Estudio numérico para la conversión de un horno eléctrico a uno dual de electricidad y gas natural

El presente trabajo evalúa la factibilidad de la conversión de un horno eléctrico de revenido por convección forzada a un horno dual de electricidad y gas natural. Al proponer realizar una conversión de un horno de tratamiento térmico hacia un sistema dual, se pretende dar más flexibilidad en la operación de un equipo que debe permanecer en funcionamiento las 24 horas del día. Al tener dos alternativas para generar calor, se pueden evitar paros en el proceso del horno debido a problemas en el suministro de electricidad, los cuales pueden resultar de fallas inesperadas en el sistema de interconexión nacional o crisis energéticas como la ocurrida a inicios del año 2017 en Colombia. La metodología para realizar este estudio incluyó la realización de una evaluación energética del horno eléctrico en su estado actual, la propuesta de un nuevo diseño que incorpora un quemador no premezclado de gas natural y la evaluación de la transferencia de calor a la carga mediante simulaciones de dinámica de fluidos computacional, así como su eficiencia energética y la emisión de contaminantes. Los resultados de este trabajo permitieron determinar la eficiencia del horno eléctrico, la viabilidad de adaptación de quemador a gas en el horno y la estimación de las emisiones resultantes de la combustión, bajo diferentes parámetros de operación

Abstract

The present work evaluates the feasibility of the conversion of a tempering electric furnace by forced convection in a dual electricity-natural gas furnace. By proposing to perform a conversion of a heat treatment furnace towards a dual system, it is intended to give more flexibility in the operation of an equipment that must stay working for 24 hours a day. By having two alternatives for heat generation, it can be avoided a non-programmed stop in the process of the furnace due to problems in the electricity supply, which could result from unexpected failures in the National Interconnected System or energy crisis such the one occurred at the beginning of 2007 in Colombia. The methodology for conducting this study included an energy assessment of electric furnace in its current state, the proposal of a new design that incorporates a non-premixed natural gas burner and the assessment of the heat transfer to the load using computational fluid dynamics simulations, as well as its energy efficiency and emission of pollutants. The results of this study allowed to determine the efficiency of the electric tempering furnace, the viability of adaptation of a gas burner into the furnace and the estimation of emissions resulting from the combustion, under different operating parameters