Nuevas tecnologías para mejorar la combustión en hornos industriales y reducir su consumo energético

El proyecto europeo DISIRE, financiado por la Comisión Europea, ha concluido el 8 de febrero en Lulea (Suecia) con importantes resultados orientados a la mejora de monitorización y control de procesos en industrias de alto consumo energético y a la optimización de los procesos de combustión de la industria petroquímica, pero aplicables a multitud de sectores industriales. La implementación de estos sistemas cuenta con numerosos beneficios en cuanto a la operación, reducción de costes, mantenimiento y seguridad de los sistemas de combustión, así como a la digitalización de la industria y el avance hacia la Industria 4.0.

El centro de investigación CIRCE y la empresa multinacional Dow Chemical, a través de su filial Ibérica (DCI) han sido las dos entidades españolas que han participado en esta iniciativa durante sus tres años de ejecución. A través de este proyecto, CIRCE y DCI han mostrado un compromiso continuo por mejorar la eficiencia de los procesos de combustión en los hornos de craqueo. Al mismo tiempo, se han desarrollado actividades orientadas a la caracterización y reducción de las cada vez más restrictivas emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) sin afectar a la calidad del proceso productivo.

La mejora conseguida en el proceso de combustión se ha basado en el desarrollo y puesta a punto de una nueva herramienta de diagnóstico de llama, mediante el tratamiento digital de imágenes con demostración en planta. Este diagnóstico permite generar alarmas que apoyan al operario en la detección de diversos tipos de malfunciones, así como en la obtención de modelos predictivos que identifiquen nuevos y mejorados puntos de operación, permitiendo una reducción de consumo de combustible con el consecuente ahorro de costes de hasta 160.000 euros al año.

Además, se han desarrollado estrategias de optimización mediante herramientas de simulación avanzada de fluidodinámica computacional (CFD). A largo del proyecto se han desarrollado modelos CFD de los hornos de craqueo (con una potencia de 35 MWt y con 208 quemadores de llama plana) con un triple objetivo. Por un lado, se han simulado diferentes configuraciones de operación de distribución de quemadores; lo que ha permitido estudiar cómo homogeneizar la distribución de calor en el horno, evitando puntos calientes que puedan dañarlo y mejorando el control de la temperatura para el craqueo térmico. Por otro lado, se han estudiado diferentes modificaciones en la geometría de la sección convectiva del horno, con el objeto de aumentar la transferencia de calor. Con ello se ha estimado que existe un potencial de ahorro de combustible entre el 2 y 3% (6000 Tm/año de combustible). Finalmente, se ha realizado un estudio de retrofitting del horno para substituir los quemadores actuales por quemadores de baja generación de NOx, lo que permitiría reducir dichas emisiones en un 40%.