Combustión escalonada
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La combustión por etapas es un método utilizado para reducir la emisión de óxidos de nitrógeno ( NO x ) durante la combustión . Hay dos métodos para la combustión por etapas: suministro por etapas de aire y suministro por etapas de combustible. Las aplicaciones de la combustión por etapas incluyen calderas [1] y motores de cohetes . [2]
Suministro por etapas de aire
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La puesta en escena del aire, o combustión en dos etapas, se describe generalmente como la introducción de aire de sobreincendio en una caldera u horno. Puesta en el aire en el quemador (puesta en escena de aire interna) es generalmente una característica de diseño de bajas de NO x quemadores.
La tecnología de aire sobre fuego del horno (OFA) requiere la introducción de aire de combustión para luego separarlo en secciones de flujo primario y secundario. Esto logra un agotamiento completo y fomenta la formación de gas nitrógeno ( N 2 ) en lugar de NO x .
El aire primario (70-90%) se mezcla con el combustible, produciendo una zona rica en combustible, deficiente en oxígeno y de temperatura relativamente baja, lo que conduce a la formación de cantidades moderadas de NO x .
El aire de combustión secundario (10-30%) se inyecta por encima de la zona de combustión a través de una caja de viento especial con puertos de introducción de aire y / o boquillas, que se montan sobre los quemadores.
La combustión se completa con este volumen de llama aumentado. Por tanto, la etapa secundaria de temperatura relativamente baja limita la producción de NO x térmico . La ubicación de los puertos de inyección y la mezcla de aire sobre el fuego es fundamental para mantener una combustión eficiente.
El reacondicionamiento del aire sobre el fuego en una caldera existente implica modificaciones del tubo de la pared de agua para crear los puertos para las boquillas de aire secundario y la adición de conductos, amortiguadores y la caja de viento. Esta técnica se utiliza actualmente en 116 unidades de carbón pulverizado con una capacidad total de 50 gigavatios eléctricos (GW e ) como medida independiente.
Se utiliza en combinación con otras medidas primarias para el control de NO x en 175 unidades de carbón con una capacidad total de 53 GW e . [3]
A través del suministro de aire por etapas, es posible una tasa de reducción de NO x del 50-75%. El suministro por etapas de aire también aprovecha una configuración simple y es aplicable en combustión a pequeña escala.
Suministro de combustible por etapas
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Una forma de combustión por etapas de combustible es el procedimiento conocido como quemador fuera de servicio (BOOS). [4] La técnica consiste en cortar el flujo de combustible de un quemador o más para crear zonas ricas en combustible y pobres en combustible, logrando cierto control de las emisiones de NO x (10%). La técnica no se utiliza mucho en plantas de carbón pulverizado (2 unidades, 350 MW e ).
Otro método de combustión por etapas de combustible es la polarización del combustible. En la polarización del combustible, la combustión se escalona desviando el combustible de los quemadores del nivel superior a los inferiores o del centro a los quemadores laterales. El objetivo es crear una zona inferior o central rica en combustible y una zona superior o lateral pobre en combustible para lograr un agotamiento completo. La tecnología reduce la temperatura de la llama y mejora el equilibrio de la concentración de oxígeno en el horno. Las emisiones de NO x pueden reducirse hasta en un 30% con esta tecnología. Esta técnica se utiliza en 13 unidades de carbón pulverizado con una capacidad total de 2,7 GW e . [5]
A través del suministro de combustible por etapas, también es posible una tasa de reducción de NO x del 50-75%, aunque pueden producirse inestabilidades de temperatura menores en la zona de reducción y es necesaria una temperatura más baja. Si bien es aplicable en la combustión a gran escala, la combustión por etapas de combustible utiliza una configuración constructiva más compleja.
Historia
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La combustión por etapas se remonta al motor de bulbo caliente de la década de 1890. La primera etapa de combustión ocurrió dentro de un bulbo caliente, donde los gases calientes fueron expulsados hacia el cilindro. Luego, cuando se mezcla con aire adicional, tuvo lugar la segunda etapa de combustión. Durante esos tiempos, se utilizó la combustión por etapas porque era un método conveniente de ignición y, probablemente, no había mucha preocupación por la contaminación del aire . Una aplicación moderna del principio es el motor de carga estratificada , en el que una chispa enciende una mezcla rica y el frente de llama resultante enciende la mezcla más débil en otra parte del cilindro.
Ver también
- Ciclo de combustión por etapas (cohete)
Referencias
- ^ http://www.praxair.com/praxair.nsf/AllContent/CD232FC669F0D02885256EDF006BDE37/$File/P-8872.pdf
- ^ "ESA - Inicio de lanzadores - Primer encendido en caliente del motor europeo de demostración de combustión por etapas" . Esa.int. 26 de febrero de 2008 . Consultado el 3 de febrero de 2012 .
- ^ "Puesta en escena de aire para el control de NOx (aire de sobrefuego y combustión de dos etapas)" . Centro de carbón limpio de la IEA . 20 de enero de 2018 . Consultado el 26 de junio de 2020 .
- ^ "Combustible escalonado (quemador fuera de servicio (abucheos), polarización de combustible, quemado o combustión de tres etapas)" . Centro de carbón limpio de la IEA . 20 de enero de 2018 . Consultado el 21 de julio de 2020 .
- ^ "Combustible escalonado (quemador fuera de servicio (abucheos), polarización de combustible, quemado o combustión de tres etapas)" . Centro de carbón limpio de la IEA . 20 de enero de 2018 . Consultado el 26 de junio de 2020 .
enlaces externos
- Oxidante Térmico Regenerativo
- [1]
- Combustión
- Control de NOx
- Sistemas de control de la contaminación del aire.
