Eficiência de combustão de um queimador a diesel utilizando H2

Abstract

O uso de combustíveis fósseis agrava a poluição ambiental, as mudanças climáticas e a crise energética. O hidrogênio é crucial na transição para uma economia de baixo carbono e para alcançar as metas de emissões líquidas zero de gases de efeito estufa. Sua combustão, livre de carbono, produz apenas água, reduzindo emissões de carbono em motores de combustão interna e melhorando a eficiência térmica. Para reduzir o consumo de óleo diesel na geração de energia elétrica industrial, estão sendo exploradas fontes alternativas de energia que sejam eficazes, rentáveis e operacionais, visando uma transição energética eficiente. Portanto, o objetivo deste trabalho é realizar o levantamento da eficiência de combustão de um motor de combustão interna à diesel (queimador) e realizar a mistura deste óleo com hidrogênio para constatar a possível melhoria da eficiência térmica do processo e da redução de gases do efeito estufa gerados pela reação química. Para obtenção destes dados foi construído o laboratório de processos termoquímicos e a eficiência térmica da combustão foi obtida através do balanço energético do sistema. Uma eficiência média de combustão do óleo diesel de 41,32% ± 4,4 e de 47,33% ± 6,15 para a mistura óleo diesel-H2 foram calculadas. Os gases de exaustão da queima do óleo diesel foram analisados e valores médios de emissões foram obtidos através do analisador de gases, dentre os gases analisados foram registradas as concentrações médias de 6,56 x 106 ppm de CO2, 43 ppm de NOX e 3,13 ppm de SO2, principais causadores do efeito estufa e chuva ácida. Também foi detectado 320 ppm de CxHy e <0,01 ppm para CO. As emissões da mistura produziram 6,5% menos NOx e 13000 ppm a menos de CO2. O software Aspen Plus foi capaz de simular um cenário em que maiores vazões de combustíveis fossem utilizadas, revelando elevadas temperaturas para os gases de exaustão e indicando quais variáveis influenciam de forma mais significativa na produção de energia na forma de calor. De acordo com a literatura, o hidrogênio melhora o processo de combustão devido a facilidade de queima, alto limite de inflamabilidade, poder calorífico e tamanho de chama quando comparado a combustíveis derivados de petróleo e também é capaz de aumentar a eficiência térmica da reação.