Fuel and Combustion

Fuel and Combustion

Investigation of the effect of using unit waste gases as a fuel in a methane reformer furnace on syngas production

Document Type : Original Article

Author
Chemical Engineering Department, Faculty of Petroleum, Gas and Petrochemical Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran 75169-13817
10.22034/jfnc.2026.552300.1445
Abstract
One of the effective methods for reducing fuel consumption in furnaces is the utilization of surplus gases in petrochemical complexes. In the steam methane reforming furnace of Zagros Petrochemical Plant, 1252 kmol/h of fuel is consumed for syngas production of which 115 kmol/h is methane and the remainder consists of surplus process gases. This study investigates the effect of changing the fuel composition in the reformer furnace of Zagros Petrochemical Complex on its performance and syngas production. The furnace and catalytic tubes were simulated using computational fluid dynamics (CFD) and validated against industrial data. Five scenarios for the fuel composition using surplus process gases were defined and analyzed. Results showed that while the furnace outlet gas temperature remained stable (within ±5 K) due to similar fuel lower heating values, changing the fuel composition significantly impacted the combustion pattern, flame length, and radiative heat transfer proportion. Scenarios with a higher hydrogen fraction produced a shorter flame where convective heat transfer was dominant. In contrast, increasing the methane content resulted in a longer flame and a higher share of radiative heat transfer. Consequently, Case 5, with a 16% reduction in natural gas consumption and an approximately 2% increase in hydrogen production, was identified as the optimal fuel composition. This study concludes that using surplus process gases as furnace fuel requires careful consideration.

Highlights

Fuel economy is one of the most important challenges for the petrochemical industry sector as it faces a shortage of fossil fuels and rising prices. A significant portion of the country's energy consumption in process units such as refineries, power plants, and petrochemical complexes is used as heat in furnaces and burners, which usually have a thermal efficiency of less than 60%. Therefore, fuel economy and optimal use of energy in these sectors can play a decisive role in reducing operating costs and controlling environmental pollutants. Most studies conducted on reformer furnaces have focused on optimizing fuel consumption, reducing pollutants, and increasing thermal performance [1-12].

In recent years, several studies have been conducted in the field of optimizing fuel consumption and improving thermal efficiency in industrial furnaces. Changing the fuel composition and examining its effect on combustion characteristics and pollutants has been one of the main axes of Samai et al. [13]. In this study, the performance of a high-speed burner connected to the furnace was numerically investigated using ANSYS software and the effect of changing the fuel from methane to propane on combustion parameters was analyzed. The results showed that despite the reduction in the volumetric flow rate of the fuel, the flame structure and combustion characteristics change in such a way that the burner performance remains within the range of high-speed burners and at the same time, the production rate of nitrogen oxide (NOx) with propane fuel increases but remains in the low-NOx range. These results indicate the importance of the type of fuel and its composition in controlling the combustion quality and thermal efficiency of furnaces.

So far, the impact of fuel changing in furnaces using surplus unit fuels has rarely been studied. Mirvakili et al. [20] previously investigated the effect of fuel changing in the reformer furnace on the thermal performance of the furnace, without considering the tubes and their impact on the syngas reaction. The best thermal performance of the furnace occurs when the amount of hydrogen in the replacement fuel is lower. They found that a 64% reduction in hydrogen content in the furnace fuel led to a 10% increase in flame length and a 14% increase in the share of radiative heat transfer. However, the effect of fuel composition changes on the syngas reaction inside the tubes has not yet been studied. In this study, the main objective is to investigate the impact of fuel switching on the chemical reaction performance of methane reforming.

Geometry and boundary conditions

This furnace is of the high-fire type and its dimensions are approximately 5 m wide, 15 m long and 12 m high. In the reaction section, 184 vertical tubes with a height of about 12 m and an internal diameter of 12 cm are installed, through which the input feed, consisting of a mixture of natural gas and water vapor, passes. Due to its highly endothermic nature, the steam reforming reaction requires a significant supply of heat, which is provided by the combustion of fuel in 70 burners embedded in the walls. The geometry of the reformer is shown in Table 1.

The furnace consists of a total of 5 tunnels, in which about 750 outlet openings are installed to discharge hot combustion gases. Such a design allows for better control of the flow of hot gases, reducing pressure drop and increasing the thermal efficiency of the furnace. Due to the geometric symmetry of the furnace and in order to reduce the volume of calculations, only half of the furnace, consisting of 92 tubes and half of the burners, has been simulated in this study.

In this study, six different scenarios for the fuel consumed by the reformer furnace have been investigated. The first scenario represents the actual operating conditions that, after about ten years of operation, have gradually deviated from the initial design conditions (scenario six). The other five scenarios have been introduced as proposed cases that are compared with the operating and design conditions. These scenarios have been defined based on the use of side streams and waste gases available in the petrochemical complex.

The gases used in the proposed cases include:

Purge gas: Part of the unreacted gas flow in the methanol synthesis reactor that is removed from the process cycle.

Expansion gas: The flow that is released after generating electrical power in the expansion turbine.

OFF gas: The outlet flow of the hydrogen separation unit from unreacted gases.

All six cases used in this study are presented in Table 2. Compared to the design case (sixth), in the operating case (first), the total fuel consumption including natural gas and purge gas has increased. In the second scenario, compared to the operating case, natural gas consumption is reduced and part of the energy required is provided by expansion gas. In the third scenario, natural gas consumption is reduced to the design level and the share of expansion gas in energy supply has increased. In the fourth scenario, the natural gas consumption is similar to the second case, with the difference that part of the purge gas is reduced and expansion gas is replaced by it. In the fifth scenario, the entire purge gas flow is eliminated and a combination of expansion gas and excess gas is used as an alternative fuel. It should be noted that the minimum calorific value of fuels in all scenarios is approximately within the same range, and the air required for combustion in each case was calculated with an additional 20%, and the results are presented in Table 2.

 

Results and Discussion

To validate the numerical model, simulation results were compared with design and operational data. As shown in Table 5, the temperature difference between the furnace and the tubes in the simulation is very small compared to the experimental values, with an absolute error of less than 1%. Additionally, the comparison of the outlet gas composition shows that the molar fractions of hydrogen, methane, carbon dioxide, and carbon monoxide are in good agreement with the reference data, with the maximum error limited to a few percent. These results indicate a high accuracy of the numerical model in reproducing real process conditions and its capability to analyze the behavior of the reformer furnace under various operational conditions.

Table 6 shows the comparison of simulation outputs 1 to 6. As can be observed, the outputs of the different cases do not show significant differences; this is because the selected fuels have almost the same lower heating value. The temperature difference in the furnace exhaust gas is about ±5°C, and in the best case, hydrogen production has increased by up to 5%. The comparison of the fuel flow rate entering the burners (Table 6) indicates that scenarios 6, 3, 4, and 5 consume less natural gas compared to the operational case (Scenario 1). The highest reduction in gas consumption is observed in scenarios 6 and 5; such that in scenario 5, natural gas consumption is 16% less than the operational case, while hydrogen production has increased by about 2%. Although the exhaust gas temperature in scenario 5 is slightly lower than in case 1, an increase in hydrogen production and a decrease in residual methane are simultaneously observed. The reason for this behavior can be seen in the analysis of the profiles related to hydrogen production, the gas temperature inside the tubes, and the tube surface temperature, which are presented in the following.

Figure 6a shows the methane profile inside the reformer tube. In scenario 5, methane is consumed more rapidly in the first four meters due to the increased share of radiative heat transfer in this region; this behavior is also observed in the temperature profile. Overall, only scenarios 4 and 5 show better performance than the operational case, with higher methane consumption. In scenario 6 (design condition), due to higher emissivity coefficients, the highest methane consumption is observed. Figure 6b shows the molar fraction profile of hydrogen in different cases. In scenario 5, hydrogen production increases significantly in the first four meters and then remains almost constant along the rest of the tube. The reason is the supply of energy required for the endothermic steam methane reforming reaction at the beginning of the tube and the system reaching equilibrium conditions further along the path. In other scenarios, the hydrogen production slope in the first four meters is lower and the hydrogen concentration increases gradually until the end of the tube. Figures 6c and 6d show the molar fraction profiles of carbon monoxide and carbon dioxide, respectively. The variations of these two components in different scenarios remain within about 0.01 molar fraction, and no significant differences are observed between them.

 

Conclusions

In this study, the effect of changing the fuel composition of the methanol unit reformer furnace on the thermal performance of the furnace and the behavior of the reforming reactions inside the tubes was investigated. Six different scenarios, including the operational condition, the design condition, and four proposed cases based on the use of by-product gases of the unit (blowdown gas, expansion gas, and surplus gas), were simulated and compared.

The results showed that due to the similarity in the lower heating value of the fuels, the temperature of the furnace exhaust gas remains within a narrow range (about ±5 K) in all scenarios. However, the fuel composition has a significant effect on the flame length, the heat distribution between radiative and convective mechanisms, and ultimately on the temperature and gas composition inside the tubes. Scenarios with higher hydrogen content (such as 2 and 3) caused an increase in the tube surface temperature in the lower region and a shortening of the flame length. This phenomenon occurs due to the high reactivity of hydrogen and the dominance of convective heat transfer, which has an adverse effect on the distribution of the reforming reaction along the tube. In contrast, the increase in methane share (Scenario 5) led to an increase in flame length and the expansion of radiative heat transfer, which increased methane consumption and hydrogen production in the initial section of the tubes.

In terms of energy efficiency, the results showed that natural gas consumption in scenarios 4, 5, and 6 decreased significantly. Particularly in scenario 5, a 16% reduction in natural gas consumption was recorded along with a 2% increase in hydrogen production. This indicates that the substitution of methanol unit by-product gases can not only reduce the consumption of the main feedstock but also improve the performance of the reforming process. Finally, the comparison of the design condition (Scenario 6) with other cases showed that the role of the furnace emissivity coefficients in determining thermal conditions is much more significant than the fuel composition change; such that even with similar compositions, an increase in emissivity coefficients can lead to higher temperature and methane consumption.

In general, it can be concluded that the use of by-product gases in the fuel composition of the reformer furnace not only provides the possibility of reducing natural gas consumption but can also lead to an improvement in hydrogen production efficiency. However, the selection of the optimal composition should be made by considering the balance between flame length, heat transfer mechanisms, and reforming reaction conditions to ensure both cost reduction and process stability and efficiency.

Keywords

Subjects


صرفه‌جویی در مصرف سوخت به یکی از مهم‌ترین چالش‌های بخش صنعت پتروشیمی است زیرا با کمبود سوختهای فسیلی و افزایش قیمت آنها روبرو هستند. بخش قابل‌توجهی از انرژی مصرفی کشور در واحدهای فرآیندی مانند پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و مجتمع‌های پتروشیمی به‌صورت حرارت در کوره‌ها و مشعل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، که معمولاً راندمان حرارتی این تجهیزات کمتر از ۶۰ درصد است. بنابراین، صرفهجویی در مصرف سوخت و استفاده‌ی بهینه از انرژی در این بخش‌ها می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش هزینه‌های عملیاتی و کنترل آلاینده‌های زیست‌محیطی ایفا کند. بیشتر مطالعات انجام شده روی کورههای ریفرمر بر بهینهسازی مصرف سوخت و کاهش آلایندهها و افزایش عملکرد حرارتی بوده است ]12-1[.

در سال‌های اخیر مطالعات متعددی در زمینه‌ی بهینه‌سازی مصرف سوخت و ارتقای راندمان حرارتی در کوره‌های صنعتی انجام گرفته است. تغییر ترکیب سوخت و بررسی اثر آن بر ویژگی‌های احتراق و آلاینده‌ها یکی از محورهای اصلی سمائی و همکاران [13] بوده است. در این مطالعه، عملکرد یک مشعل سرعت بالا متصل به کوره به‌صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار انسیس[1] مورد بررسی قرار گرفت و تأثیر تغییر سوخت از متان به پروپان بر پارامترهای احتراقی تحلیل شد. نتایج نشان داد که با وجود کاهش دبی حجمی سوخت، ساختار شعله و ویژگی‌های احتراق به گونه‌ای تغییر می‌کند که همچنان عملکرد مشعل در محدوده‌ی مشعل‌های سرعت بالا باقی می‌ماند و در عین حال، میزان تولید اکسید نیتروژن (NOx) با سوخت پروپان افزایش یافته ولی در بازه‌ی کم‌ناکسی حفظ می‌شود. این نتایج اهمیت نوع سوخت و ترکیب آن را در کنترل کیفیت احتراق و بازده حرارتی کوره‌ها نشان می‌دهد.

آرمان و همکاران [14]، عوامل مؤثر بر راندمان حرارتی کوره ریفرمر واحد هیدروژن در یکی از پالایشگاه‌های کشور را به‌صورت عددی و تجربی بررسی کردند. در این پژوهش پارامترهایی نظیر فشار مخلوط خوراک، دمای تیوب‌ها، نسبت بخار به کربن (S/C)، ترکیب سوخت، و شرایط کاتالیست به‌عنوان مؤلفه‌های کلیدی در کاهش مصرف سوخت و بخار شناسایی شدند. نتایج حاکی از آن بود که تنظیم بهینه‌ی شرایط عملیاتی می‌تواند بدون افت عملکرد، منجر به کاهش محسوس مصرف سوخت و انرژی حرارتی شود.

ایراکسین[2]و همکاران ]15[ به بررسی جایگزینی سوخت‌های فسیلی با هیدروژن در کوره‌های پیش‌گرمایش فولاد پرداخته‌اند. آن‌ها نشان داده‌اند که کاربرد هیدروژن به‌صورت خالص یا مخلوط با گاز طبیعی می‌تواند انتشار کربندیاکسید فرآیند را به‌طور چشمگیری کاهش دهد، اما ترکیب اتمسفر گازی در کوره تغییر کرده و این امر بر تشکیل مقیاس اکسیدی روی سطح فولاد تأثیر می‌گذارد. در آزمایش‌های گرمایش دینامیک، برای سه نوع فولاد کربن پایین، شرایط احتراق با هیدروژن در هوا و هیدروژن در اکسیژن و نیز سوخت متان مورد مقایسه قرار گرفته است. آن‌ها دریافتند که تفاوت در رفتار اکسیداسیون بین شرایط متان و هیدروژن برای فولادهایی با محتوای منگنز پایین کمتر است (مثلاً حدود ۱۸٪ تفاوت)، اما برای فولادهایی با منگنز یا سیلیسیوم بالا این اختلاف به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد (۴۱ تا ۶۵٪). این نتایج اهمیت بررسی اثرات جانبی مانند خوردگی، تشکیل مقیاس اکسیدی و تأثیر محیط گازی کوره در کاربرد هیدروژن به‌عنوان سوخت را برجسته می‌سازد.

رائی و همکاران ]16[ به بررسی امکان‌سنجی استفاده از سیستم سوخت دوگانه[3] و تغییر در سیستم سوختی کوره پالایشگاه پرداخته‌اند. آنها مقایسه عملکرد کوره در حالت استفاده از سوخت اصلی پالایشگاه و حالت دوگانه را انجام دادند و تأثیر تغییر سوخت بر هزینه‌های سوخت، بازده حرارتی، انتشار آلاینده‌ها و کارایی عملیات کوره را بررسی کردند.

نتایج نشان می‌دهد که استفاده ازمشعلهای دوگانه می‌تواند منجر به کاهش هزینه سوخت و انعطاف‌پذیری بیشتر در شرایط نوسان قیمت سوخت شود، در حالی‌که با بهینه‌سازی‌های لازم در کنترل احتراق و طراحی مشعل، افزایش آلاینده‌ها در محدوده قابل قبول نگه داشته شده است.

شرام[4] و همکاران ]17[ به بررسی راهکارهای افزایش بهره‌وری انرژی در کوره‌های حرارتی صنایع پالایش نفت پرداخته‌اند. آن‌ها اشاره می‌کنند که در مناطق سردسیر، کوره‌های لوله‌ای به‌دلیل شرایط محیطی، با مصرف بالای گاز طبیعی کار می‌کنند و اغلب در شرایط غیر‌بهینه بهره‌برداری می‌شوند. در این مطالعه، روش‌های مختلف صرفه‌جویی انرژی شامل بهبود طراحی مشعل، استفاده از مواد نسوز کم‌تلفات حرارتی، بهینه‌سازی جریان هوا و گازهای دودکش، و بازیافت حرارت از گازهای خروجی از طریق مبدل حرارتی بررسی شده است. نتایج نشان داد که نصب مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای در مسیر گازهای دودکش می‌تواند مصرف گاز سوختی را تا 1015 درصد کاهش دهد، ضمن آنکه دمای احتراق و نرخ انتقال حرارت تابشی را بهبود می‌بخشد. این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از سیستم‌های بازیافت حرارت و طراحی مناسب مشعل، از مهم‌ترین روش‌های کاهش مصرف انرژی و افزایش بازده حرارتی در کوره‌های صنعتی است.

لی و همکاران ]18[ نشان داده‌اند که با کاهش نسبت هوای اضافی و افزایش دمای پیش‌گرمایش هوا در کوره‌های حرارتی، می‌توان مصرف سوخت را کاهش داده و انتشار آلاینده‌ها را کنترل کرد. نتایج آن‌ها حاکی از آن است که حتی با بهبود اندک در شرایط احتراق، می‌توان بازده حرارتی کوره را حفظ یا کمی افزایش داد، بدون ایجاد تأثیر منفی قابل‌توجه بر کارکرد سیستم داشته باشد.

سمنو[5] و همکاران ]19[، اثر تغییر شرایط سوخت، کیفیت مواد اولیه و شرایط فرآیند بر دمای آستر کوره بلند را بررسی کردند. آن‌ها نشان دادند که تغییر در پارامترهایی مانند ترکیب سوخت، نسبت ترکیبات شارژ، محل قرارگیری تیوترها و وضعیت مواد شارژ بر توزیع دمایی در آستر تأثیر قابل توجهی دارد، به طوری‌که دما در ارتفاع و پیرامون کوره دچار نوسانات می‌شود.

تاکنون تأثیر تغییر سوخت کورهها با سوختهای مازاد واحد به ندرت انجام شده است. میروکیلی و همکاران ]20[ تأثیر تغییر سوخت کوره ریفرمر بر عملکرد حرارتی کوره بدون درنظر گرفتن لولهها و تاثیر آن بر واکنش گاز سنتز را قبلا بررسی کردهاند. بهترین عملکرد حرارتی کوره زمانی رخ میدهد که میزان هیدروژن سوخت جایگزین کمتر باشد. آن‌ها دریافتند کاهش 64 درصدی میزان هیدروژن در سوخت کوره سبب افزایش ده درصدی طول شعله و افزایش 14 درصدی سهم انتقال حرارت تابشی شده است. اما تاکنون بررسی تأثیر تغییر ترکیب سوخت بر واکنش گاز سنتز درون لولهها انجام نشده است. در این مطالعه هدف اصلی بررسی تأثیر تغییر سوخت بر عملکرد واکنش شیمیایی ریفرمینگ متان است. 

 هندسه و شرایط مرزی

نمای شماتیک کوره ریفرمر بخار مجتمع پتروشیمی زاگرس در شکل 1 ارائه شده است. این کوره از نوع بالا‌سوز بوده و ابعاد آن به‌طور تقریبی 5 متر عرض، 15 متر طول و 12 متر ارتفاع است. در بخش واکنش‌گر، 184 لوله عمودی با ارتفاع حدود 12 متر و قطر داخلی 12 سانتی‌متر نصب شده‌اند که خوراک ورودی شامل ترکیبی از گاز طبیعی و بخار آب از درون آن‌ها عبور می‌کند. واکنش ریفرمینگ بخار به دلیل ماهیت شدیداً گرماگیر خود، نیازمند تأمین حرارت قابل توجهی است که این انرژی از طریق احتراق سوخت در 70 مشعل تعبیه‌شده در دیواره‌ها فراهم می‌شود. خصوصیت هندسه ریفرمر در جدول 1 نشان داده شده است.

تمام مشعل‌های به‌کاررفته در کوره دارای ظرفیت یکنواخت نیستند؛ به‌طور خاص، مشعل‌های جانبی با حدود 22 درصد کاهش در خوراک ورودی نسبت به سایر مشعل‌ها طراحی شده‌اند تا از شکل‌گیری "شعله بیش‌ازحد" در لوله‌های کناری جلوگیری شود. این ویژگی موجب توزیع یکنواخت‌تر شار حرارتی در میان لوله‌ها و در نتیجه بهبود طول عمر و پایداری عملکرد سیستم می‌شود.

مکانیزم اصلی انتقال حرارت در محفظه احتراق بر پایه تابش حرارتی است، هرچند در نواحی مجاور سطح لوله‌ها، انتقال همرفتی نیز نقش فرعی ایفا می‌کند. محصولات حاصل از احتراق سوخت پس از تبادل حرارت، از طریق روزنه‌های متعدد تعبیه‌شده در تونل‌های خروجی به سمت دودکش هدایت می‌شوند. این کوره در مجموع شامل 5 تونل است که حدود 750 منفذ خروجی برای تخلیه گازهای داغ احتراق در آن‌ها تعبیه شده است. چنین طراحی‌ای امکان کنترل بهتر جریان گازهای داغ، کاهش افت فشار و افزایش بازده حرارتی کوره را فراهم می‌سازد. با توجه به تقارن هندسی کوره و به‌منظور کاهش حجم محاسبات، در این پژوهش تنها نیمی از کوره که متشکل از 92 لوله و نیمی از مشعل‌ها است شبیه‌سازی شده است.

شکل 1- شماتیک ریفرمر بخار آب متان

Figure 1- the schematic of steam methane reformer

 

جدول1- خصوصیت هندسه ریفرمر

Table 1- specification of reformer geometry

Zagros

Parameters

15

Length (m)

5

Width (m)

12

Height (m)

46

Tubes number in a row

4

The number of rows

14.1

Outer diameter of tubes (cm)

12

Length of tubes (m)

14

The number of burners in a row

5

The number of burner rows

5

The number of outlet tunnels

 

در این پژوهش، شش سناریوی متفاوت برای سوخت مصرفی کوره ریفرمر مورد بررسی قرار گرفته است. سناریوی نخست بیانگر شرایط عملیاتی واقعی است که پس از گذشت حدود ده سال بهره‌برداری، به‌تدریج از شرایط طراحی اولیه (سناریوی ششم) فاصله گرفته است. چهار سناریوی دیگر به‌عنوان حالت‌های پیشنهادی معرفی شده‌اند که با شرایط عملیاتی و طراحی مقایسه می‌شوند. این سناریوها بر اساس استفاده از جریان‌های جانبی و گازهای دورریز موجود در مجتمع پتروشیمی تعریف شده‌اند.



[1] ANSYS

[2]  Airaksinen

[3] Dual-Fuel Burners

[4] Shram

[5] Semenov

[1] Yu, Z., Cao, E., Wang, Y., Zhou, Z., & Dai, Z. “Simulation of natural gas steam reforming furnace”. Fuel Processing Technology, 87(8), 695-704,2006.
[2] Aguirre, A. “Computational fluid dynamics modeling and simulation of steam methane reforming reactors and furnaces” (Doctoral dissertation, UCLA), 2017.
[3] Quirino, P. P., Amaral, A., Pontes, K. V., Rossi, F., & Manenti, F. “Modeling and simulation of an industrial top-fired methane steam reforming unit”. Industrial & Engineering Chemistry Research, 59(24), 11250-11264,2020.
Papkov, V., & Pashchenko, D. “CFD-modeling of steam methane reforming via particle-resolved and pseudo-homogeneous models: comparative analysis with experimental verification”. Fuel, 393, 134906, 2025.
[4] Amini, A., Bagheri, A. A. H., Sedaghat, M. H., & Rahimpour, M. R. “CFD simulation of an industrial steam methane reformer: Effect of burner fuel distribution on hydrogen production”. Fuel, 352, 129008, 2023.
[5] Tran, A., Aguirre, A., Durand, H., Crose, M., & Christofides, P. D. “CFD modeling of a industrial-scale steam methane reforming furnace”. Chemical Engineering Science, 171, 576-598, 2017.
[6] Mehrotra, V., Rosendall, B., Heath, A., & Berkoe, J. “CFD Modeling of Steam Methane Reformer”. In ASME Pressure Vessels and Piping Conference (Vol. 46598, pp. 119-124), 2002.
[7] Tutar, M., Üstün, C. E., Campillo-Robles, J. M., Fuente, R., Cibrián, S., Arzua, I., ... & López, G. A. “Optimized CFD modelling and validation of radiation section of an industrial top-fired steam methane reforming furnace”. Computers & Chemical Engineering, 155, 107504, 2021.
[8] Kumar, A., Baldea, M., & Edgar, T. F. “A physics-based model for industrial steam-methane reformer optimization with non-uniform temperature field”. Computers & Chemical Engineering, 105, 224-236, 2017.
[9] Zamaniyan, A., & Taghi Zoghi, A. “Software development for simulation of reformer furnace”. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 25(4), 55–71, 2006.
[10] Mirvakili, A. “Investigation the effect of emissivity coefficient changing and ceramic coating utilization on the synthesis gas production of steam methane reformer”. Fuel and Combustion, 17(4), 93-112, 2025.
[11] Khajeh Amiri, A., Khajeh Amiri, M. “Two-dimensional heterogeneous simulation of a catalytic reactor for methane steam reforming”. Iranian Journal of Chemical Engineering, 18(103), 32-40, 2019. (in Persian)
[12] Ahmadi, M., Rostami, S. “Investigation of the effect of fuel type change on combustion quality of a high-velocity burner connected to a furnace”. Fuel and Combustion, 17(3), 45-56, 2021. (in Persian)
[13] Karimi, H., Rezaei, M. “Investigation of operational parameter variations to improve hydrogen unit furnace performance for reducing fuel, steam, and energy consumption”. Fuel and Combustion, 17(2), 61-72, 2022. (in Persian)
[14] Samaei, L., Valipour, S., Adeli Koodehi, A. “Investigation of the effect of fuel type change on combustion quality of a high-velocity burner connected to a furnace”. 19th Conference on Computational Fluid Dynamics, 2021. (in Persian)
 [15] Airaksinen, S., Karjalainen, M., Tang, J., & Porter, D. “Utilization of hydrogen fuel in reheating furnace and its effect on oxide scale formation of low-carbon steels”. International Journal of Hydrogen Energy, 49(60), 46652–46666, 2024.
[16] Raei, B., Abbaspour, D., Shahraki, F., “Feasibility Study on the Change of Fuel System and Dual-Fuel Burners in Oil Refinery Furnace”, World Applied Programming, Vol (3), Issue (6), 212-218, June 2013.
[17] Shram, V. G., Shushenacheva, M. A., Kovaleva, M. A., Lysyannikova, N. N., Lysyannikov, A. V., & Kravtsova, E. G. , “A method of reducing the amount of fuel gas during operation of the oil-fire furnaces”. Journal of Physics: Conference Series, 1399(5), 055007, 2019.
[18] Lee, C. L., & Jou, C. J. G. “Saving fuel consumption and reducing pollution emissions for industrial furnace”. Fuel processing technology, 92(12), 2335-2340, 2019.
[19] Semenov, Y. S., Mozharenko, N. M., Gorupakha, V. V., Shumel’chik, E. I., Nasledov, A. V., & Kuznetsov, A. M. “Effect of the fuel, raw materials, and process conditions on the behavior of temperature change in a blast-furnace lining”. Metallurgist, 59(3–4), 290–299, 2015.
[20] Mirvakili, A., Hamoudi, S., Jamekhorshid, A., Gholipour, M., & Karami, R. “CFD simulation and optimization of turning different waste gases into energy in an industrial steam methane reformer”. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 147, 104939, 2023.