Transizione energetica5 min

Idrogeno nel forno: fiamma, vapore e blocco bruciatore

L'idrogeno brucia più caldo, non illumina quasi, porta vapore acqueo invece di anidride carbonica nella camera e richiede circa il triplo del volume di gas per la stessa energia. Quattro conseguenze da mettere nel rivestimento prima della conversione.

Parete bruciatori di un forno fusorio appena rivestita, con le aperture dei bruciatori sagomate

Il passaggio all'idrogeno viene di solito discusso come una questione di bruciatori: quale ne è capace e quando arriverà il combustibile. Ma la fiamma non sta libera nello spazio, sta dentro un rivestimento. Ciò che cambia nel combustibile cambia anche per i pezzi più vicini alla fiamma. Quattro punti vanno quindi messi nella pianificazione prima di sostituire il primo bruciatore.

La fiamma diventa più calda: il blocco bruciatore ci sta dentro per primo

Una fiamma a idrogeno raggiunge circa 2.000 °C e supera così la fiamma a gas naturale. La differenza sembra piccola, ma colpisce il pezzo che già lavora di più: il blocco bruciatore. Sta nel massimo di temperatura, ha un'apertura e quindi uno spigolo, ed è allo stesso tempo il passaggio fra due materiali. Chi converte inserisce il blocco bruciatore nel controllo periodico invece di lasciarlo nel turno della parete.

Non illumina quasi: il calore arriva in altro modo

Una fiamma a gas naturale irraggia perché nella camera di combustione brillano particelle di fuliggine. L'idrogeno brucia senza carbonio ed è quindi quasi invisibile. Una parte del calore che prima arrivava per irraggiamento si sposta sulla convezione. Per il rivestimento questo significa che la distribuzione delle temperature si sposta e che zone finora discrete possono scaldarsi di più. Dopo la conversione conviene una termografia a forno in marcia, per fissare una volta la nuova immagine.

Apertura di bruciatore in una parete, con gli spigoli sagomati e arrotondati in calcestruzzo refrattario
Ogni apertura di bruciatore è uno spigolo nel massimo di temperatura: con un cambio di combustibile diventa il primo punto di controllo

Più vapore acqueo nella camera del forno

L'idrogeno bruciando produce acqua. Al posto dell'anidride carbonica nella camera resta vapore acqueo, e in quantità nettamente maggiore di prima. Se questo disturbi un materiale dipende dal materiale: alcuni prodotti sopportano senza problemi un'atmosfera umida, altri no. La domanda non ha una risposta generale e va posta al fornitore, indicando la quota di idrogeno prevista. Riguarda non solo lo strato di lavoro ma anche l'isolamento dietro.

Circa il triplo del volume di gas

Un metro cubo di idrogeno porta circa un terzo dell'energia di un metro cubo di gas naturale. Per la stessa potenza occorre quindi far passare dal bruciatore circa il triplo del volume. È anzitutto una questione di tubazioni, ma riguarda anche la muratura: aperture dei bruciatori, canali e sezioni fumi sono dimensionati per una portata. Chi pianifica un rifacimento e rimanda la conversione può dimensionare subito le aperture per l'esercizio futuro; farlo dopo è un secondo cantiere.

  • Togliere i blocchi bruciatore dal turno della parete e controllarli singolarmente.
  • Fare una termografia una volta dopo la conversione: il calore si distribuisce diversamente.
  • Porre per iscritto la domanda sui materiali al fornitore, con la quota di idrogeno prevista, separatamente per strato di lavoro e isolamento.
  • Verificare aperture dei bruciatori e sezioni fumi sul triplo della portata.
  • Se è comunque in programma un rifacimento: dimensionare subito le aperture per l'esercizio futuro.

Il cambio di combustibile non è solo una questione di bruciatori. Fiamma più calda, distribuzione del calore spostata, atmosfera più umida e tripla portata incontrano tutti lo stesso rivestimento. Verificarlo prima della conversione evita il secondo fermo.

In sintesi
2.000 °C
ordine di grandezza della fiamma a idrogeno: il blocco bruciatore ci sta dentro per primo
3×
volume di gas per la stessa energia: verificare aperture e sezioni
H₂O
vapore acqueo invece di anidride carbonica: domanda sui materiali al fornitore

Schede pratiche su questo tema

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