Analysis of the flammability properties of solid fuels

Resumen

Actualmente, más del 80% de la energía utilizada en el mundo procede de la combustión de combustibles fósiles, siendo el carbón el combustible más empleado y su almacenamiento una práctica común. Debido a ello, se han estudiado ampliamente los riesgos asociados a este material, así como sus efectos medioambientales y sobre la salud humana o el riesgo de autoignición y combustión espontánea. Actualmente, como consecuencia de estos riesgo y del agotamiento de las reservas de carbón, se están considerando diversos combustibles alternativos y respetuosos con el medio ambiente para reemplazar al carbón parcial o totalmente, como la biomasa o los residuos. Estos sólidos combustibles están caracterizados por unas propiedades de inflamación que deben ser cuidadosamente determinadas en cada caso particular debido a su heterogeneidad, pero cuyos valores medios muestran un elevado riesgo de ignición. El objetivo principal de esta tesis es la determinación de las condiciones de seguridad contra el riesgo de atmósferas explosivas en las industrias relacionadas con el procesamiento de biomasas. Con este objetivo se ha estudiado una gran variedad de biomasas, incluyendo así mismo materiales como lodos de depuradora secados térmicamente. Se han caracterizado tres grupos de muestras. En primer lugar, un grupo de combustibles sólidos que incluye tanto biomasas como combustibles fósiles, focalizando en las diferencias existentes entre estos grupos así como dentro de los propios grupos. Un segundo grupo que incluye veinte lodos de depuradora secados térmicamente, en el cual se puede observar la variación que provoca la heterogeneidad de este tipo de residuos. Finalmente, se ha estudiado un grupo compuesto por mezclas de carbón, lodos secados térmicamente y pellets de madera torrefactados, debido a su creciente importancia en las técnicas de cocombustión. Se han estudiado distintos parámetros, incluyendo sensibilidad a la ignición, severidad de la explosión, susceptibilidad térmica y auto-ignición. A través del estudio estadístico de estos parámetros, se han determinado las relaciones existentes entre ellos y la influencia de algunos parámetros comunes, como el tamaño de grano o el contenido en volátiles, en el riesgo de ignición de sólidos combustibles. Los resultados de esta tesis demuestran que la caracterización de los materiales pulverulentos es indispensable para tener instalaciones seguras y para disminuir los riesgos tanto humanos como económicos.