Modelado y simulación de un proceso de oxicombustión en un horno de la industria cementera

Abstract

En la presente tesis se presentan dos modelos desarrollados para un horno rotatorio de cemento operado bajo los procesos de combustión de carbón con aire y oxicombustión. El primer modelo fue desarrollado mediante herramientas de dinámica de fluidos computacional (CFD) y permitió evaluar la energía aportada hacia la carga, logrando una caracterización de la intensidad de radiación de los gases y partículas de carbón en cada uno de los procesos. El segundo modelo, desarrollado como complemento del primero y con el que se obtuvo información detallada de la transformación de la carga mediante el proceso de descarbonatación, fue incorporado en el software FORTRAN® y resuelto mediante el método de Gear. Los resultados de las simulaciones muestran las bondades que la tecnología de oxicombustión brinda al proceso productivo del cemento cuando parte de los gases de combustión son recirculados. La longitud de las llamas se acortan y el aporte de energía se aumenta favoreciendo el proceso productivo. Es prudente seguir investigando en esta tecnología con el fin de mejorar y refinar aspectos técnicos que permitan reducir costos de capital y hagan atractiva a la industria la inversión./Abstract. In the present thesis two models were developed for a Cement Rotary Kiln, operated by coal combustion with air and oxy-fuel combustion. The first model was developed through Computational Fluid Dynamics (CFD) tools and it allows to evaluate energy contribution provided to charge in order to achieve gases and coal particles radiation intensity in each process. The second model was developed as complement of the first one and it was used to obtain detail information about charge conversion through decarbonation process then, it was incorporated in FORTRAN® and solved with Gear’s Method [1]. Simulation results show the benefits that oxy-fuel technology with flue gas recirculation could provide in cement industry. In this process a flame densest due to its short length is obtained. This high energy density encourages the production process. In order to make the oxy-fuel process more attractive to the investment industry, is prudent to continue research in this technology to improve and refine the technical aspects that allow reduction of capital costs.