Reducir el NOx suele venir con una penalización: mayor carbono inquemado y CO. El sistema de Aire de Sobrefuego (OFA) es la solución de ingeniería diseñada para romper ese compromiso.
Un sistema de aire de sobrefuego reduce la formación de NOx al escalonar la combustión. En lugar de descargar todo el aire de combustión en la zona de combustión primaria, una porción (típicamente del 25 al 40%, pero de hasta el 60-70% en algunos diseños) se introduce en zonas por encima de la zona de combustión primaria.
En un sistema OFA flexible y bien diseñado, los operadores de la caldera tienen opciones para hacer ajustes de aire cuando los combustibles cambian (contenido de humedad, tamaño de partícula del combustible, entre otros) sin comprometer la producción ni el cumplimiento de emisiones.
Cómo funciona la combustión por etapas
1. Zona primaria (subestequiométrica): La zona de combustión primaria opera rica en combustible (con déficit de aire). Esto limita el oxígeno disponible para la liberación de volátiles a la vez que aporta apenas el suficiente para una combustión eficiente del carbono fijo, lo que reduce las temperaturas pico y promedio de la zona primaria y, con ellas, el NOx térmico.
2. Zona OFA (combustión final): El aire de combustión restante, suficiente para alcanzar concentraciones de oxígeno a la salida del hogar de entre 2.5% y 7.5%, se introduce a alta velocidad a través de puertos en múltiples elevaciones por encima de la zona de combustión primaria. Esto crea un ambiente oxidante con alta turbulencia y mezcla que completa la combustión del CO y del char restante antes de que el gas ingrese a los pasos de convección.
Ubicación, turbulencia y penetración
Especialmente para biomasa y combustibles residuales, no basta con agregar puertos de aire. Se necesita ubicación, turbulencia y penetración.
Si la velocidad del OFA es demasiado baja, el aire se adhiere a las paredes del hogar mientras el gas rico en combustible se canaliza por el centro. Esta estratificación produce lo peor de ambos mundos: altas emisiones y baja eficiencia. Los sistemas OFA eficaces usan ventiladores de alta presión y geometrías de boquilla específicas para atravesar la corriente de gas y asegurar una mezcla turbulenta en toda la sección transversal del hogar.
Lo que ofrece un sistema OFA bien diseñado
Un sistema OFA bien diseñado le permite cumplir permisos estrictos de NOx con un menor gasto en controles de postcombustión, a la vez que reduce significativamente el CO y la LOI (pérdida por ignición), logrando típicamente CO por debajo de 100 ppm y LOI por debajo del 5%.
En muchas aplicaciones, el sistema OFA también funciona como el control de ajuste fino de oxígeno (oxygen trim), asegurando que siempre haya suficiente oxígeno para mantener una combustión estable y segura.
¿Tiene su planta dificultades para equilibrar el cumplimiento de emisiones de NOx y CO con la eficiencia de combustión?