Caracterización de un arreglo de 5 boquillas utilizando inyección premix/micromix para hidrógeno

El hidrógeno es uno de los combustibles más prometedores para descarbonizar los sistemas energéticos, ya que tiene una alta energía específica, un proceso de combustión libre de carbono y puede ser producido de manera sostenible a través de electrólisis. No se puede realizar un reemplazo directo de combustible en quemadores tradicionales de combustión premixed y pobres debido a la alta reactividad de la mezcla de hidrógeno y aire y su naturaleza inherentemente inestable que podría llevar a reveses de llama y fallos de hardware. En consecuencia, se investigan nuevas estrategias de inyección y geometrías de quemadores para mitigar estos riesgos. Aquí presentamos las capacidades de hidrógeno del inyector premix/micromix que se basa en una estrategia de inyección de combustible de dos etapas para ofrecer una amplia flexibilidad de combustible (metano a hidrógeno) dentro de un único diseño. Se colocan cinco inyectores en un arreglo en forma de cruz para simular un sector encontrado en sistemas de combustión multielementales. Se obtienen mapas de estabilidad y dinámica de combustión para el arreglo y la fluorescencia láser inducida por OH (PLIF) proporciona información adicional sobre el proceso de combustión de estos nuevos quemadores cuando están dispuestos en un arreglo. Se muestra que el uso de micromixing mejora drásticamente la acústica de esta geometría y expande los límites de retroceso en comparación con una configuración completamente premix. Se observa una variabilidad significativa en los límites de retroceso para diferentes configuraciones de inyectores fabricadas aditivamente. Las mediciones de OH-PLIF promediadas por fase, obtenidas al registrar la adquisición con el módulo de acústica, y la reconstrucción 3D de una llama parcialmente premix destacan la complejidad de los mecanismos de estabilización para estas llamas altamente tridimensionales y no axisimétricas que pueden estar sujetas a grandes fenómenos termoacústicos. Esta primera investigación sobre inyectores agrupados premix/micromix demuestra la importancia de comprender mejor el impacto de las interacciones entre llamas en sistemas de combustión multielementales con combustión micromixing o parcialmente premix.