Numeric Simulation of Oxygen Enriched Combustion in a Frit Melting Kiln
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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In this paper, a numerical study of air enriched combustion on a natural gas rotary furnace for frita melting is presented. This study was done with the aim of determining an oxygen concentration to ensure economic feasibility of the process without affecting quality requirements. The simulations were conducted using the commercial software ANSYS FLUENT as a design tool to predict the behavior of the thermal system and to establish operations conditions with different oxygen enrichment levels. Finite Rate / Eddy Dissipation model was used for combustion simulation, while k - ε Realizable and Discrete Ordinates models were utilized for turbulence and radiation simulation, respectively. It was found that an enrichment level close to 31% of oxygen in the air allows for reaching temperatures for frita melting larger than 1700 K. In this way, current consumption of high purity oxygen can be diminished without affecting the production levels and the quality of the product.
En este trabajo se presenta un estudio numérico de la combustión con aire enriquecido de un horno rotatorio para la fundición de frita que usa gas natural como combustible, con el fin de determinar una concentración de oxígeno que garantice la viabilidad económica del proceso sin afectar los requerimientos específicos de calidad. Las simulaciones se realizaron utilizando el software comercial ANSYS FLUENT como herramienta de diseño para predecir el comportamiento del sistema térmico y establecer puntos de funcionamiento con diferentes niveles de enriquecimiento del aire. Se empleó el modelo Finite Rate / Eddy Dissipation para la combustión, mientras que los modelos k – ε Realizable y Ordenadas Discretas fueron usados para la simulación del flujo turbulento y la radiación, respectivamente. Los resultados mostraron que un nivel de enriquecimiento cercano al 31% de oxígeno en el aire permite alcanzar las temperaturas de fusión de la frita mayores a 1700 K, logrando así una disminución en los consumos actuales de oxígeno de alta pureza sin afectar la producción y calidad del producto.
En este trabajo se presenta un estudio numérico de la combustión con aire enriquecido de un horno rotatorio para la fundición de frita que usa gas natural como combustible, con el fin de determinar una concentración de oxígeno que garantice la viabilidad económica del proceso sin afectar los requerimientos específicos de calidad. Las simulaciones se realizaron utilizando el software comercial ANSYS FLUENT como herramienta de diseño para predecir el comportamiento del sistema térmico y establecer puntos de funcionamiento con diferentes niveles de enriquecimiento del aire. Se empleó el modelo Finite Rate / Eddy Dissipation para la combustión, mientras que los modelos k – ε Realizable y Ordenadas Discretas fueron usados para la simulación del flujo turbulento y la radiación, respectivamente. Los resultados mostraron que un nivel de enriquecimiento cercano al 31% de oxígeno en el aire permite alcanzar las temperaturas de fusión de la frita mayores a 1700 K, logrando así una disminución en los consumos actuales de oxígeno de alta pureza sin afectar la producción y calidad del producto.