Per soddisfare i sempre più severi controlli sulle emissioni degli impianti di combustione, i retrofit dei bruciatori a basse emissioni stanno diventando comuni. In passato, la progettazione dei bruciatori si è concentrata principalmente sul raggiungimento dei requisiti di emissione, quasi escludendo i futuri requisiti di manutenzione del bruciatore. Con una progettazione così incentrata sul rispetto dei requisiti di emissione e nessuna sui futuri requisiti di manutenzione del bruciatore, gli operatori si trovano a dover fare i conti con bruciatori che, pur avendo raggiunto gli obiettivi di emissione al momento dell'installazione, sono diventati rapidamente un onere di manutenzione per raggiungere costantemente i livelli di emissione richiesti.
Combinando il feedback degli utenti finali sul campo con la comprensione dei fattori che portano a una continua manutenzione del bruciatore, questo documento dimostrerà come le caratteristiche di progettazione dei bruciatori a bassa manutenzione possano essere integrate con i requisiti di progettazione dei bruciatori a basse emissioni, rispettando comunque gli obiettivi di emissione. Il bruciatore FreejetTM di nuova generazione, brevettato da Zeeco , incorpora queste caratteristiche di bassa manutenzione.
Questo documento esaminerà le caratteristiche specifiche di progettazione a bassa manutenzione che dovrebbero essere incorporate nel progetto del bruciatore. Queste caratteristiche includono:
- Revisione della progettazione delle punte di gas tramite la fluidodinamica computazionale (CFD)
- Selezione dell'attacco della punta del gas
- Revisione dei riser a gas
- Meccanismo di controllo dell'aria di combustione
- Blocco piastrelle del bruciatore.
Impatto della manutenzione del bruciatore (o della sua mancanza) - Problemi, cause e rimedi
La manutenzione dei bruciatori può essere determinata da molti fattori. Fino a poco tempo fa, il controllo delle emissioni non era uno di questi fattori. L'assenza o la scarsa attenzione alla corretta manutenzione dei bruciatori può portare a diversi risultati indesiderati, tra cui:
a) Instabilità del bruciatore - Le fiamme si sollevano dal bruciatore e si accendono a intermittenza. Ciò crea un rischio per la sicurezza del personale operativo che tenta di regolare i bruciatori a causa del potenziale ritorno di fiamma o, nel peggiore dei casi, un'esplosione del riscaldatore in cui alcuni bruciatori sono accesi, altri si sono spenti e il focolare si riempie di gas combustibile incombusto che si incendia in modo esplosivo, danneggiando il riscaldatore e creando un rischio per la sicurezza del personale dell'impianto.
b) Qualità della fiamma - Le fiamme che non si sviluppano in una forma controllata e definita possono danneggiare i tubi di processo attraverso l'impingement della fiamma. La scarsa qualità della fiamma può causare la deformazione del pavimento del riscaldatore, danneggiando il pavimento refrattario, le piastrelle del bruciatore o l'acciaio del riscaldatore. Se la qualità della fiamma è sufficientemente scarsa, può anche limitare il rendimento del riscaldatore attraverso l'impingimento della fiamma sui tubi di processo, con conseguente coking del prodotto all'interno dei tubi.
c) Emissioni insostenibili o superiori a quelle consentite - In passato, la manutenzione era dettata dal desiderio di ridurre i danni meccanici al riscaldatore, l'impatto della fiamma sui tubi che poteva ridurre il rendimento del riscaldatore o le preoccupazioni legate alla sicurezza. Oggi è necessario anche raggiungere livelli di emissioni sostenibili. I monitor di emissioni continue (CEM) sono ora installati su molte unità per misurare e segnalare continuamente le emissioni di gas di scarico dei riscaldatori. Prima dei CEM, molti riscaldatori venivano messi a punto per il test annuale di verifica delle emissioni, con poca manutenzione preventiva fino a quando non era necessario raggiungere nuovamente i tassi di emissione desiderati l'anno successivo.
Conclusione
L'integrazione di caratteristiche progettuali a bassa manutenzione nel progetto iniziale del bruciatore ridurrà i costi di manutenzione del bruciatore e consentirà un controllo sostenibile delle emissioni.
Queste caratteristiche di progettazione del bruciatore includono:
- Eliminare il metallo nella gola del bruciatore
- Evitare che le punte e i montanti del gas siano esposti al focolare radiante.
- Tenere le colonne di gas fuori dal flusso dell'aria di combustione preriscaldata.
- Utilizzare una punta di gas a bassa massa metallica
- Eliminazione delle piccole porte di stabilità/accensione e massimizzazione dell'area della porta nella punta del gas
- Progettare i bruciatori con un elevato turndown per evitare l'arresto delle punte di gas.
- Fornitura di piastrelle per bruciatori in un unico pezzo
- Regolazione dello smorzatore d'aria a cuscinetti sigillati con trasmissione a ingranaggi