Revista de descontaminación industrial, recursos energéticos y sustentabilidad.

Para Rebajar los NOx

Para Rebajar los NOx

Cómo reducir emisiones de óxidos de nitrógeno en calderas industriales.

Por Arnulfo Oelker Behn
Thermal Engineering Ltda.
aoelker@thermal.cl


El Decreto Supremo N°58 (2003) establece que las calderas industriales, cuyas emisiones superen las 8 toneladas por año de óxidos de nitrógeno, NOx, serán consideradas “grandes emisoras” de este contaminante.

A su vez, los artículos N°43 al N°46 establecen que las fuentes estacionarias denominadas mayores emisoras deben reducir, a partir del 1 de mayo, en un 33 % las emisiones de NOx registradas en el año 1997 y en un 50 % las de 2010.

Cabe indicar que las mayores emisoras son aquellas fuentes estacionarias que concentraron el 80 % de las emisiones de NOx de este sector en el año 1997.

Factores de Emisión

La ex Conama publicó en el año 2009 un documento, basado en la EPA42, en el que se entregan los factores de emisión o emisiones esperadas para distintos tipos de procesos y combustibles.

En el caso de las calderas industriales, los factores de emisión y las resultantes emisiones esperadas de NOx son las siguientes:

Tabla 1: Factores de emisión y emisiones de NOx por combustible
Cuadro1

Las emisiones de NOx, expresadas en mg/Nm3 y ppm, consideran un contenido de O2 de 3% y productos de la combustión secos.

La tabla N°2, presentada a continuación, muestra las ton/año generadas para una producción de 1 ton/h de vapor, para los mismos combustibles incluidos en la tabla N°1.

Tabla 2: Ton/año para una producción de 1 ton/h de vapor
Cuadro2


Formación de NOx


Dado que en artículos anteriores hemos analizado en detalle los mecanismos de formación de los NOx, nos remitiremos a señalar que la generación de este contaminante se relaciona con la reacción producida entre el nitrógeno y el oxígeno en zonas de alta temperatura.

El nitrógeno que participa en la formación del NOx proviene del combustible –especialmente en el caso del petróleo residual – y el aire de combustión, que también aporta el oxígeno que participa de la reacción.
Los factores que favorecen la formación del NOx son, por lo tanto, los siguientes:

•    Temperatura en la que se produce la combustión.
•    Presencia de O2 en zonas de alta temperatura (donde se produce la combustión).
•    Nitrógeno ligado al combustible, que cobra una gran importancia en la generación de NOx en el caso del petróleo.

A modo de ejemplo, el petróleo liviano posee entre 0,015 y 0,05 % de nitrógeno, en cambio el petróleo residual contiene entre 0,25 y 0,5 %, lo que se traduce en producciones de NOx de 10 ppm y 200 a 300 ppm, respectivamente.

Resulta evidente señalar que combustibles como el gas natural, que contienen nitrógeno molecular y no poseen átomos de nitrógeno ligados, formarán sólo NOx térmico.

Por otro lado, durante el proceso de combustión se generan principalmente (95 a 98 %) óxidos de nitrógeno, los que posteriormente se transforman en dióxidos de nitrógeno (NO2) en la atmósfera.
Al hablar de NOx se hace referencia al NO2, por lo tanto las emisiones de NO son convertidas a NO2 para efectos de poder realizar comparaciones.

Tipos de Quemadores

•    Quemadores de bajo NOx

Los quemadores de “bajo NOx” consideran en su diseño características particulares que les permiten reducir las condiciones que favorecen la formación de este contaminante.
Los mecanismos existentes para reducir su generación tienen que ver con reducir la temperatura de la llama, disminuir los tiempos de residencia en zonas de alta temperatura y, por último, evitar atmósferas oxidantes (zonas pobres en combustible).


Lea la versión completa de este artículo en Revista InduAmbiente N° 127 (marzo-abril 2014), págs. 110-112.