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Dissertação

{pt_PT= Ammonia combustion on a swirl and bluff body stabilized burner} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Amónia (NH3) tornou-se uma promissora alternativa aos combustíveis fósseis, no entanto, a sua combustão apresenta alguns desafios com a sua baixa velocidade de chama, baixa temperatura e altas emissões de NOx, sendo necessários novos sistemas que ultrapassem estas dificuldades. Neste trabalho foi projetado um novo queimador para a combustão de NH3, combinando técnicas de “swirl” e recirculação através de um “bluff-body”, e o mesmo foi testado com chamas de NH3/H2/ar. Foram obtidos diagramas de estabilidade para 3 potências diferentes de modo a descobrir os limites operacionais do queimador. De seguida, foram medidas, na exaustão, as emissões de NOx e de NH3 para 1.9 kW e para diferentes razões de equivalência (φ) e diferentes frações molar de NH3 no combustível (x_(〖NH〗_3 )), bem como medidas de temperatura, concentrações de NOx e de O2 dentro do tubo de quartzo. Foi obtida boa estabilidade com uma gama de operacionalidade relativamente larga, aumentando com a potência, incluindo para chamas de amónia pura, obtidas apenas para 1.9 kW. As temperaturas e as concentrações de NOx foram maiores na zona de recirculação. As concentrações de NOx aumentaram com o φ e aumentaram com a diminuição de χ_(〖NH〗_3 ). As concentrações também diminuíram ao longo do eixo, onde se pensa que esteja a ocorrer “selective non-catalytic reduction” (SNCR). Globalmente, o queimador funcionou bem como esperado, produzindo uma vasta gama de resultados. Além disso, com este trabalho abrem-se perspetivas para o uso deste design de queimador para futuro uso em turbinas a gás., en=Ammonia (NH3) is a promising alternative to fossil fuels, however, its combustion presents challenges such as low flame speed, low temperature and high NOx emissions. Therefore, new systems are required to overcome these difficulties. In this work, a new burner for NH3 combustion was designed, combining swirl and bluff-body recirculation, and tested for NH3/H2/air flames. Stability diagrams were obtained for 3 different thermal inputs to assess the operational range of the burner. Afterwards, NOx and NH3 exhaust emissions were measured for 1.9 kW and for different equivalence ratios (φ) and NH3 molar fractions in the fuel (x_(〖NH〗_3 )), as well as measurements of temperatures, NOx and O2 concentrations throughout the inside of the combustor. Good stability with relatively wide operational ranges were verified, increasing with the thermal input, including for pure ammonia/air flames, achieved only for 1.9 kW. Temperatures and NOx concentrations were higher in the recirculation zone. NOx concentrations increased with the increase of φ and with the decrease of x_(〖NH〗_3 ) . Also, NOx concentrations decreased along the combustor axis, where selective non-catalytic reduction (SNCR) is believed to occur. Globally, the burner presented good operational characteristics, producing a wide range of data. Moreover, this work opens perspectives on the use of this burner design in future ammonia gas turbines.}
Keywords: {pt=Combustão de amónia, queimador com swirl, estabilização de chama por bluff-body, caracterização experimental, concentrações de NOx, queimador à escala laboratorial., en=Ammonia combustion, Swirl burner, Bluff-body flame stabilization, Experimental characterization, NOx concentrations, Laboratory-scale burner.}

Discussão: janeiro 27, 2021, 17:0