Efecto de la estructura de apilamiento sobre las emisiones de polvo en pilas de almacenamiento de carbó

Abstract

Las emisiones de polvo de las pilas de almacenamientos de carbón constituyen un problema importante para diversos sectores industriales, en particular en nuestro país en plantas termoeléctricas y en la producción de acero. Estas emisiones han provocado importantes impactos sobre el medio ambiente y las personas. El objetivo de esta memoria consistió en determinar una serie de criterios de apilamiento de pilas de carbón que permita minimizar las emisiones de polvo dada una cantidad fija de material apilado. En los antecedentes se discutieron una serie de estudios técnicos, se vieron cuáles son las estructuras de apilamiento comunes, cuáles son las condiciones de borde para la simulación de los modelos y de qué forma se calcularían las emisiones. Se modelaron cuatro estructuras típicas de apilamiento para un tipo específico de carbón, sujetas a un determinado perfil del viento mediante software CFD, obteniendo presiones y velocidades, con objeto de calcular el factor de emisión para cada estructura de apilamiento estudiada. Con lo anterior se observó por qué el viento se comporta de esa manera sobre una determinada estructura y se determinó cuál es la mejor estructura de apilamiento para las condiciones dadas. Adicionalmente, se modeló una barrera porosa sobre una de las estructuras de apilamiento con el propósito de observar su efecto en la mitigación de las emisiones. Específicamente, se variaron la altura de la barrera y su distancia a la estructura de apilamiento, obteniéndose un óptimo por inspección. Dentro de las geometrías estudiadas, se obtuvieron que la estructura de apilamiento cónica truncada presentó las menores emisiones entre las estructuras de apilamiento de menor volumen, y la estructura de base rectangular encrestada entre las más grandes. Las mallas porosas resultaron eficaces en la reducción de emisiones, con una reducción del 90% para el mejor de los casos. Para minimizar las emisiones se obtuvo que la barrera debe presentar una altura equivalente al 75% de la altura de la estructura de apilamiento, ubicada lo más cercana a ella.