O reequipamento de queimadores com baixo teor de NOx em aplicações existentes pode ser uma solução econômica para atingir baixos níveis de emissões de NOx em equipamentos existentes. Normalmente, os queimadores com baixo teor de NOx exigem a Recirculação Externa de Gás de Combustão (EFGR) ou a Redução Catalítica Seletiva (SCR) para atingir emissões de NOx de 9 ppmv e 50 ppmv de CO ou menos. Projetar um queimador com baixo teor de NOx que se encaixe em um recorte de queimador existente e, ao mesmo tempo, opere adequadamente dentro das limitações de comprimento de queima e atenda às metas de emissão sem EFGR tem sido um desafio para o setor. A Dow Chemical Company, em Pittsburg, Califórnia, enfrentou esse desafio quando seu forno Dowtherm® Heater foi obrigado a operar com menos de 9 ppmv de NOx e 50 ppmv de emissões de CO. O site Zeeco forneceu à Dow um retrofit patenteado do queimador GLSF Free-Jet de última geração, que oferece um pequeno espaço mecânico, um perfil de chama compacto e comprimentos de chama mais curtos.
A tecnologia Zeeco® Next Generation Ultra-Low NOx Free-Jet Burner pode produzir emissões de NOx inferiores a 9 ppmv sem EFGR. O queimador de jato livre GLSF produz um perfil de chama com interação muito limitada entre chamas para instalações de queimadores, além de obter comprimentos de chama mais curtos. O projeto do queimador utiliza a teoria de mistura "free jet" para maximizar a quantidade de produtos internos inertes de combustão (gás de combustão) misturados com o gás combustível na câmara de combustão para produzir uma mistura de combustível recondicionado de gás e gás de combustão. A mistura resultante queima no processo de combustão com uma temperatura de chama adiabática mais baixa e produz emissões de NOx inerentemente mais baixas.
Uma preocupação secundária do setor para a empresa operacional do usuário final é o custo geral de propriedade dos queimadores de NOx ultrabaixo de última geração. Alguns projetos no mercado tiveram custos de manutenção mais altos do que os queimadores de emissões convencionais. Para compensar esses custos, há a redução do uso de sistemas caros de EFGR ou SCR para obter a redução de NOx desejada.
Zeeco analisará os detalhes de engenharia do queimador Free-Jet usado na aplicação da Dow, como o projeto aborda os desafios de emissões e de custo de propriedade e discutirá os resultados de campo verificados e bem-sucedidos.
DESCRIÇÃO DA APLICAÇÃO
A Dow Chemical Company, em Pittsburg, Califórnia, se deparou com uma aplicação desafiadora de emissões que exigia menos de 9 ppmv de emissões de NOx para seu forno Dowtherm® Heater. O forno exigia um único queimador projetado para atingir uma liberação máxima de calor de 26 MM Btu/hr (6,55 MM Kcal/hr). O forno era do tipo cilíndrico vertical, com uma bobina helicoidal de duas passagens. O ar de combustão era fornecido ao queimador em temperatura ambiente por meio de um sistema de suprimento de tiragem forçada. Na operação máxima, o sistema de ar de combustão foi projetado para fornecer pressão de ar de 3" H2O (76,2 mm H2O) ao queimador. A altura da fornalha era de 6.584 mm (21,6 pés) com um diâmetro do círculo do tubo da fornalha de 2.896 mm (9,5 pés). O volume da fornalha era de aproximadamente 43,3 m3 (1.530 pés) e foi projetado para uma temperatura de gás de combustão de 926,7°C (1.700°F). A liberação de calor por área de piso foi de aproximadamente 350.945 Btu/ft2 (994.964 Kcal/m2). As aplicações com liberação de calor por área de piso acima de 350.000 Btu/ft2 são normalmente consideradas difíceis, pois a temperatura em que ocorre a maior parte da formação térmica de NOx é igual ou superior a 1.600°F.
Os retrofits de queimadores em aplicações em que as emissões de NOx devem ser de 9 ppmv ou menos são projetos desafiadores, pois normalmente exigem o uso de Recirculação Externa de Gás de Combustão (EFGR) ou Redução Catalítica Seletiva (SCR). Outra preocupação é fornecer uma pegada de queimador de baixa emissão de NOx de última geração que se encaixe no corte do queimador existente. Os padrões ou perfis de chama de queimadores de baixa emissão de NOx de última geração que podem operar adequadamente dentro das limitações de comprimento de queima também se mostraram um desafio para o setor. ZeecoO queimador de jato livre GLSF da GLSF foi projetado para usar aproximadamente 0,6 lb de vapor/lb de gás combustível injetado no fluxo de ar para aumentar a redução de NOx, se necessário, já que o EFGR não foi planejado para essa aplicação. O uso de uma pequena quantidade de vapor era mais econômico do que retrabalhar o forno para adicionar aproximadamente 25% a 35% de EFGR ou um sistema SCR normalmente necessário para atingir o nível de emissões de NOx exigido.
CONCLUSÃO
A Dow Chemical Company em Pittsburg, Califórnia, instalou um único queimador de jato livre Zeeco GLSF-16 para atender a um requisito de emissões de NOx inferior a 9 ppmv em seu forno Dowtherm®. As aplicações que exigem menos de 9 ppmv são normalmente obtidas com o uso de recirculação externa de gás de combustão (EFGR) ou redução catalítica seletiva (SCR). No entanto, para esse projeto de modernização, o site Zeeco forneceu à Dow a tecnologia patenteada Next Generation Ultra-Low NOx Free-Jet Burner, que apresenta uma pegada mecânica muito pequena, perfil de chama compacto e comprimentos de chama mais curtos. Uma vez instalado no campo, as emissões foram verificadas por terceiros como sendo inferiores a 6 ppmv de emissões de NOx com menos de 3 ppmv de emissões de CO. A capacidade de atender aos requisitos de emissões sem o uso dos caros sistemas de Recirculação Externa de Gás de Combustão (EFGR) ou de Redução Catalítica Seletiva (SCR) foi benéfica para a Dow.
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