Retrofit di bruciatori a basso NOx con BMS per l'ottimizzazione del riscaldamento di processo

Il retrofit del bruciatore con controllo dell'aria di combustione e del gas combustibile nei forni di processo è una soluzione economica per ottenere livelli di emissioni di NOx più bassi e costi di esercizio inferiori con le apparecchiature di combustione esistenti. Il livello ottimale di aria in eccesso per ottenere basse emissioni di NOx e minori costi operativi è di circa l'8% di aria di combustione in eccesso attraverso il bruciatore. In questo articolo si analizzerà come il progetto del bruciatore GLSF Free Jet possa essere utilizzato con un sistema di controllo dell'aria di combustione per ottenere emissioni di NOx inferiori a 50 mg/Nm3 con un preriscaldamento dell'aria di combustione a 316 C e un risparmio di combustibile dello 0,68% rispetto al funzionamento con il 20% di aria in eccesso.

Poiché la formazione di monossido di carbonio (CO) inizia normalmente al 5%, l'aria in eccesso viene fornita attraverso il bruciatore in forni perfettamente sigillati senza perdite. Il bruciatore funziona con temperature dei fumi superiori a 760° C, con un monitoraggio dell'ossigeno (O2) e del CO in eccesso e può funzionare con un eccesso d'aria dell'8%. In caso di lieve formazione di CO, il livello di eccesso d'aria deve essere aumentato di conseguenza. Se si verifica una formazione significativa di CO, la pressione del gas combustibile deve essere ridotta lentamente per garantire che non si verifichi una reazione esplosiva. Per sicurezza, il sistema di controllo dell'aria di combustione è impostato per funzionare con un eccesso d'aria dell'8%. Se si verifica la formazione di CO all'8% di aria, il sistema di controllo aumenta il livello di ossigeno in eccesso finché la formazione di CO non si stabilizza a un livello accettabile. In questi casi, la formazione di CO si verifica a circa il 5% di aria in eccesso e il forno deve essere controllato per verificare la presenza di perdite di aria di scarico.

Una delle altre preoccupazioni principali per l'utente finale è il costo complessivo di proprietà dei bruciatori a bassissimo NOx di nuova generazione. Zeeco offre il design a più bassa manutenzione sul mercato per risultati simili in termini di emissioni di NOx. Zeeco ha sviluppato una tecnologia brevettata di bruciatore a getto libero di nuova generazione a bassissimo NOx con un ingombro meccanico compatto. Il bruciatore a getto libero GLSF produce un profilo di fiamma con un'interazione fiamma-fiamma molto limitata per installazioni di bruciatori multipli, ottenendo anche lunghezze di fiamma inferiori. Per controllare il gas combustibile ai bruciatori di processo, viene installato un sistema di controllo dell'aria di combustione per un funzionamento corretto e sicuro dei bruciatori e per rientrare nei requisiti di spazio ridotti.

Zeeco parlerà dell'uso della tecnologia del bruciatore Free-Jet, in combinazione con un sistema di controllo del bruciatore in applicazioni retrofit e dei guadagni in termini di prestazioni sia per quanto riguarda le emissioni di NOx che l'aria di combustione in eccesso.

Applicazione

Lo scopo dell'applicazione di retrofit era quello di sostituire i bruciatori per ottenere emissioni di NOx bassissime. Di seguito viene descritta un'applicazione che utilizza i principi della riduzione delle emissioni e del controllo dell'aria in eccesso. Una fornace Coker è stata dotata di sessantaquattro (64) bruciatori Zeeco GLSF Free Jet , ciascuno funzionante con un rilascio massimo di calore di 2,93 MW. Il rilascio di calore massimo totale del forno Coker era di 187,5 MW. I bruciatori sono stati progettati per funzionare in modalità a tiraggio forzato con preriscaldamento dell'aria di combustione a 316 C con un eccesso d'aria dell'8%. Inoltre, il forno è stato progettato per funzionare con una temperatura dei gas di scarico di 820 C dei gas in uscita dalla sezione radiante.

Risultati

Dopo l'installazione dei sessantaquattro (64) bruciatori nel forno Coker, una terza parte ha misurato le emissioni risultanti alle condizioni sotto elencate:

Condizioni operative:
Numero di bruciatori: Sessantaquattro (64)
Rilascio di calore del bruciatore: 2,9 MW per bruciatore
Rilascio di calore del forno: 185,6 MW per forno
Eccesso d'aria: 8%
Emissioni di NOx: 49 mg/Nm3
Emissioni di CO: 5 mg/Nm3
Risparmio di combustibile calcolato: 0,68% di risparmio di combustibile rispetto al funzionamento con il 20% di aria in eccesso.

Conclusioni

L'uso di un controllo automatico dell'aria in eccesso con i bruciatori di nuova generazione può non solo ridurre le emissioni, ma anche i costi del combustibile. Pertanto, è possibile ottenere emissioni più basse con costi operativi inferiori. I retrofit dei bruciatori con controllo dell'aria di combustione e del gas combustibile nei forni di processo sono una soluzione economica per ottenere livelli di emissioni di NOx più bassi e costi operativi inferiori con le apparecchiature di combustione esistenti. Il livello ottimale di aria in eccesso per ottenere bassi livelli di emissioni di NOx e minori costi operativi è di circa l'8% di aria di combustione in eccesso attraverso il bruciatore. Questo documento ha fornito un esempio di come il progetto del bruciatore GLSF Free Jet possa essere utilizzato con un sistema di controllo dell'aria di combustione per ottenere emissioni di NOx inferiori a 50 mg/Nm3 con un preriscaldamento dell'aria di combustione a 316 C e un risparmio di combustibile dello 0,68% rispetto al funzionamento al 20% di aria in eccesso.