Los objetivos climáticos fijados para 2030 y 2050 obligarán progresivamente al uso de combustibles sostenibles en instalaciones de combustión para la generación de vapor, electricidad u otros usos. Biomasa sólida, gases procedentes de gasificación, biogás, biocombustibles líquidos o hidrógeno son ejemplos de combustibles sostenibles. Incluso, en el corto plazo, la sustitución de fuel-oil/carbón por gas natural puede ser un paso intermedio hacia los combustibles sostenibles.
En este punto, pueden surgir preguntas e incertidumbres sobre cómo afectará el cambio de combustible a la instalación actual. Por ejemplo: ¿Puedo sustituir completamente el combustible actual? ¿Qué porcentaje del combustible actual puedo sustituir sin necesidad de realizar inversiones? ¿Debo modificar las condiciones de operación (distribución de aire) para operar con el nuevo combustible? ¿Puede sufrir daños la instalación si utilizo otro combustible?
La sustitución de un combustible fósil por un combustible sostenible (total o parcialmente), por supuesto, tendrá efectos en la instalación. La longitud e intensidad de la llama puede cambiar, afectando a los quemadores o zonas adjuntas a ellos. Por otro lado, las propiedades radiantes de los gases de combustión pueden cambiar (por ejemplo, con el H2 solo se producirá vapor de agua, no CO2), y ello puede afectar al intercambio de calor en la zona radiante. También, al cambiar la composición de los gases, el coeficiente de convección se verá afectado, modificando el intercambio de calor en la zona de recuperación de calor. Por tanto, la sustitución de un combustible tiene repercusiones en la llama y en la distribución de calor en la caldera. Dependiendo del caso (porcentaje de combustible sustituido, características del quemador y de la caldera), mediante la adaptación de las condiciones de operación (por ejemplo, distribución de aire) estos impactos se pueden mitigar sin necesidad de llevar a cabo ninguna inversión. En otros casos, serán necesarias ciertas inversiones.
En la imagen siguiente se pueden observar los contornos de temperatura de una caldera operando con fuel-oil y gas natural con la misma configuración. Con gas natural, la llama es más corta, aumentando la probabilidad de sobrecalentamiento (y daños) en el quemador. Además, al cambiar las propiedades de radiación de los gases de combustión, la transferencia de calor en las paredes de agua disminuye de forma considerable, obligando a incrementar el caudal de atemperación para mantener la producción de vapor. Por último, también disminuye la transferencia de calor en la zona de recuperación de calor. Por ello, la sustitución de fuel-oil por gas natural, en este caso, obligaría a cambiar la operación actual de la caldera.
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