Transição energética5 min

Hidrogénio no forno: chama, vapor e bloco queimador

O hidrogénio arde mais quente, quase não ilumina, leva vapor de água em vez de dióxido de carbono para a câmara e precisa de cerca de três vezes o volume de gás para a mesma energia. Quatro consequências a considerar no revestimento antes da conversão.

Parede de queimadores de um forno de fusão recém-revestida, com as aberturas dos queimadores moldadas

A mudança para hidrogénio é discutida quase sempre como uma questão de queimadores: qual deles consegue e quando chega o combustível. Mas a chama não está livre no espaço, está dentro de um revestimento. O que muda no combustível muda também nas peças mais próximas da chama. Por isso, quatro pontos pertencem ao planeamento antes de se substituir o primeiro queimador.

A chama fica mais quente: o bloco queimador é o primeiro a enfrentá-la

Uma chama de hidrogénio atinge cerca de 2.000 °C e fica assim acima da chama de gás natural. A diferença parece pequena, mas atinge a peça que já trabalha mais: o bloco queimador. Está no máximo de temperatura, tem uma abertura e portanto uma aresta, e é ao mesmo tempo a transição entre dois materiais. Quem converte inclui o bloco queimador na inspeção regular, em vez de o deixar no ciclo da parede.

Quase não ilumina: o calor chega de outra forma

Uma chama de gás natural irradia porque na câmara de combustão há partículas de fuligem incandescentes. O hidrogénio arde sem carbono e é por isso quase invisível. Parte do calor que antes chegava por radiação passa para a convecção. Para o revestimento isso significa que a distribuição de temperaturas se desloca e que zonas até agora discretas podem aquecer mais. Depois da conversão compensa uma termografia com o forno em marcha, para fixar uma vez a nova imagem.

Abertura de queimador numa parede, com as arestas moldadas e arredondadas em betão refratário
Cada abertura de queimador é uma aresta no máximo de temperatura: com a mudança de combustível passa a ser o primeiro ponto de controlo

Mais vapor de água na câmara do forno

O hidrogénio arde e transforma-se em água. Em vez de dióxido de carbono, fica vapor de água na câmara, e bastante mais do que antes. Se isso afeta um material depende do material: alguns produtos toleram sem problemas uma atmosfera húmida, outros não. A pergunta não tem resposta geral e pertence ao fornecedor, indicando a proporção de hidrogénio prevista. Afeta não só a camada de trabalho mas também o isolamento por trás.

Cerca de três vezes o volume de gás

Um metro cúbico de hidrogénio transporta cerca de um terço da energia de um metro cúbico de gás natural. Para a mesma potência é preciso fazer passar pelo queimador cerca de três vezes o volume. É antes de mais uma questão de tubagem, mas também diz respeito à alvenaria: aberturas de queimador, condutas e secções de fumos estão dimensionadas para um caudal. Quem planeia um novo revestimento e adia a conversão pode dimensionar já as aberturas para a operação futura; mais tarde é uma segunda obra.

  • Retirar os blocos queimadores do ciclo da parede e inspecioná-los individualmente.
  • Fazer uma termografia uma vez após a conversão: o calor distribui-se de outra maneira.
  • Colocar a questão dos materiais ao fornecedor por escrito, com a proporção de hidrogénio prevista, em separado para camada de trabalho e isolamento.
  • Verificar aberturas de queimador e secções de fumos para o triplo do caudal.
  • Se houver de qualquer modo um revestimento previsto: dimensionar já as aberturas para a operação futura.

A mudança de combustível não é só uma questão de queimadores. Chama mais quente, distribuição de calor deslocada, atmosfera mais húmida e triplo caudal encontram todos o mesmo revestimento. Verificá-lo antes da conversão poupa a segunda paragem.

Em resumo
2.000 °C
ordem de grandeza da chama de hidrogénio: o bloco queimador é o primeiro a enfrentá-la
3×
volume de gás para a mesma energia: verificar aberturas e secções
H₂O
vapor de água em vez de dióxido de carbono: questão de materiais para o fornecedor

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