En 2006, la raffinerie Valero de Corpus Christi, au Texas, a fait l’acquisition de brûleurs Zeeco® GLSF FREE JET® Next Generation à très faibles émissions de NOx pour deux chaudières, afin de se conformer à la réglementation en matière d’émissions. Ces chaudières étaient identiques tant au niveau de leur conception que de leurs conditions de fonctionnement. FREE JET GLSF FREE JET constituait l'option la plus économique pour respecter la réglementation sur les émissions, car il ne nécessite pas de recirculation externe des gaz de combustion (EFGR). Chaque chaudière ayant plus de 70 ans, il était particulièrement difficile de les équiper de brûleurs à très faibles émissions sans recourir à l'EFGR pour répondre aux exigences strictes en matière d'émissions.
Résumé
La modernisation des brûleurs des chaudières industrielles constitue une solution économique pour réduire les niveaux de NOx sur les équipements de combustion existants. Cependant, la conception d’un brûleur de nouvelle génération à très faibles émissions de NOx, dont l’encombrement s’adapte à l’emplacement d’un brûleur existant, reste un défi pour l’industrie dans de nombreuses applications. La conception d’un brûleur présentant un profil de flamme capable de fonctionner correctement dans l’espace disponible et dans les limites de longueur de combustion de la paroi arrière, tout en permettant des réductions significatives des émissions de NOx, s’est également avérée être une tâche difficile.
Zeeco développé une technologie brevetée FREE JET de nouvelle génération à très faibles émissions de NOx, dotée d’un encombrement mécanique réduit. Le FREE JET GLSF FREE JET produit un profil de flamme présentant une interaction très limitée entre les flammes pour les installations comportant plusieurs brûleurs de chaudière, tout en permettant d’obtenir des longueurs de flamme plus courtes.
L’une des autres principales préoccupations des entreprises utilisatrices finales concerne le coût global de possession des brûleurs de nouvelle génération à très faibles émissions de NOx. Leurs coûts de maintenance peuvent être plus élevés que ceux des brûleurs de chaudière conventionnels. Zeeco la conception nécessitant le moins d’entretien du marché pour des résultats similaires en matière d’émissions de NOx. Dans cet article, nous passerons en revue ces détails de conception, les spécificités de l’installation de modernisation et les enseignements tirés lors de la modernisation des brûleurs de chaudière existants à la raffinerie Valero de Corpus Christi, y compris l’impact de l’air parasite et les résultats des essais d’émission sur site pour plusieurs de ces applications de modernisation.
Conditions de conception originales
Chaque chaudière était équipée de deux brûleurs classiques. Les informations disponibles sur les chaudières étaient limitées en raison de l’ancienneté de l’installation, et de nombreux détails concernant la modernisation par des brûleurs de nouvelle génération n’étaient pas considérés comme importants il y a 70 ans et n’avaient donc pas été clairement documentés. De plus, certains documents de conception d’origine faisaient défaut. Zeeco chacun des brûleurs conventionnels existants par un FREE JET Zeeco FREE JET . La puissance calorifique des nouveaux brûleurs a été fixée à 77,4 MM Btu/h par brûleur. La perte de charge de l’air de combustion a été fixée à 3,25 pouces de colonne d’eau (W.C.) pour un excès d’air de 15 % et une température de l’air de 100 °F.
Les nouveaux brûleurs ont été conçus pour utiliser 0,3 livre de vapeur par livre de gaz combustible injectée dans le flux de gaz combustible afin d’accroître la réduction des NOx si nécessaire, l’EFGR n’étant pas prévu pour cette application. L’utilisation d’une petite quantité de vapeur s’est avérée moins coûteuse que la modification de la chaudière pour y ajouter environ 14 % d’EFGR afin d’atteindre le niveau d’émissions de NOx requis de 0,03 lb/MM Btu (HHV).
Les nouveaux brûleurs ont été installés dans la configuration existante de la chambre de combustion. L’encombrement des nouveaux brûleurs était à peu près identique à celui des brûleurs existants, ce qui a permis de limiter au minimum les modifications de la chaudière nécessaires à leur installation et de réduire ainsi le coût global de la modernisation.
Conclusion
La modernisation des chaudières s'est avérée très complexe en raison de leur ancienneté et du manque d'informations disponibles concernant cette application. Cependant, une fois les difficultés identifiées et résolues, les chaudières ont pu atteindre les niveaux d'émissions requis, à savoir 0,03 lb/MM Btu de NOx et 50 ppmv de CO, sans recourir à un EFGR. L'utilisation de la technologie FREE JET , associée à des rebords de stabilisation de la flamme, ainsi que des évaluations et des réglages minutieux sur site, a permis de réduire les coûts initiaux de modernisation ainsi que les coûts d'entretien et d'exploitation à long terme.
Télécharger le document technique