L'installazione di bruciatori a basse emissioni di NOx in impianti esistenti può rappresentare una soluzione economica per ottenere bassi livelli di emissioni di NOx dagli impianti di combustione già in funzione. In genere, i bruciatori a basse emissioni di NOx richiedono l’impiego del ricircolo esterno dei gas di combustione (EFGR) o della riduzione catalitica selettiva (SCR) per raggiungere emissioni di NOx pari a 9 ppmv e di CO pari o inferiori a 50 ppmv. Progettare un bruciatore a basse emissioni di NOx che si adatti all’alloggiamento del bruciatore esistente, funzionando correttamente entro i limiti di lunghezza di combustione e rispettando gli obiettivi di emissione senza ricorrere all’EFGR, ha rappresentato una sfida per il settore. La Dow Chemical Company di Pittsburg, in California, si è trovata ad affrontare questa sfida quando il proprio forno Dowtherm® Heater ha dovuto operare con emissioni di NOx inferiori a 9 ppmv e di CO inferiori a 50 ppmv. Zeeco a Dow un FREE JET GLSF FREE JET di nuova generazione brevettato, installato in retrofit, che garantisce un ingombro meccanico ridotto, un profilo di fiamma compatto e lunghezze di fiamma più brevi.
La FREE JET Zeeco® Next Generation Ultra-Low NOx FREE JET è in grado di produrre emissioni di NOx inferiori a 9 ppmv senza EFGR. Il FREE JET GLSF FREE JET produce un profilo di fiamma con un’interazione tra le fiamme molto limitata nelle installazioni dei bruciatori, ottenendo al contempo lunghezze di fiamma più ridotte. Il design del bruciatore utilizza la teoria di miscelazioneFREE JETper massimizzare la quantità di prodotti di combustione interni inerti (gas di combustione) miscelati con il gas combustibile nella camera di combustione, al fine di produrre una miscela di combustibile ricondizionata composta da gas e gas di combustione. La miscela risultante brucia quindi nel processo di combustione con una temperatura adiabatica della fiamma più bassa e produce emissioni di NOx intrinsecamente inferiori.
Una seconda preoccupazione del settore per l’azienda utilizzatrice finale è il costo totale di proprietà dei bruciatori a bassissime emissioni di NOx di nuova generazione. Alcuni modelli presenti sul mercato hanno comportato costi di manutenzione più elevati rispetto ai bruciatori convenzionali. A compensare tali costi è il minor ricorso a costosi sistemi EFGR o SCR per ottenere la riduzione desiderata di NOx.
Zeeco i dettagli ingegneristici del FREE JET utilizzato nell’applicazione Dow,Zeeco come il progetto affronti sia le sfide relative alle emissioni che a quelle relative al costo di proprietà e discuterà i risultati positivi verificati sul campo.
DESCRIZIONE DELL'APPLICAZIONE
La Dow Chemical Company di Pittsburg, in California, si è trovata ad affrontare una sfida in materia di emissioni che richiedeva un livello di emissioni di NOx inferiore a 9 ppmv per il proprio forno Dowtherm® Heater. Il forno richiedeva un unico bruciatore progettato per raggiungere una potenza termica massima di 26 MM Btu/h (6,55 MM Kcal/h). Il forno era di tipo cilindrico verticale, con una serpentina elicoidale a doppio passaggio. L’aria di combustione veniva fornita al bruciatore a temperatura ambiente tramite un sistema di alimentazione a tiraggio forzato. A regime massimo, il sistema di alimentazione dell’aria di combustione era progettato per fornire al bruciatore una pressione dell’aria pari a 3” H₂O (76,2 mm H₂O). L’altezza del forno era di 21,6 ft (6.584 mm), con un diametro circolare dei tubi del forno pari a 9,5 ft (2.896 mm). Il volume del forno era di circa 1.530 ft³ (43,3 m³) ed era progettato per una temperatura dei fumi di 1.700 °F (926,7 °C). Il rilascio di calore per superficie era di circa 350.945 Btu/ft² (994.964 Kcal/m²). Le applicazioni con un rilascio di calore per superficie superiore a 350.000 Btu/piede quadrato sono in genere considerate difficili, poiché la temperatura alla quale si verifica la maggior parte della formazione termica di NOx è pari o superiore a 1.600 °F.
L’adeguamento dei bruciatori in applicazioni in cui le emissioni di NOx devono essere pari o inferiori a 9 ppmv rappresenta una sfida, poiché richiede in genere l’uso del ricircolo esterno dei fumi (EFGR) o della riduzione catalitica selettiva (SCR). Un’altra preoccupazione è quella di fornire un bruciatore a basse emissioni di NOx di nuova generazione che si adatti all’alloggiamento esistente. Anche i modelli o i profili di fiamma dei bruciatori a basse emissioni di NOx di nuova generazione, in grado di funzionare correttamente entro i limiti di lunghezza di combustione, si sono rivelati una sfida per il settore. FREE JET GLSF FREE JET Zeecoè stato progettato per utilizzare circa 0,6 lb di vapore per ogni libbra di gas combustibile iniettato nel flusso d’aria, al fine di aumentare la riduzione di NOx se necessario, poiché per questa applicazione non era previsto l’EFGR. L’uso di una piccola quantità di vapore risultava meno costoso rispetto alla modifica del forno per aggiungere l’EFGR (circa dal 25% al 35%) o un sistema SCR, tipicamente necessari per raggiungere il livello richiesto di emissioni di NOx.
CONCLUSIONE
La Dow Chemical Company di Pittsburg, in California, ha installato un unico FREE JET Zeeco FREE JET per soddisfare il requisito di emissioni di NOx inferiori a 9 ppmv per il proprio forno Dowtherm®. Le applicazioni che richiedono valori inferiori a 9 ppmv vengono in genere realizzate utilizzando il ricircolo esterno dei gas di combustione (EFGR) o la riduzione catalitica selettiva (SCR). Tuttavia, per questo progetto di retrofit, Zeeco a Dow la tecnologia brevettata Next Generation Ultra-Low NOx FREE JET , caratterizzata da un ingombro meccanico molto ridotto, un profilo di fiamma compatto e lunghezze di fiamma più brevi. Una volta installato in loco, un ente terzo ha verificato che le emissioni fossero inferiori a 6 ppmv di NOx e inferiori a 3 ppmv di CO. La possibilità di soddisfare i requisiti sulle emissioni senza ricorrere a costosi sistemi di ricircolo esterno dei fumi (EFGR) o di riduzione catalitica selettiva (SCR) ha rappresentato un vantaggio per Dow.
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