Análisis del comportamiento de las emisiones de óxidos de nitrógeno en la combustión de emulsiones agua-combustóleo

Abstract

RESUMEN En este trabajo se presentan las emisiones de óxidos de nitrógeno que se generaron en la combustión de emulsiones con 5, 10, 20, 25 y 30% de agua en combustóleo. Las emulsiones se prepararon con un mezclador estático en linea, una bomba para inyectar el agua e instrumentos de medición y control. Con lo que se logró dispersar las gotas de agua en el combustóleo con un diámetro menor a 20pm. Las emulsiones se quemaron en una cámara de combustión experimental, con un consumo de 32 kg/h de combustóleo, variando el exceso de oxigeno entre 0.4 y 1.2%. La medición de las concentraciones de (NOx) se realizó con un analizador de luminiscencia química. La emulsión con 5% de agua en combustóleo, produjo una reducción de 12% en la emisión de (NOx) con respecto a la linea base. Esto posiblemente debido a la disminución de la temperatura deflama,ya que en la cámara de combustión se midió una temperatura de 1338 °C para el combustóleo, mientras que con la emulsión la temperatura fue de 1329 °C. La alta temperatura de la flama es un factor importante en la formación de los (NOx) térmicos. Las emulsiones con un contenido de agua de 10, 20 y 25%, tuvieron una temperatura en la cámara de combustión de 1326,1311 y 1306 °C, y produjeron una disminución en la emisión de (NOx) de 12,16 y 17% respectivamente. También sé considera en estas emulsiones que la disminución de la temperatura de la flama fue el factor dominante en el abatimiento de las emisiones de los (NOx). La emulsión con 30% de agua, tuvo una temperatura en la cámara de combustión más baja que las anteriores, por lo que se esperarla la máxima disminución en la concentración de (NOx), sin embargo, éstas se incrementaron en 16%, En este estudio se encontró que además de latemperaturade la flama, existen otros factores que influyeron en la formación de los (NOx). La microestructura de la emulsión pudo ser la causa de este resultado. En este estudio se observó que la combustión de emulsiones agua en combustóleo disminuyó la emisión de los óxidos de nitrógeno. Esta tecnología podría contribuir, a disminuir la emisión de los (NOx) que se originan al quemar el combustóleo en las calderas. El uso de emulsiones en calderas es sencillo y económico, aunque deberá realizarse una evaluación del efecto en la eficiencia térmica debido al uso del agua en la emulsión. ABSTRACT: Nitrogen oxide emissions were analyzed by burning emulsions with 5,10, 20, 25, 30% of water in heavy fuel oil. The emulsions were prepared with static in line mixer and tap water. The water droplets were well dispersed with a mean diameter less than 20 microns The emulsions were burned in an experimental combustión furnace, with a mass fiow rate of 32 kg/h and varying the oxygen excess from 0.4 and 1.2%. The measurement of nitric oxides concentration was accomplished with a chemiluminescente analyzer. The emulsión with 5% of water in oil, produced a 12% of reduction in the (NOx) emission whit respect to the base line (heavy fuel oil). It ¡s believed that the fíame temperatura drop played an important role on this finding, because in the combustión chamber was measurement a temperatura of 1338 "C for the heavy fuel oil, while for the emulsión the temperatura was 1329 °C. The nitrogen emission is greatly increased by the fíame temperatura. The emulsions with 10,20 and 25% in the water, had a temperatura of combustión chamber of 1326,1311 and 1306 °C which yielded a 12,16 and 17% of nitric oxide (NOx) reduction respectively. Also it is inferred that the reduction on the fíame temperatura with this emulsions was the dominant factor in the (NOx) emission abatement The emulsión with 30% of water, had a temperatura in the combustión furnace lower than all others, and it would be expected the máximum (NOx) reduction. Nevertheless, it was increased by 16%. In this experimental study was found that the addition to the fíame temperatura, there were other factors on (NOx) formation. The microstructura of emulsión may be the effectof this result. In this study was found that the water in heavy fuel oil emulsión decreased the nitric oxide emission. This technology could reduce the (NOx) emission in boilers and furnaces. The use of emulsions in boiler requires low investment, although it should be done an assessment of the effect of the water on the thermal efficiency.