Medida de la temperatura superficial del carbonizado en combustión mediante pirometría con cámara digital

Abstract

Debido a las características propias de la combustión en reactores de lecho fluido es muy difícil medir la temperatura superficial del carbonizado durante su conversión. Aunque hay numerosos trabajos en la literatura que han abordado esta cuestión los resultados presentan una amplia dispersión o incluso la temperatura medida no es la superficial. En este Trabajo Fin de Master se presentan algunas modificaciones en la forma tradicional de utilizar pirometría mediante dos colores que permiten medir la temperatura superficial del char en dichos equipos. Para ello, se trabaja en una planta experimental diseñada y construida con este fin. La aplicación de la técnica con las modificaciones propuestas, mejora la precisión de la temperatura calculada y aumenta el rango de temperaturas que pueden ser medidas, incluso a temperaturas inferiores a las del lecho. Además, esta técnica puede revelar detalles que escapan a otras, como la existencia de gradientes térmicos superficiales. La aplicación pirométrica aquí propuesta requiere conocer la emisividad del carbonizado. Sin embargo, esto no es un hándicap ya que, tal y como muestra el análisis del efecto de ésta variable sobre la precisión de la temperatura calculada, una variación del 15 % en su valor (0.85-1) produce errores inferiores al 1 % para temperaturas superiores a la de fondo, y una buena estimación de este parámetro permite medir temperaturas de combustión muy inferiores.

Due to the characteristics of combustion in fluidized bed reactors it is very difficult to measure the surface temperature of char during its conversion. Although, there are many papers in the literature which have dealt with this question, the results show a wide distribution and in some cases the measured temperature is not the surface temperature. In this Master Thesis some modifications to the traditional way of using Two-Color Pyrometry (P2C) has been proposed (One Color Pyrometry, P1C), in order to measure the surface temperature of char in such reactor. For doing that, a pilot-scale fluidized bed combustor has been designed and constructed. This design provides the opportunity to visually observe inside the reactor. According to the results, the accuracy of temperature measurement has been improved by P1C. This method is applicable for wider range of temperature and it is even possible to measure temperature lower than the bed temperature. Using P1C, different details such as surface thermal gradients, which cannot be measured by other techniques, are got. In order to use P1C the char emissivity should be known. However, the sensitivity analysis of the measurements in different char emissivity shows that a variation of 15% in emissivity value (0.85 to 1) gives an error lower than 1% when the temperature is higher than that background, while for lower temperature a good estimate of the char emissivity is needed