Investigação das causas das instabilidades na oxi-combustão de gás natural por quimioluminescência. - Bortolin, Vítor Augusto Andreghetto (2019)
A oxi-combustão é uma tecnologia que se propõem auxiliar os processos de captura de carbono para que se tornem viáveis. Com ela é possível simplificar o processo de separação dos gases após a combustão. Isso ocorre, porque não há a presença do nitrogênio na reação oxidativa. Entretanto, essa abordagem exige que o oxigênio seja separado do ar antes da admissão na câmara de combustão, desse modo o comburente se torna um insumo caro que deve ser consumido na menor quantidade possível. Outro desafio são as altas temperaturas nesse processo de combustão, caso fosse admitido apenas o oxigênio no queimador as temperaturas ultrapassariam 3000 K, de forma que nenhum material poderia suportar tais condições. Uma proposta para solucionar esse desafio, é diluir o processo com dióxido de carbono, reciclado da combustão anterior, assim sendo, reduziria-se a temperatura sem contaminar os produtos de combustão com algum gás inerte, o qual seria de difícil separação nas plantas de captura e armazenamento de carbono (CAC) . O problema com essa abordagem é que a presença do dióxido de carbono altera a reação reduzindo sua eficiência e estabilidade. Assim sendo, esse trabalho estudou as possíveis causas dessa mudança na oxi-combustão do gás natural diluída com dióxido de carbono. A literatura indica três hipóteses para essa mudança de comportamento: maior capacidade térmica a pressão constante do dióxido de carbono em relação ao nitrogênio; mudanças no coeficiente de difusão e interferência nas reação químicas devido a presença do CO2. Na primeira etapa do trabalho, foram feitas observações experimentais para avaliar quais seriam as mudanças em chamas de difusão. Esse estudo preliminar indicou que a maior capacidade térmica do dióxido de carbono parece não ser um fator determinante. Em seguida, foi medida a velocidade de chama laminar na oxi-combustão. Com esses experimentos e uma simulação numérica ficou evidente que as alterações no comportamento da chama são muito irregulares e não-lineares para serem causadas apenas pela maior capacidade térmica do dióxido de carbono. Além disso, o trabalho traz indícios de que grande parcela da mudança ocorre devido à interferência química do dióxido de carbono nas reações de combustão. Por fim, foi feito um estudo aplicado focado em chamas turbulentas suspensas, na qual a altura da chama se mostrou muito sensível à adição de dióxido de carbono no escoamento, o que novamente, indica uma sensibilidade maior do que a esperada pela capacidade térmica apenas.