Un quemador LO NO x es un tipo de quemador que normalmente se utiliza en calderas de servicios públicos para producir vapor y electricidad .
Alrededor de 1986, John Joyce (famoso por Bowin Cars ), un influyente inventor australiano, aprendió por primera vez sobre los óxidos de nitrógeno ( NO x ) y su papel en la producción de smog y lluvia ácida . Su primera introducción a las complejidades del tema se produjo gracias al trabajo de Fred Barnes y el Dr. John Bromley de la Comisión de Energía estatal de Australia Occidental. [1]
La gran mayoría de la investigación y el desarrollo que se remontan a más de veinte años se centraron en quemadores industriales a gran escala y mecanismos complejos que, al final, no produjeron lo que uno consideraría niveles bajos de NOx ( 2 ng/J o ~ 4 ppm al 0%). O 2 en base seca ). [2]
De hecho, en ese momento, 15 ng/J NO 2 parece haberse considerado bajo NO 2 . El único mensaje claro que fluyó a través de toda la masa de información que estudió fue el efecto de la temperatura en la formación de NOx .
A finales de la década de 1980, las autoridades de salud y medio ambiente de Australia expresaron su preocupación por la calidad del aire interior y hasta qué punto los calentadores de gas sin combustión de estilo antiguo contribuían a niveles de dióxido de nitrógeno (NO 2 ) superiores a los aceptables. En consecuencia, en 1989 el Departamento de Educación Escolar de Nueva Gales del Sur inició una extensa investigación sobre el dióxido de nitrógeno en las escuelas de toda Nueva Gales del Sur. Como medida provisional, las autoridades sanitarias recomendaron que un nivel de 0,3 ppm de NO 2 debería convertirse en el límite superior para las aulas. [3] La Asociación Australiana de Gas, a su vez, redujo la tasa de emisión interior de NO 2 para calentadores de gas sin combustión de 15 a 5 ng/J y este sigue siendo el límite actual. [4] El gobierno de Nueva Gales del Sur, a través del Departamento de Obras Públicas, también reevaluó métodos alternativos para calentar las aulas, para garantizar un ambiente seguro y saludable para los estudiantes.
Fue en este contexto que la empresa Bowin Technology de John Joyce se embarcó en un importante programa de investigación y desarrollo destinado a minimizar las emisiones de dióxido de nitrógeno de los calentadores de gas sin combustión. Bowin Technology se propuso resolver el problema de las emisiones desde su origen: el quemador de gas . Esto fue a pesar de la creencia generalmente mantenida por los expertos en gas de que las mejoras comercialmente garantizadas en los quemadores de gas no podrían lograr reducciones drásticas de óxidos de nitrógeno (NOx ) .
En 1989, artículos ampliamente publicitados y la cobertura de los medios de comunicación en Nueva Gales del Sur desencadenaron un llamado inmediato para reducir el nivel de dióxido de nitrógeno (NO 2 ) en interiores, destacando el efecto que esta sustancia química tiene en las personas con sensibilidad respiratoria , como los asmáticos y aquellos con enfermedades bronquiales. problemas.
En el fragor del debate sobre la calidad del aire interior, se recomendó a varias instituciones estatales de Australia que cambiaran a calentadores de gas de combustión y calefacción eléctrica .
Por el contrario, Nueva Gales del Sur, mediante la acción combinada de la Australian Gas Light Company , las autoridades sanitarias y el Departamento de Obras Públicas de Nueva Gales del Sur, formuló directrices iniciales sobre la calidad del aire interior. Estas directrices formaron la base de las restricciones del Código Australiano de Aparatos de Gas para las emisiones de dióxido de nitrógeno NO 2 procedentes de calentadores sin combustión, que ahora se adoptan en toda Australia. [4]
John Joyce se dio cuenta de que ningún otro organismo regulador extranjero hacía una distinción entre NO y NO 2 en sus directrices o códigos ambientales. Además, parecía que se aplicaban requisitos sobre el nivel total de óxidos de nitrógeno independientemente de si las emisiones se expulsaban o no.
En consecuencia, John Joyce aprendió que una parte "inofensiva" de las emisiones de NOx , el óxido nítrico (NO), en presencia de hidrocarburos (como propulsores de aerosoles domésticos , posibles fugas de gas y la entrada de gases de escape de vehículos), se convierte en NO2 . Este fue el caso en la investigación escolar de Nueva Gales del Sur. [3] En un sentido científico se había convertido en una práctica calcular tanto NO + NO 2 , al medir los niveles de óxidos de nitrógeno en las emisiones. De ahí la referencia ahora comúnmente utilizada a "NOx totales " .
Por composición , el gas natural tiene una clara ventaja sobre otros combustibles fósiles en términos de dióxido de carbono , partículas y dióxido de azufre producidos cuando se convierte en energía útil . A principios de la década de 1990, numerosos países estaban en proceso de sustituir el petróleo y el carbón por gas natural para satisfacer sus necesidades energéticas y eléctricas .
Para mantener esta ventaja como combustible "respetuoso con el medio ambiente", las empresas de gas australianas están reduciendo eficazmente las pérdidas de gas ( emisiones de metano ) en sus entregas e imponen códigos estrictos a los fabricantes e instaladores de electrodomésticos contra las fugas de gas .
Sin embargo, los expertos medioambientales ven la producción de óxidos de nitrógeno como una amenaza importante en la formación de gases de efecto invernadero y smog fotoquímico . La interacción del NOx con los hidrocarburos de los gases de escape de los vehículos y la luz solar también puede formar niveles bajos de ozono . En la estratosfera (a unos 25 kilómetros de altura), el ozono ayuda a absorber la mayor parte de la radiación ultravioleta del sol, pero a nivel del suelo daña los materiales y la vegetación. Irrita la garganta, los pulmones y los ojos, y el ejercicio o el trabajo extenuantes pueden resultar dolorosos. Además, la eficacia del óxido nitroso como gas de efecto invernadero se ve magnificada por su vida más larga que la del dióxido de carbono , el metano y los CFC.
En esencia, la velocidad a la que se forma el ozono de bajo nivel está determinada por los hidrocarburos, mientras que la disponibilidad de óxidos de nitrógeno influye en la cantidad que se produce. En este punto, el debate medioambiental da un giro sorprendente, ya que las industrias individuales tienden a culpar a las emisiones de otras como una causa probable.
Está bien establecido que los mecheros convencionales de " llama azul " o de gas Bunsen producen óxidos de nitrógeno a niveles de 30 a 50 nanogramos por julio [5] [6] y, como tales, no se considera que tengan potencial para reducir los NOx . En comparación, los quemadores de combustión de superficie o los quemadores de baldosas radiantes producen niveles de óxidos de nitrógeno entre un 60 y un 70 % menos. [6] Por lo tanto, la investigación de John Joyce sobre quemadores con bajo contenido de NOx giró principalmente en torno a técnicas de combustión superficial. Otro tema fue el efecto que tienen las temperaturas de combustión en la formación de NOx .
La tarea de John Joyce se volvió aún más desafiante cuando decidió no dirigir su desarrollo hacia las baldosas de combustión de superficie de tipo radiante. El uso de calefacción radiante para la mayoría de los fines institucionales (distintos de la calefacción puntual) se considera poco práctico ya que hace demasiado calor cerca del calentador, mientras que la pérdida de calor radiante a una distancia a alcanzar es bastante dramática.
Las investigaciones sobre numerosos desarrollos de otros tipos de quemadores "bajos en NOx " han demostrado que hasta ahora tales quemadores eran demasiado complejos en diseño o funcionamiento, demasiado caros o inadecuados. El plan de John Joyce era utilizar malla de acero de alta temperatura y pasó a producir decenas de prototipos de quemadores hasta que uno mostró "potencial".
La naturaleza científica innovadora de las tecnologías LO-NO x de John Joyce está confirmada por la protección total de patentes en Australia , Estados Unidos , Reino Unido , Japón , Italia y Francia .
En 1993, John Joyce recibió un Premio de Diseño Australiano y el estatus de Selección del Museo Powerhouse por su gama de calentadores "SLE", que incorpora quemadores LO-NO x .
La Academia Australiana de Diseño seleccionó la gama de calentadores de gas sin combustión SLE para presentarla en el Design Showcase durante la Conferencia Nacional "Innovación por Diseño" en octubre de 1994.
En los Estados Unidos, los quemadores para calentadores de agua LO-NO x de John Joyce se han sometido con éxito a una serie de pruebas exhaustivas para demostrar que estos quemadores en particular no actúan como fuente de ignición en presencia de vapores inflamables, resultantes de un derrame accidental de combustible. También se han realizado extensas pruebas para verificar su reducción de NO 2 .
Se definen ahorros de costos más tangibles al comparar la eficiencia energética de los calentadores de gas con bajas emisiones de NO x con los tipos de combustión convencionales. Los calentadores de gas con problemas de emisiones son de combustión e inherentemente pierden energías sustanciales en forma de gases de combustión calientes a la atmósfera. Además, la elección de la ubicación de los calentadores de humos se ve muy perjudicada debido a las restricciones en la instalación de los humos.
Por el contrario, los calentadores de gas dedicados de bajas emisiones no requieren un sistema de extracción de humos. Además, con la introducción de sensores de agotamiento de oxígeno y controles termostáticos, no dependen críticamente de la ventilación como antes. Estos calentadores se pueden ubicar de manera más conveniente y centralizada para lograr una distribución óptima del aire caliente. Por definición, los calentadores de gas sin conductos con bajo contenido de NOx son 100 % eficientes, ya que toda la energía térmica liberada por la llama se convierte en calor útil.