En 2006, l'installation de raffinage Valero Corpus Christi Texas a acheté des brûleurs Zeeco® GLSF Free-Jet Next Generation Ultra-Low NOx pour deux chaudières afin de se conformer à la réglementation sur les émissions. Ces chaudières étaient de conception et de conditions de fonctionnement identiques. Le brûleur 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 a plus de 70 ans et il était difficile d'installer des brûleurs à très faibles émissions sans utiliser le système EFGR pour répondre aux exigences strictes en matière d'émissions.
Résumé
La modernisation des brûleurs dans les chaudières industrielles est une solution économique pour réduire les niveaux de NOx avec les équipements existants. Cependant, la conception d'une nouvelle génération de brûleurs à très faibles émissions de NOx qui s'intègrent dans une découpe de brûleur existante reste un défi industriel dans de nombreuses applications. Il s'est également avéré difficile de concevoir un brûleur dont le modèle ou le profil de flamme peut fonctionner correctement dans l'espace existant et dans les limites de la longueur de combustion de la paroi arrière, tout en permettant des réductions significatives de NOx.
Zeeco a mis au point une technologie brevetée de brûleur à jet libre à très faibles émissions de NOx de la prochaine génération, avec un encombrement mécanique compact. Le brûleur à jet libre GLSF produit un profil de flamme avec une interaction flamme-flamme très limitée pour les installations de brûleurs de chaudières multiples, tout en obtenant des longueurs de flamme plus courtes.
L'une des autres préoccupations principales de l'entreprise exploitante utilisatrice finale est le coût global de possession des brûleurs à très faibles émissions de NOx de la prochaine génération. Ces brûleurs peuvent avoir des coûts d'entretien plus élevés que les brûleurs de chaudière à émissions conventionnelles. Zeeco offre la conception la plus faible en entretien du marché pour des résultats similaires en matière d'émissions de NOx. Nous passerons en revue ces détails de conception, les détails spécifiques de l'installation de rétrofit et les leçons apprises lors d'un rétrofit de brûleurs de chaudière existants à la raffinerie Corpus Christi de Valero dans cet article, y compris l'impact sur l'air vicié, et les résultats des tests d'émission sur le terrain pour plusieurs des applications de rétrofit.
Conditions de conception originales
Chaque chaudière était équipée de deux brûleurs conventionnels. L'information sur les chaudières était limitée en raison de l'âge de l'installation, et de nombreux détails concernant la modernisation des brûleurs de la prochaine génération n'étaient pas importants il y a 70 ans et n'étaient donc pas clairement documentés. De plus, certains documents de conception d'origine étaient manquants. Zeeco a remplacé chacun des brûleurs conventionnels existants par un brûleur GLSF Free-Jet Zeeco . La conception du dégagement de chaleur des nouveaux brûleurs a été fixée à 77,4 MM Btu/hr par brûleur. La chute de pression de l'air de combustion a été fixée à 3,25" W.C. à un excès d'air de 15 % et à une température de l'air de 100° F.
Les nouveaux brûleurs ont été conçus pour utiliser 0,3 lb de vapeur/lb de gaz combustible injectée dans le flux de gaz combustible pour une réduction accrue des NOx si nécessaire, puisque le EFGR n'était pas prévu pour cette application. L'utilisation d'une petite quantité de vapeur était moins coûteuse que le remaniement de la chaudière pour ajouter environ 14 % de 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 boîte à vent du brûleur. L'empreinte du nouveau brûleur était approximativement de la même taille que celle des brûleurs existants, de sorte que les modifications de la chaudière pour l'installation du brûleur ont été minimisées pour réduire le coût global de l'installation de la modernisation.
Conclusion
La modernisation des chaudières a été très difficile en raison de leur âge et de la quantité d'informations disponibles pour l'application. Cependant, une fois les défis identifiés et relevés, les chaudières ont été en mesure d'atteindre les émissions de NOx de 0,03 lb/MM Btu et les émissions de CO de 50 ppmv requises sans l'utilisation de EFGR. L'utilisation de la technologie de mélange Free-Jet avec des rebords de stabilisation de la flamme ainsi que des évaluations et des ajustements minutieux sur le terrain ont permis de réduire les coûts initiaux de modernisation et les coûts de maintenance et d'exploitation à long terme.
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