Simulación numérica de la combustión en un horno tipo túnel de curado de cerámica a gas natural con aire enriquecido con oxígeno

Abstract

En este trabajo se realizó la simulación numérica de la combustión en un horno tipo túnel de curado de cerámica a gas natural con aire enriquecido con oxígeno, con el fin de determinar el efecto de la adición de oxígeno en el consumo de gas natural y distribución de temperaturas a lo largo del horno. Para realizar la simulación se utilizó el software Ansys Fluent versión 14.5. Una vez realizado el modelado del horno con base en planos existentes, se determinaron los modelos Eddy Dissipation para la combustión, k - ε Realizable y Ordenadas Discretas para la simulación del flujo turbulento y la radiación. Se ingresaron condiciones de frontera a cada caso de enriquecimiento mientras que el factor de aireación se mantuvo constante en 1,05 según datos experimentales obtenidos y compartidos por el grupo de materiales avanzados y energía del ITM. Como variable de control, se mantuvo la temperatura cerca de un set point de 1226°C, manteniendo un margen de error de 100°C que representa la ausencia de una carga. Como resultado de la simulación se obtuvo una disminución de consumo del gas natural con los niveles de enriquecimiento con oxigeno. Un 25% de enriquecimiento represento un 6% de disminución de consumo de combustible, 30% de enriquecimiento representó un 13% de disminución y un 40% denotó 22% de disminución. Así mismo al usar aire enriquecido en cada quemador se pudo notar una relativa uniformidad en la distribución de temperatura a lo largo del horno.