Desarrollo del Programa Computacional COMBUST V1.0 para el Cálculo de la Combustión de Combustibles Líquidos y Gaseosos

Abstract

En este trabajo se estudia la combustión de un generador de vapor de 80 MW
diseñado para la quema de combustóleo y gas natural. El objetivo de este programa computacional es determinar los parámetros termodinámicos de los productos de la combustión de ambos combustibles. Los parámetros termodinámicos son los siguientes: los volúmenes de los gases de combustión, volumen de vapor de agua, cantidad de aire requerido
para quemar 1 kg de combustóleo y cantidad de aire requerido para quemar 1 m3 de gas natural, la energía liberada en forma de entalpías de los gases de combustión para un rango de temperaturas desde 100 0C hasta 2200 0C. Las ecuaciones de cálculo se basan en las relaciones estequiométricas bajo condiciones normales (P = 1bar, T = 273.15 K) para una combustión completa. El cálculo de combustibles líquidos se realiza en base a 1 kg de
combustible y se considera la composición másica de los componentes del combustible, COMBUST V 1.0 cuenta en la ventana de proyecto para combustibles líquidos con recuadros de texto en los que es posible ingresar la composición másica de los elementos: Carbono (C), Azufre (S), Nitrógeno ( N), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y agua (W), cuya suma debe ser el 100% de la composición másica del combustible. El cálculo de combustibles gaseosos se
realiza en base a 1 m3 de combustible y se considera la composición volumétrica en porcentaje de los componentes del combustible. De esta forma COMBUST V1.0 tiene la capacidad de manejar un total de 10 hidrocarburos de la forma Cm Hn, y en el recuadro correspondiente al hidrocarburo se anota el porcentaje volumétrico que representa. En el caso
de combustibles gaseosos a los hidrocarburos, se les suman Azufre (S), Nitrógeno (N), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Monóxido de Carbono (CO), Dióxido de Carbono (CO2) e Hidróxido de Azufre (H2S), que suelen estar presentes en las mezclas de combustibles gaseosos, de forma similar que para combustibles líquidos, en los recuadros se ingresa el porcentaje volumétrico que ocupan dentro de la mezcla. Los resultados obtenidos muestran que se requieren 10.54 m3 de aire / kg de combustóleo y 9.98 m3 de aire / m3 de gas natural.
La gráfica temperatura-entalpía de los gases a diferentes excesos de aire generada por el programa computacional sirve para determinar la temperatura adiabática del horno del generador de vapor.