Resumen de Evaluation of combustion models for determination of refinery furnaces efficiency

O. M. Cala, L. Meriño Stand, Viatcheslav Kafarov, J. Saavedra

• español

  La eficiencia de combustión en hornos es la medida del calor liberado en la llama que es absorbido por el fluido a calentar y es considerada una de las variables más importantes en la realización de estudios de los procesos que ocurren en una planta de proceso continuo. La eficiencia de un horno es calculada usando diferentes modelos matemáticos propuestos en la literatura, los cuales varían en su complejidad dependiendo de las variables analizadas. Los modelos I y II se basan en la cantidad de calor que es absorbida por el equipo fundamentados en el poder calorífico, el modelo III incluye variables como el exceso de aire, temperatura de chimenea y la temperatura adiabática de llama, mientras el modelo IV incluye pérdidas con las paredes del horno del 2%, la temperatura de chimenea y el exceso de aire.

  Mediante simulación computacional fueron simuladas mezclas de gas combustible con poder calorífico inferior (LHV por sus siglas en inglés) entre 800-2500 BTU/pie3, y se compararon con el gas natural y con datos de proceso; encontrando que las características de la combustión cambian debido a la variación en la composición del combustible. Se presentó baja eficiencia debido a la alta concentración de hidrógeno y un aumento en la temperatura adiabática de llama en función de la composición del gas.

  Finalmente el modelo IV permitió evaluar la eficiencia del proceso de combustión de forma efectiva, pues solamente utiliza la temperatura de chimenea y el exceso de aire.

• English

  The efficiency of combustion in furnaces is the measure of heat released in the flame absorbed by the fluid to be heated and is considered one of the most important variables when conducting studies on processes that occur in continuous process industries. The furnace efficiency is calculated using various mathematical models proposed in the literature; these models vary in complexity depending on the analyzed variables. The models I and II are based on the amount of energy absorbed by the furnace using the heating value, the model III contains variables such as air excess, stack gas temperature and adiabatic flame temperature, meanwhile the model IV contains heating losses in furnace�s wall (2%), the stack gas temperature and excess air. In this paper was used computer simulation to evaluate fuel gas mixtures with Lower Heating Values (LHV) between 800 to 2500 Btu/ft3, and they were compared with natural gas and data process; the results show that the combustion characteristics might change by varying the fuel composition. It was also found decreased combustion efficiency due to high hydrogen concentration; on the other hand the adiabatic flame temperature was increased in function of gas composition. Model IV presented in this research allowed evaluating combustion process efficiency using only two variables:

  stack gas temperature and the excess air.