In un forno a griglia, la corretta distribuzione dell'aria è fondamentale per una combustione completa, basse emissioni e un'elevata efficienza termica. L'alimentazione dell'aria è generalmente divisa in aria primaria e aria secondaria, con una piccola quantità talvolta utilizzata come aria terziaria o aria di sovracombustione.
L'aria primaria viene introdotta da sotto la griglia, passando attraverso il letto di combustibile. Le sue funzioni principali sono essiccare il combustibile, allontanare le sostanze volatili e fornire ossigeno per la combustione iniziale del carbone. L'aria primaria rappresenta solitamente dal 60 all'80% dell'aria di combustione totale. Un rapporto di aria primaria più elevato rafforza il fuoco sulla griglia ma può aumentare il trasporto di ceneri volanti e la formazione di NOx. Una quantità insufficiente di aria primaria porta ad una combustione incompleta e ad un elevato contenuto di carbonio nelle ceneri pesanti.
L'aria secondaria viene iniettata sopra la griglia, nella zona del bordo libero. Serve a bruciare i gas volatili rilasciati dal carburante, creare turbolenze e completare la combustione degli eventuali idrocarburi incombusti e del monossido di carbonio. L'aria secondaria costituisce tipicamente dal 20 al 40% dell'aria totale. Un'alimentazione d'aria secondaria ben regolata riduce le emissioni di CO, diossine e fuliggine. Aiuta anche a controllare la temperatura del forno e a ridurre al minimo gli NOx organizzando la combustione.
Il flusso d'aria totale è solitamente impostato tra 1,4 e 1,8 volte il fabbisogno d'aria stechiometrico, corrispondente a un rapporto di eccesso d'aria compreso tra 1,4 e 1,8. Un minore eccesso d'aria migliora l'efficienza ma rischia una combustione incompleta; un maggiore eccesso d'aria riduce la temperatura della fiamma e aumenta la perdita di calore attraverso i fumi.
Il rapporto ottimale tra aria primaria e secondaria dipende dalle proprietà del combustibile, dal design della griglia e dal carico. Per i tipici impianti di termovalorizzazione, un punto di partenza comune è il 70% di aria primaria e il 30% di aria secondaria. Durante le zone di essiccazione e accensione, l'aria primaria può essere ridotta per impedire il raffreddamento del fuoco. Nella zona di combustione, l'aria primaria può essere abbassata mentre l'aria secondaria può essere aumentata per garantire la combustione completa della fase gassosa.
I moderni forni a griglia utilizzano il monitoraggio continuo dell'ossigeno e il controllo del feedback per regolare il rapporto del flusso d'aria in tempo reale, bilanciando la qualità della combustione e la conformità delle emissioni. Una corretta suddivisione dell'aria può raggiungere un'elevata efficienza di combustione con basse emissioni di NOx e CO.
