Laminar burning velocity of natural gas/syngas-air mixture

Abstract

RESUMEN: En este estudio se propone la mezcla equimolar de gas natural (100%CH4) y gas de síntesis (40%H2 + 40%CO + 20%CO2) como alternativa para reducir el consumo de hidrocarburos y reducir las emisiones contaminantes. Como parámetro principal para caracterizar esta mezcla combustible, se estudió la velocidad de deflagración laminar a partir de simulaciones de cinética detallada y mediciones experimentales en llamas generadas usando un quemador de perfil contorneado e imágenes Schlieren obtenidas a condiciones normales de presión y temperatura, variando la relación aire-combustible. Se encontró que la velocidad de deflagración de la mezcla equimolar aumenta con respecto a la del metano puro y puede ser explicado a través de la presencia de hidrógeno en la mezcla combustible, que tiene un efecto directo en la cinética de la combustión, generando radicales H y OH que aumentan las tasas de reactividad de la mezcla y consecuentemente la velocidad de quemado del combustible.

ABSTARCT: This study suggests the equimolar mixture of Natural Gas (100% CH4) and Synthesis Gas (40% H2 + 40% CO + 20% CO2) as an alternative to reduce hydrocarbons consumption and reduce pollutant emissions. As a key parameter to characterize this combustible mixture, the laminar burning velocity was studied based on numerical simulations and experimental measurements in fl ames generated using a contoured slot-type nozzle burner and the Schlieren technique, varying the air-fuel ratio at standard temperature and pressure. It was found that the fl ame speed of the equimolar mixture increases with respect to that of pure methane. This behavior can be explained by the presence of hydrogen in the fuel mixture, which has a direct effect on the combustion kinetics, generating H and OH radicals that increase the global reaction rate of the mixture and consequently the burning velocity.