El gas de combustión es el gas que sale a la atmósfera a través de una chimenea , que es una tubería o canal para transportar los gases de escape de una chimenea, horno, horno , caldera o generador de vapor . Muy a menudo, los gases de combustión se refieren a los gases de escape de la combustión producidos en las centrales eléctricas . Su composición depende de lo que se esté quemando, pero generalmente consistirá principalmente en nitrógeno (generalmente más de dos tercios) derivado de la combustión del aire, dióxido de carbono (CO 2 ) y vapor de agua , así como exceso de oxígeno .(también derivado del aire de combustión). Además, contiene un pequeño porcentaje de varios contaminantes, como partículas (como el hollín ), monóxido de carbono , óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre . [1]
La mayoría de los combustibles fósiles se queman con el aire ambiente (a diferencia de la combustión con oxígeno puro ). Dado que el aire ambiente contiene aproximadamente un 79 por ciento en volumen de nitrógeno gaseoso (N 2 ) [2] , [3] que es esencialmente no combustible, la mayor parte del gas de combustión de la mayoría de los combustibles fósiles es nitrógeno sin quemar. El dióxido de carbono (CO 2 ), la siguiente parte más grande del gas de combustión, puede representar hasta un 10-25 por ciento en volumen o más del gas de combustión. Le sigue de cerca en volumen el vapor de agua (H 2 O) creado por la combustión del hidrógeno en el combustible con oxígeno atmosférico. Gran parte del 'humo' visto saliendo de las chimeneas de gases de combustión¿Este vapor de agua forma una nube cuando entra en contacto con el aire frío?
Un gas de combustión típico de la combustión de combustibles fósiles contiene cantidades muy pequeñas de óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO 2 ) y partículas . [4] Los óxidos de nitrógeno se derivan del nitrógeno del aire ambiente, así como de cualquier compuesto que contenga nitrógeno en el combustible fósil. El dióxido de azufre se deriva de cualquier compuesto que contenga azufre en los combustibles. El material particulado se compone de partículas muy pequeñas de materiales sólidos y gotitas de líquido muy pequeñas que dan a los gases de combustión su aspecto humeante.
Los generadores de vapor en las grandes centrales eléctricas y los hornos de proceso en las grandes refinerías , las plantas petroquímicas y químicas y los incineradores queman cantidades considerables de combustibles fósiles y, por lo tanto, emiten grandes cantidades de gases de combustión a la atmósfera ambiente. La siguiente tabla presenta las cantidades totales de gases de combustión generados típicamente por la quema de combustibles fósiles como el gas natural , el fuel oil y el carbón . Los datos se obtuvieron mediante cálculos estequiométricos [5] . [6]
La cantidad total de gas de combustión húmedo generado por la combustión del carbón es solo un 10 por ciento mayor que el gas de combustión generado por la combustión de gas natural (la proporción de gas de combustión seco es mayor).
En las plantas de energía, los gases de combustión a menudo se tratan con una serie de procesos químicos y depuradores , que eliminan los contaminantes. Los precipitadores electrostáticos o los filtros de tela eliminan las partículas y la desulfuración de los gases de combustión captura el dióxido de azufre producido por la quema de combustibles fósiles, en particular el carbón. [7] Los óxidos de nitrógeno se tratan mediante modificaciones en el proceso de combustión para evitar su formación, o mediante reacción catalítica o a alta temperatura con amoníaco o urea . En cualquier caso, el objetivo es producir gas nitrógeno, en lugar de óxidos de nitrógeno. En los Estados Unidos, hay un rápido despliegue de tecnologías para eliminarmercurio de los gases de combustión, generalmente por absorción en adsorbentes o por captura en sólidos inertes como parte del producto de desulfuración de gases de combustión . Tal depuración puede conducir a una recuperación significativa de azufre para un uso industrial posterior. [8]