Estudo da emissão de fuligem a partir de chamas produzidas por diferentes combustíveis

Abstract

A emissão de fuligem tem sido foco de muitos estudos devido às aplicações na indústria e aos efeitos nocivos causados ao meio ambiente. A presença de fuligem é de fundamental importância para a transferência de calor em caldeiras e câmaras de combustão, contribuindo significativamente para o aumento da eficiência. Em controvérsia, a fuligem inalada pode causar danos ao sistema respiratório e até mesmo câncer. Além disso, outro ponto relevante é a contribuição para o efeito estufa. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é analisar a emissão de fuligem em chamas laminares de difusão. Para tanto, foi construído uma bancada experimental para implementar a técnica de incandescência induzida por laser. Esta técnica fornece informações instantâneas, em tempo real e de forma não-intrusiva sobre a fração de volume de fuligem. As medições foram calibradas e validadas comparando métodos e resultados de trabalhos disponíveis na literatura. A emissão de fuligem produzida por diferentes combustíveis, metano, GN e GLP, foi analisada a partir de chamas de 50 e 80 mm de altura visível estabilizadas em um queimador representativo de condições industriais. Os resultados servem de base para otimização de sistemas de combustão, visando o aumento da eficiência energética e o controle de emissão de poluentes.

The soot emission has been the focus of many studies due to applications in industry and the prejudicial effects caused to the environment. The presence of soot is of fundamental importance to the heat transfer in boilers and combustion chambers, contributing significantly to increased efficiency. In controversy, the inhaled soot may cause respiratory system damage and even cancer. Moreover, another important point is the contribution to the greenhouse effect. Therefore, the aim of this work is to analyze the soot emission in representative laminar diffusion flames. An experimental setup was constructed to implement the technique of laser-induced incandescence. This technique provides instant information, in real time and in a non-intrusive about soot volume fraction. The measurements were calibrated and validated using methods and results of studies available in the literature. It was analyzed the soot emission produced by different fuels, methane, natural gas and LPG, from laminar diffusion flames on an burner representative of industrial conditions. The results will contribute to the basis for combustion systems optimization, aiming to increase the efficiency and control of soot emissions.