Teoria de pulverización mecánica - quemadores

INTENSIFICACIÓN DE LA ATOMIZACIÓN EN QUEMADORES CONATOMIZADORES MECÁNICOS, UTILIZANDO MEZCLADORES KENICS
Pedro Pacheco Bertot, Raúl Rodríguez Balanza
Universidad de Oriente

Se exponen la facilidad de intensificar la turbulencia en quemadores con atomización mecánica, con la ayuda de un mezclador estático tipo KENIC; situado en la caña del quemador y los resultados obtenidos en la prueba debanco de quemadores de la Unidad de 50 MW de la CTE “Antonio Maceo”, Renté. Palabras claves: quemadores, atomizadores mecánicos.
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In this work the easiness of intensifying the turbulence in burners with mechanical atomization is exposed with the help of Kenics type static mixer, located in the cane of the burner and the results obtained in the test of the bank of burners ofthe 50 MW Unit of power station “Antonio Maceo”, Renté. Key words: burners, mechanical atomizers.

Introducción
Actualmente existe una creciente demanda de tecnologías de combustión que resuelvan quemar los combustibles fósiles, cumpliendo con las normativas medio-ambientales, sin menoscabo de la eficiencia térmica, involucrando esfuerzos tecnológicos en el desarrollo de equipos de combustióneficientes y con baja emisión de contaminantes. El problema de quemar combustible de alta viscosidad y alto contenido de asfaltenos, ha abierto al tema de la atomización y aerodinámica de los quemadores amplia perspectiva, principalmente dirigida a controlar el tamaño de la gota y su distribución, de manera que la relación airecombustible y la aerodinámica creen las condiciones propicias paradisminuir la formación del NOx, con bajo nivel de emisión de partículas inquemadas. Los avances en los procesos de refinación tienen su influencia en un número mayor de asfaltenos y mayor dificultades para una mejor combustión. A escala mundial existe gran presión por reducir el nivel de NOx en la combustión de combustibles fósiles por dañar la capa de ozono, contribuir a la lluvia ácida, afectar lasalud y la visibilidad humana, causar deterioro forestal y participar en el calentamiento global del planeta.

La reducción del NOx, sin incrementar las partículas inquemadas, es un compromiso por cumplir de las nuevas tecnologías. El proceso de atomización de los quemadores es muy rápido, difícil de captar en detalles, incluso con cámaras de vídeo de alta velocidad, en especial, tamaño ydistribución de las gotas en el cono del spray y el contacto aire-combustible. No está previsto aún, otra forma de producir calor y trabajo que no sea a través de la combustión. Sin embargo, no hay una clara comprensión del conjunto de fenómenos, extremos en complejidad y rapidez que suceden en las distintas etapas. Ya en 1704, se exponía que para obtener calor a través de la combustión es premisa “Quelas partículas fueran tan diminutas que llegaran a ser singularmente invisibles”. No obstante, existen interrogantes para el diseñador de quemadores sólo dominadas por los fabricantes de tecnologías; y aunque existen referencias y publicaciones de muchos tipos de quemadores, no sobrepasan lo descrito y mayores o menores resultados en su aplicación.

Desarrollo
Hoy en día, en que el 90 % de laenergía generada, es obtenida de la combustión de combustibles fósiles, hay que prestar atención a que una atomización insuficiente puede alcanzar go-

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TECNOLOGÍA QUÍMICA Vol. XXIII, No. 1, 2003

tas de hasta 80 µ resultando, combustión incompleta, pobre oxidación y altas emisiones. Mientras el mezclado aire combustible se logre a mayor microescala, menor será el exceso de airenecesitado, y la oxidación será más próxima a la estequiométrica. A este respecto Bunz /6/ informa que el contenido de SO3 y el punto de rocío disminuyen con la reducción del exceso de aire. Se admite como un buen atomizador aquel que produce más del 85 % de las gotas con diámetro inferior a 50 µ. Al hablar del modelo de atomizador es necesario clasificar el chorro por el diámetro medio de Sauter, o...