Diapositiva 1

USO DE AIRE ENRIQUECIDO EN
QUEMADORES DE GAS NATURAL/AIRE
PARA REDUCIR EL CONSUMO DE GAS
NATURAL
Usos del aire enriquecido en procesos de
tratamiento térmico de piezas, forja,
sector cerámico, etc.
OXY-RICH
SILC 67/G/ENT/CIP/13/D/N03S02
SI2.666081
JORNADA DE DIFUSIÓN
29 Octubre 2015
Zamudio (Bilbao)
RESUMEN Y OBJETIVOS

Reducir el CO2 producido en quemadores de gas natural/aire
mediante el uso de aire enriquecido

Al reducir la cantidad de nitrógeno que entra al quemador/horno
se reducen las pérdidas de calor en humos y se consigue un
ahorro de gas natural. La concentración de oxígeno puede variar
entre un 20.9 y un 25% sin que afecte en principio al propio
quemador.

Se pueden conseguir ahorros entre un 5 y un 20% del gas
natural gas y una reducción del CO2 en torno al 80% del dato del
ahorro de gas natural. Se produce en cambio, un incremento del
NOx.

El proceso es técnica y económicamente viable para el proceso
de laminación de acero, para el que se han realizado ensayos en
un horno industrial: payback de un equipo de producción de
oxígeno in situ (1.6 M€): en torno a 4 años.

Se ha desarrollado una hoja de cálculo para estimar los costes
del proceso en una instalación de laminación de acero
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PASOS A DAR PARA USAR AIRE ENRIQUECIDO
EN UN PROCESO

Estimación preliminar de costes adecuando la herramienta de
cálculo a un proceso concreto: nº horas/año, precio combustible,
cantidad de oxígeno a emplear, precio de oxígeno disponible, etc.

Instalar un sistema de inyección del oxígeno en el conducto de
aire comburente (primera opción).

Realización de ensayos con y sin inyección de oxígeno. Medida de
la reducción de gas natural consumido y de la reducción de CO2
lograda.

Análisis de NOx en chimenea.

Posible influencia del incremento de oxígeno en quemadores, en
el interior del horno y en la calidad del material producido.
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USO DE AIRE ENRIQUECIDO EN OTRAS
POSIBLES APLICACIONES INDUSTRIALES.
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Hornos de procesado de material cerámico, ladrillos, tejas, etc.
Calentamiento de piezas antes del proceso de forja (fabricación
de cadenas, piezas de automoción, bridas para tuberías…)
Tratamiento térmico de piezas metálicas (automoción, industria
aeronáutica).
Fundiciones de aluminio (fabricación de piezas para automoción,
etc).
Hornos de vidrio
Destilación de fracciones de petróleo pesadas.
Otros: secado de productos sólidos, etc.
El uso del aire enriquecido permite aumentar la capacidad de
producción del horno.
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FACTORES A TENER EN CUENTA PARA EL USO
DE AIRE ENRIQUECIDO (1)

En principio, todos los procesos en los que se emplean quemadores
(salvo los que emplean oxígeno puro) son susceptibles de emplear
aire enriquecido pero con las siguientes limitaciones:
 La rentabilidad aumenta cuanto mayor es el nº de horas de uso
del equipo, es decir, mejora para procesos en continuo,
 La rentabilidad del uso del aire enriquecido depende del coste del
combustible: combustibles como la biomasa, coque de petróleo
etc presentan mayor dificultad para soportar el coste adicional
del oxígeno.
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FACTORES A TENER EN CUENTA PARA EL USO
DE AIRE ENRIQUECIDO (2)


La inyección del oxígeno puede realizarse dentro del propio
quemador (diseño) para reducir el incremento del NOx. Esto
permitiría incrementar la concentración de oxígeno a introducir.
Inconveniente: se precisa instalar conducciones de oxígeno a
cada quemador y estudiar el punto óptimo de inyección.

La temperatura de los gases en chimenea es un factor clave. Las
calderas con emisión de humos por debajo de 200 C no
presentan ahorros sustanciales.
Unos mayores costes de emisión de CO2 y generalizados a todos los
procesos que emitan CO2 procedentes de combustibles fósiles,
facilitarían el uso del aire enriquecido.
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REQUERIMIENTOS . DATOS QUE SE PRECISAN.
 Requerimientos para el oxígeno: No se precisa elevada pureza (25%
O2 en el aire comburente)
 Requerimientos legales y de Seguridad: 23-25% O2 max en el
conducto de aire comburente
 Datos técnicos del horno que se precisan:
• Nº de quemadores de gas natural/aire
• ¿Hay precalentamiento del aire comburente?
• Tª de salida de humos del horno
• Potencia máx del horno
• Capacidad de producción
• Nº de horas de funcionamiento del horno al año
• Tª del proceso
• Estimación del caudal de oxígeno necesario
 Coste del combustible, del oxígeno y de emisión de CO2.
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PARÁMETROS A TENER EN CUENTA EN ENSAYOS A REALIZAR
 Parametros a medir/registrar:
 Consumo de gas natural (con y sin inyección de O2)
 Consumo de oxígeno por t de material producido.
 Concentración de oxígeno en el aire comburente.
 Concentración de NOx en humos
 Variables del proceso:
 La temperatura del material de entrada al horno, ¿es siempre
la misma?
 ¿Hay diferentes tipos de material a procesar en el horno?
 Porcentaje de llenado del horno
 Apertura de puertas de carga/descarga del horno (corrientes)
 Factor humano (personal de control del horno)
 Repetitividad de los resultados.
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CONCLUSIONES
Tras los ensayos realizados trabajando con y sin inyección de
oxígeno en un horno de recalentamiento de un proceso de
laminación de acero, se concluye que:
• Inyectando en torno a 9 Nm3 de O2/t de producto final se consigue
reducir el consumo de gas natural desde 40 Nm3/t de acero hasta 37,4
Nm3/t, es decir, un 6,5% aproximadamente.
• Se consigue una reducción de las emisiones de CO2 del 5%.
• La inyección de oxígeno en los porcentajes utilizados no afecta a los
componentes del horno de recalentamiento.
Estos resultados no son directamente extrapolables a otro horno ya
que el proceso depende de numerosas variables. No obstante, es
claro el ahorro de gas natural conseguido.
Estos resultados indican que el uso de aire enriquecido permite
reducir el consumo de gas natural y las emisiones de CO2.
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AGRADECIMIENTOS
 Este proyecto ha sido posible gracias a la financiación otrorgada
por la Comisión Europea dentro del Entrepreneurship and
Innovation Programme (EIP)
 Sustainable Industry Low Carbon (SILC 1 2013):
SILC 67/G/ENT/CIP/13/D/N03S02 SI2.666081
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GRACIAS
POR VUESTRA ATENCION
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