arrastradas y caen a la zona de molienda. El nuevo flujo pasa a la zona de<br />

clasificación primaria dónde están situados los álabes que regulan la sección de paso, en esta<br />

zona se realiza una nueva selección del carbón que irá a caldera.<br />

Los seis molinos se identifican con letras que van desde la A hasta la F y su situación<br />

corresponde a un orden alfabético siendo el A el que está situado el primero a la izquierda y el<br />

molino F el que está situado más a la derecha. Cada uno de los molinos alimenta una fila de<br />

cuatro quemadores cada una, la distribución de cada fila está representada en la figura 1.<br />

Carbón<br />

pulverizado<br />

3. Simulación CFD<br />

Entrada de carbón bruto<br />

4<br />

ZONA <strong>DE</strong><br />

CLASIFICACIÓN<br />

ZONA <strong>DE</strong><br />

<strong>MOLIENDA</strong><br />

Figura 3. Molino Foster-Wheeler MB-23.<br />

3.1 Herramienta empleada para la simulación<br />

La fluidodinámica computacional, conocida como CFD (Computational Fluid Dynamics),<br />

permite reproducir el comportamiento de sistemas en los que se ven implicados movimientos de<br />

fluidos, transferencia de calor o fenómenos asociados como reacciones químicas o radiación,<br />

por medio de la resolución numérica de las ecuaciones que describen estos fenómenos. La<br />

técnica es muy potente y engloba un gran número de aplicaciones a situaciones tan diversas<br />

como por ejemplo ingeniería del automóvil o equipos eléctricos y electrónicos.<br />

Debido a las necesidades de facilitar la labor de manejo de los códigos CFD, todos los


paquetes comerciales disponen de tres bloques principales que agrupan los pasos de cualquier<br />

aplicación de este tipo [3]: pre-procesador, procesador y post-procesador.<br />

Durante la etapa de preprocesamiento se introducen todos los parámetros y variables<br />

necesarias para definir completamente el problema. El pre-procesador es el responsable de<br />

traducir toda la información introducida por el usuario a un lenguaje comprensible para el<br />

procesador.<br />

Las fases de esta etapa son: definición de la geometría de la región estudiada (mediante<br />

software de diseño gráfico tipo CAD), generación del mallado del dominio, selección de los<br />

fenómenos físicos y químicos que necesitan ser modelados, definición de las propiedades del<br />

fluido y por último especificación de las condiciones de contorno. Más del 50 % del tiempo<br />

necesario para desarrollar un proyecto industrial con CFD es empleado en la definición de la<br />

geometría y en la generación de la malla [3].<br />

Con respecto al procesador su labor principal es resolver numéricamente el sistema de<br />

ecuaciones generado y conseguir una solución en cada nodo del mallado. Los resultados<br />

obtenidos, después de ejecutar el procesador, consisten en un enorme volumen de datos<br />

numéricos. Los resultados se presentan en forma de ficheros preparados para ser consultados<br />

por el usuario o utilizarlos como fichero de entrada del post-procesador.<br />

Durante la etapa del postprocesamiento se realiza la visualización de los resultados<br />

obtenidos tras la resolución de las ecuaciones planteadas. Además de los gráficos, todos los<br />

paquetes comerciales producen ficheros de salida alfanuméricos y disponen de utilidades que<br />

facilitan la posterior manipulación de los resultados en un entorno externo al código CFD.<br />

El código CFD utilizado en este caso es el CFX 4.3 que ha sido desarrollado por CFX<br />

International AEA Technology [4].<br />

3.1 Generación de la geometría<br />

La mecánica de fluidos computacional se presenta como una magnífica herramienta de<br />

apoyo en la caracterización del funcionamiento de equipos industriales. En este trabajo se ha<br />

modelizado la zona de clasificación y los conductos de cada uno de los molinos instalados.<br />

Cada molino consta de cuatro conductos que conducen la mezcla aire - carbón pulverizado<br />

desde la salida del molino hasta los quemadores. El número total de conductos es de<br />

veinticuatro. La principal problemática que provoca esta disposición es debida a la gran<br />

cantidad de conductos de transporte que existen. Esto supone que la distribución geométrica de<br />

todos ellos no sea sencilla de diseñar. Para poder conectar todos los conductos a sus quemadores<br />

correspondientes, sin que existan interferencias entre ellos, hace falta dotar a dichos conductos<br />

de un número, más o menos elevado, de singularidades. Dichas singularidades consisten en<br />

codos de diferente ángulo y radio, que permiten adaptar los conductos al espacio existente. El<br />

número y disposición de estos codos en cada conducto, son algunas de las causas de que existan<br />

5


diferencias en las pérdidas de presión que se dan en cada uno de ellos. Las peculiaridades<br />

geométricas de los conductos se pueden ver por ejemplo en la figura 4 donde están<br />

representados los conductos correspondientes a los molinos A (situado a la izquierda de la<br />

instalación) y D (situado en el centro).<br />

Figura 4. Alzado y planta de la geometría correspondiente a los molinos A y D (simulación).<br />

En el caso de la zona de clasificación la principal dificultad que existe al reproducir dicha<br />

zona es debida a la presencia de los alabes. El número total de alabes que existen en la corona<br />

de clasificación es de 20. Cada uno de estos álabes abarca un ángulo de 18º en dicha corona.<br />

Con la geometría diseñada es posible reproducir las distintas posiciones que pueden adoptar los<br />

alabes.<br />

La complicada geometría de la zona de clasificación, impide conocer con exactitud las<br />

condiciones de velocidad y de presión con las que el flujo llega a la entrada de los conductos de<br />

transporte. Por esta razón, es necesario reproducir la geometría de dicha zona de clasificación,<br />

para que sea el propio código CFD el que calcule las condiciones del flujo en dichas secciones.<br />

Además al reproducir conjuntamente los cuatro conductos de transporte de cada molino, junto<br />

con su correspondiente zona de clasificación, será el propio código el que, al resolver las<br />

ecuaciones que describen el proceso, obtenga un valor para la distribución del caudal por cada<br />

conducto, siendo éste el objetivo último del estudio realizado.<br />

La generación de la geometría se lleva a cabo con el programa CFX-Build [4] integrado<br />

dentro del preprocesador. En primer lugar se introducen las coordenadas de la estructura a<br />

reproducir partiendo de los planos disponibles en la C. T. Teruel. La geometría es generada<br />

6


mediante un multibloque, el programa entiende la estructura creada como un conjunto de<br />

sólidos independientes. En el fichero de texto generado a partir del programa se introduce un<br />

código interno que permite al usuario variar la posición de los alabes para cada caso en<br />

concreto. En la figura 5 se muestran la estructura exterior e interior del clasificador.<br />

Figura 5. Estructura interna y externa del clasificador (simulación).<br />

Cuando ya se ha creado la geometría de los distintos sólidos que constituyen la estructura y<br />

se fijan las condiciones geométricas de contorno. Estas condiciones en el caso analizado son:<br />

superficie de entrada en la parte inferior del clasificador, superficies de salida en la parte final<br />

de los conductos y cada uno de los alabes queda definido como un sólido.<br />

El último paso es el mallado de la geometría. En este proceso el usuario fija la posición de<br />

los nodos en las zonas más complicadas de la geometría y el programa malla a partir de todos<br />

los nodos. El mallado del clasificador consta de 373.000 nodos. En la figura 6 se representa el<br />

mallado del clasificador para dos posiciones distintas de los alabes.<br />

Figura 6. Mallado del clasificador. Corte diametral (a), y corte transversal a la altura de los álabes<br />

para dos posiciones del mismo: Pos 10: α= 90º (b) y Pos. 7: α= 63º (c); donde se aprecia el giro de los<br />

álabes del clasificador.<br />

3.2 Condiciones elegidas para la simulación<br />

Para poder realizar el estudio es necesario establecer unas hipótesis iniciales, que parten<br />

de considerar que las condiciones de funcionamiento en el interior del molino garantizan una<br />

7


mezcla homogénea del flujo de aire y de carbón pulverizado en toda la sección transversal del<br />

molino. Esta hipótesis se justifica por la velocidad a la que giran las ruedas de molienda en el<br />

interior del molino. Los molinos verticales de rodillos en planetario, como los existentes en la<br />

C. T. Teruel, suelen tener una velocidad fija para su elemento móvil, en este caso la mesa de<br />

molienda. El rango en el que suelen funcionar este tipo de molinos, según diseño [5], está entre<br />

75 y 225 rpm. Dicha velocidad es suficiente para garantizar que la turbulencia generada en el<br />

interior del molino, debida al giro de las ruedas de molienda, es capaz de conseguir una mezcla<br />

del aire de transporte y del carbón pulverizado suficientemente homogénea. Apoyándose en la<br />

suposición anterior, se obtiene un flujo homogéneo que accede a la zona de clasificación del<br />

molino.<br />

Otra hipótesis que se ha realizado ha sido considerar que el carbón pulverizado ya ha<br />

sido secado por el aire primario en el interior de la zona de molienda. De esta forma puede<br />

afirmarse que el flujo aire y carbón pulverizado tiene una temperatura estable, es decir, el flujo<br />

es isotermo y por lo tanto, la transferencia de calor con el ambiente, que se da durante el<br />

transporte del carbón es despreciable.<br />

El flujo que entra al clasificador se puede considerar de alta turbulencia (Re>10 5 ) y en<br />

fase diluida (ρ carbón/ρ aire >10 3 )[6]. Para el cálculo del caudal de fluido de transporte se utiliza la<br />

velocidad del aire en los conductos de salida de molinos hacia quemadores (Gill, 1984 [7],<br />

Smith et al., 1992 [8]). Esto es debido a que el volumen ocupado por las partículas de carbón es<br />

despreciable, debido a la diferencia de densidades. Para las condiciones de operación de la C. T.<br />

Teruel, la relación entre los caudales másicos de fluido y carbón es alrededor de 2, con lo que el<br />

volumen ocupado por el carbón es del orden de dos mil veces menor que el ocupado por el aire<br />

(V aire/V carbón=(Q aire/ρ aire)·(Q carbón/ρ carbón) ≈·2000).<br />

El reducido tamaño de la distribución de partículas (98% menor de 150 micras) y la<br />

estructura aleatoria de los torbellinos hace que las partículas colisionen con los torbellinos<br />

turbulentos siendo dispersadas hacia otras zonas. Los torbellino son arrastrados por la corriente<br />

principal del gas pero las partículas pueden pasar de uno a otro (trayectorias cruzadas). Para<br />

modelizar este fenómeno se incluye en la simulación un modelo de dispersión turbulenta [9].<br />

Con respecto al flujo bifásico desarrollado en el clasificador se ha empleado la metodología<br />

Euleriana para la fase gas (ecuaciones de Navier Stokes y modelo de turbulencia κ-ε, [6],[10]) y<br />

Lagrangiana para la resolución de las ecuaciones de movimiento de la partícula.<br />

Como condiciones de contorno en la entrada es necesario imponer: la velocidad normal a<br />

la superficie de entrada (calculada a partir de la densidad del fluido y del área de entrada), la<br />

intensidad turbulenta y la longitud de disipación característica de la geometría analizada. Para la<br />

fase sólida los parámetros requeridos son: caudal y velocidad de entrada, número de tamaños de<br />

partículas y distribución granulométrica del carbón pulverizado. Dicha granulometría viene<br />

expresada en función de una distribución de Rosin – Rammler que calcula la fracción<br />

8


volumétrica (VF) de partículas de diámetro (dp) que queda retenida en el tamiz de diámetro (d)<br />

según: VF(dp>d)=100 · exp(-(d/K) n ) [11].<br />

En la salida se ha impuesto condición de presión. Se ha especificado presión cero como<br />

nivel de referencia para poder calcular las perdidas de carga en conductos.<br />

4. Resultados de la simulación<br />

Los resultados de la simulación permiten la evaluación del funcionamiento de los molinos<br />

para unas condiciones de operación características elegidas por el usuario del modelo.<br />

En primer lugar es posible predecir cuál es la evolución del flujo en el interior del<br />

clasificador. En el caso de que el clasificador esté completamente abierto (posición 10), se ha<br />

observado que el perfil de velocidades es simétrico (figura 7). Sin embargo, cuando se cierra<br />

parcialmente el clasificador (posición 7), el flujo se modifica significativamente (figura 8). Se<br />

produce una mayor aceleración en la zona de los alabes, lo que produce un aumento de caída de<br />

presión global. Las zonas de mayor velocidad resultan ser las de entrada a los conductos, por<br />

ello son éstas las zonas más propensas a sufrir un mayor desgaste por erosiones por las<br />

partículas de carbón.<br />

Figura 7. Campo de velocidades en el clasificador. Clasificador totalmente abierto<br />

Figura 8. Campo de velocidades en el clasificador. Clasificador parcialmente cerrado<br />

9


La posición que adoptan los alabes junto con las características geométricas de los<br />

conductos dan lugar a una desigual distribución del caudal aire carbón pulverizado que entra por<br />

cada nivel de quemadores. La evaluación experimental de dicha heterogeneidad es muy<br />

complicada. Es necesario un elevado número de medidas con el consiguiente coste económico y<br />

temporal. Un método ampliamente utilizado en la evaluación del reparto es el cálculo<br />

aproximado de la distribución de caudales utilizando los coeficientes de pérdida de carga<br />

experimentales tomados de la bibliografía [12]. Este método se aplicó paralelamente a la<br />

resolución computacional mediante código CFD.<br />

Los resultados obtenidos con el programa CFD permiten obtener una distribución del<br />

caudal aire – carbón pulverizado entre los conductos de cada uno de los molinos instalados en la<br />

C.T.Teruel. Tal y como se muestra en la figura 9 no existen desigualdades apreciables de caudal<br />

entre los conductos lo que está de acuerdo con las previsiones iniciales (Qmedio=Qtotal/4).<br />

conducto<br />

conducto<br />

conducto<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

Molino A<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

Molino C<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

Molino E<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

10<br />

conducto<br />

conducto<br />

conducto<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

Molino B<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

Molino D<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

Molino F<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

Figura 9. Distribución de caudal aire – carbón pulverizado entre conductos.<br />

Paralelamente a la simulación se realizaron medidas experimentales de presión y de<br />

temperatura, para la determinación de caudal en los conductos de los molinos E y C del grupo I<br />

de la central. Dichas medidas se realizaron utilizando un tipo Pitot tipo S fabricado según norma


ISO 10780. La comparación de los resultados obtenidos con el cálculo teórico, medidas<br />

experimentales y resultados del programa CFD es la que aparece en la figura 10. Se observan<br />

desviaciones significativas entre la distribución de caudal producto de la determinación de las<br />

perdidas de carga entre conductos y los caudales procedentes de las medidas en planta y del<br />

programa CFD.<br />

conducto<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

Molino E<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4<br />

Qconducto(kg/s)/Qmedio(kg/s)<br />

11<br />

Aproximado<br />

Experimental<br />

CFD<br />

Figura 10. Distribución de caudal entre los conductos del molino E: resultados de cálculo<br />

aproximado, experimentales y CFD.<br />

5. Conclusiones<br />

El sistema de molienda de una Central Térmica es un elemento fundamental ya que su<br />

funcionamiento afecta directamente al proceso de combustión. Las especiales características del<br />

sistema y en especial de los molinos (geometría complicada, gran número de componentes...)<br />

hacen muy difícil su estudio. La posibilidad de realizar medidas experimentales es inviable en la<br />

mayoría de los casos ya que el elevado coste de personal y las propias dificultades del proceso<br />

de medida se traducen en un alto coste económico y temporal.<br />

En el caso que nos ocupa se ha determinado la distribución del fluido entre los conductos<br />

de un mismo molino. Los resultados obtenidos para los molinos instalados en la Central<br />

Térmica de Teruel mediante esta técnica están en un razonable acuerdo con las medidas<br />

experimentales realizadas en dicha planta.<br />

Este es solo un ejemplo de las amplias posibilidades de la simulación, el modelo de los<br />

molinos permitirá otro tipo de determinaciones como por ejemplo influencia de la posición del<br />

clasificador en la distribución del caudal, distribución granulométrica de entrada a la caldera,<br />

etc. . En resumen la utilización de programas CFD se convierte en un procedimiento muy útil<br />

tanto el análisis del comportamiento de sistemas de molienda en instalaciones reales como para<br />

la integración de estos resultados en modelos más generales que incluyan a la caldera.


Agradecimientos<br />

Agradecemos al personal de la Central Térmica Teruel, al departamento de I+D de<br />

EN<strong>DE</strong>SA GENERACIÓN S.A. por haber hecho posible este trabajo y por todas las facilidades<br />

prestadas. Nuestro reconocimiento a Carlos Segura por sus importantes aportaciones en el<br />

comienzo de este trabajo.<br />

Nomenclatura<br />

d diámetro (μm).<br />

dp diámetro de partícula (μm).<br />

n constante de RRB (adimensional).<br />

HGI índice de grindabilidad Hardgrove (adimensional).<br />

K constante de tamaño de la distribución de RRB (μm).<br />

PCS potencia calorífica superior del carbón (kcal/kg).<br />

Qaire caudal másico de aire (kg/s).<br />

Qcarbón<br />

Vaire<br />

caudal másico de carbón (kg/s).<br />

volumen de aire (m 3 Vcarbón<br />

).<br />

volumen de carbón (m 3 ).<br />

VF fracción volumétrica (%).<br />

Referencias<br />

[1] Scott, H. D., 1995. “Coal pulverisers performance and safety”. IAECR/79, London, UK.<br />

IEA Coal Research. Junio 1995.<br />

[2] Foster Wheeler, 1975. “MB pulverizers. Operating Instructions”. Form No. 156-31.<br />

Generadores de vapor Foster Wheeler, S.A.<br />

[3] Versteeg, H. K. & Malalasekera, W. “An introduction to Computational Fluid Dynamics”.<br />

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