Efecto de la adición de gas de síntesis en la combustión sin llama de gas natural en un horno regenerativo

Abstract

El presente trabajo estudia numérica y experimentalmente la mezcla de 30% de gas de síntesis y 70% de gas natural (SG-NG), en volumen, y compara su rendimiento con el del gas natural puro (NG). Las mediciones experimentales se llevaron a cabo en un horno regenerativo semiindustrial diseñado originalmente para gas natural puro. Se mantuvo una entrada térmica de 25 kW y una relación de exceso de aire de 1,2 durante todo el proceso. Se midieron las temperaturas y las especies presentes dentro de la cámara de combustión. El efecto del gas de síntesis en la ubicación de la zona de reacción se determinó mediante la obtención de imágenes de quimioluminiscencia espontánea. También se estudió el efecto del precalentamiento para la mezcla SG-NG. Se utilizó modelado CFD para analizar los efectos en los patrones de recirculación. La mezcla SG-NG presentó una disminución promedio de temperatura del 6% en comparación con el NG, debido a la mayor recirculación y al aumento de CO₂ en los gases de combustión. La uniformidad de las especies se mantuvo constante, mientras que el factor de uniformidad térmica (RTU) disminuyó un 10,5%, lo que indica una mayor uniformidad. Las emisiones de NOx disminuyeron casi un 50% para la mezcla SG-NG. La adición de gas de síntesis mejoró la reactividad y desplazó la zona de reacción aguas arriba. Sin precalentamiento, la recirculación y la dilución de los reactivos disminuyen, lo que genera una alteración en la uniformidad térmica (aumento del 65 % en la RTU) y la zona de reacción se desplaza aguas abajo.