Alors que les dirigeants et les organisations s’efforcent de réduire les émissions de carbone, l’utilisation de l’hydrogène comme source de carburant continue de faire surface comme une alternative convaincante. Le chauffage industriel par combustion d’hydrogène n’est pas nécessairement nouveau. Les industries du raffinage et de la pétrochimie ont tiré parti du contenu calorifique des sous-produits (dont beaucoup sont riches en hydrogène) pour maximiser l’efficacité unitaire, réduire la consommation de carburant acheté et éliminer le rejet d’hydrocarbures non brûlés dans l’atmosphère. Alors que la nature sans carbone de l’hydrogène offre une voie apparemment simple vers des émissions sans carbone, la transition vers l’hydrogène présente plusieurs défis qui, s’ils ne sont pas atténués, auront un impact négatif sur la viabilité des produits et services essentiels à notre vie quotidienne.
Comprendre les bases
Le chauffage par combustion a été une méthode efficace et populaire pour fournir la chaleur nécessaire pour entraîner des réactions chimiques dans les grands processus industriels. Les procédés de raffinage, de reformage et de craquage reposent traditionnellement sur des sources d’énergie facilement disponibles (p. ex. le gaz naturel). Bien que les combustibles fossiles aient été une source d’énergie peu coûteuse et efficace nécessaire au raffinage et à la distillation du pétrole, le carbone contenu dans ces carburants entraîne des émissions indésirables qui ont des impacts environnementaux à long terme. Cependant, la combustion de l’hydrogène atténue la formation de CO2 en tant que produit de la combustion, ce qui en fait une option attrayante pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Bien que la mécanique de la combustion de l’hydrogène soit similaire à celle de la plupart des autres hydrocarbures, les performances du brûleur sont considérablement différentes lors de la combustion de l’hydrogène. La combustion de l’hydrogène a une température de flamme adiabatique considérablement plus élevée, des limites d’inflammabilité plus larges et une vitesse de réaction plus rapide. Ces propriétés affecteront les taux de transfert de chaleur, l’efficacité globale du réchauffeur de procédé et, en fin de compte, la façon dont les fours doivent être utilisés. De plus, ces caractéristiques peuvent faire des ravages dans les équipements de chauffage à feu (par exemple, les brûleurs à prémélange) qui peuvent ne pas être conçus pour cela.
La
température élevée de la flamme, les larges limites d’inflammabilité et la vitesse de flamme de l’hydrogène peuvent entraîner une usure accrue des matériaux utilisés dans les équipements de chauffage à combustion. Dans l’ensemble, les conceptions d’équipement qui fonctionnent bien avec le gaz naturel peuvent se dégrader à un rythme accéléré lorsqu’il s’agit de la combustion de l’hydrogène. Cela nécessite l’élaboration de stratégies de conception de brûleurs plus robustes, ainsi que de matériaux de construction améliorés, afin de réduire les problèmes de fiabilité et d’atteindre les longueurs de course souhaitées.
L’hydrogène
a une plage d’inflammabilité plus large que le gaz naturel, ce qui augmente le risque d’inflammation et d’explosion dans des conditions de démarrage. La mise en œuvre de protocoles de sécurité bien fondés et la conception de systèmes à sécurité intégrée sont essentielles pour atténuer ces risques.
Possibilités d’innovation
Conception de brûleur avantageuse :
Les propriétés uniques de la combustion de l’hydrogène offrent la possibilité d’innover dans la conception des brûleurs. Les brûleurs et les technologies brûleur SOLEX peut faire exactement cela. En exploitant deux zones de combustion indépendantes, la stœchiométrie dans les parties stratégiques du brûleur peut être ajustée efficacement, ce qui réduit efficacement le risque de retour de flamme tout en optimisant les performances de NOx.
Figure 1 Zones
- Systèmes de sécurité : Le besoin de systèmes de sécurité robustes favorise l’innovation dans la technologie des capteurs et les systèmes de contrôle. Ces avancées garantissent que l’hydrogène peut être utilisé en toute sécurité, réduisant ainsi le risque d’accidents et améliorant la fiabilité globale des processus.
La
transition vers l’hydrogène nécessite d’importants investissements en capital. Il s’agit notamment de moderniser les infrastructures existantes, de développer de nouveaux équipements et d’assurer le respect des normes de sécurité. Bien que les avantages à long terme de la réduction des émissions de carbone soient évidents, les coûts initiaux peuvent être dissuasifs pour de nombreuses applications. Les gouvernements et les organismes de réglementation peuvent jouer un rôle central en fournissant des incitations et des subventions pour compenser ces coûts et encourager l’adoption de la technologie de l’hydrogène. De plus, ces investissements dans l’infrastructure de l’hydrogène peuvent améliorer la productivité unitaire et offrir un retour sur investissement dans l’effort de décarbonisation.
