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.
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.
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.
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.
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