La combustión Oxi-gas es la combustión perfecta y más eficiente, respecto a todas las demás aplicaciones de combustión. Es verdad que el resto de las aplicaciones utilizan el oxígeno del aire, como comburente y hoy, el aire todavía es gratis; en cambio, el oxígeno, al ser un subproducto del aire, requiere un procesamiento y distribución, que hay que pagarlo.
Los quemadores Oxi-gas tienen un óptimo rendimiento, ya que utilizan sólo el oxígeno como comburente. El ratio Oxigeno / gas natural, es aprox 2:1, frente al ratio Aire /gas natural, que es 10:1; es decir, 5 veces menor volumen de humos, ya que no tenemos que calentar el 79% del Nitrógeno del aire, y por tanto las emisiones de NOx son prácticamente despreciables.
El Gráfico 1 muestra el porcentaje de potencia térmica disponible en función de la temperatura de los gases de combustión con diferentes niveles de Oxigeno. Por ejemplo, a temperatura de 1095ºC (2000°F) con aire estándar al 21% O2, el calor disponible es del 46%. Esto significa que, si la potencia aportada al Horno son 1000 kW, sólo 460 kW son disponibles; en cambio, con 100% de O2, aumentamos al 75%, 750 kW.
Además, la adición del nitrógeno del aire al proceso no sólo plantea problemas medioambientales, sino también aumenta el gasto de combustible.
En el Grafico 2, muestra un horno que, a 1095ºC (2000°F), con 100% de oxígeno, en lugar de aire, consumirá aproximadamente un 38% menos combustible. Menos combustible quemado no es sólo una reducción de la factura combustible; sino también, significa menos m3 de gases de combustión emitidos. La disminución del volumen de humos reduce las emisiones de CO2 a la atmósfera.
La reducción del consumo de combustible también conlleva otros beneficios más sutiles.
– Al entrar menos productos de la combustión en el horno, aumenta el tiempo de residencia en el horno, aumentando la eficiencia energética.
– Por lo general, los hornos se ajustan para que haya un exceso de oxígeno del 1-2% en los gases de combustión. Esto se hace para compensar el poder calorífico variable del gas natural. Si el exceso de O2 no se consume en el proceso de combustión, queda disponible en el horno para la formación de escoria (AL203). Si se necesita menos combustible, se necesita menos oxígeno. Esto significa que el 1-2% de exceso de O2 es de hecho menos oxígeno, lo que significa menos oxígeno disponible pasa por el horno para la formación de escoria.
Sobre el papel, la combustión Oxi-gas parece una situación óptima; sin embargo, hay otras consideraciones a tener en cuenta:
– La temperatura de la llama de un quemador estándar de aire/gas ambiente es de 1760ºC, por el contrario, una llama de oxi-gas puede alcanzar temperaturas superiores a los 2800ºC.
– Esta alta temperatura consigue aumentar la potencia y ratios de calentamiento, que muchas veces lleva a aumentos de producción, para el mismo hogar de calentamiento.
– No obstante, en la parte inicial del ciclo de fusión con un proceso de carga directa, la transferencia de calor por convección a la carga es imprescindible. La tasa de transferencia se basa en el volumen, temperatura y velocidad de los gases. La combustion oxi-gas reduce considerablemente el volumen de gases.
– Una reducción del consumo de gas del 38% sería normalmente muy atractiva; sin embargo, hay que compensarlo con el coste del oxígeno. ¿Cuál es el coste por Ton fundida?
– ¿Se verá afectada la velocidad de fusión?
– 0 ppm de NOx es poco práctico, debido a las entradas de aire alrededor de las puertas, etc. Este aire contiene nitrógeno, que producirá algunos NOx.
Ventajas de la Combustion Oxi-gas:
– Mayor rendimiento energético y ahorro de combustible
– Reducción de emisiones NOx, partículas, CO, CO2
– Ahorro de costes de equipo, sin ventiladores, tamaño quemadores más pequeños en dimensiones…
– Reducción gases de combustión, con menor caudal de humos y filtración
– Eliminación de regeneradores y recuperadores calor
