Caracterización computacional del uso de hidrógeno en un quemador de horno en el que actualmente se quema gas natural

Resumen

La implementación del hidrógeno como combustible en aplicaciones industriales es una tendencia al alza, y supone un desafío para el diseño de quemadores de hornos. En este artículo se pretende avanzar en el conocimiento de la combustión del hidrógeno, mediante la simulación numérica usando el código STAR-CCM+ de SIEMENS. Se han hecho varias simulaciones con la geometría de un quemador de 2,5 MW del actual horno de SIDENOR. El combustible que se quema allí es gas natural. Utilizando la misma geometría y el mismo mallado, se hace una comparación de las temperaturas actuales, con las que saldrían al quemar hidrógeno, así como las fracciones másicas de otros elementos como NOx. Manteniendo la potencia de 2,5 MW y, teniendo en cuenta, el poder calorífico inferior de metano e hidrógeno, se calculan las condiciones de contorno de caudal de entrada, para las distintas composiciones del combustible. De esta forma se puede ver, de manera cualitativa, las cantidades de hidrógeno que se necesitarían para cumplir con las temperaturas necesarias en las palanquillas, sin que la producción de NOx sea excesiva.