CT&F Ciencia, Tecnología & Futuro (Dec 2011)
CFD TECHNIQUE TO CALCULATE TUBE SKIN PEAK TEMPERATURES IN REFINERY FURNACES
Abstract
Tube skin peak temperature is one of the major parameters in furnaces operation since they determine the life of the tubes and the extent of an operation run. This parameter is very difficult to calculate appropriately in magnitude and location within the furnace, and commercial furnace simulators usua-lly fail in its calculation. Computational fluid dynamics (CFD) is the only technique that calculates peak skin temperatures with great precision and accuracy since radiation and convective heat fluxes can be calculated taking into account every singularity of the geometry of the furnace and the burners. In this work, a technique is developed to calculate this parameter using CFD commercial code (Ansys Fluent) and an in-house furnace simulator (EcoFursim©). When results of the simulations are compared to data from different furnaces from Barrancabermeja refinery (Barrancabermeja, Colombia), a good agreement is observed. Refinery furnace is referred in this paper to fired heaters for non reacting heat up of hydrocarbons or petroleum crude.Las temperaturas pico de piel de tubo es uno de los principales parámetros que se controlan en la operación de hornos industriales ya que determinan la vida de los tubos y la extensión de una corrida de operación. Este parámetro es muy difícil de calcular con precisión y los simuladores comerciales de hornos suelen fallar en su cálculo. Dinámica computacional de fluidos (CFD) es la única técnica que calcula temperaturas pico de piel de tubo con gran precisión y exactitud ya que los flujos de calor irradiativos y convectivos pueden ser calculados tomando en cuenta cada particularidad en la geometría de los hornos y los quemadores. En este trabajo se desarrolla una técnica para calcular este parámetro usando código CFD comercial (AnsysFluent) y un software simulador de hornos propio (EcoFursim©). Los resultados son comparados con datos de hornos de la refinería de Barrancabermeja (Barrancabermeja, Colombia) y se observa buena concordancia. En esta publicación, los hornos de refinería se refieren a calentadores por fuego directo para el calentamiento no reactivo de hidrocarburos o petróleo.As temperaturas pico de pele de tubo é um dos principais parâmetros que são controlados na operação de fornos industriais já que determinam a vida dos tubos e a extensão de uma corrida de operação. Este parâmetro é muito difícil de calcular com precisão e os simuladores comerciais de fornos acostumam falhar em seu cálculo. Dinâmica computacional de fluidos (CFD) é a única técnica que calcula temperaturas pico de pele de tubo com grande precisão e exatidão já que os fluxos de calor irradiativos e convectivos podem ser calculados considerando cada particularidade na geometria dos fornos e dos queimadores. Neste trabalho é desenvolvida uma técnica para calcular este parâmetro usando código CFD comercial (AnsysFluent) e um software simulador de fornos próprio (EcoFursim©). Os resultados são comparados com dados de fornos da refinaria de Barrancabermeja (Barrancabermeja, Colômbia) e uma boa concordância é observada. Nesta publicação, os fornos de refinaria se referem a aquecedores por chama direta para o aquecimento não reativo de hidrocarbonetos ou de petróleo.
