Mejorando la Estabilidad de Combustión de Micro-Mezcla Usando Precalentamiento de Combustible y Recirculación de Productos

Resumen La micro-mezcla es un enfoque de combustión prometedor debido a su seguridad inherente contra el retroceso y la autoignición, habiéndose demostrado en múltiples estudios niveles bajos de NOx en el orden de la combustión premixed. Trabajos previos han extendido los límites operativos de la combustión de micro-mezcla a los requisitos de diseño de turbinas de gas altamente recuperadas, demostrando un rendimiento bajo en NOx a temperaturas de entrada de hasta ∼1000 K con hidrógeno y combustibles basados en hidrocarburos como propano, gas natural y combustible de aviación. Debido a su naturaleza altamente reactiva, la combustión de micro-mezcla de hidrógeno es muy estable, pero se han observado inestabilidades con combustibles basados en hidrocarburos cuando operan cerca de niveles de NOx premezclados debido a sus tasas de reacción más lentas, indicando que existe un compromiso entre las emisiones de NOx y la estabilidad de la combustión. Este documento presenta los resultados experimentales de un nuevo inyector de micro-mezcla diseñado para mejorar la estabilidad de la combustión al 1) aumentar la recirculación de productos de combustión a la zona de llama, y 2) precalentar el combustible mediante transferencia de calor de los productos de combustión al inyector. Aunque esta configuración sigue siendo susceptible a inestabilidades, sus amplitudes son mucho menores, con niveles de 10 dB en comparación con ∼20 dB para el inyector de micro-mezcla estándar. Las emisiones de NOx son similares para ambas configuraciones de inyectores, indicando un mejor compromiso entre la estabilidad de la combustión y las emisiones al operar cerca de los niveles de combustión perfectamente premezclada para la nueva configuración del inyector.