Calderas de vapor: ¿cómo reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx)?

En los últimos años, una de las preocupaciones que más se está tratando en las industrias es la cuestión medioambiental y cómo podemos ayudar a minorizar la contaminación. La reducción de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) en calderas de vapor y quemadores industriales puede ser uno de nuestros grandes aliados para combatir el impacto medioambiental.

El NOx de las calderas, que está compuesto casi completamente por el óxido nítrico (NO) que deja la chimenea y, generalmente, un 1% o un 2% de nitrógeno dióxido (NO2), ha sido ampliamente estudiado y analizado con la intención desarrollar medidas de control que ayuden a reducir las emisiones de NOx manteniendo la eficiencia térmica de los sistemas de calderas industriales.

Gracias a estas investigaciones han surgido nuevas técnicas especiales de diseño para que los nuevos quemadores industriales y calderas para centrales térmicas reduzcan sus emisiones contaminantes.

Una de estas técnicas es la Recirculación Interna Forzada (FIR), que combina combustión premezclada con una recirculación parcial interna de gases de combustión y el estado del aire. De esta forma se puede controlar la mezcla combustión-aire de los sistemas de caldera industriales consiguiendo:

• Realizar una combustión estable y uniforme.
• Minimizar las temperaturas máximas de las llamas.
• Evitar la formación de bolsas de alto oxígenos.
• Mejorar la transferencia de calor para reducir las temperaturas de combustión.

Asimismo, se logra reducir la formación de NOx al mismo tiempo que se mantienen las buenas características de quemado del combustible. Un ejemplo de ello son los quemadores convencionales que requiere un 35% de FIR para alcanzar niveles de NOx por debajo de 9 ppm.

¿FIR o FGR para la reducción de NOx en calderas de vapor?

La Recirculación Interna Forzada (FIR) es más eficiente energéticamente que los quemadores de la competencia que utilizan altos niveles de FGR, poco aire en exceso o inyección de agua / vapor. Además, las penalizaciones de energía de los métodos de la competencia incluyen mayores pérdidas en chimenea y requisitos de potencia del ventilador.

Sin embargo, para las plantas existentes, el método FGR (Flue Gas Recirculation) es el que ofrece las condiciones económicas más favorables y la reducción de emisiones potencialmente más alta. Cuando se usa FGR, la formación de NOx se reduce al diluir la mezcla gas-aire bajando así la temperatura de la llama.

Los gases de combustión deben mezclarse con el aire de combustión que pasa a través de los quemadores industriales, por lo que la recirculación de gases de combustión a través del fondo de la caldera tiene poco efecto sobre la formación de NOx. De hecho, en los estudios realizados se han podido obtener reducciones por encima de un 50% de las emisiones con recirculaciones de gases entre un 20 y un 40%.

La recirculación de gases de combustión a través de la parte inferior de la cámara de combustión fue bastante ineficaz para reducir la formación de NO * la reducción fue de solo alrededor del 15% a 20% con niveles de O2 por debajo de aproximadamente 0,8%, la recirculación de gases de combustión tuvo muy poco efecto sobre la formación de NOx.

Estos resultados representan la teoría de que el gas de combustión debe mezclarse en la llama para ser eficaz y, cuando la mezcla sea buena, los gases de combustión servirán como diluyente, reduciendo así el pico de temperatura de la llama y la formación de NOx.

Además, la experiencia sugiere que reducir las emisiones de NOx de los quemadores industriales modernos a 30 ppm o menos, corregido al 3% de O2 como lo exigen actualmente algunos países en su calidad del aire, requiere reducir el contenido promedio de oxígeno del aire del quemador al 18% (el aire fresco contiene 20.9%O2). Sabiendo eso y el contenido de oxígeno de los gases de combustión del proceso, puede determinar el porcentaje de FGR que se necesita.

Si quieres más información sobre nuestros quemadores industriales y la reducción de NOx en las calderas de vapor, ponte en contacto con nosotros con nosotros y estaremos encantados de asesorarte.