I.1 Instrumentación de la planta

(1)

ANEXOS

(2)

ANEXOS ... 1

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXICOMBUSTIÓN ... 3

I.1 INSTRUMENTACIÓN DE LA PLANTA ... 3

I.2 PARÁMETROS DE OPERACIÓN ... 6

I.3 ESPECIFICACIONES SUGERIDAS DE LOS GASES DE ESCAPE ... 6

I.4 ILUSTRACIONES DEL LECHO FLUIDO ... 7

ANEXO II CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES ... 10

II.1 RESULTADOS ANALÍTICOS DE LOS COMBUSTIBLES ... 10

ANEXO III RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LAS EMISIONES ... 11

III.1 FORMACIÓN DEL MONÓXIDO DE CARBONO ... 11

III. 2 FORMACIÓN DE LOS ÓXIDOS DE NITRÓGENO ... 12

III. 3 FORMACIÓN DEL DIÓXIDO DE AZUFRE Y LA DESULFURACIÓN ... 13

ANEXO IV ESTUDIO DEL BALANCE DE PARTÍCULAS ... 14

ANEXO V ESTUDIO DE LA RECIRCULACIÓN ... 16

V.1 ESTUDIO DE LA CONDENSACIÓN DEL VAPOR ... 16

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR ... 17

VI.1 ESTUDIO DE LA CONVERGENCIA EN LA SIMULACIÓN ... 17

VI.2 VARIABLES DE LA SIMULACIÓN ... 19

VI.3 PROGRAMAS DE SIMULACIÓN ... 25

VI.4 AMPLIACIÓN DE LOS RESULTADOS DE SIMULACIÓN ... 51

ANEXO VII CONTROL AUTOMÁTICO... 55

VII.1 PRUEBAS PARA LA CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DEL PROCESO ... 55

VII.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO ... 56

VII.3 SIMULACIÓN EN BUCLE ABIERTO ... 58

VII.4 SIMULACIONES PARA EL AJUSTE DEL CONTROLADOR ... 60

VII.5 IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROLADOR ... 64

(3)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXICOMBUSTIÓN

I.1 Instrumentación de la planta

El conjunto de instrumentos integrados en la planta piloto de oxicombustión permite obtener información acerca del desarrollo de la prueba además de controlar el funcionamiento de los distintos equipos mediante la medición, transmisión, almacenamiento y visualización en un ordenador de las variables de interés de la planta.

Las variables medidas y los instrumentos empleados en la planta para ello son:

Presión

Esta variable física es medida mediante transmisores de presión en el circuito de gases y mediante un medidor de presión piezorresistivo en el circuito de refrigeración.

Los transmisores del circuito de gases constan de una membrana, la cual se deforma debida a la presión ejercida por los gases. El transmisor convierte la deformación de la membrana en una señal eléctrica (4‐20 mA). Dependiendo de la situación en la planta del transmisor, estos operan en sobrepresión o depresión.

El medidor piezorresistivo situado en el circuito se agua también dispone de una señal de salida de 4‐20 mA.

Temperatura

Termopares situados en distintos puntos del sistema permiten medir la temperatura tanto del circuito de gases como de agua. Todos ellos consisten en vainas de acero, con aislamiento mineral y salida 4‐20 mA, sin embargo los termopares instalados en el circuito de gases son de tipo K y los del circuito de agua de tipo T, debido a la diferencia en el rango de medida necesario para cada caso.

Caudal

El caudal en el circuito de gases es medido en tres puntos distintos de la instalación de oxicombustión. Estas medidas proporcionan el caudal de los gases a la entrada (C1) y a la salida del lecho (C2), y el caudal recirculado (C3). Debido a la gran variación de la composición de los gases, los caudalímetros instalados consisten en tres tubos de pitot, los cuales permiten conocer el caudal de gases mediante la medición de la presión estática y dinámica en el punto de medición. Aunque estos dispositivos no reflejen el caudal de manera precisa, presentan absoluta certeza respecto a su correcto funcionamiento.

En el circuito de agua se dispone de caudalímetros electromagnéticos, los cuales proporcionan el caudal existente en cada camisa así como el total en el circuito. El funcionamiento de estos dispositivos se basa en la creación de un campo magnético,

(4)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

4 que al ser atravesado por el flujo, crea una corriente eléctrica proporcional a la masa que fluya.

Analizador de gases

Este equipo consiste en un armario fijo con tratamiento de muestras y módulos independientes para cada compuesto. Permite conocer la composición de los gases a la salida, la cual está fuertemente relacionada con la combustión y los objetivos de la técnica de oxicombustión. El analizador de gases consta exactamente de un sistema de extracción, de transporte y de acondicionamiento de la muestra además de 3 módulos (CO₂/CO, O₂ y SO₂) que analizan los gases.

El control de la instalación de oxicombustión se lleva a cabo a través de un PLC, Programmable Logical Controller. Es el dispositivo encargado de monitorizar, controlar y gestionar todas las variables que hacen parte del sistema. El PLC a través de Ethernet se conecta a un ordenador donde mediante un sistema Scada se visualiza y controla el estado de la planta. Dependiendo de esta información y del objetivo de la prueba, se controla el valor de las distintas variables mediante instrucciones de control en una serie de equipos como los ventiladores y las distintas válvulas de la planta.

En el esquema mostrado en la ilustración 31, aparecen todos los elementos presentes en la planta de oxicombustión. En éste se pueden observar la situación de la valvulería e instrumentación mencionada en la memoria del proyecto:

(5)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

5

Ilustración 1. Esquema de la planta piloto de oxicombustión

(6)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

6

I.2 Parámetros de operación

Los valores típicos de las principales variables y parámetros para los cuales ha sido diseñada la planta y con los que se opera en la planta experimental se muestran a continuación en la tabla 14:

Composición del gas de

entrada Aire CO₂ / O₂ (%)

80/20 70/30 60/40

Potencia térmica [kW_t] 35 35 ‐ 96

Velocidad de fluidización

[m/s] 0,8‐1,4

Combustible % Carbón Carbón / Biomasa Biomasa

100 80/20 70/30 60/40 100

Composición del gas de salida (Principales componentes)

CO₂ O₂ N₂

10‐90 % 3‐6 % 0‐70 %

Flujo másico en la salida

[kg/h] 60‐170

Intervalo de temperatura [ºC] 800‐900

Tamaño de las partículas [µm] Caliza Combustible

360‐700 700‐1200

Tabla 1. Valores parámetros de operación

I.3 Especificaciones sugeridas de los gases de escape

Los requerimientos exactos para la calidad deseada del flujo de escape de CO₂ para distintos escenarios de almacenamiento no han sido totalmente aclarados [43]. Sin embargo, la tabla 15, proporciona algunos valores sugeridos para los requerimientos de pureza:

Especies

Almacenamiento en acuíferos

Almacenamiento geológico Modesta calidad Alta calidad

CO₂ >96 %vol >96 %vol

H₂O <500 ppm <50 ppm

N2 <4 %vol ‐

O₂ <4 %vol <100 ppm

SO₂ <200mg/Nm³ <50mg/Nm³

NOx ‐ ‐

CO ‐ ‐

Tabla 2. Calidad sugerida de los gases de escape [21]

La determinación de estos límites se basa un estudio de la integridad del almacenamiento, aspectos medioambientales, de salud y de seguridad, conceptos legales y consideraciones económicas. No obstante, es obvio que las consideraciones técnicas fijarán ambos límites, el máximo y el mínimo para los requerimientos de pureza.

(7)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

7

I.4 Ilustraciones del lecho fluido

Esta sección incluye fotografías de la planta piloto de oxicombustión y de diversos equipos con sus respectivos nombres para permitir al lector interesado hacerse una idea del tamaño y disposición de estos.

La ilustración 32 muestra una visión general de la planta de oxicombustión, la cual permite distinguir algunos de los principales equipos:

Ilustración 2. Fotografía general de la planta de oxicombustión

El sistema de almacenamiento y alimentación de combustible (carbón y biomasa) y aditivo (caliza) consiste en dos tolvas de 200 l donde se almacena el combustible y el aditivo, permitiendo una autonomía de 3‐4 h, tiempo estimado de duración de una prueba. Por gravedad, se alimentan los tornillos sin fin dosificadores situados en la parte inferior de las tolvas, los cuales descargan el material en el tornillo lanzadera o mezclador, el cual se introduce dentro del lecho. Las válvulas de guillotina o tajadera permiten cortar rápidamente la alimentación en caso de accidente en la planta. Todos estos elementos se pueden observar en la ilustración 33:

(8)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

8

Ilustración 3. Fotografía del sistema de almacenamiento y alimentación de combustible y aditivo

La ilustración 34 muestra el sistema de alimentación de comburente, el cual suministra el oxígeno y el dióxido de carbono necesario para la prueba de oxicombustión. Como se puede observar en la fotografía, este consta principalmente de botellas comerciales y de un mezclador, el cual permite ajustar el porcentaje de oxígeno en la mezcla:

Ilustración 4. Fotografía del sistema de alimentación del comburente

(9)

ANEXO I DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE OXIC OMBUSTI Ó N

9 Finalmente, puede observarse en la ilustración 35 el lecho fluido burbujeante de la planta de oxicombustión de estudio. El lecho tiene una altura de 2,5 m, incluyendo el freeboard de 1,8 m, el cual se encuentra en la parte superior de este y no se muestra en la fotografía. En la parte inferior se puede observar el sistema neumático de extracción de cenizas, el cual permite regular la altura de lecho. Además, también puede verse las camisas independientes de refrigeración del lecho:

Ilustración 5. Fotografía del lecho fluido burbujeante

(10)

ANEXO II CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES

II.1 Resultados analíticos de los combustibles

Desde la puesta en marcha de la planta piloto de oxicombustión, diversos han sido los combustibles usados en las pruebas. El primer combustible utilizado fue la antracita de León, un combustible de alta calidad y fácil de quemar. La siguiente etapa fue alimentar esta antracita con la biomasa forestal, caracterizada por su alto contenido en volátiles, lo que facilita su combustión, siempre aplicando un porcentaje bajo de esta respecto del carbón alimentado. Finalmente, se alimentó el lecho fluido con lignito de Teruel, un combustible de baja calidad debido a su alto contenido de azufre. Éste permitirá realizar un estudio de la desulfuración en el lecho gracias a la acción de la caliza alimentada, una vez se dispongan de pruebas suficientes para su estudio. La tabla 16 muestra las características principales de los combustibles empleados en las pruebas de la planta de oxicombustión y los cuales se incluyen en la librería del programa de simulación:

Antracita de

León

Lignito de Teruel

Biomasa forestal

Análisis inmediato, % (muestra estabilizada)

Humedad 2,05 13,57 8,57

Cenizas 26 30,3 1,51

Volátiles 10,84 25,72 73,04

Carbón fijo 61,11 30,41 16,88

Análisis elemental, % (base seca)

Carbón 65,81 46,89 49,47

Hidrógeno 2,13 1,92 0,52

Nitrógeno 1,23 0,32 4,86

Azufre 1,06 7,69 0,07

Cenizas 26 30,3 1,51

Oxígeno (por diferencia)

3,77 12,88 43,57

PCS (kJ/kg) 24.009 14.457 16.550

Tabla 3. Análisis de los combustibles

(11)

ANEXO III RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LAS EMISIONES

En el presente anexo se explica brevemente el procedimiento llevado a cabo para la caracterización de emisiones de CO, NOx y SO2 en la planta piloto de oxicombustión, así como algunos de los resultados obtenidos.

III.1 Formación del monóxido de carbono

Como se ha mencionado en el apartado 2.3.3, la correlación empírica de la formación de monóxido de carbono se calcula a partir del estudio de la influencia de ciertos parámetros del proceso en el ratio .

Estudios sobre el tema indican que el monóxido de carbono, CO, resulta cuando la cantidad de oxígeno requerida en la combustión es insuficiente y que depende en principal medida de los siguientes parámetros del proceso:

 Velocidad de fluidización, U_f

 Exceso de O₂

 Porcentaje de O₂ a la entrada

 Tª lecho

Los resultados del cálculo de estas variables y del ratio , en %, para las distintas pruebas analizadas se presentan en la siguiente tabla:

Prueba

Velocidad fluidización

[m/s]

exceso O₂

%

%O₂ entrada

Tª Lecho [ºC]

RATIO CONVERSION

CCO

09.06.30 1,9 49,12 41,61 866,72 0,34

09.08.25 2,14 4,61 32,42 851 1,68

09.09.24 2,69 50,22 32,49 863,48 0,66

10.02.23 0,91 32,2 53,49 830,09 1,84

Tabla 4. Estudio formación CO

Observando la tabla anterior se puede ver cómo disminuye proporcionalmente el ratio con un aumento de Uf y del exceso de O2. La tendencia lineal y descendente observada permite realizar una estimación de la formación del monóxido de carbono bajo condiciones de oxicombustión en el reactor de lecho fluido.

Para los otros dos parámetros, %O₂ en la entrada y la temperatura del lecho no se observa relación alguna entra las variables y el ratio de conversión.

Una vez calculada la correlación del ratio con U_f y el exceso de O₂ se pueden ver los valores que toma el ratio para distintos valores de las variables en la siguiente ilustración:

(12)

ANEXO III RE SU LT A D O S DEL ESTUDIO DE LAS EMISIONES

12

Ilustración 6. Gráfico de la variación del ratio C‐‐>CO

III. 2 Formación de los óxidos de nitrógeno

Para el cálculo de la correlación empírica de la formación de los óxidos de nitrógeno se analiza la influencia en el ratio de los siguientes parámetros, también analizados para la formación del monóxido de carbono:

 Velocidad de fluidización, U_f

 Exceso de O₂

 Porcentaje de O₂ a la entrada

 Tª lecho

En la tabla 18 se exponen, para las distintas pruebas examinadas, los resultados del cálculo del ratio , en tanto por uno, y de las variables más influyentes en él:

Prueba

Velocidad fluidización

[m/s]

exceso O₂

%

%O₂ entrada

Tª Lecho [ºC]

RATIO CONVERSION

NNO_x

09,06,30 1,9 49,12 41,61 866,72 0,035

09,08,25 0,65 4,61 32,42 851 0,009

09,09,24 2,69 50,22 32,49 863,48 0,041

10,02,23 0,91 32,2 53,49 830,09 0,009

10,06,01 1,49 26,97 29,84 835,85 0,042 Tabla 5. Estudio formación NOx

En este caso, se puede apreciar en la tabla anterior que las tendencias más destacadas con el ratio son las marcadas por la temperatura de operación y el exceso de oxígeno, aumentado el ratio de estudio con un incremento de ambas variables. Con las dos variables más influyentes se calcula la correlación del ratio de conversión del N en NO_x, cuya tendencia se puede observar en la siguiente ilustración:

(13)

ANEXO III RE SU LT A D O S DEL ESTUDIO DE LAS EMISIONES

13

Ilustración 7. Gráfico de la variación del ratio NNOx

III. 3 Formación del dióxido de azufre y la desulfuración

El cálculo de la eficiencia de captura de azufre real de la instalación para su uso en el programa de simulación, se basa en un procedimiento empírico a través de los resultados obtenidos en distintas pruebas. Para ello y como se ha mencionado en la memoria se realiza este estudio mediante un balance total de azufre.

En la siguiente tabla se exponen algunos de los cálculos realizados para el cálculo de la eficiencia de captura de azufre en la instalación de oxicombustión:

Oxicombustión Oxicocombustión

09.11.10 09.11.17 10.01.20 10.01.26 10.02.18 10.02.23 S combustible [g] 84,0 38,9 45,4 82,7 180,0 308,3 S extraído como SO2 [g] 1,0 0,0 0,0 0,0 1,0 3,9 S en cenizas y CaSO₄ [g] 83,0 38,9 45,4 82,7 178,9 304,4 Eficiencia captura S, % 98,8 99,9 100,0 100,0 99,4 98,7

Tabla 6. Eficiencia de la captura de azufre

En la tabla 19 se puede apreciar como el azufre retenido es próximo al azufre alimentado con el combustible, es decir, la eficiencia de captura de azufre del proceso es próxima al 100 %, tanto en la combustión con carbón únicamente como con mezcla de carbón y biomasa.

Finalmente, el valor tomado de eficiencia de captura de azufre para la simulación de Matlab es de 0,99.

Se hace necesario indicar de nuevo que actualmente se opera en la planta piloto con un alto porcentaje de caliza respecto a azufre alimentado con el combustible. Está previsto realizar pruebas en la planta piloto con el ratio Ca/S recomendado y más ajustado según exponen distintos estudios, Ca/S=2, lo que supone una posibilidad de adaptar el programa en función del ratio empleado y realizar un estudio exhaustivo de este tema.

(14)

ANEXO IV ESTUDIO DEL BALANCE DE PARTÍCULAS

El estudio del balance de partículas en el lecho permite evaluar la eficiencia del lecho mediante el cálculo empírico de la proporción de arrastrados y la proporción de inquemados en la planta piloto de estudio.

En primer lugar, se expone detalladamente el balance de partículas que tiene lugar en el seno del lecho fluido de la planta de oxicombustión para más tarde proceder al cálculo de las variables anteriores. Éste se puede esquematizar mediante ecuaciones [kg/s] de la siguiente manera:

_ í _ _ (16)

_ í _ í _ í (17)

_ í _ _ _ _ _

_ _ _ _ (18)

Como se observa en las ecuaciones anteriores, el lecho está formado por las cenizas alimentadas con el combustible que no son arrastradas, la caliza virgen que permanece sin reaccionar y los subproductos de la desulfuración. Una vez el conjunto de partículas se encuentran en el seno del lecho fluido, éstas pueden ser arrastradas, evacuadas o pueden permanecer en éste.

Las partículas que abandonan el lecho junto con los gases de combustión, partículas arrastradas, están principalmente constituidas por combustible inquemado y cenizas. Éstas se pueden calcular como muestra la ecuación 19, [kg/s]:

_ í 1 (19)

Para ello, se necesita conocer el flujo arrastrado de partículas en función del flujo de combustible alimentado y la proporción de inquemados de este flujo, los cuales son calculados experimentalmente. El procedimiento de cálculos de estos parámetros se expone después del balance de partículas empleado en la programación.

Con el objetivo de operar con una altura de lecho constante, parte de estas partículas son evacuadas mediante el sistema neumático de extracción de cenizas. Los resultados obtenidos del programa de simulación relativos al flujo de cenizas alimentado y al formado, y el valor del flujo de cenizas arrastrado, permiten calcular el flujo evacuado de cenizas, como se muestra a continuación:

_ í _ í _ í (20)

Como se ha comentado en la memoria del proyecto, las cenizas, los subproductos y el aditivo (caliza), constituyen el lecho, con el cual se desea trabajar a una altura constante, próxima a los 0,7 m en el caso de la planta experimental de estudio. La masa del lecho puede

(15)

ANEXO IV ESTUDIO DEL BALANCE DE PARTÍCULAS

15 calcularse en función del volumen de fluidización, fijado por la altura del lecho deseada, y la densidad de fluidización del lecho, distinta de la densidad de la caliza debido a la fluidización de las partículas en operación. Las fórmulas utilizadas en el cálculo son las siguientes:

ó (21) _ (22)

ó 1 _ó (23)

Una vez se ha detallado el balance de cenizas en el lecho fluido, se procede a explicar el procedimiento de cálculo experimental de la masa de arrastrada y de la proporción de combustible inquemado. Para cada prueba se analizan los siguientes parámetros:

 Combustible alimentado [kg]

 Caliza alimentada [kg]

 Partículas arrastradas [kg]

 Proporción de inquemados de la masa arrastrada

 Velocidad de fluidización, U_f, [m/s]

 Exceso de O₂, %

 Ratio

Las partículas arrastradas son aquellas que han sido separadas de la corriente gaseosa y permanecen en el fondo del ciclón. El cálculo del porcentaje de cenizas es importante para conocer los inquemados generados. El procedimiento seguido para la determinación del contenido de combustible inquemado es el dictado por la norma UNE 32‐004‐84.

El análisis de la influencia de los parámetros calculados muestra una tendencia marcada lineal y creciente de la velocidad de fluidización con el porcentaje de masa arrastrada. De modo que la estimación propuesta para el cálculo de la proporción de masa arrastrada en función del combustible alimentado es la siguiente correlación:

1.5622 0.6772 (24) Sin embargo, el estudio de la proporción de inquemados refleja un valor aproximadamente constante en función de las partículas arrastradas. El valor observado y utilizado en la programación es el siguiente:

0.3 (25) Finalmente, se procede a calcular la eficiencia del lecho mediante la ecuación (12) expuesta en la memoria. Una vez se recopilan datos de mayor número de pruebas, se podrá realizar un estudio más amplio y preciso del balance de partículas en la planta de estudio.

(16)

ANEXO V ESTUDIO DE LA RECIRCULACIÓN

V.1 Estudio de la condensación del vapor

El esquema siguiente permite una sencilla comprensión del ciclo llevado a cabo por el vapor de agua así como del significado de las variables empleadas en la simulación:

Ilustración 8. Esquema de la condensación del vapor de agua

Como se puede ver en la ilustración anterior la condensación del vapor de agua de los gases de salida se llevaría a cabo, en el caso de que se dispusiera de un condensador en la planta piloto, una vez se han evacuado al exterior los gases de escape. Esto supone una reducción en la energía invertida en condensar el vapor ya que el volumen de gases a tratar es menor.

El límite de vapor de agua máximo a la entrada del lecho, Prop_vapor _max, consiste en una entrada del programa de simulación, por lo que puede ser variado por el usuario del programa según se desee. Estudios posteriores sobre este tema permitirán fijar una proporción de vapor máximo a la entrada del lecho óptima tal que las propiedades de la combustión y la desulfuración no se vean gravemente afectadas y el coste de condensación sea mínimo.

(17)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

VI.1 Estudio de la convergencia en la simulación

El método llevado a cabo por el programa de simulación numérica es iterativo, el cual converge a un valor solución. La convergencia es un concepto abstracto, y viene dado por la propiedad que posee la sucesión numérica de tender a un límite. Particularmente, para el modelo basado en los flujos másicos de la planta de oxicombustión, el sistema alcanza el valor solución cuando el error observado en la condición de iteración es menor al valor fijado, ε, de 10^‐11 kmol/s, como se ha explicado en la memoria.

En la primera iteración que realiza el programa las distintas variables adquieren el valor inicial, So, el cual corresponde a una proporción de recirculación nula. De modo que en la simulación de una prueba sin recirculación, el error es nulo en la primera iteración y por tanto, el programa no itera. Sin embargo, la simulación de una prueba de oxicombustión con recirculación necesita de un proceso de iteración hasta que los flujos de las distintas especies de los gases convergen al estado final, S_f, o valor solución.

En la página siguiente, se muestran las convergencias del error de los flujos másicos de las distintas especies para unas condiciones de operación determinadas. El error se ha definido como la diferencia del flujo de la especie de estudio en la iteración dada y la anterior. Las condiciones de operación fijadas en este caso son una potencia de 40 kW_t, una proporción de oxígeno en la entrada del 30 % y una proporción de recirculación de 0,3.

En la ilustración 39, se puede apreciar la convergencia del error observado en el flujo másico del dióxido de carbono, el cual disminuye desde el primer valor calculado por el programa para una proporción de recirculación nula, ya que el resto de las especies recirculadas aumenta, y por tanto, no se precisa de tanto CO₂ en la entrada cuando se recircula. Al igual que este gas, el nitrógeno, ilustración 43, también experimenta el mismo comportamiento, debido a la disminución del caudal de botellas al recircular, y por lo tanto la disminución de N₂.

A excepción del dióxido de carbono y del nitrógeno, como se explica más tarde, las ilustraciones 40, 41, 42, 44 muestran una convergencia del error ascendente, es decir, el flujo de estas especies aumenta conforme el programa avanza hacia el estado de equilibrio. Esta tendencia es debida al aumento del flujo de las distintas especies en la entrada por la recirculación de los gases de escape.

Como se ha observado en las ilustraciones anteriores, la convergencia del error del flujo de las distintas especies es gradual, sin fluctuaciones y rápida, sin necesitar de un elevado número de iteraciones ni de algoritmos específicos que mejoren la convergencia del programa de simulación. Las especies que más varían desde la situación de inicio sin recirculación hasta la proporción de recirculación deseada son el dióxido de carbono y el vapor de agua.

(18)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

18

Ilustración 9. Convergencia del dióxido de carbono Ilustración 10. Convergencia del oxígeno

Ilustración 11. Convergencia del vapor de agua Ilustración 12. Convergencia del dióxido de azufre y de los óxidos de nitrógeno

Ilustración 13. Convergencia del nitrógeno Ilustración 14. Convergencia del monóxido de carbono

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4x 10^-3

niteraciones

Convergencia CO2

CONVERGENCIA CO2 Prop

recirc=0.3 Q

comb=40 kW prop O2=0.3

CO2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2

0x 10^-5

niteraciones

Convergencia O2

CONVERGENCIA O2 Prop

recirc=0.3 Q

O2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-6 -5 -4 -3 -2 -1

0x 10^-4

niteraciones

Convergencia H2O

CONVERGENCIA H2O Prop_recirc=0.3 Q_comb=40 kW prop_O2=0.3

H2O

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0

niteraciones Convergencia especies [*10-6]

CONVERGENCIA ESPECIES [*10^-6]

Prop recirc=0.3 Q

NOx SO2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10^-6

niteraciones

Convergencia N2

CONVERGENCIA N2 Prop_recirc=0.3 Q_comb=40 kW prop_O2=0.3

N2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

niteraciones Convergencia CO [*10-6]

CONVERGENCIA CO Prop_recirc=0.3 Q_comb=40 kW prop_O2=0.3

CO

(19)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

19

VI.2 Variables de la simulación

Esta sección del anexo de programación contiene la tabla 20, en la cual se definen las variables empleadas en la simulación para una correcta comprensión de los programas:

Variables Uds. Definición

A_lecho [m²] Área interior del lecho

C1 [m³/h] Caudal de gases a la entrada del lecho a la temperatura del analizador C2 [m³/h] Caudal de gases a la salida del lecho a la

temperatura del analizador

C3 [m³/h] Caudal de gases recirculado a la temperatura del analizador

caudal_gases_in [m³/h] Caudal de gases a la entrada del lecho a la temperatura de operación

Cbot [m³/h] Caudal de gases de las botellas a la temperatura del analizador

CO2_nec_v [kmol/s] Vector de CO₂ en la entrada para las distintas proporciones de recirculación

comb_bio [‐] Variable para la selección del tipo de carbón con el que se desea operar

comb_c [‐] Variable para la selección del tipo de biomasa con la que se desea operar

D_lecho [m] Diámetro interior del lecho

dens_gases_anal [kg/m³] Densidad de la mezcla de gases en la entrada a la Tª del analizador

dens_gases_in [kg/m³] Densidad de la mezcla de gases en la entrada a la Tª de operación

dens_gases_out_anal [kg/m³] Densidad de la mezcla de gases en la salida a la Tª del analizador

dens_O2 [kg/m³] Densidad del O₂ a la Tª de operación dens_O2_anal [kg/m³] Densidad del O₂ a la Tª del analizador densidad_caliza [kg/m³] Densidad de la caliza

densidad_fluid [kg/m³] Densidad de fluidización del lecho

Dif_v [‐] Vector para el estudio de la convergencia

E [kg/s] Error admitido en la simulación

ef_cap_S [‐] Eficiencia de captura de azufre

ef_comb [‐] Eficiencia de la combustión

emisiones_m [‐]

Matriz de las proporciones de las especies a la salida para distintas proporciones de

recirculación

exceso_O2 [‐] Porcentaje de exceso de O2 con el que se desea trabajar, (vol.)

factor_fluid [‐] Porosidad del lecho

H_lecho [m] Altura del lecho

(20)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

20 inputs [‐] Variable para marcar aquellos outputs que han

sido introducidos como entradas

L_leakage [‐] Longitud del vector leakage_v

L_prop_recirc [‐] Longitud del vector prop_recirc_v leakage [‐] Infiltraciones respecto al flujo de gases total a la

salida (vol.)

leakage_max [‐] Valor máximo de las infiltraciones para su estudio

leakage_min [‐] Valor mínimo de las infiltraciones para su estudio

m_bio [kg/s] Flujo másico de biomasa a alimentar

m_botella_CO2 [kg/s] Flujo másico procedente de las botellas de CO₂ (dióxido de carbono + nitrógeno) m_botella_O2 [kg/s] Flujo másico procedente de las botellas de O₂

(oxígeno + nitrógeno)

m_c [kg/s] Flujo másico de carbón a alimentar

m_C_bio [kg/s] Flujo másico de carbono alimentado con la biomasa

m_C_c [kg/s] Flujo másico de carbono alimentado con el carbón

m_C_comb [kg/s] Flujo másico de carbono alimentado

m_CaCO3_c_cons [kg/s] Flujo másico de caliza consumida debido a la calcinación

m_CaCO3_dd_cons [kg/s] Flujo másico de caliza consumida debido a la desulfuración directa

m_CaCO3_no_consumido [kg/s] Flujo másico de caliza que permanece sin reaccionar

m_caliza [kg/h] Flujo másico de caliza alimentada

m_CaO [kg/s] Flujo másico de cal viva formada, f(Tª)

m_CaO_consumido [kg/s] Flujo másico de cal viva que reacciona m_CaO_no_consumido [kg/s] Flujo másico de cal viva que permanece sin

reaccionar

m_CaSO4 [kg/s]

Flujo másico de sulfato de calcio formado como resultado de la reacción de la cal viva con el

azufre, forma parte de las cenizas del lecho

m_CO2_botella [kg/s] Flujo másico de dióxido de carbono procedente de las botellas de CO₂

m_CO2_calc [kg/s] Flujo másico de dióxido de carbono formado en la calcinación

m_comb [kg/s] Flujo másico de combustible total (carbón + biomasa ) alimentado

m_gases_in [kg/s] Flujo másico de gases en la entrada del lecho m_gases_out [kg/s] Flujo másico de gases en la salida del lecho m_inquemados [kg/s] Flujo másico de combustible inquemado

arrastrado

(21)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

21

m_lecho [kg] masa de lecho (caliza y cenizas)

m_N2_CO2 [kg/s] Flujo másico de nitrógeno procedente de las botellas de CO2

m_N2_O2 [kg/s] Flujo másico de nitrógeno procedente de las botellas de O₂

m_O2_botella [kg/s] Flujo másico de oxígeno procedente de las botellas de O2

m_O2_est [kg/s] Flujo másico de oxigeno estequiométrico necesario en la combustión

m_O2_in [kg/s] Flujo másico de oxígeno en la entrada del lecho m_O2_out [kg/s] Flujo másico de oxígeno en la salida del lecho m_O2_out_t [kg/s] Flujo másico de oxígeno en la salida del lecho

considerando las infiltraciones

m_O2_out_teo [kg/s] Flujo másico de oxígeno teórico en la salida del lecho

m_O2_recirc [kg/s] Flujo másico de oxígeno recirculado m_particulas_total [kg/s] Flujo másico total de cenizas en la salida m_total_gas_in [kg/s] Flujo másico de gases en la entrada del lecho m_total_gas_out [kg/s] Flujo másico de gases en la salida del lecho

considerando las infiltraciones

n_botella_CO2 [kmol/s] Flujo molar procedente de las botellas de CO₂ (dióxido de carbono + nitrógeno) n_botella_O2 [kmol/s] Flujo molar procedente de las botellas de O₂

(oxígeno + nitrógeno)

n_botellas [kmol/s] Flujo molar procedente de las botellas n_C_bio [kmol/s] Flujo molar de carbono alimentado con la

biomasa

n_C_c [kmol/s] Flujo molar de carbono alimentado con el carbón

n_C_comb [kmol/s] Flujo molar de carbono alimentado

n_CaCO3 [kmol/s] Flujo molar de caliza alimentada

n_CaCO3_cons [kmol/s] Flujo molar de caliza consumida

n_CaO [kmol/s] Flujo molar de cal viva formada

n_CaSO4 [kmol/s]

Flujo molar de sulfato de calcio formado como resultado de la reacción de la cal viva con el

azufre

n_CO2_botella [kmol/s] Flujo molar de dióxido de carbono procedente de las botellas de CO₂

n_cond [kmol/s] Flujo molar de vapor de agua condensada de los gases de recirculación

n_gases_in [kmol/s] Flujo molar de gases en la entrada del lecho (sumatorio de las especies en la entrada) n_gases_in_t [kmol/s] Flujo molar de gases en la entrada del lecho

(considerando prop_O2)

(22)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

22 n_gases_out [kmol/s] Flujo molar de gases en la salida del lecho

n_H2O_recirc [kmol/s] Flujo molar de vapor de agua recirculado n_H2O_recirc_c_max [kmol/s] Flujo molar de vapor de agua máximo a

recircular

n_H2O_recircularia [kmol/s] Flujo molar de vapor de agua recircularía si no se condensara según la limitación impuesta n_iteraciones [‐] número de iteraciones necesario hasta el programa de simulación alcanza el equilibrio n_leakage [kmol/s] Flujo molar de aire infiltrado

n_N2_CO2 [kmol/s] Flujo molar de nitrógeno procedente de las botellas de CO2

n_N2_leakage [kmol/s] Flujo molar de nitrógeno procedente de las infiltraciones de aire

n_N2_O2 [kmol/s] Flujo molar de nitrógeno procedente de las botellas de O₂

n_O2_botella [kmol/s] Flujo molar de oxígeno procedente de las botellas de O2

n_O2_est [kmol/s] Flujo molar de oxígeno estequiométrico necesario en la combustión

n_O2_in [kmol/s] Flujo molar de oxígeno en la entrada del lecho n_O2_leakage [kmol/s] Flujo molar de oxígeno procedente de las

infiltraciones de aire

n_O2_out [kmol/s] Flujo molar de oxígeno en la salida del lecho n_O2_out_t [kmol/s] Flujo molar de oxígeno en la salida del lecho

considerando las infiltraciones n_O2_recirc [kmol/s] Flujo molar de oxígeno recirculado n_recirc [kmol/s] Flujo molar de gases recirculados n_recirc_c [kmol/s] Flujo molar de gases recirculados después del

condensador

n_recirc_c_max [kmol/s] Flujo molar máximo de gases a recircular después del condensador

n_rellenar [kmol/s] Flujo molar de gases en la entrada del lecho ( a excepción del O₂)

n_total_gas_out [kmol/s] Flujo másico de gases en la salida del lecho considerando las infiltraciones O2_nec_v [kmol/s] Vector de O₂ en la entrada para las distintas

proporciones de recirculación

out_comb … Salidas de Programa_ combustible

out_leakage … Salidas de Prorama_leakage

out_par … Salidas de Programa_ par

out_proceso_m … Salidas de Programa_ proceso_m

out_recirc … Salidas de Programa_recirc

P1 [mbar] Presión del flujo de botellas a regular mediante la válvula reguladora de presión

(23)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

23 particulas_arrastradas [kg/s] Flujo másico de cenizas arrastradas en el

proceso

particulas_eva [kg/s] Flujo másico de cenizas evacuadas en el proceso Paso_leakage [‐] Paso del vector de estudio de las infiltraciones Paso_prop_recirc [‐] Paso del vector de estudio de la proporción de

recirculación

PCI_bio [kJ/kg] Poder calorífico inferior de la biomasa

PCI_c [kJ/kg] Poder calorífico inferior del carbón

PCI_comb [kJ/kg] Poder calorífico inferior del combustible total (carbón + biomasa)

Pm_O2 [kg/kmol] Peso molecular del oxígeno

Porc_C_bio [‐] Porcentaje másico de carbono en el análisis elemental de la biomasa (bh) Porc_C_bs_bio [‐] Porcentaje másico de carbono en el análisis

elemental de la biomasa (bs) Porc_C_bs_c [‐] Porcentaje másico de carbono en el análisis

elemental del carbón (bs)

Porc_C_c [‐] Porcentaje másico de carbono en el análisis elemental del carbón (bh)

Porc_CaO [‐] Porcentaje de cal viva formada a la Tª de operación

Porc_N2_bot_CO2 [‐] Porcentaje volumétrico de nitrógeno contenido en las botellas de CO2

Porc_N2_bot_O2 [‐] Porcentaje volumétrico de nitrógeno contenido en las botellas de O₂

Porc_O2_air [‐] Porcentaje volumétrico de O₂en el aire Porc_O2_mezc [‐] Porcentaje volumétrico de O₂en el mezclador Prop_arrastrado [‐] Proporción de combustible arrastrado respecto

al combustible alimentado

prop_c_bio [‐] Proporción de carbón respecto al combustible total. El resto es biomasa

Prop_inquemados [‐] Proporción de inquemados respecto al combustible arrastrado

prop_N2_out_sl [‐] Proporción de nitrógeno en la salida del lecho sin considerar las infiltraciones

prop_O2 [‐] Proporción volumétrica de O₂ en la entrada del lecho respecto a los gases totales

prop_O2_in [‐]

Proporción volumétrica de O₂ en la entrada del lecho respecto a los gases totales (calculado a

partir del balance de masa)

prop_O2_out [‐]

Proporción volumétrica de O₂ en la salida del lecho respecto a los gases totales considerando

las infiltraciones de aire

(24)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

24

prop_O2_out_sl [‐]

Proporción volumétrica de O₂ en la salida del lecho respecto a los gases totales sin considerar

las infiltraciones de aire

prop_recirc [‐]

Proporción volumétrica de flujo de gases recirculados respecto a flujo total de gases a la

salida del lecho

prop_recirc_0 [‐]

Proporción volumétrica deseada de flujo de gases recirculados respecto a flujo total de gases

a la salida del lecho (sin limitar)

prop_recirc_max [‐] Valor máximo de la proporción de recirculación para su estudio

prop_recirc_min [‐] Valor mínimo de la proporción de recirculación para su estudio

Prop_vapor_max [‐] Proporción volumétrica máxima de vapor de agua en la entrada del lecho

Prop_vapor_rec_max [‐] Proporción volumétrica máxima de vapor de agua después del condensador

Q_bio [kW] Potencia aportada por la biomasa

Q_c [kW] Potencia aportada por el carbón

Q_comb [kW] Potencia deseada de operación

rate_Ca_S [‐]

Ratio de los moles de caliza alimentados respecto a los de azufre alimentados con el

combustible

ratio_conv_CO [‐]

Ratio de conversión de los moles de carbono alimentados con el combustible que pasan a

formar CO

ratio_conv_NOx [‐]

Ratio de conversión de los moles de N alimentados con el combustible que pasan a

formar NO_x

T_anal [ºC] Temperatura en el analizador de gases

T_freeboard [ºC] Temperatura del freeboard

T_operacion [ºC] Temperatura del lecho durante la operación Tabla_CaO [‐] Matriz de la cal viva formada en función de la

temperatura de operación

Uf [m/s] Velocidad de fluidización

V2 [‐] Estrangulación de la válvula de mariposa V2

(situada en el conducto de las botellas) Vol_lecho [m3] Volumen de fluidizacion del lecho para una

determinada altura del lecho

Tabla 7. Significado de las variables

Los nombres de las variables vectoriales y matriciales del programa de simulación finalizan con _v y _m respectivamente. Muchas de estas variables no aparecen en la tabla anterior, ya que se detallan sus variables escalares análogas.

(25)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

25 Además, para una mayor concisión, solo se han definido las variables relativas al oxígeno en el caso de las emisiones y las del carbono en el caso de los combustibles, en lugar de todas las especies y elementos.

Las unidades señaladas en la tabla 20 como ‘…’ para las salidas de los programas hacen referencia a las múltiples unidades que pueden tener esas variables en función de la salida seleccionada.

VI.3 Programas de simulación

Programa_inputs

function Programa_inputs

%% FUNCIÓN Y EJECUCIÓN DEL PROGRAMA

% Este programa realiza la simulación para un punto de operación de la planta.

% Se introducen las condiciones de operación en inputs y este mismo

% programa te muestra salidas en la ventana de comandos de Matlab y una

% serie de gráfico en ventanas de figuras

%% CONSTANTES global out_par

%% INPUTS

%Parámetros generales Q_comb=90; %[kW]

comb_c=1; % 1= Antracita de León 2= Lignito de Teruel comb_bio=1; % 1= Biomasa forestal

prop_O2=0.3; % (vol.) 1 = 100%O2 0 = 100%CO2 prop_recirc=0.6; % (vol.) 1 = 100%recirc 0 = 0%recirc prop_c_bio=1; % (másico) 1 = 100%carbón 0 = 100%biomasa exceso_O2=0.15; % (vol.)

T_operacion=800; %[700-1000 ºC] (Temperatura del lecho) T_freeboard=700; %[ºC]

T_anal=30; %[ºC]

m_caliza=5; %[kg/h]

H_lecho=0.7; %[m]

leakage=9; % [0-100](vol.) respecto al flujo de gases totales out

%Limitacion del vapor a la entrada Prop_vapor_max=0.7; % [0-1](vol.)

%% PROGRAMA

out_par=Programa_Par(comb_c,comb_bio,T_operacion,T_freeboard,T_anal);

out_comb=Programa_combustible(prop_c_bio,Q_comb);

out_proceso_m=Programa_proceso_m(exceso_O2,prop_O2,prop_recirc,out_com b,m_caliza,H_lecho,leakage,Prop_vapor_max);

%% OUTPUTS

(26)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

26

%CONVERGENCIA EMISIONES (O2, CO2 y N2 no varian) if prop_recirc>0

Dif_H2O_v=out_proceso_m.H2O_v-out_proceso_m.m_H2O_out;

Dif_NOx_v=(out_proceso_m.NOx_v-out_proceso_m.m_NOx_out)*10^6;

Dif_CO_v=(out_proceso_m.CO_v-out_proceso_m.m_CO_out)*10^6;

Dif_SO2_v=(out_proceso_m.SO2_v-out_proceso_m.m_SO2_out)*10^6;

Dif_O2_v=(out_proceso_m.O2_v-out_proceso_m.m_O2_out);

Dif_CO2_v=(out_proceso_m.CO2_v-out_proceso_m.m_CO2_out);

Dif_N2_v=(out_proceso_m.N2_v-out_proceso_m.m_N2_out);

figure

plot(Dif_O2_v,'mx:') legend('O2')

xlabel('n_i_t_e_r_a_c_i_o_n_e_s');

ylabel('Convergencia O2');

title(['CONVERGENCIA O2',char(10),'

Prop_r_e_c_i_r_c=',num2str(out_proceso_m.prop_recirc),'

Q_c_o_m_b=',num2str(Q_comb),' kW', ' prop_O_2=',num2str(prop_O2)]);

figure

plot(Dif_N2_v,'mx:') legend('N2')

ylabel('Convergencia N2');

title(['CONVERGENCIA N2',char(10),'

figure

plot(Dif_CO2_v,'mx:') legend('CO2')

ylabel('Convergencia CO2');

title(['CONVERGENCIA CO2',char(10),'

figure

plot(Dif_H2O_v,'mx:') legend('H2O')

ylabel('Convergencia H2O');

title(['CONVERGENCIA H2O',char(10),'

figure

plot(Dif_NOx_v,'cx:') hold on

plot(Dif_SO2_v,'bx:') hold on

legend('NOx','SO2')

ylabel('Convergencia especies [*10^-6]');

(27)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

27 title(['CONVERGENCIA ESPECIES [*10^-6]',char(10),'

figure

plot(Dif_CO_v,'gx:') legend('CO')

ylabel('Convergencia CO [*10^-6]');

title(['CONVERGENCIA CO',char(10),'

end

% GRÁFICO DE SECTORES DE LAS EMISIONES

% Para evitar un error al representar el gráfico if out_proceso_m.prop_NOx_out==0

out_proceso_m.prop_NOx_out=10^-10;

end

if out_proceso_m.prop_CO_out==0

out_proceso_m.prop_CO_out=10^-10;

end

if out_proceso_m.prop_SO2_out==0

out_proceso_m.prop_SO2_out=10^-10;

end

% Gráfico

emisiones_v=[out_proceso_m.prop_O2_out,out_proceso_m.prop_N2_out,out_p roceso_m.prop_CO2_out,out_proceso_m.prop_H2O_out,out_proceso_m.prop_CO _out,out_proceso_m.prop_NOx_out,out_proceso_m.prop_SO2_out];

%disp(emisiones_v) figure

explode=[0,0,1,0,0,0,0];

pie(emisiones_v,explode);

legend('O2','N2','CO2','H2O','CO','NOx','SO2');

% {'O2','N2','CO2','H2O',' CO ','NOx',' SO2'}

title(['PROPORCIÓN EMISIONES',char(10),'

Prop_r_e_c_i_r_c=',num2str(out_proceso_m.prop_recirc),char(10),' Q_c_o_m_b=',num2str(Q_comb),' kW',char(10), '

prop_O_2=',num2str(prop_O2),char(10),'

prop_c_/_b_i_o=',num2str(prop_c_bio),char(10),' exceso_O_2=',num2str(exceso_O2)]);

%AJUSTES PARA RECIRCULAR disp('C1 [m3/h]');

disp(out_proceso_m.C1);%[m3/h]

disp('C2 [m3/h]');

disp('C3 [m3/h]');

disp('Cbot [m3/h]');

disp(out_proceso_m.C_bot);%[m3/h]

disp('Porc_O2_mezclador');

disp(out_proceso_m.Porc_O2_mezc);

if out_proceso_m.V2<0.25

disp('V2 en Pos. más CERRADA');

(28)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

28 elseif out_proceso_m.V2>0.65

disp('V2 en Pos. más ABIERTA');

else

disp('V2 en Pos.INTERMEDIA');

end

disp(out_proceso_m.V2);

disp('P1 necesaria [mbar]');

disp(out_proceso_m.P1);

% ANÁLISIS DEL PUNTO DE OPERACIÓN ELEGIDO(V2, prop. recirc, cond y Uf)

if out_proceso_m.n_cond>0

disp('Necesario CONDENSAR vapor de agua a la salida');

end

if prop_recirc>0

disp('Prop_recirc_max');

disp(out_proceso_m.prop_recirc_max);

end

if prop_recirc>out_proceso_m.prop_recirc_max disp('Proporción de recirculación limitada');

end

if out_proceso_m.V2>1

disp('No se tiene la capacidad para proporcionar ese caudal de botellas');

end

if out_proceso_m.Uf<0.8

disp('Velocidad de fluidización demasiado baja, no buena fluidización para la combustión')

else if out_proceso_m.Uf> 1.4

disp('Velocidad de fluidización demasiado alta, puede implicar un arrastre de las particulas del lecho');

end end

Programa_recirc

function out_recirc=Programa_recirc

% Este programa realiza un estudio para distintas proporciones de

% recirculación.

% Se introducen las condiciones de operación en inputs. Para visualizar los

% resultados es necesario ejecutar en la ventana de comandos:

% Programa_plotting_recirc

%% INPUTS

(29)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

29 comb_c=1; % 1= Antracita de León 2= Lignito de Teruel

comb_bio=1; % 1= Biomasa forestal

prop_O2=0.3; % (vol.) 1 = 100%O2 0 = 100%CO2

prop_c_bio=0.5; % (másico)1 = 100%carbón 0 = 100%biomasa exceso_O2=0.15; % (vol.)

T_anal=43; %[ºC]

m_caliza=5; %[Kg/h]

H_lecho=0.7; %[m]

leakage=10; % [0-100](vol.) respecto al flujo de gases totales out

% Datos recirculación prop_recirc_min=0;

prop_recirc_max_0=1;

Paso_prop_recirc=0.05;

%% PROGRAMA

prop_recirc_v=prop_recirc_min:Paso_prop_recirc:prop_recirc_max_0;

L_prop_recirc=length(prop_recirc_v);

for I=1:L_prop_recirc;

prop_recirc=prop_recirc_v(I);

% Estudio del O2 necesario a la entrada

out_recirc.O2_nec_v(I)=out_proceso_m.n_O2_in;

out_recirc.n_botella_O2_v(I)=out_proceso_m.n_botella_O2;

out_recirc.n_O2_botella_v(I)=out_proceso_m.n_O2_botella; %sin tener en cuenta el N2 de la botella de O2

% Estudio CO2 necesario a la entrada

out_recirc.CO2_nec_v(I)=out_proceso_m.n_CO2_in;

out_recirc.n_botella_CO2_v(I)=out_proceso_m.n_botella_CO2;

out_recirc.n_CO2_botella_v(I)=out_proceso_m.n_CO2_botella; %sin tener en cuenta el N2 de la botella de O2

out_recirc.n_rellenar=out_proceso_m.n_rellenar;

% Flujos a la salida

out_recirc.m_O2_out_v(I)=out_proceso_m.m_O2_out;

out_recirc.m_CO2_out_v(I)=out_proceso_m.m_CO2_out;

out_recirc.m_N2_out_v(I)=out_proceso_m.m_N2_out;

out_recirc.m_H2O_out_v(I)=out_proceso_m.m_H2O_out;

out_recirc.m_CO_out_v(I)=out_proceso_m.m_CO_out;

(30)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

30 out_recirc.m_SO2_out_v(I)=out_proceso_m.m_SO2_out;

out_recirc.m_NOx_out_v(I)=out_proceso_m.m_NOx_out;

% Eficiencias

out_recirc.ef_lecho_v(I)=out_proceso_m.ef_lecho;

out_recirc.ef_combustion_v(I)=out_proceso_m.ef_comb;

out_recirc.Uf_v(I)=out_proceso_m.Uf;

% Proporciones especies a la salida

out_recirc.emisiones_m(I,1)=out_proceso_m.prop_O2_out;

out_recirc.emisiones_m(I,2)=out_proceso_m.prop_N2_out;

out_recirc.emisiones_m(I,3)=out_proceso_m.prop_CO2_out;

out_recirc.emisiones_m(I,4)=out_proceso_m.prop_H2O_out;

out_recirc.emisiones_m(I,5)=out_proceso_m.prop_CO_out;

out_recirc.emisiones_m(I,6)=out_proceso_m.prop_NOx_out;

out_recirc.emisiones_m(I,7)=out_proceso_m.prop_SO2_out;

% Estudio condensaciones

out_recirc.n_H2O_in_v(I)=out_proceso_m.n_H2O_in;

out_recirc.n_H2O_rec_v(I)=out_proceso_m.n_H2O_recircularia;

out_recirc.n_cond_v(I)=out_proceso_m.n_cond;

out_recirc.n_H2O_recirc_c_max_v(I)=out_proceso_m.n_H2O_recirc_c_max;

% Estudio limitaciones de los moles a la entrada out_recirc.n_recirc_c_v(I)=out_proceso_m.n_recirc_c;

out_recirc.n_gases_in_v(I)=out_proceso_m.n_gases_in;

out_recirc.n_recirc_c_max_v(I)=out_proceso_m.n_recirc_c_max;

out_recirc.prop_recirc_v(I)=out_proceso_m.prop_recirc;

prop_recirc_max=out_proceso_m.prop_recirc_max; %valor de la última iteración

end

out_recirc.prop_recirc_v=prop_recirc_min:Paso_prop_recirc:prop_recirc_

max_0;

disp('prop_recirc_max') disp(prop_recirc_max)

%% OUTPUTS

out_recirc.inputs.Q_comb=Q_comb;

out_recirc.inputs.prop_O2=prop_O2;

out_recirc.inputs.prop_c_bio=prop_c_bio;

out_recirc.inputs.exceso_O2=exceso_O2;

out_recirc.inputs.comb_c=comb_c;

out_recirc.inputs.comb_bio=comb_bio;

end

Programa_leakage

function out_leakage=Programa_leakage

% Este programa realiza un estudio para distintos procentajes de

% infiltración.

% Se introducen las condiciones de operación en inputs. Para visualizar los

% resultados es necesario ejecutar en la ventana de comandos:

(31)

ANEXO VI PROGRAMACIÓN DEL SIMULADOR

31

% Programa_plotting_leakage

%% INPUTS

comb_c=1; % 1= Antracita de León 2= Lignito de Teruel comb_bio=1; % 1= Biomasa forestal

prop_O2=0.3; % (vol.) 1 = 100%O2 0 = 100%CO2 prop_recirc=0.4; % (vol.) 1 = 100%recirc 0 = 0%recirc prop_c_bio=1; % (másico) 1 = 100%carbón 0 = 100%biomasa exceso_O2=0.15; % (vol.)

T_anal=30; %[ºC]

m_caliza=5; %[kg/h]

H_lecho=0.7; %[m]

% Datos leakage [0-100]respecto al flujo de gases totales leakage_min=0;

leakage_max=20;

Paso_leakage=1;

%% PROGRAMA

leakage_v=leakage_min:Paso_leakage:leakage_max;

L_leakage=length(leakage_v);

for I=1:L_leakage;

leakage=leakage_v(I);

% Flujos a la salida

out_leakage.m_O2_out_v(I)=out_proceso_m.m_O2_out;

out_leakage.m_CO2_out_v(I)=out_proceso_m.m_CO2_out;

out_leakage.m_N2_out_v(I)=out_proceso_m.m_N2_out;

out_leakage.m_H2O_out_v(I)=out_proceso_m.m_H2O_out;

out_leakage.m_CO_out_v(I)=out_proceso_m.m_CO_out;

out_leakage.m_SO2_out_v(I)=out_proceso_m.m_SO2_out;

out_leakage.m_NOx_out_v(I)=out_proceso_m.m_NOx_out;

% Eficiencias