Ce résumé se concentrera sur les résultats obtenus sur le terrain dans huit fours de craquage de l'éthylène utilisant des brûleurs GLSF Enhanced Jet ( Zeeco ) chez PetroChina Sichuan Petrochemical Company Limited (SPC), dont les émissions de NOx mesurées sur le terrain sont nettement inférieures à 90 mg/Nm3. Zeeco a constaté que l'utilisation de brûleurs à très faibles émissions dans les applications de craquage de l'éthylène s'avère une solution économique pour atteindre des niveaux de NOx inférieurs à 90 mg/Nm3 à partir d'équipements de combustion existants. Fournir une empreinte de brûleur à faibles émissions de NOx de nouvelle génération qui s'adapte aux applications de craquage de l'éthylène peut être un défi dans de nombreuses applications. Le(s) modèle(s) ou profil(s) de flamme de brûleur à très faible teneur en NOx qui peuvent fonctionner correctement dans les limites requises d'espacement entre brûleurs et de flux thermique s'est également avéré être un défi.
Cet article se concentre sur une application utilisant le modèle de brûleur à jet plat amélioré du FDGL où les émissions de NOx se situaient en moyenne autour de 50 mg/Nm3 sur le terrain. Les émissions de NOx mesurées sur le terrain dans le four variaient entre 35 mg/Nm3 (17 ppmv) et 65 mg/Nm3 (32 ppmv) au moment de la libération de chaleur prévue. Les brûleurs de plancher à jet amélioré du FDGL utilisent la méthode de base du " jet libre " pour mélanger le gaz combustible et les produits inertes de la combustion afin de former un nouveau mélange combustible avant d'entrer dans le flux d'air de combustion. Le mélange résultant brûle à une température de flamme adiabatique plus basse, ce qui entraîne une production de NOx thermique plus faible.
Zeeco a mis au point cette technologie de brûleur à très faibles émissions de NOx pour offrir un encombrement mécanique très réduit et un excellent profil de flux thermique sans interaction entre les flammes ni retournement de la flamme. L'interaction des flammes entre les brûleurs peut provoquer un empiètement des flammes sur les tubes de traitement et une augmentation des émissions. L'empiètement de la flamme peut entraîner une réduction de la longueur du cycle et une augmentation de la température du métal du tube, ce qui pose problème lors de la production prolongée d'éthylène.
Comparaison avec les brûleurs à faibles émissions
Les brûleurs à très faibles émissions que l'on trouve dans les unités de craquage de l'éthylène utilisent généralement un type de technologie de combustible étagé, une grande partie du gaz étant éjectée par les pointes de gaz étagées. Ces brûleurs particuliers ont des pointes de combustible étagé positionnées stratégiquement pour que le combustible sorte des orifices et passe au-dessus du flux d'air de combustion avant d'atteindre la paroi. (Pour modifier la configuration de la flamme et obtenir un flux de chaleur uniforme dans les parties inférieures de l'enveloppe de la flamme, les orifices doivent être percés à des angles de plus en plus abrupts vers la paroi du four. Ces angles d'orifice entraînent un mélange plus rapide de l'air et du gaz combustible, ce qui augmente les NOx thermiques et nécessite un compromis entre le profil du flux thermique et la production de NOx thermiques. Lorsque le profil de flux thermique est rendu plus uniforme, avec une moyenne supérieure à 90 %, les émissions de NOx augmentent généralement avec l'augmentation du pourcentage de flux. De même, lorsque les NOx sont réduits, le pourcentage de flux thermique est également réduit.
L'emplacement des orifices de gaz étagés influe également sur la qualité de la flamme du brûleur. Par exemple, si le brûleur doit produire de très faibles émissions de NOx, les orifices étagés doivent être orientés dans une direction plus verticale. Cette direction verticale, associée au flux d'air de combustion situé entre les gaz non brûlés et la paroi du four, augmente la probabilité d'impact de la flamme. Le mélange de l'énergie du gaz combustible devient si réduit à des hauteurs plus élevées que les courants du four peuvent facilement influencer la flamme vers les tubes. En général, plus les émissions de NOx sont faibles lorsque le gaz étagé passe complètement au-dessus de l'ouverture d'air de combustion, plus la tendance à l'empiètement de la flamme ou aux points chauds sur les tubes est élevée.
Conclusion
Dans le cadre de ce projet, huit fours de craquage de l'éthylène équipés de brûleurs à jet amélioré Zeeco GLSF ont satisfait aux exigences difficiles en matière d'émissions, soit moins de 90 mg/Nm3 d'émissions de NOx. Même si les brûleurs étaient montés très près les uns des autres, ils n'ont montré aucun signe d'interaction ou de retournement de flamme. La conception compacte du brûleur a permis d'installer plusieurs brûleurs plus près les uns des autres sans nuire au comportement de la flamme. Les brûleurs Min-Emissions et Enhanced Jet du GLSF ont été utilisés dans plus de 340 fours de craquage d'éthylène, y compris ceux qui exigent des garanties d'émissions de NOx de moins de 90 mg/Nm3. Les brûleurs à jet amélioré du GLSF utilisés pour cette application ont atteint des émissions de NOx mesurées sur le terrain entre 35 mg/Nm3 (17 ppmv) et 65 mg/Nm3 (32 ppmv) à la libération de chaleur prévue.
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