L'adeguamento dei bruciatori con controllo dell'aria di combustione e del gas combustibile nei forni di processo rappresenta una soluzione economica per ottenere livelli di emissioni di NOx più bassi e ridurre i costi operativi delle apparecchiature a 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. Questo documento illustrerà come il design 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 e privi di perdite. Il bruciatore funziona con temperature dei fumi superiori a 760 °C, con monitoraggio dell’ossigeno in eccesso (O₂) e del CO, e può essere utilizzato con un’aria in eccesso dell’8%. Qualora si verifichi una leggera formazione di CO, il livello di aria in eccesso dovrebbe essere aumentato di conseguenza. Si noti che, qualora si verifichi una formazione significativa di CO, la pressione del gas combustibile deve essere ridotta gradualmente per garantire che non si verifichi una reazione esplosiva. Per motivi di sicurezza, il sistema di controllo dell’aria di combustione è impostato in modo da funzionare con un eccesso d’aria dell’8%. Se si verifica formazione di CO con l’8% di aria in eccesso, il sistema di controllo aumenterà il livello di ossigeno in eccesso fino a quando la formazione di CO non si sarà stabilizzata a un livello accettabile. In tali casi, la formazione di CO si verifica con circa il 5% di aria in eccesso e occorre verificare che nel forno non vi siano perdite di aria estranea.
Una delle altre principali preoccupazioni per l’azienda utilizzatrice è il costo totale di proprietà dei bruciatori a bassissime emissioni di NOx di nuova generazione. Questi possono comportare costi di manutenzione più elevati rispetto ai bruciatori convenzionali. Zeeco il design con la minore manutenzione sul mercato a parità di risultati in termini di emissioni di NOx. Zeeco sviluppato una tecnologia brevettata FREE JET a bassissime emissioni di NOx di nuova generazione con un ingombro meccanico ridotto. Il FREE JET GLSF FREE JET produce un profilo di fiamma con un’interazione tra le fiamme molto limitata nelle installazioni con più bruciatori, ottenendo al contempo lunghezze di fiamma più corte. Al fine di regolare l’alimentazione del gas combustibile ai bruciatori di processo, viene installato un sistema di controllo dell’aria di combustione che garantisce il funzionamento corretto e sicuro dei bruciatori, adattandosi a spazi ridotti.
Zeeco l’utilizzo della tecnologia FREE JET , in combinazione con un sistema di controllo dei bruciatori in applicazioni di retrofit, e i miglioramenti prestazionali sia in termini di emissioni di NOx che di eccesso di aria di combustione.
Lo scopo dell’intervento di retrofit era la sostituzione dei bruciatori per ottenere emissioni di NOx estremamente basse. Di seguito viene descritta un’applicazione che utilizza i principi della riduzione delle emissioni e del controllo dell’aria in eccesso. Un forno di coking è stato sottoposto a retrofit con sessantaquattro (64) FREE JET Zeeco FREE JET , ciascuno dei quali opera con un rilascio termico massimo di 2,93 MW. Il rilascio termico massimo totale del forno di coking era pari a 187,5 MW. I bruciatori sono stati progettati per funzionare in modalità a tiraggio forzato con preriscaldamento dell’aria di combustione a 316 °C e un eccesso d’aria dell’8%. Inoltre, il forno è stato progettato per funzionare con una temperatura dei fumi di 820 °C all’uscita dalla sezione radiante.
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.
L'utilizzo di un sistema automatizzato di controllo dell'aria in eccesso con i bruciatori di nuova generazione non solo consente di ridurre le emissioni, ma anche di abbattere i costi del combustibile. È quindi possibile ottenere emissioni più basse con costi operativi inferiori. L'adeguamento dei bruciatori con sistemi di controllo dell'aria di combustione e del gas combustibile nei forni di processo rappresenta una soluzione economica per ottenere livelli di emissioni di NOx più bassi e costi operativi ridotti 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. Questo documento ha fornito un esempio di come il design FREE JET 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.
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