Análisis de reflujo de flama en combustores tangenciales de flujo giratorio

• A Valera-Medina ^[1] ; N Syred ^[2] ; M Abdulsada ^[2]
  1. [1] Centro de Tecnología Avanzada, Departamento de Turbomaquinaria
  2. [2] United Kingdom Cardiff University, School of Engineering
• Localización: Ingeniería, investigación y tecnología, ISSN 1405-7743, ISSN-e 2594-0732, Vol. 12, Nº. 4, 2011
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Flashback Analysis in Tangential Swirl Burners
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    La combustión ligera premezclada se utiliza ampliamente en los procesos de combustión debido a los beneficios que brinda en términos de buena estabilidad de flama y límites de extinción, aunado a la baja emisión de NOx. Sin embargo, el uso de nuevos combustibles y de flujos complejos han incrementado la preocupación por el reflujo de flama, especialmente para el uso de gas sintético (syngas) y mezclas altamente hidrogenadas. Por ello, en este artículo se describe un método práctico y numérico para el estudio del fenómeno a modo de reducir los efectos del reflujo de flama en un combustor piloto de tipo tangencial de flujo giratorio de 100 kW. Se usa gas natural para establecer la línea base de resultados y los efectos del cambio de diferentes parámetros. El fenómeno de reflujo de flama se estudia por medio de fotografía de rápida adquisición. El uso de un inyector central de combustible demuestra beneficios sustanciales en términos de resistencia al reflujo, eliminando estructuras coherentes que puedan aparecer en los canales de flujo. El gradiente de velocidad crítico de capa límite se utiliza para la caracterización, tanto con la fórmula original de Lewis y von Elbe como a través del análisis utilizando CFD e investigación de las condiciones de capa límite al frente de la flama.

  • English

    Premixed lean combustion is widely used in Combustion Processes due to the benefits of good flame stability and blowoff limits coupled with low NOx emissions. However, the use of novel fuels and complex flows have increased the concern about flashback, especially for the use of syngas and highly hydrogen enriched blends. Thus, this paper describes a combined practical and numerical approach to study the phenomenon in order to reduce the effect of flashback in a pilot scale 100 kW tangential swirl burner. Natural gas is used to establish the baseline results and effects of different parameters changes. The flashback phenomenon is studied with the use of high speed photography. The use of a central fuel injector demonstrates substantial benefits in terms of flashback resistance, eliminating coherent structures that may appear in the flow channels. The critical boundary velocity gradient is used for characterization, both via the original Lewis and von Elbe formula and via analysis using CFD and investigation of boundary layer conditions in the flame front.