En el LCI se ha llevado a cabo un amplio rango de estudios sobre la combustión de fuel-oil pesado, algunos de los cuales se mencionan también en otras de las líneas de I+D:

Atomización

Es un aspecto clave del proceso, que determina la calidad de la combustión o las emisiones de material particulado. En varios de los proyectos realizados se ha llevado a cabo un estudio exhaustivo, caracterizando la distribución de tamaños de gota obtenidos con distintas geometrías de boquilla (existentes, y de nuevo diseño) y variando los parámetros de inyección.

Atomización de fuel oil pesado: Banco de ensayos de atomizadores (capacidad hasta 800 kg/h) y visualización de la desintegración en gotas mediante fotografía de alta velocidad (0.5 microseg.)

Condiciones de combustión

Se ha evaluado la influencia de los parámetros de inyección del combustible y del aire de combustión sobre la emisión de inquemados, contaminantes y, en casos seleccionados, también sobre las propiedades de la llama.

Aerodinámica del quemador

En diversos estudios se ha estudiado el efecto de la dinámica de los flujos de aire y combustible, y la interacción entre ambos, como factores determinantes en el proceso de combustión. Parámetros como el número de swirl, las velocidades de inyección, la geometría del quemador o la distribución de aire entre varios circuitos han sido objeto de estudio, tanto sobre quemadores 'convencionales' como, y muy especialmente, en el desarrollo del quemador TENOX.

Emulsiones fuel-oil/agua

La aportación de agua en forma de emulsión es un método bien conocido para la mejora de la combustión de líquidos, especialmente de combustibles pesados. Las 'microexplosiones' generan un fenómeno de atomización secundaria que puede dar lugar a una mejora significativa en la calidad de la combustión, con importantes reducciones en la emisión de material particulado. En distintos proyectos se ha evaluado el resultado de esta estrategia, analizando múltiples parámetros (porcentaje de agua, parámetros de inyección del combustible, uso de aditivos) y encontrando reducciones de hasta 80% en la emisión de partículas y, bajo ciertas condiciones, también disminuciones apreciables en el nivel de NOx.

Aditivos

Mediante pruebas en el combustor semi-industrial se han evaluado los posibles beneficios de la utilización de aditivos de diversa naturaleza (incluyendo neutralizantes, catalizadores, emulgentes o la combinación de varios de ellos).

Microfotografía de una emulsión y efecto de la aportación de agua sobre la emisión de partículas

Otros estudios

Se ha estudiado el uso de aceites usados para la generación de energía. Se realizaron ensayos en el combustor bajo distintas condiciones de operación, llevando a cabo una caracterización detallada de las emisiones de inquemados y contaminantes y de las características del material particulado.

La combustión de líquidos ligeros (gasóleo C) también ha sido objeto de diversos estudios. En particular, se han analizado los posibles efectos beneficiosos de diversas estrategias de mejora de la combustión (emulsiones, aditivos), cuantificando el margen de incremento de rendimiento que puede alcanzarse en cada caso.

Proyectos relacionados

“Estudios y ensayos para la optimización de la combustión en sistemas de alta presión de fuel-oil pesado con atomización mecánica. Fase I – Atomización”, Financiación: OCIDE, Hidroeléctrica Española, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1987-88

“Estudios y ensayos para la optimización de la combustión en sistemas de alta presión de fuel-oil pesado con atomización mecánica. Fase II – Combustión”, Financiación: OCIDE, Hidroeléctrica Española, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1988-91

“Combustión de fuel-oil pesado y sus emulsiones con agua+aditivos”, Financiación: Hidroeléctrica de Cataluña, Inv. Ppal: J. Ballester, 1992-93

“Reducción de las emisiones de NOx en calderas de gas natural y fuel-oil mediante combustión controlada”, Financiación: OCIDE, Térmicas del Besós, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1992-95

“Estudios de combustión de gasóleo y sus emulsiones con agua y aditivos”, Financiación: Repsol-Petróleo, Inv. Ppal: J. Ballester, 1995-96

“Combustión de aceites usados de automoción para generación de energía”, Financiación: Instituto Aragonés de Medio Ambiente, Inv. Ppal: C. Dopazo, 1996

“Estudio de la combustión de gasoil y gasoil tratado por polarizadores”, Financiación: Ronser, Inv. Ppal: J. Ballester, 1998

“Evaluación de mejoradores de combustión de gasóleo de calefacción”, Financiación: Repsol YPF, Inv. Ppal: J. Barroso y J. Ballester, 2005

“Estudio y optimización de la combustión de aceites de pirólisis”, Financiación: Alucha / Stora-Enso, Inv. Ppal: J. Ballester, 2006

“Investigación y desarrollo de bioetanol para automoción, I+DEA2”, Financiación: CDTI, Programa CENIT, Inv. Ppal: J. Ballester, 2007-11