Ciencia y tecnología de la combustión de amoníaco
Este documento se centra en el uso potencial del amoníaco como combustible libre de carbono, y cubre los avances recientes en el desarrollo de la tecnología de combustión de amoníaco y su química subyacente. El cumplimiento del Acuerdo de París de la COP21 requiere la descarbonización de la generación de energía, mediante la utilización de combustibles neutros en carbono y libres de carbono en general producidos a partir de fuentes renovables. El hidrógeno es uno de esos combustibles, que es un posible portador de energía para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, su envío a largas distancias y almacenamiento durante largos períodos presentan desafíos. El amoníaco, por otro lado, comprende el 17,8% de hidrógeno en masa y se puede producir a partir de hidrógeno renovable y nitrógeno separados del aire. Además, las propiedades térmicas del amoníaco son similares a las del propano en términos de temperatura de ebullición y presión de condensación, lo que lo hace atractivo como portador de hidrógeno y energía. El amoníaco se ha producido y utilizado durante los últimos 100 años como fertilizante, materia prima química y refrigerante. El amoníaco se puede usar como combustible, pero hay varios desafíos en la combustión de amoníaco, como baja inflamabilidad, alta emisión de NOx y baja intensidad de radiación. Superar estos desafíos requiere más investigación sobre la dinámica y la química de las llamas de amoníaco. Este artículo analiza las aplicaciones exitosas recientes de combustible amoniacal, en turbinas de gas, co-cocidas con carbón pulverizado y en hornos industriales. Estas aplicaciones se han implementado en el marco del Programa Interministerial japonés de Promoción de la Innovación Estratégica (SIP): Portadores de Energía. Además, se discuten aspectos fundamentales de la combustión de amoníaco, incluidas las características de las llamas premezcladas laminares, las llamas gemelas de contraflujo y las llamas premezcladas turbulentas estabilizadas por un quemador de boquilla a alta presión. Además, este artículo analiza detalles de la química de la combustión de amoníaco relacionada con la producción de NOx, los procesos para reducir NOx y la validación de varios modelos de cinética de oxidación de amoníaco. Por último, se presentan los resultados de LES para un quemador remolino similar a una turbina de gas, con el fin de desarrollar quemadores de turbina de gas de amoníaco monocombustible de bajo contenido de NOx.
