Dissertação

{pt_PT=Ammonia Combustion: Experiments and Modelling} {} EVALUATED

{pt=Amoníaco é considerado uma das opções mais viáveis quanto à produção de energia sem libertação de carbono. Contudo, a falta de informação relativa às emissões da queima de amoníaco inibe a sua implementação como combustível. Assim, este trabalho centra-se em quantificar as espécies poluentes, nomeadamente NOx, libertadas durante a combustão do amoníaco e das suas misturas com metano e hidrogénio, e perceber como estas concentrações são influenciadas por diversas variáveis, tais como a razão de equivalência, constituintes da mistura de combustível e quantidade de amoníaco na mistura de combustível. Foram utilizados dois queimadores distintos com misturas de amoníaco/metano e amoníaco/hidrogénio, em condições estequiométricas e pobres. Os resultados foram posteriormente comparados com modelos cinéticos recentes que lidam especificamente com a combustão de amoníaco. Os resultados experimentais mostram que a concentração de NOx aumenta à medida que a quantidade de amoníaco na mistura de combustível aumenta até 50%, diminuindo posteriormente. Adicionalmente, as emissões de NOx diminuem com a redução da razão de equivalência. Assim, a combustão ótima em termos de baixos teores de NOx ocorre para razões de equivalência reduzidas e elevadas quantidades de amoníaco na mistura de combustível. Os resultados de CO revelam a combustão completa dos hidrocarbonetos. Contudo, a presença de NH3 no escape em condições de elevada potência sugere uma combustão incompleta do amoníaco. Comparações com os modelos cinéticos mostram que os padrões gerais das emissões são razoavelmente reproduzidos., en=Ammonia is regarded as one of the most viable alternatives to produce carbon-free energy. However, scarcity of information on the emissions of burning ammonia inhibits its implementation as a fuel. Therefore, the present work focuses on quantifying the pollutant gas species, namely NOx, that are emitted from the combustion of ammonia and its mixtures with methane and hydrogen, and understanding how their concentrations are affected by several variables, such as equivalence ratio, constituents of the fuel mixture and amount of ammonia in the fuel mixture. Two different types of burners were used over a wide range of conditions, employing mixtures of ammonia/methane and ammonia/hydrogen under stoichiometry and lean conditions. The results were afterwards compared with recent chemical kinetic models that deal specifically with the combustion of ammonia. The experimental results showed that the NOx concentration initially increases as the quantity of ammonia in the fuel mixture rises up to 50%, decreasing afterwards. Furthermore, NOx emissions decrease as the equivalence ratio is reduced. Therefore, optimum combustion in terms of low NOx emissions occurs for reduced equivalence ratios and high amounts of ammonia in the fuel mixture. The CO results indicate complete combustion of hydrocarbons. However, the presence of unburnt ammonia for high thermal inputs points towards incomplete combustion of ammonia under these conditions. Comparisons with the results from the chemical kinetic models show that the overall emissions patterns are reasonably captured.}
{pt=Amoníaco, Combustão, Emissões, NOx, Experimental, Numérico, en=Ammonia, Combustion, Emissions, NOx, Experimental, Numerical}

Dezembro 5, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Mário Manuel Gonçalves da Costa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático