Acortamiento de la cámara de combustión.-

El acortamiento de la cámara permite reducir el tiempo de permanencia al tiempo que limita la formación de los NOx. La relación (longitud/diámetro) ha disminuido
en un 30% en 30 años, lo cual ha sido posible por un mejor control de la aerodinámica interna del tubo de llamas que ha permitido acortar las cámaras sin aumentar la complejidad de las temperaturas de salida, y sin aumentar los inquemados, permitiendo obtener en las turbinas modernas niveles de NOx equivalentes
a los de los antiguos motores, a pesar del aumento de las relaciones de compresión

Optimización del reparto de carburante

En esta situación no se reducen los NOx. En condiciones de baja carga, se puede optimizar la estequiometría de la zona primaria, regulando el reparto de carburante entre los inyectores, pero este tipo de solución exige un sistema de alimentación de carburante más complejo, no siendo válida para regímenes elevados; por lo tanto, no da lugar a reducciones directas de los niveles de NOx, sino que favorece una débil producción, mejorando el compromiso entre el funcionamiento al ralentí y el funcionamiento a plena carga.

Optimización del reparto de aire.-

Los niveles de contaminación emitidos dependen también del reparto de aire en el tubo de llamas; la fracción del gasto másico de aire que alimenta la zona primaria, la difusión e incluso el gasto másico de refrigeración, se deben regular para obtener el mejor compromiso entre las diferentes prestaciones.

Sin embargo, la optimización del reparto de aire en el tubo de llamas no permite establecer un compromiso entre las prestaciones y las sustancias contaminantes; en la Fig XI.10 se muestra que si se modifica en una cámara la posición de los orificios de dilución (aire terciario), la contaminación de los NOx disminuye, pero ésto da lugar a una reducción del volumen de la cámara, en donde la temperatura es elevada, provocando un aumento de los niveles de inquemados CH.

Mejora del sistema de inyección.-

La mejora de los sistemas de inyección disminuye los CH por cuanto los niveles de contaminación emitidos dependen mucho del rendimiento del sistema de inyección.

La calidad de la mezcla (aire-carburante) y su distribución en la zona primaria de la cámara de combustión, condicionan las riquezas y temperaturas locales. Una mejora del sistema de inyección es, por lo tanto, una importante vía para reducir la contaminación; la sustitución de los tubos de vaporización por una inyección aerodinámica, Fig XI.9 y 10, ha dado lugar a importantes mejoras en la emisión de contaminantes, especialmente en los inquemados.

Cambio de carburante.-

Las turbinas industriales se proyectan para ser utilizadas con diferentes carburantes (gasóleo, gas natural, gas pobre, alcohol, etc). La experiencia demuestra que, debido a que la temperatura de la llama es más baja, los carburantes con un poder calorífico débil dan lugar, para un mismo diseño de la cámara de combustión, a niveles de NOx más bajos y a niveles de CO e hidrocarburos no quemados más altos.
La utilización de carburantes de bajo poder calorífico da lugar a consumos específicos mayores, necesitando, una mayor cantidad de carburante para un mismo cometido. Estas soluciones, aplicables a las turbinas industriales de gas, lo son difícilmente a las turbinas de aviación, ya que dan lugar a un mayor consumo.

Inyección de amoniaco

Otra solución consiste en intentar eliminar los NOx mediante inyección de un agente reductor, por ejemplo, amoníaco; ésto implica:
a) Un dispositivo de detección del contenido de NOx en los gases de escape
b) Un sistema de regulación que dosifique el gasto másico del agente reductor NH3 que debe ser inyectado
c) Una cámara de reacción de volumen suficiente como para permitir se produzcan las reacciones químicas del NOx con el NH3., solución que resulta poco adaptable a las turbinas de aviación.

ALGUNAS TECNOLOGÍAS UTILIZADAS PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN

Inyección de agua o de vapor.- El nivel de los NOx se puede reducir disminuyendo las temperaturas locales de la llama, por ejemplo, inyectando agua o vapor de agua en la cámara de combustión. Se ha comprobado que en las turbinas industriales THM, una inyección de agua equivalente al gasto másico de carburante: