Reduzir NOx normalmente traz uma penalidade: mais carbono não queimado e CO. O sistema de Ar de Sobrefogo (OFA) é a solução de engenharia projetada para romper esse compromisso.
Um sistema de ar de sobrefogo reduz a formação de NOx por meio da combustão em estágios. Em vez de lançar todo o ar de combustão na zona de combustão primária, uma parcela (tipicamente de 25 a 40%, mas chegando a 60-70% em alguns projetos) é introduzida em zonas acima da zona de combustão primária.
Em um sistema OFA flexível e bem projetado, os operadores da caldeira têm opções para fazer ajustes de ar quando os combustíveis mudam (teor de umidade, tamanho de partícula do combustível, entre outros) sem comprometer a produção nem a conformidade com as emissões.
Como funciona a combustão em estágios
1. Zona primária (subestequiométrica): A zona de combustão primária opera rica em combustível (com deficiência de ar). Isso limita o oxigênio disponível para a liberação de voláteis, ao mesmo tempo em que fornece apenas o suficiente para a queima eficiente do carbono fixo, o que reduz as temperaturas de pico e média da zona primária e, com elas, o NOx térmico.
2. Zona OFA (queima final): O ar de combustão restante, suficiente para atingir concentrações de oxigênio na saída da fornalha entre 2,5% e 7,5%, é introduzido em alta velocidade por meio de portas em múltiplas elevações acima da zona de combustão primária. Isso cria um ambiente oxidante com alta turbulência e mistura que completa a combustão do CO e do char remanescente antes que o gás entre nos passes de convecção.
Localização, turbulência e penetração
Especialmente para biomassa e combustíveis residuais, não basta simplesmente adicionar portas de ar. É preciso localização, turbulência e penetração.
Se a velocidade do OFA for muito baixa, o ar adere às paredes da fornalha enquanto o gás rico em combustível canaliza pelo centro. Essa estratificação produz o pior dos dois mundos: emissões altas e eficiência baixa. Sistemas OFA eficazes usam ventiladores de alta pressão e geometrias de bocal específicas para atravessar a corrente de gás e garantir mistura turbulenta em toda a seção transversal da fornalha.
O que um sistema OFA bem projetado entrega
Um sistema OFA bem projetado permite atender licenças rigorosas de NOx com menos gastos em controles de pós-combustão, ao mesmo tempo em que reduz significativamente o CO e a LOI (perda ao fogo), atingindo tipicamente CO abaixo de 100 ppm e LOI abaixo de 5%.
Em muitas aplicações, o sistema OFA também atua como o controle de ajuste fino de oxigênio (oxygen trim), garantindo que sempre haja oxigênio suficiente para manter uma combustão estável e segura.
A sua unidade tem dificuldade em equilibrar a conformidade com as emissões de NOx e CO e a eficiência de combustão?