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.
La modernisation des brûleurs des chaudières industrielles est une solution économique pour réduire les niveaux de NOx avec les équipements existants. Cependant, la conception d'un brûleur de nouvelle génération à très faible émission de NOx qui s'adapte à la découpe d'un brûleur existant reste un défi pour l'industrie dans de nombreuses applications. La construction d'un brûleur avec une flamme ou un profil qui peut fonctionner correctement dans l'espace existant et les limites de longueur de tir de la paroi arrière tout en réalisant des réductions significatives de NOx s'est également avérée être une tâche difficile.
Zeeco a développé une technologie brevetée de brûleur à jet libre ultra-faible 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 les installations de brûleurs à chaudières multiples, tout en obtenant des longueurs de flamme plus courtes.
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 de chaudières 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. Nous examinerons ces détails de conception, les détails spécifiques de l'installation de modernisation et les enseignements tirés de la modernisation des brûleurs de chaudière existants à la raffinerie Valero de Corpus Christi dans le présent document, y compris l'impact sur l'air vicié et les résultats des tests d'émissions sur le terrain pour plusieurs des applications de modernisation.
Chaque chaudière était équipée de deux brûleurs conventionnels. Les informations sur les chaudières étaient limitées en raison de l'ancienneté 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. En outre, certains documents de conception originaux manquaient. 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. avec 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 lb de vapeur/lb de gaz combustible injectée dans le flux de gaz combustible pour augmenter la réduction des NOx si nécessaire, étant donné que l'EFGR n'a pas été prévu pour cette application. L'utilisation d'une petite quantité de vapeur était moins coûteuse que de retravailler la chaudière pour 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 de la boîte à vent du brûleur existant. 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 afin de réduire le coût global de l'installation de la modernisation.
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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