Oxi-combustible explicado: Cómo el oxígeno puro mejora la eficiencia de plantas de energía

¿Qué es el oxi-combustible?

Oxi-combustible (oxy-fuel) es la quema de combustible con oxígeno puro en lugar de la mezcla de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono en el aire. Cuando el combustible se quema usando oxígeno puro, cualquier contenido de dióxido de carbono puede almacenarse sin necesidad de remover nitrógeno, que es un paso crítico en la purificación de productos de desecho en plantas de energía. Los gases liberados por plantas de energía son 75% nitrógeno, que necesita ser removido de cualquier vapor de dióxido de carbono. La aplicación más prometedora es en plantas de energía que queman carbón, pero turbinas de gas, producción de oxígeno y aplicaciones de soldadura también pueden beneficiarse.

Aplicación en plantas de carbón

Las plantas de energía de carbón pueden reconfigurarse para quemar oxi-combustible sin cambiar el diseño de la caldera, aunque la temperatura de combustión es alta para la mayoría de calderas. El proceso de combustión de oxi-combustible resulta en carbón con una temperatura de combustión mucho más alta, pero esto puede controlarse mezclando oxígeno con vapor o gas de escape de otros procesos de la planta. El nitrógeno está presente en la caldera solo en bajos niveles, y se produce poco nitrógeno o óxido nítrico para contaminar el aire.

Gases de escape y captura de CO₂

El gas de escape resultante de la quema de combustibles fósiles con oxi-combustible está libre de nitrógeno. El dióxido de carbono y agua son los componentes principales del gas, que puede concentrarse en corrientes de dióxido de carbono casi puro. El beneficio es que el gas restante puede comprimirse, secarse y purificarse mucho más rápido y económicamente que los métodos tradicionales antes de ser movido a almacenamiento.

Turbinas de gas y soldadura

El ciclo de turbina de gas mejora mediante el uso de oxi-combustible, pero como las palas de turbina de gas no toleran bien las altas temperaturas, las turbinas requieren un rediseño para operar con combustible oxigenado. El gas de escape de alta temperatura que sale de una turbina modificada en realidad hace que el ciclo de vapor sea más eficiente. La soldadura y corte con oxi-combustible también proporciona a los soldadores mayor control sobre cuánto calor se genera, por lo que la temperatura de una zona de soldadura puede mantenerse en niveles seguros. El tamaño y forma del cordón de soldadura se controlan más fácilmente, y los cambios necesarios para usar oxi-combustible en soldadura son bastante simples.

Desarrollo futuro

Las aplicaciones completas de oxi-combustible aún están en desarrollo. La tecnología ha sido probada en Estados Unidos, Canadá, Europa y Japón, y la menor complejidad y riesgos de la tecnología son atractivos. Las demandas de plantas de carbón de combustión limpia e instalaciones de producción de energía más seguras para el medio ambiente podrían provocar un gran aumento en sistemas de combustible basados en oxígeno a medida que la tecnología progrese. La producción de oxígeno y separación de este del aire a un costo menor que los métodos criogénicos también podría ser posible.

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Por Andrew Kirmayer

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