Las instalaciones disponibles, y en particular el combustor semi-industrial, permiten realizar con agilidad ensayos en condiciones realistas y al mismo tiempo bien controladas, como medio más racional para caracterizar y desarrollar equipos de estas características. Cabe destacar que a pesar de la diferencia de escala (desde los 0.5 MW del combustor hasta los más de 40 MW térmicos en los equipos reales), mediante un diseño cuidadoso de los ensayos y la consideración de los parámetros adimensionales es posible obtener resultados aplicables a la escala real. Las comparaciones realizadas han demostrado que los prototipos construidos reproducen, tanto cualitativa como cuantitativamente, los resultados obtenidos en el laboratorio.

Además de la realización de estudios paramétricos para conocer el efecto de los parámetros geométricos y de operación, la instrumentación disponible permite realizar una completa caracterización del flujo, determinando las distribuciones espaciales de las variables relevantes en el interior de la llama (temperatura, velocidad, concentraciones de O₂, CO, CO₂, NO/NO_x, UHC, SO₂, partículas). La combinación de esta información detallada con estudios paramétricos de las diversas variables proporciona el conocimiento necesario para alcanzar los resultados óptimos.

Se han desarrollado diversos proyectos dirigidos a quemadores de líquidos y, en concreto, de fuel-oil pesado. El efecto de las condiciones de operación (parámetros de inyección de aire, combustible y, en su caso, fluido auxiliar de atomización) ha sido objeto de estudios específicos. Un aspecto clave en la combustión de líquidos es la calidad de la atomización. Se han ensayado numerosas geometrías de atomizadores, mediante ensayos en una instalación específica capaz de inyectar hasta 800 kg/h de combustible, con presión y temperatura de hasta 80 bar y 150ºC . Como resultado, se han obtenido nuevos diseños de boquillas, que en ensayos de combustión posteriores han demostrado una importante reducción en niveles de inquemados. Dentro de este apartado pueden mencionarse también los estudios realizados sobre el uso de emulsiones fuel-oil/agua y gasoil/agua, así como de distintos tipos de aditivos.

Uno de los proyectos realizados ha tenido como resultado el desarrollo de un quemador de baja emisión de NO_x, para fuel-oil pesado y gas natural, y con una potencia térmica superior a 40 MW. Este quemador, denominado TENOX, ha sido patentado y es el único quemador nacional de bajo NO_x y esta potencia de que se tiene noticia. El trabajo de desarrollo ha incluido varias fases, incluyendo un extenso estudio en el combustor semi-industrial, la validación de los resultados sobre una caldera de 20 MW y la construcción de prototipos de escala real.

Se han realizado diversos estudios en el combustor semi-industrial sobre la combustión de sólidos pulverizados, estudiando el efecto de los parámetros de inyección o la geometría del quemador. El quemador ha sido adaptado para quemar con buenos resultados una amplia variedad de tipos de carbones.

Los proyectos realizados también incluyen el análisis de distintas alternativas dirigidas a la combustión eficiente de biomasa pulverizada. Aparte de otras estrategias, se ha llevado a cabo la combustión en un mismo quemador de mezclas carbón-biomasa con distintas proporciones. El quemador ha operado también con 100% biomasa, consiguiendo excelentes resultados de estabilidad de llama y emisiones.

Proyectos relacionados:

“Estudios y ensayos para la optimización de la combustión en sistemas de alta presión de fuel-oil pesado con atomización mecánica. Fase I – Atomización”, Financiación: OCIDE, Hidroeléctrica Española, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1987-88

“Estudios y ensayos para la optimización de la combustión en sistemas de alta presión de fuel-oil pesado con atomización mecánica. Fase II – Combustión”, Financiación: OCIDE, Hidroeléctrica Española, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1988-91

“Reducción de emisiones contaminantes en centrales de carbón mediante combustión escalonada con gas natural”, Financiación: OCIDE, OCIGAS, Endesa, ENAGAS, Cía Sevillana de Electricidad, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1992-94

“Combustión de fuel-oil pesado y sus emulsiones con agua+aditivos”, Financiación: Hidroeléctrica de Cataluña, Inv. Ppal: J. Ballester, 1992-93

“Reducción de las emisiones de NO_x en calderas de gas natural y fuel-oil mediante combustión controlada”, Financiación: OCIDE, Térmicas del Besós, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1992-95

“Estudio de la combustión de gasoil y gasoil tratado por polarizadores”, Financiación: Ronser, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998

“Co-firing of biomass, coal waste and coal on mining sites for electricity generation (COBIOCOWA)”, Financiación: Unión Europea, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998-2001.

“Investigación y desarrollo de bioetanol para automoción, I+DEA2”, Financiación: CDTI, Programa CENIT, Inv. Ppal: J. Ballester, 2007-11.