Nippon Sanso: 【Taiyo Nippon Sanso】Desenvolvimento de Hidrogênio

28 de agosto de 2023

Desenvolvimento de Queimador Hidrogênio-Oxigênio para Fornos Industriais

Tecnologias de combustão de combustível e oxigênio sem carbono contribuem para a redução de CO2

Emissões em Fornos Industriais

A Taiyo Nippon Sanso Corporation (Presidente: Kenji Nagata; doravante "TNSC"), uma empresa japonesa de gás industrial do Nippon Sanso Holdings Group, desenvolveu um queimador de hidrogênio-oxigênio alimentado por gás hidrogênio para fornos industriais. O desenvolvimento permite que a série de queimadores de oxigênio da TNSC (SCOPE-JETⓇ, Innova-JetⓇ e Innova-JetⓇSwing) use hidrogênio como combustível. A combustão usando gás hidrogênio produz zero dióxido de carbono (CO2) porque o combustível não contém carbono. Ao implementar esta tecnologia, a TNSC contribuirá para a implementação social da energia do hidrogénio e para a redução das emissões de CO2 no domínio dos fornos industriais.

1. Antecedentes do Desenvolvimento de Produto

Cerca de 1,12 mil milhões de toneladas métricas de CO2 são emitidas anualmente no Japão, 35% das quais provêm do sector industrial. O CO2 é emitido por muitos fornos industriais. O número de fornos industriais no Japão é estimado em cerca de 37.000 e para atingir a meta do governo de neutralidade de carbono até 2050; estas instalações necessitam de tomar medidas para reduzir as emissões de CO2.

A TNSC tem se concentrado na amônia como um combustível livre de carbono e no desenvolvimento de um queimador de amônia-oxigênio desde 2014. O hidrogênio atrai a atenção como um combustível livre de carbono para fornos industriais junto com a amônia. A TNSC vem desenvolvendo um queimador de hidrogênio-oxigênio desde o ano fiscal de 2021 para oferecer aos clientes várias opções para reduzir as emissões de CO2 no campo de fornos industriais.

2. Esboço do desenvolvimento e recursos do queimador de lança de oxigênio de alta velocidade SCOPE-JETⓇ

SCOPE-JETⓇ é um queimador de lança que forma um jato supersônico de oxigênio e é uma tecnologia de economia de energia para fornos elétricos a arco ("EAF") para fusão de sucata de ferro. Ao contrário dos queimadores auxiliares convencionais, o SCOPE-

O JETⓇ funciona no processo de fabricação de aço como um queimador de oxigênio que ajuda as sobras a derreterem mais rapidamente durante o "estágio de fusão" imediatamente após as sobras de ferro serem alimentadas no EAF e como uma lança de oxigênio durante a "fase de refino" depois que as sobras são derretidas. Essas características contribuem significativamente para a melhoria da produtividade e redução da intensidade energética no processo de fabricação de aço EAF.

A combustão de hidrogênio com SCOPE-JETⓇ resulta em altas temperaturas de chama e altas velocidades de combustão, causando altas temperaturas perto do queimador e exigindo medidas para reduzir a carga de calor no queimador. A aplicação da estrutura de bico exclusiva do TNSC permite uma combustão estável e adquire características de jato equivalentes às dos combustíveis de gás natural.

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[Modo lança]

Gás natural 80 Nm3/h

Oxigênio 800 Nm3/h

[Modo lança]

Hidrogênio 400 Nm3/h

Oxigênio 800 Nm3/h

[Modo gravador]

Hidrogênio 500 Nm3/h Oxigênio 800 Nm3/h

Fig.1 Chamas de combustão do SCOPE-JETⓇ

Queimador enriquecido com oxigênio com NOx ultrabaixo Innova-JetⓇ

Innova-JetⓇ é uma tecnologia de economia de energia para fornos de aquecimento e fornos de fusão e contribui enormemente para a diminuição da intensidade energética, reduzindo significativamente a perda de calor devido aos gases de exaustão. Ao adotar a combustão enriquecida com oxigênio em fornos de aquecimento, uma grande quantidade de NOx gerada precisa ser controlada. A estrutura exclusiva do bocal e a combustão em vários estágios do TNSC reduzem significativamente as emissões de NOx, e o queimador foi aplicado em vários fornos industriais.

A combustão de hidrogênio com Innova-JetⓇ resulta em uma alta temperatura de chama, exigindo medidas adicionais de controle de NOx. Melhorar o conceito de bico convencional para que seja ideal para o hidrogênio reduz as emissões de NOx a um nível que pode ser usado em fornos industriais e adquire características de transferência de calor equivalentes às dos queimadores de gás natural. A TNSC está atualmente conduzindo testes de avaliação do Innova-JetⓇ em fornos reais na Europa.