Nel 2006, l'impianto di raffinazione Valero Corpus Christi Texas ha acquistato i bruciatori Zeeco® GLSF Free-Jet Next Generation Ultra-Low NOx per due caldaie, al fine di rispettare le normative sulle emissioni. Queste caldaie erano identiche per progettazione e condizioni operative. Il bruciatore GLSF Free-Jet ha rappresentato l'opzione più economica per soddisfare le normative sulle emissioni, in quanto non richiedono il ricircolo esterno dei fumi (EFGR). Ogni caldaia ha più di 70 anni e l'installazione di bruciatori a bassissime emissioni senza l'utilizzo di EFGR per soddisfare i severi requisiti sulle emissioni è stata una sfida.
Astratto
I retrofit dei bruciatori nelle caldaie industriali sono una soluzione economica per ottenere livelli di NOx più bassi con le apparecchiature esistenti. Tuttavia, la progettazione di un bruciatore di nuova generazione a bassissimo contenuto di NOx che si inserisca nel vano del bruciatore esistente continua a rappresentare una sfida per il settore in molte applicazioni. Anche la costruzione di un bruciatore con uno schema o un profilo di fiamma che possa funzionare correttamente entro i limiti di spazio e di lunghezza di combustione della parete posteriore esistenti, pur ottenendo riduzioni significative di NOx, si è rivelata un compito difficile.
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 le installazioni di bruciatori a caldaia multipla, ottenendo anche lunghezze di fiamma inferiori.
Una delle altre preoccupazioni principali per l'utente finale è il costo complessivo di proprietà dei bruciatori di nuova generazione a bassissimo NOx. Zeeco offre il progetto di manutenzione più basso sul mercato con risultati simili in termini di emissioni di NOx. In questo articolo esamineremo questi dettagli progettuali, i dettagli specifici dell'installazione di retrofit e le lezioni apprese durante il retrofit dei bruciatori delle caldaie esistenti presso la raffineria Valero di Corpus Christi, compreso l'impatto sull'aria di tramp e i risultati dei test di emissione sul campo per diverse applicazioni di retrofit.
Condizioni di progetto originali
Ogni caldaia era dotata di due bruciatori convenzionali. Le informazioni sulle caldaie erano limitate a causa dell'età dell'impianto e molti dettagli relativi all'adeguamento dei bruciatori di nuova generazione non erano importanti 70 anni fa e quindi non erano chiaramente documentati. Inoltre, mancavano alcuni documenti di progettazione originali. Zeeco ha sostituito ciascuno dei bruciatori convenzionali esistenti con un bruciatore Zeeco GLSF Free-Jet. Il progetto di rilascio di calore dei nuovi bruciatori è stato impostato a 77,4 MM Btu/ora per bruciatore. La perdita di carico dell'aria di combustione è stata fissata a 3,25" W.C. al 15% di aria in eccesso con una temperatura dell'aria di 100° F.
I nuovi bruciatori sono stati progettati per utilizzare 0,3 lb di vapore/lb di gas combustibile iniettato nel flusso di gas combustibile per una maggiore riduzione degli NOx, se necessario, poiché l'EFGR non è stato previsto per questa applicazione. L'uso di una piccola quantità di vapore era meno costoso rispetto alla rielaborazione della caldaia per aggiungere circa il 14% di EFGR per raggiungere il livello di emissioni di NOx richiesto di 0,03 lb/MM Btu (HHV).
I nuovi bruciatori sono stati installati nella configurazione wind-box del bruciatore esistente. L'ingombro del nuovo bruciatore era all'incirca uguale a quello dei bruciatori esistenti, quindi le modifiche alla caldaia per l'installazione del bruciatore sono state ridotte al minimo per ridurre il costo complessivo dell'installazione del retrofit.
Conclusione
Il retrofit delle caldaie è stato molto impegnativo a causa dell'età delle caldaie e della quantità di informazioni disponibili per l'applicazione. Tuttavia, dopo aver identificato e affrontato i problemi, le caldaie sono state in grado di raggiungere le emissioni di NOx di 0,03 lb/MM Btu e di CO di 50 ppmv senza l'uso di EFGR. L'utilizzo della tecnologia di miscelazione Free-Jet con cornici di stabilizzazione della fiamma e le attente valutazioni e regolazioni sul campo hanno ridotto i costi iniziali di retrofit e i costi di manutenzione e funzionamento a lungo termine.
Scarica il documento tecnico