Transición energética5 min

Hidrógeno en el horno: llama, vapor y bloque quemador

El hidrógeno arde más caliente, apenas ilumina, lleva vapor de agua en lugar de dióxido de carbono a la cámara y necesita unas tres veces el volumen de gas para la misma energía. Cuatro consecuencias que deben entrar en el revestimiento antes del cambio.

Pared de quemadores de un horno de fusión recién revestida, con las aberturas de quemador conformadas

El cambio al hidrógeno suele plantearse como una cuestión de quemadores: cuál puede hacerlo y cuándo estará disponible el combustible. Pero la llama no está libre en el espacio, está dentro de un revestimiento. Lo que cambia en el combustible cambia también en las piezas más próximas a la llama. Por eso, cuatro puntos deben entrar en la planificación antes de sustituir el primer quemador.

La llama se vuelve más caliente: el bloque quemador es el primero en soportarla

Una llama de hidrógeno alcanza unos 2.000 °C y queda así por encima de la llama de gas natural. La diferencia parece pequeña, pero afecta a la pieza que de por sí trabaja más duro: el bloque quemador. Está en el máximo de temperatura, tiene una abertura y, por tanto, un canto, y es al mismo tiempo la transición entre dos materiales. Quien cambia incorpora el bloque quemador a la inspección periódica en lugar de dejarlo en el turno de la pared.

Apenas ilumina: el calor llega de otra manera

Una llama de gas natural irradia porque en la cámara de combustión hay partículas de hollín incandescentes. El hidrógeno arde sin carbono y resulta casi invisible. Parte del calor que antes llegaba por radiación se desplaza a la convección. Para el revestimiento eso significa que la distribución de temperaturas se desplaza y que zonas hasta ahora discretas pueden calentarse más. Tras el cambio merece la pena una termografía con el horno en marcha, para fijar una vez la nueva imagen.

Abertura de quemador en una pared, con los cantos conformados y redondeados en hormigón refractario
Cada abertura de quemador es un canto en el máximo de temperatura: al cambiar de combustible se convierte en el primer punto de control

Más vapor de agua en la cámara del horno

El hidrógeno arde y se convierte en agua. En lugar de dióxido de carbono, en la cámara queda vapor de agua, y bastante más que antes. Que eso afecte a un material depende del material: algunos productos toleran sin problema una atmósfera húmeda, otros no. Esta pregunta no admite respuesta general y corresponde al proveedor, indicando qué proporción de hidrógeno se prevé. Afecta no solo a la capa de trabajo, sino también al aislamiento que hay detrás.

Alrededor de tres veces el volumen de gas

Un metro cúbico de hidrógeno lleva aproximadamente un tercio de la energía de un metro cúbico de gas natural. Para la misma potencia hay que hacer pasar por el quemador unas tres veces el volumen. Eso es ante todo una cuestión de tuberías, pero también afecta a la fábrica: aberturas de quemador, conductos y secciones de humos están dimensionados para un caudal. Quien planifica un nuevo revestimiento y deja el cambio para más adelante puede dimensionar ya las aberturas para el servicio futuro; hacerlo después es una segunda obra.

  • Sacar los bloques quemadores del turno de la pared e inspeccionarlos por separado.
  • Hacer una termografía una vez tras el cambio: el calor se reparte de otra manera.
  • Plantear la pregunta de materiales al proveedor por escrito, con la proporción de hidrógeno prevista, por separado para capa de trabajo y aislamiento.
  • Comprobar aberturas de quemador y secciones de humos para el triple de caudal.
  • Si de todos modos toca un nuevo revestimiento: dimensionar las aberturas ya para el servicio futuro.

El cambio de combustible no es solo una cuestión de quemadores. Llama más caliente, distribución de calor desplazada, atmósfera más húmeda y triple caudal llegan todos al mismo revestimiento. Comprobarlo antes de la reforma ahorra la segunda parada.

De un vistazo
2.000 °C
orden de magnitud de la llama de hidrógeno: el bloque quemador es el primero en soportarla
3×
volumen de gas para la misma energía: comprobar aberturas y secciones
H₂O
vapor de agua en lugar de dióxido de carbono: pregunta de materiales al proveedor

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