L'installation de brûleurs à faibles émissions de NOx dans des applications existantes peut être une solution économique pour atteindre de faibles niveaux d'émissions de NOx à partir d'équipements existants. Généralement, les brûleurs à faibles émissions de NOx nécessitent une recirculation externe des gaz de combustion (EFGR) ou une réduction catalytique sélective (SCR) pour obtenir des émissions de NOx de 9 ppmv et 50 ppmv de CO ou moins. La conception d'un brûleur à faible émission de NOx qui s'intègre dans une découpe de brûleur existante tout en fonctionnant correctement dans les limites de la longueur d'allumage et en atteignant les objectifs d'émission sans EFGR a été un défi pour l'industrie. La société Dow Chemical Company à Pittsburg, en Californie, a été confrontée à ce défi lorsque son four Dowtherm® Heater a dû fonctionner avec moins de 9 ppmv de NOx et 50 ppmv d'émissions de CO. Zeeco a fourni à Dow un brûleur à jet libre GLSF breveté de nouvelle génération offrant un faible encombrement mécanique, un profil de flamme compact et des longueurs de flamme plus courtes.
La technologie Zeeco® Next Generation Ultra-Low NOx Free-Jet Burner peut produire des émissions de NOx inférieures à 9 ppmv sans EFGR. Le brûleur à jet libre GLSF produit un profil de flamme avec une interaction flamme à flamme très limitée pour les installations de brûleurs, tout en obtenant des longueurs de flamme plus courtes. La conception du brûleur utilise la théorie du mélange "free jet" pour maximiser la quantité de produits internes inertes de la combustion (gaz de combustion) mélangés au gaz combustible dans la chambre de combustion afin de produire un mélange combustible reconditionné de gaz et de gaz de combustion. Le mélange résultant brûle alors dans le processus de combustion avec une température de flamme adiabatique plus basse et produit intrinsèquement moins d'émissions de NOx.
Une préoccupation secondaire de l'industrie pour l'utilisateur final est le coût global de propriété pour les brûleurs à très faibles émissions de NOx de la prochaine génération. Certaines conceptions sur le marché ont eu des coûts de maintenance plus élevés que les brûleurs à émissions conventionnelles. Ces coûts sont compensés par l'utilisation réduite de systèmes EFGR ou SCR coûteux pour atteindre la réduction de NOx souhaitée.
Zeeco examinera les détails techniques du brûleur Free-Jet utilisé dans l'application Dow, la manière dont la conception répond aux défis en matière d'émissions et de coûts de propriété, et discutera des résultats vérifiés et réussis sur le terrain.
DESCRIPTION DE L'APPLICATION
La société Dow Chemical Company, située à Pittsburg, en Californie, a été confrontée à une application difficile en matière d'émissions, exigeant moins de 9 ppmv d'émissions de NOx pour son four Dowtherm® Heater. Le four nécessitait un seul brûleur conçu pour obtenir un dégagement de chaleur maximal de 26 millions de Btu/h (6,55 millions de Kcal/h). Le four était de type cylindrique vertical, avec un serpentin hélicoïdal à deux passages. L'air de combustion était fourni au brûleur à la température ambiante par un système d'alimentation à tirage forcé. Au maximum, le système d'air de combustion était conçu pour fournir une pression d'air de 3" H2O (76,2 mm H2O) au brûleur. La hauteur du four était de 21,6 pieds (6 584 mm) et le diamètre du cercle du tube du four de 9,5 pieds (2 896 mm). Le volume du four était d'environ 43,3 m3 et a été conçu pour une température des gaz de combustion de 926,7°C. Le dégagement de chaleur par surface de plancher était d'environ 350 945 Btu/pi2 (994 964 Kcal/m2). Les applications dont le dégagement de chaleur par surface de plancher est supérieur à 350 000 Btu/pi2 sont généralement considérées comme difficiles, car la température à laquelle se produit la plus grande partie de la formation thermique de NOx est égale ou supérieure à 1 600°F.
La modernisation des brûleurs dans les applications où les émissions de NOx doivent être inférieures ou égales à 9 ppmv est un projet difficile, car elle nécessite généralement l'utilisation de la recirculation externe des gaz de combustion (EFGR) ou de la réduction catalytique sélective (SCR). Une autre préoccupation est de fournir une empreinte de brûleur à faible émission de NOx de la prochaine génération qui s'adapte à la découpe du brûleur existant. Les modèles ou profils de flamme des brûleurs à faibles émissions de NOx de la prochaine génération qui peuvent fonctionner correctement dans les limites de la longueur de chauffe se sont également avérés être un défi pour l'industrie. ZeecoLe brûleur à jet libre GLSF a été conçu pour utiliser environ 0,6 lb de vapeur/lb de gaz combustible injecté dans le flux d'air afin d'augmenter la réduction des NOx si nécessaire, puisque l'EFGR n'était pas prévu pour cette application. L'utilisation d'une petite quantité de vapeur était moins coûteuse que le remaniement du four pour ajouter environ 25 à 35 % d'EFGR, ou un système SCR généralement nécessaire pour atteindre le niveau d'émissions de NOx requis.
CONCLUSION
La Dow Chemical Company à Pittsburg, en Californie, a installé un seul brûleur à jet libre Zeeco GLSF-16 pour répondre à une exigence d'émissions de NOx inférieures à 9 ppmv pour son four Dowtherm®. Les applications exigeant moins de 9 ppmv sont généralement réalisées à l'aide de la recirculation externe des gaz de combustion (EFGR) ou de la réduction catalytique sélective (SCR). Cependant, pour ce projet de modernisation, Zeeco a fourni à Dow une technologie brevetée de brûleur à jet libre à très faibles émissions de NOx de nouvelle génération, caractérisée par un très faible encombrement mécanique, un profil de flamme compact et des longueurs de flamme plus courtes. Une fois installé sur le terrain, une tierce partie a vérifié que les émissions étaient inférieures à 6 ppmv de NOx et inférieures à 3 ppmv de CO. La capacité à répondre aux exigences en matière d'émissions sans utiliser de systèmes coûteux de recirculation externe des gaz de combustion (EFGR) ou de réduction catalytique sélective (SCR) a été bénéfique pour Dow.
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