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Fuentes de Energiacutea
Capiacutetulo 5 Carboacuten Caracteriacutesticas y usos Poliacuteticas Secuestro de CO2
Autor
bull Mathieu Legrand Prof Visitante
Dpto De Ingenieriacutea Teacutermica y de Fluidos Grupo ITEA Universidad Carlos III de Madrid Leganeacutes Espantildea
2015
La informacioacuten contenida en este documento sirve de propoacutesito exclusivo como apuntes para alumnos en la ensentildeanza de la asignatura indicada y ha sido obtenida de las mejores fuentes que se han podido encontrar generalmente de reconocido prestigio No obstante ellos autores no garantizan la exactitud exhaustividad actualizacioacuten o perfeccioacuten de su contenido Por ello no seraacuten responsables de cualquier error omisioacuten o dantildeo causado por el uso de la informacioacuten contenida no tratando con este documento prestar ninguna clase de servicio profesional o teacutecnico antes bien se ofrece como simple guiacutea general de apoyo a la docencia En caso de detectar alguacuten error rogamos nos lo comunique e intentaremos corregirlo Puede contener material con copyright copy por lo que su reproduccioacuten puede no estar permitida
1
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Iacutendice
51- Formacioacuten de carboacuten
52 - Composicioacuten y clasificacioacuten
53 - Reservas consumo y precios
54- Usos y aplicaciones del carboacuten
55- Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
2
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Se puede consultar httpwwwhk-phyorgenergypowersource_phyflashformation_ehtml
Turba
~108 antildeos Bosques oceaacutenicos y pantanos abundantes
Descomposicioacuten anaeroacutebica de las plantas ricas en carbono y
formacioacuten de turba
Lignita
Sedimentos
Capas de sedimentos comprimen la turba El aumento de presioacuten y
el calor reducen su volumen y su contenido en humedad
Antracita
Maacutes capas de sedimentos y aumento de temperatura + mucho tiempo Bituminosos y
A diferencia del petroacuteleo el carboacuten es de origen vegetal Por ende no se suelen hallar juntos
51- Formacioacuten de carboacuten
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Accidentes geoloacutegicos (fallashellip etchellip)
pueden hacer aflorar yacimientos de carboacuten a
cielo abierto (A) o simplemente reducir la
profundidad del yacimiento En general a
mayor profundidad aumenta la concentracioacuten
en carbono y disminuye la de volaacutetiles y
humedad
A) Mina de carboacuten a cielo abierto en Wyoming USA
Las minas a cielo abierto no
necesariamente estaacuten asiacute al
encontrarlas Es rentable eliminar
roca y sedimentos que sepultan el
yacimiento para acceder a eacutel a cielo
abierto por la mayor facilidad de
extraccioacuten
51- Formacioacuten de carboacuten
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bullAntracita Carboacuten duro que tiene el mayor contenido de carbono
fijo y el menor en materia volaacutetil Contiene aproximadamente un
871 de carbono (bs base seca en masa) un 93 de cenizas y
un 36 de material volaacutetil Tiene un color negro brillante de
estructura cristalina Desprende poco humo y holliacuten
bullHulla (~bituminosos) httpeswikipediaorgwikiHulla
Contenido en carbono ~70-85 bs Contenido en volaacutetiles que
oscila entre 15 y 30 Es negra (hard coal) mate y arde con
dificultad
bullLignito (httpeswikipediaorgwikiLignito) Contenido en
carbono ~70 bs Alto contenido de materia volaacutetil (~20) Alto
contenido en agua (~40) Suele tener color pardo (brown coal) y
estructura fibrosa o lentildeosa
bullTurba (httpeswikipediaorgwikiTurba) Contenido en carbono
~60 bs Material orgaacutenico compacto de color pardo a negro Se
ha de tratar para aprovecharlo como combustible
Conte
nid
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ono y
PCI
Conte
nid
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gua
httpenwikipediaorgwikiFileBraunkohle_als_Hausbrandjpg
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
0
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90
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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SDt
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Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Iacutendice
51- Formacioacuten de carboacuten
52 - Composicioacuten y clasificacioacuten
53 - Reservas consumo y precios
54- Usos y aplicaciones del carboacuten
55- Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Turba
~108 antildeos Bosques oceaacutenicos y pantanos abundantes
Descomposicioacuten anaeroacutebica de las plantas ricas en carbono y
formacioacuten de turba
Lignita
Sedimentos
Capas de sedimentos comprimen la turba El aumento de presioacuten y
el calor reducen su volumen y su contenido en humedad
Antracita
Maacutes capas de sedimentos y aumento de temperatura + mucho tiempo Bituminosos y
A diferencia del petroacuteleo el carboacuten es de origen vegetal Por ende no se suelen hallar juntos
51- Formacioacuten de carboacuten
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Accidentes geoloacutegicos (fallashellip etchellip)
pueden hacer aflorar yacimientos de carboacuten a
cielo abierto (A) o simplemente reducir la
profundidad del yacimiento En general a
mayor profundidad aumenta la concentracioacuten
en carbono y disminuye la de volaacutetiles y
humedad
A) Mina de carboacuten a cielo abierto en Wyoming USA
Las minas a cielo abierto no
necesariamente estaacuten asiacute al
encontrarlas Es rentable eliminar
roca y sedimentos que sepultan el
yacimiento para acceder a eacutel a cielo
abierto por la mayor facilidad de
extraccioacuten
51- Formacioacuten de carboacuten
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bullAntracita Carboacuten duro que tiene el mayor contenido de carbono
fijo y el menor en materia volaacutetil Contiene aproximadamente un
871 de carbono (bs base seca en masa) un 93 de cenizas y
un 36 de material volaacutetil Tiene un color negro brillante de
estructura cristalina Desprende poco humo y holliacuten
bullHulla (~bituminosos) httpeswikipediaorgwikiHulla
Contenido en carbono ~70-85 bs Contenido en volaacutetiles que
oscila entre 15 y 30 Es negra (hard coal) mate y arde con
dificultad
bullLignito (httpeswikipediaorgwikiLignito) Contenido en
carbono ~70 bs Alto contenido de materia volaacutetil (~20) Alto
contenido en agua (~40) Suele tener color pardo (brown coal) y
estructura fibrosa o lentildeosa
bullTurba (httpeswikipediaorgwikiTurba) Contenido en carbono
~60 bs Material orgaacutenico compacto de color pardo a negro Se
ha de tratar para aprovecharlo como combustible
Conte
nid
o e
n c
arb
ono y
PCI
Conte
nid
o a
gua
httpenwikipediaorgwikiFileBraunkohle_als_Hausbrandjpg
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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50
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150
200
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300
350
400
450
OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
onsum
o a
nual M
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antilde
o
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2000
4000
6000
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Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
33
30
24
6 6
El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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000
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1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
14
Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Se puede consultar httpwwwhk-phyorgenergypowersource_phyflashformation_ehtml
Turba
~108 antildeos Bosques oceaacutenicos y pantanos abundantes
Descomposicioacuten anaeroacutebica de las plantas ricas en carbono y
formacioacuten de turba
Lignita
Sedimentos
Capas de sedimentos comprimen la turba El aumento de presioacuten y
el calor reducen su volumen y su contenido en humedad
Antracita
Maacutes capas de sedimentos y aumento de temperatura + mucho tiempo Bituminosos y
A diferencia del petroacuteleo el carboacuten es de origen vegetal Por ende no se suelen hallar juntos
51- Formacioacuten de carboacuten
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Accidentes geoloacutegicos (fallashellip etchellip)
pueden hacer aflorar yacimientos de carboacuten a
cielo abierto (A) o simplemente reducir la
profundidad del yacimiento En general a
mayor profundidad aumenta la concentracioacuten
en carbono y disminuye la de volaacutetiles y
humedad
A) Mina de carboacuten a cielo abierto en Wyoming USA
Las minas a cielo abierto no
necesariamente estaacuten asiacute al
encontrarlas Es rentable eliminar
roca y sedimentos que sepultan el
yacimiento para acceder a eacutel a cielo
abierto por la mayor facilidad de
extraccioacuten
51- Formacioacuten de carboacuten
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bullAntracita Carboacuten duro que tiene el mayor contenido de carbono
fijo y el menor en materia volaacutetil Contiene aproximadamente un
871 de carbono (bs base seca en masa) un 93 de cenizas y
un 36 de material volaacutetil Tiene un color negro brillante de
estructura cristalina Desprende poco humo y holliacuten
bullHulla (~bituminosos) httpeswikipediaorgwikiHulla
Contenido en carbono ~70-85 bs Contenido en volaacutetiles que
oscila entre 15 y 30 Es negra (hard coal) mate y arde con
dificultad
bullLignito (httpeswikipediaorgwikiLignito) Contenido en
carbono ~70 bs Alto contenido de materia volaacutetil (~20) Alto
contenido en agua (~40) Suele tener color pardo (brown coal) y
estructura fibrosa o lentildeosa
bullTurba (httpeswikipediaorgwikiTurba) Contenido en carbono
~60 bs Material orgaacutenico compacto de color pardo a negro Se
ha de tratar para aprovecharlo como combustible
Conte
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
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53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
Hidro
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Gas Natural
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Accidentes geoloacutegicos (fallashellip etchellip)
pueden hacer aflorar yacimientos de carboacuten a
cielo abierto (A) o simplemente reducir la
profundidad del yacimiento En general a
mayor profundidad aumenta la concentracioacuten
en carbono y disminuye la de volaacutetiles y
humedad
A) Mina de carboacuten a cielo abierto en Wyoming USA
Las minas a cielo abierto no
necesariamente estaacuten asiacute al
encontrarlas Es rentable eliminar
roca y sedimentos que sepultan el
yacimiento para acceder a eacutel a cielo
abierto por la mayor facilidad de
extraccioacuten
51- Formacioacuten de carboacuten
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bullAntracita Carboacuten duro que tiene el mayor contenido de carbono
fijo y el menor en materia volaacutetil Contiene aproximadamente un
871 de carbono (bs base seca en masa) un 93 de cenizas y
un 36 de material volaacutetil Tiene un color negro brillante de
estructura cristalina Desprende poco humo y holliacuten
bullHulla (~bituminosos) httpeswikipediaorgwikiHulla
Contenido en carbono ~70-85 bs Contenido en volaacutetiles que
oscila entre 15 y 30 Es negra (hard coal) mate y arde con
dificultad
bullLignito (httpeswikipediaorgwikiLignito) Contenido en
carbono ~70 bs Alto contenido de materia volaacutetil (~20) Alto
contenido en agua (~40) Suele tener color pardo (brown coal) y
estructura fibrosa o lentildeosa
bullTurba (httpeswikipediaorgwikiTurba) Contenido en carbono
~60 bs Material orgaacutenico compacto de color pardo a negro Se
ha de tratar para aprovecharlo como combustible
Conte
nid
o e
n c
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ono y
PCI
Conte
nid
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gua
httpenwikipediaorgwikiFileBraunkohle_als_Hausbrandjpg
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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bullAntracita Carboacuten duro que tiene el mayor contenido de carbono
fijo y el menor en materia volaacutetil Contiene aproximadamente un
871 de carbono (bs base seca en masa) un 93 de cenizas y
un 36 de material volaacutetil Tiene un color negro brillante de
estructura cristalina Desprende poco humo y holliacuten
bullHulla (~bituminosos) httpeswikipediaorgwikiHulla
Contenido en carbono ~70-85 bs Contenido en volaacutetiles que
oscila entre 15 y 30 Es negra (hard coal) mate y arde con
dificultad
bullLignito (httpeswikipediaorgwikiLignito) Contenido en
carbono ~70 bs Alto contenido de materia volaacutetil (~20) Alto
contenido en agua (~40) Suele tener color pardo (brown coal) y
estructura fibrosa o lentildeosa
bullTurba (httpeswikipediaorgwikiTurba) Contenido en carbono
~60 bs Material orgaacutenico compacto de color pardo a negro Se
ha de tratar para aprovecharlo como combustible
Conte
nid
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arb
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PCI
Conte
nid
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gua
httpenwikipediaorgwikiFileBraunkohle_als_Hausbrandjpg
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
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Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
14
Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
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El poder caloriacutefico inferior (PCI) es tanto menor cuanto mayor es el contenido de humedad Se distinguen propiedades en base huacutemeda bh (estado natural) o en base seca bs retirada la humedad Existen dos anaacutelisis del carboacuten
1- Anaacutelisis elemental da la composicioacuten (en masa) de los elementos quiacutemicos materia mineral y agua p e 892 de C 27 H2 12 N2 12 S 17 O2 3 de cenizas y 1 de humedad inherente
2- Anaacutelisis inmediato el carboacuten seco se calienta hasta 925ordmC en ausencia de aire liberando la materia volaacutetil y el agua quedando solo el carboacuten fijo que se mide Contiene las cenizas
Otra propiedad es la facilidad de aglomeracioacuten del carboacuten para formar coque a alta temperatura Finalmente las cenizas pueden tener maacutes o menos facilidad para aglomerarse lo que dificulta su eliminacioacuten
52- Composicioacuten y clasificacioacuten
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
onsum
o a
nual M
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o
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2000
4000
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1985 1990 1995 2000 2005 2010
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
33
30
24
6 6
El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
0
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20
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70
80
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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52- Composicioacuten y clasificacioacuten Rangos ASTM
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Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
onsum
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tep
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1985 1990 1995 2000 2005 2010
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
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30
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6 6
El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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Gas Natural
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53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
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119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 8
Cenizas compuesto por sustancias inorgaacutenicas no combustibles como sales minerales SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO y MgO Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el hogar y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo (cenizas volantes) El carboacuten tiene un contenido en cenizas muy variable seguacuten su tipo y rango Es muy relevante el punto de fusioacuten de las cenizas (se aglomeran maacutes faacutecilmente al tener un punto de fusioacuten bajo) Se suele antildeadir cal para subir el punto de fusioacuten Tiacutepicamente la biomasa tiene un punto de fusioacuten de cenizas bajo A las temperaturas de combustioacuten o de gasificacioacuten las cenizas del carboacuten pueden permanecer en estado soacutelido (cenizas secas) o fundir En el primer caso su eliminacioacuten no ofrece inconvenientes pero en el segundo da lugar a problemas de gran envergadura En una caldera en la que se queme carboacuten pulverizado las cenizas pueden fundir y se adherirse a los tubos de agua creando puentes de escoria que impiden el paso normal de los gases Volaacutetiles los volaacutetiles son hidrocarburos atrapados en el carboacuten que pasan en fase gaseosa mientras se quema o se calienta el carboacuten y pueden formar una llama por encima del carboacuten soacutelido Coque Resultante de la destilacioacuten anaeroacutebica del carboacuten bituminoso C al 90-95
52- Composicioacuten y clasificacioacuten Volaacutetiles y cenizas
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
Hidro
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Gas Natural
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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1991 981 Gt 2001 984 Gt 2011 860 Gt
A diferencia del petroacuteleo y el gas natural se encuentran muy pocos yacimientos nuevos de carboacuten
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
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Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
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f
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Elaborado con datos de CIA Factbook 2012
53- Reservas y consumo
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
onsum
o a
nual M
tep
antilde
o
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1985 1990 1995 2000 2005 2010
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
33
30
24
6 6
El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
14
Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
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OECD No OECD Unioacuten Europea Federacioacuten Rusa Mundo
Petroacuteleo
Gas Natural
Carboacuten
53- Reservas y consumo Ratio Reservas Produccioacuten
En el mundo y en especial para los paiacuteses de la OCDE el carboacuten es una fuente de energiacutea prometedora en cuanto a reservas
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 12
Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
El carboacuten representa del orden del 30 de las energiacuteas primarias mundiales y genera el 42 de la electricidad en el mundo en 2012
53- Reservas y consumo Consumo mundial C
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Carboacuten
Renovables
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Gas Natural
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El consumo de carboacuten mundial ha conocido una fuerte subida en la uacuteltima deacutecada
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
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Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
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Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
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Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
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Elaborado con datos de BP Statistical Review of World Energy June 2012 bpcomstatisticalreview
Espantildea produce del orden del 75 de lo que consume en los 10 uacuteltimos antildeos (60 de bajo rango ndash lignito y sub-bituminosos)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ameacuterica delNorte
Centro y SurAmeacuterica
Europa -Eurasia
Oriente Medio Aacutefrica Asia
Carboacuten
Renovables
Hidro
Nuclear
Gas Natural
Petroacuteleo
53- Reservas y consumo Consumo regional (2012)
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000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
14
Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
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1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
$ U
SDt
ep
Antildeo
Carboacuten (EU market)
Gas Natural (EU Market)
Crudo (World Market)
14
Elaborado a partir de datos de bpcomstatisticalreview
53- Precios del carboacuten
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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15 273 K2 21 1
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54- Usos y aplicaciones del carboacuten
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 23
~ 3
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 24
bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 25
Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 27
Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 28
httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
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Son las maacutes contaminantes por 1 Emisiones de CO2
2 PM procedente de cenizas volantes 3 Azufre procedente del carboacuten SO4H2
4 NOx de la combustioacuten 5 Radioactividad del carboacuten mineral 6 Mercurio contenido en el carboacuten 7 Impacto ambiental en el territorio por minas a cielo
abierto + depoacutesitos cercanos a centrales y presencia de metales pesados
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 17
~ 16 GWe
~ 32 ha
Torres de refrigeracioacuten
Agios Dimitrios Power Station Grecia
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 21
bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
f
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Central Teacutermica Convencional de litoral de Almeriacutea Carboneras ~ 12 GWe
~ 20 ha
Torres de refrigeracioacuten
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
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Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 29
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 30
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
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bull Tecnologiacutea de base ciclo Rankine 1 El carboacuten (pulverizado) arde en un hogar de gran tamantildeo rodeado de
tubos de agua de la caldera para recibir el calor produciendo vapor a 450 ordmC-600 ordmC y presiones de 80 a 200 bar seguacuten la tecnologiacutea usada
2 Los humos de la combustioacuten son enfriados auacuten mas en un recuperador de calor que precaliente el aire de la combustioacuten
3 Corriente abajo los humos son tratados para limpiarlos antes de ser vertidos a la atmoacutesfera
4 El vapor se produce en haces vaporizadores cerca de la llama se sobrecalienta en la caldera y finalmente se expande en una turbina de alta presioacuten
5 El vapor se recalienta y se expande en turbina de media presioacuten Se puede repetir otra vez y se expande en turbina de baja presioacuten
6 El vapor a muy baja presioacuten ( 80 mbar y 45ordmC) se condensa evacuando calor residual al ambiente generalmente por medio de una torre de refrigeracioacuten huacutemeda o evacuaacutendolo a un riacuteo mar o lago cercano
7 El condensado se retira del condensador se desgasifica y se precalienta con vapor sangrado de las turbinas y es bombeado a la caldera
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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119879119898119886119909
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119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
f
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119879119898119886119909
119879119888119900119899119889
119901119888119886119897 119901119888119900119899119889
119901119903119890119892119890119899
119901119903119890119888119886119897
Curva de saturacioacuten liacutequido - vapor
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1351-central-termica
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 27
Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea
33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
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Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 21
bull Tecnologiacuteas 1 Combustioacuten del carboacuten en trozos sobre parrilla anticuado
por su baja densidad energeacutetica Se usa para biomasa y para potencias lt 10 MW
2 Combustioacuten del carboacuten pulverizado in situ (~ 100 μm) Permite controlar la combustioacuten para bajar NOx Mayoritaria actualmente Puede usar carbones de bajo rango Apta para grandes tamantildeos (GW teacutermicos) Este tipo de central tiene una vida uacutetil del orden de 50-60 antildeos
3 Combustioacuten en lecho fluidizado Permite quemar carbones de bajo rango y sin pulverizar Permite antildeadir cal para neutralizar S y NOx Complejas y auacuten minoritarias
4 Co-combustioacuten se antildeade hasta un 30 de biomasa sin tener que variar el disentildeo En estudio
Las centrales de carboacuten son disentildeadas para carbones especiacuteficos no valiendo para otros ni para biomasa que no se puede pulverizar
54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 23
~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 24
bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 25
Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 26
Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
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54- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas convencionales de carboacuten pulverizado
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~ 3
0 m
54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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54- Carboacuten ndash Caldera de carboacuten pulverizado
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 24
bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 27
Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
1 1 1 131 20
15 273 K2 21 1
70 273 K
f
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bull Mitigacioacuten de la contaminacioacuten 1Mejorar el rendimiento de los ciclos (p e
supercriacutetico o Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado - GICC)
2CO2 captura y confinamiento 3PM Filtros en chimenea 4Azufre 5NOx
6Radioactividad filtros 7Mercurio en estudio 8Impacto ambiental minas a cielo abierto
restitucioacuten del terreno y vegetacioacuten
Des-acidificacioacuten de humos con caliza en seco o huacutemeda
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Mitigacioacuten de la contaminacioacuten Mejorar el rendimiento de los ciclos
Captura y secuestro de CO2 ~ 01 kgCO2kWhe Pero perdida de rendimiento 10-15
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 34
Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Centrales avanzadas bull Ciclo Rankine supercriacutetico
1 Se opera a una presioacuten tal que el agua pasa a vapor suavemente sin ebullicioacuten Se puede llegar a un 50 de rendimiento
2 Maacutes de 250 bares en caldera y hasta 650ordmC (700ordmC para ultra supercriacuteticas) de vapor vivo En estado de desarrollo
bull Gasificacioacuten integrada (GI) 1 Se gasifica el carboacuten con O2 obtenido en una planta de destilacioacuten fraccionada de
aire 2 Se depura se trata con agua a alta presioacuten y temperatura en presencia de
catalizadores para eliminando el CO producir H2 y eventualmente se captura y confina el CO2
3 Se quema en una TG (Brayton) con posibilidad de ciclo combinado (CC) bull Es una tecnologiacutea incipiente y que se desarrolla continuamente bull Ofrece emisiones reducidas y casi nulas a costa de un precio maacutes elevado y
eficiencias moderadas bull Tecnologiacutea compleja y cara
bull Oxicombustioacuten 1 Se quema el carboacuten pulverizado con O2 puro en proporcioacuten estequiomeacutetrica
formando gases con contenido muy alto de CO2 lo que permite su faacutecil separacioacuten y confinamiento
2 Se evitan altas temperaturas recirculando el CO2 que sustituye en N2 de la atmoacutesfera
3 Disponible solo en prototipos o plantas piloto de primera generacioacuten 4 Pudiera servir para aplicarse a centrales similares a las actuales
bull Secuestro de CO2 de fin de chimenea 1 Se usan aminas para absorberlo Costoso pero posible antildeadirlo a las centrales
actuales (retrofitting)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea 27
Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
Este trabajo estaacute bajo una licencia de Creative Commons Licencia Reconocimiento-No-Comercial- Compartirigual 30 Espantildea
33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Gasificacioacuten integrada (GI) bullGasificacioacuten combustioacuten incompleta con deacuteficit de aire o de oxiacutegeno para dar un gas denominado gas pobre (con aire) o gas de carboacuten (gas de siacutentesis) (con oxiacutegeno) compuesto mayoritariamente por CO y H2 (y N2 si se gasifica con aire) bullSi se inyecta agua se puede obtener gas de siacutentesis maacutes rico en H2 (y maacutes PCI) pues se usa la reaccioacuten del gas de agua
CO+H2O=CO2 + H2 bullQuedan impurezas atraacutes Este gas purificado puede quemarse en una turbina de gas (que no admite impurezas) y el escape de eacutesta servir para producir vapor en una caldera de recuperacioacuten de gases de escape (HRSG) para turbinarlo (GICC ndash Gasificacioacuten Integrada en Ciclo Combinado)
55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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httpwwwunesaessector-electricofuncionamiento-de-las-centrales-electricas1346-central-gasificacion
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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32
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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33
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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55- Carboacuten ndash Centrales teacutermicas y mitigacioacuten de la contaminacioacuten
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31
Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
El consumo de carboacuten en el mudo es mucho menor que el de gas natural NO
Al ritmo de consumo actual queda reservas de carboacuten para menos de 40 antildeos NO
La relacioacuten de Reservas a Produccioacuten (en antildeos) para el carboacuten es la mayor de todos los combustible foacutesiles SI
En promedio el poder caloriacutefico del carboacuten es bastante menor que los combustible liacutequidos o gaseosos convencionales
SI
Todos los carbones tienen maacutes o menos el mismo contenido en humedad NO
Las reservas de carboacuten se concentran principalmente en la antigua Unioacuten Sovieacutetica Norte Ameacuterica y Australia
SI
Al tener depoacutesitos de carboacuten Espantildea es autoabastecida cara a este recurso NO
La calidad del carboacuten espantildeol es relativamente baja y de difiacutecil extraccioacuten SI
El carboacuten se usa principalmente para aplicaciones de calefaccioacuten urbana NO
En Espantildea el carboacuten se emplea principalmente para la industria metaluacutergica (produccioacuten de acero principalmente)
NO
Al contrario de otros combustibles foacutesiles las reservas de carboacuten han ido disminuyendo en los uacuteltimos 20 antildeos
SI
Por unidad de energiacutea en la actualidad el carboacuten es del orden de 4 veces mas barato que el crudo SI
El precio del carboacuten tiende a seguir la evolucioacuten del precio del crudo SI
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Fuentes de Energiacutea Carboacuten Apellidos y nombre
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten) Se puede considerar al carboacuten y su uso en centrales teacutermicas convencionales como el combustible maacutes contaminante de los foacutesiles
SI
En su extraccioacuten en general el contenido en azufre del carboacuten es muy bajo y no necesita de pre-procesamiento
NO
El contenido del carboacuten en metales pesados (principalmente Mercurio) es problemaacutetica para la contaminacioacuten medio-ambiental
SI
En centrales teacutermicas convencionales de carboacuten es necesario limpiar los gases de combustioacuten antes de la emisioacuten a la atmoacutesfera
SI
En las calderas de carboacuten el hogar de combustioacuten de carboacuten es relativamente pequentildeo NO
La caldera de una central de carboacuten convencional es maacutes voluminosa que los cuerpos de turbinas de vapor SI
La tecnologiacutea de combustioacuten del carboacuten maacutes extendida es la llamada ldquoen parrillardquo NO
Convencionalmente el carboacuten se suele moler en polvo antes de su introduccioacuten al hogar de centrales eleacutectricas y por ello la tecnologiacutea correspondiente se llama de carboacuten pulverizado
SI
Existen disentildeos de combustioacuten del carboacuten en lecho fluido e incluso de co-combustioacuten con biomasa SI
En los hogares de co-combustioacuten el porcentaje de biomasa respecto al carboacuten es alto NO
El tiempo de construccioacuten de una central de carboacuten es generalmente maacutes pequentildea que el de un ciclo combinado convencional (quemando gas natural)
NO
Para minimizar el impacto ambiental de la centrales de carboacuten conviene subir el rendimiento de dichas centrales
SI
Con el mismo enfoque existen a escala comercial centrales de captura y secuestro de CO2 en Espantildea NO
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Cuestiones de autoevaluacioacuten (Carboacuten)
Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
SI
Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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Uno de los intereses principales de quemar carboacuten en centrales de gasificacioacuten integrada en ciclos combinados (GICC) es que su rendimiento es mayor que el de una central convencional
SI
Las emisiones de CO2 de una central de carboacuten convencional son del orden del doble por kWh eleacutectrico que las de una central de ciclo combinado quemando gas natural
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Almacenar carboacuten cerca de la central para su uso no supone un impacto ambiental importante NO
Es maacutes faacutecil capturar el CO2 si se realiza la combustioacuten con oxigeno puro que con aire SI
La tecnologiacutea de oxicombustioacuten no necesita de elementos adicionales en una central de GICC NO
La produccioacuten de electricidad basada en el carboacuten es exclusivamente en base SI
En plantas GICC con captura de CO2 el combustible de la caacutemara de combustioacuten es mayoritariamente una mezcla de CO y H2 en fase gaseosa
SI
En calderas de centrales de carboacuten convencionales el hogar estaacute rodeado de tubos llevando agua a presioacuten SI
La oxicombustioacuten es la uacutenica tecnologiacutea de secuestro de CO2 NO
En tecnologiacuteas de oxicombustioacuten es necesario recircular CO2 en la caacutemara de combustioacuten SI
La temperatura adiabaacutetica httptranslategoogleestranslatehl=esamplangpair=en|esampu=httpenwikipediaorgwikiAdiabatic_flame_temperature de llama en aire es maacutes elevado que en oxiacutegeno puro
NO
Conviene aumentar la temperatura de llama para minimizar la formacioacuten de NOx en la combustioacuten NO
Asia es un consumidor muy importante de carboacuten SI
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