Modelamiento y simulación de los perfiles de composición y temperatura de un horno de combustión, variando la composición del gas combustible

Abstract

En este proyecto se presenta un análisis numérico de los perfiles de temperatura y composición de los gases de salida de un horno de combustión variando la composición del combustible alimentado. Los resultados para el análisis son obtenidos realizando una simulación numérica en un programa informático Fortran llamado Premix, donde se solucionan las ecuaciones diferenciales características del fenómeno mediante el método de Newton. Premix, trabaja junto con dos preprocesadores donde se define el mecanismo de reacción y las propiedades del fluido como la temperatura de llama que alcanza, además el programa considera que pueden generarse hasta 53 productos como resultado del proceso de combustión, de los cuales se analizan en este proyecto los gases que afectan el medioambiente. Se realizaron corridas para la combustión de gas natural y la mezcla de cuatro gases con composiciones características de los gases obtenidos en la industria del petróleo y mediante simulación del proceso de combustión se calculó la temperatura adiabática de llama, eficiencia y composición de los productos de combustión. Además, se evaluaron mezclas de gases combustibles con poderes caloríficos entre 900-2000 Btu/pie3 y se compararon con la combustión de gas natural, validándolos con los datos de monitoreo de un horno de combustión ubicado en la refinería de Cartagena, con el objetivo de identificar e implementar mejoras en el proceso de quema de gases combustibles, integrando la eficiencia energética con factores medioambientales y de seguridad.