Combustión de mezclas ricas de etano-aire en medios porosos inertes Combustion of rich ethane-air mixtures in inert porous media

• Published in: Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería 2013-04, Vol.21 (1), p.159-166
• Main Authors: Khriscia Utria S, Freddy González B, Mario Toledo T
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Combustion; Combustión; etano; ethane; hidrógeno; hydrogen; inert porous media; mecanismos de reacción; medios porosos inertes; numerical simulation; reaction mechanism; simulación numérica
• ISSN: 0718-3291; 0718-3305

El presente trabajo tiene por objetivo analizar teórica-experimentalmente la combustión de mezclas ricas de etano-aire en medios porosos inertes (MPI) para evaluar la producción de hidrógeno y gas de síntesis. Se analizan los perfiles de temperatura, las velocidades de propagación de llama y los productos principales de la combustión, como son el hidrógeno (H2) y el monóxido de carbono (CO), mediante el uso de cromatografía gaseosa, para relaciones de equivalencia en el rango de 1,0 a 2,5 y dos diámetros de esferas de alúmina que componen el medio poroso. Se simula numéricamente el proceso de combustión mediante el uso del programa PREMIX utilizando dos mecanismos de reacción, como son el GRI-MECH 1.2 y GRI-MECH 3.0. Con GRI-MECH 3.0 se obtienen resultados numéricos que predicen correctamente los resultados experimentales para todo el rango de relaciones de equivalencia con un medio poroso compuesto por esferas de alúmina de 3,5 mm. La máxima generación de hidrógeno H2 y CO presentes en los productos de combustión son de 14,3% y 18,0%, respectivamente. El porcentaje de conversión de etano en H2 (61,3%) y en CO (81%) muestra el potencial de este combustible como generador de gas de síntesis.This research develops the theoretical and experimental analysis of ethane-air combustion in inert porous media (IPM) to evaluate hydrogen and syngas production. Temperature profiles, flame propagation rates and major combustion products such as hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO), through gas chromatography, are analysed at a range of equivalence ratios between 1.0 and 2.5, with two different alumina sphere diameters composing the porous media. Combustion of ethane-air mixture in IPM is simulated numerically using the PREMIX program with two reaction mechanisms, such as GRI-MECH 1.2 and GRI-MECH 3.0. GRI-MECH 3.0 numerical results predict correctly experimental results for a porous media with 3.5 mm alumina spheres along the range of equivalence ratio. The maximum generation of hydrogen H2 and CO, are 14.3% and 18%, respectively. The conversion rate of ethane in H2 (61.3%) and CO (81%) shows the potential of this fuel as a synthesis gas generator.