Rénovation de brûleurs à faible taux de NOx avec BMS pour l'optimisation des réchauffeurs de processus

La modernisation des brûleurs avec contrôle de l'air de combustion et des gaz combustibles dans les fours de traitement est une solution économique pour réduire les niveaux d'émissions de NOx et les coûts d'exploitation avec les équipements existants. Le niveau optimal d'excès d'air pour obtenir de faibles émissions de NOx et des coûts d'exploitation réduits est d'environ 8% d'excès d'air de combustion à travers le brûleur. Cet article explore comment le brûleur GLSF Free Jet peut être utilisé avec un système de contrôle de l'air de combustion pour obtenir des émissions de NOx inférieures à 50 mg/Nm3 avec un préchauffage de l'air de combustion à 316°C et des économies de combustible de 0,68% par rapport à un fonctionnement avec un excès d'air de 20%.

Comme la formation de monoxyde de carbone (CO) commence normalement à 5%, l'excès d'air est fourni par le brûleur dans des fours parfaitement étanches et sans fuites. Le brûleur fonctionne avec des températures de gaz de combustion supérieures à 760° C, avec un excès d'oxygène (O2) et une surveillance du CO, et peut fonctionner avec un excès d'air de 8 %. En cas de légère formation de CO, le niveau d'excès d'air doit être augmenté en conséquence. Si une formation importante de CO se produit, la pression du gaz combustible doit être réduite lentement afin d'éviter une réaction explosive. Pour des raisons de sécurité, le système de contrôle de l'air de combustion est réglé de manière importante pour fonctionner avec un excès d'air de 8 %. Si la formation de CO se produit à 8 % d'air, le système de contrôle augmentera le niveau d'oxygène excédentaire jusqu'à ce que la formation de CO soit stabilisée à un niveau acceptable. Dans ce cas, la formation de CO se produit avec un excès d'air d'environ 5 %, et le four doit être vérifié pour détecter les fuites d'air vicié.

L'une des autres préoccupations principales de l'utilisateur final est le coût global de possession des brûleurs à très faibles émissions de NOx de la prochaine génération. Ils peuvent avoir des coûts de maintenance plus élevés que les brûleurs à émissions conventionnelles. Zeeco propose la conception la moins exigeante en termes de maintenance sur le marché pour des résultats similaires en termes d'émissions de NOx. Zeeco a mis au point une technologie brevetée de brûleur à jet libre à très faibles émissions de NOx de nouvelle génération avec un encombrement mécanique compact. Le brûleur à jet libre GLSF produit un profil de flamme avec une interaction flamme à flamme très limitée pour des installations à brûleurs multiples, tout en obtenant des longueurs de flamme plus courtes. Afin de contrôler le gaz combustible vers les brûleurs industriels, un système de contrôle de l'air de combustion est installé pour assurer un fonctionnement correct et sûr des brûleurs dans un espace réduit.

Zeeco discutera de l'utilisation de la technologie du brûleur à jet libre, en conjonction avec un système de contrôle du brûleur dans des applications de modernisation et des gains de performance à la fois en termes d'émissions de NOx et d'excès d'air de combustion.

Application

L'objectif de cette application était de remplacer les brûleurs afin d'obtenir des émissions de NOx très faibles. Voici une description d'une application utilisant les principes de réduction des émissions et de contrôle de l'excès d'air. Un four de cokéfaction a été modernisé avec soixante-quatre (64) brûleurs Zeeco GLSF Free Jet fonctionnant chacun avec un dégagement de chaleur maximal de 2,93 MW. Le dégagement de chaleur maximal total du four de cokéfaction était de 187,5 MW. Les brûleurs ont été conçus pour fonctionner en mode de tirage forcé avec un préchauffage de l'air de combustion à 316 °C et un excès d'air de 8 %. En outre, le four a été conçu pour fonctionner avec une température des gaz de combustion de 820 °C pour les gaz sortant de la section radiante.

Résultats

Après l'installation des soixante-quatre (64) brûleurs dans le four à coke, une tierce partie a mesuré les émissions résultantes enregistrées dans les conditions énumérées ci-dessous :

Conditions de fonctionnement :
Nombre de brûleurs : Soixante-quatre (64)
Dégagement de chaleur du brûleur : 2,9 MW par brûleur
Dégagement de chaleur du four : 185,6 MW par four
Excès d'air : 8 %
Émissions de NOx : 49 mg/Nm3
Émissions de CO : 5 mg/Nm3
Économies de carburant calculées : 0,68 % d'économies de carburant par rapport à un fonctionnement avec un excès d'air de 20 %.

Conclusions

L'utilisation d'un contrôle automatisé de l'excès d'air avec les brûleurs de nouvelle génération peut non seulement réduire les émissions, mais aussi les coûts de combustible. Par conséquent, il est possible de réduire les émissions tout en diminuant les coûts d'exploitation. La modernisation des brûleurs avec contrôle de l'air de combustion et des gaz combustibles dans les fours de traitement est une solution économique pour réduire les niveaux d'émissions de NOx et les coûts d'exploitation des équipements existants. Le niveau optimal d'excès d'air pour obtenir de faibles émissions de NOx et des coûts d'exploitation réduits est d'environ 8 % d'excès d'air de combustion dans le brûleur. Cet article a fourni un exemple de la façon dont la conception du brûleur GLSF Free Jet peut être utilisée avec un système de contrôle de l'air de combustion pour obtenir des émissions de NOx inférieures à 50 mg/Nm3 avec un préchauffage de l'air de combustion à 316 C et une économie de combustible de 0,68 % par rapport à un fonctionnement à 20 % d'air excédentaire.