A adaptação de queimadores de baixo NOx em aplicações existentes pode ser uma solução econômica para alcançar baixos níveis de emissões de NOx em equipamentos de queima já instalados. Normalmente, os queimadores de baixo NOx requerem Recirculação Externa de Gás de Combustão (EFGR) ou Redução Catalítica Seletiva (SCR) para atingir emissões de NOx de 9 ppmv e de CO de 50 ppmv ou menos. Projetar um queimador de baixo NOx com dimensões que se encaixem no espaço reservado ao queimador existente, operando adequadamente dentro das limitações de comprimento de queima e atendendo às metas de emissão sem o uso de EFGR, tem sido um desafio para o setor. A Dow Chemical Company, em Pittsburg, Califórnia, enfrentou esse desafio quando seu forno Dowtherm® Heater precisou operar com emissões de NOx inferiores a 9 ppmv e de CO inferiores a 50 ppmv. Zeeco à Dow uma adaptação patenteada FREE JET GLSF FREE JET de última geração, que oferece uma pegada mecânica reduzida, um perfil de chama compacto e comprimentos de chama mais curtos.
A tecnologia FREE JET Zeeco® FREE JET de última geração com emissões ultrabaixas de NOx pode produzir emissões de NOx inferiores a 9 ppmv sem EFGR. FREE JET GLSF FREE JET produz um perfil de chama com interação entre chamas muito limitada para instalações de queimadores, ao mesmo tempo em que alcança comprimentos de chama mais curtos. O projeto do queimador utiliza a teoria de misturaFREE JETpara maximizar a quantidade de produtos inertes internos da combustão (gás de combustão) misturados com o gás combustível na câmara de combustão, a fim de produzir uma mistura de combustível recondicionada de gás e gás de combustão. A mistura resultante, então, queima no processo de combustão com uma temperatura adiabática da chama mais baixa e produz emissões de NOx inerentemente mais baixas.
Uma preocupação secundária do setor para a empresa operadora, usuária final, é o custo total de propriedade dos queimadores de NOx ultrabaixo de última geração. Alguns projetos disponíveis no mercado têm apresentado custos de manutenção mais elevados em comparação com os queimadores convencionais de controle de emissões. Esses custos são compensados pela redução no uso de sistemas caros, como o EFGR ou o SCR, para alcançar a redução desejada de NOx.
Zeeco os detalhes de engenharia do FREE JET utilizado na aplicação da Dow,Zeeco como o projeto aborda os desafios tanto de emissões quanto de custo de propriedade e discutirá os resultados de campo comprovados e bem-sucedidos.
DESCRIÇÃO DA APLICAÇÃO
A Dow Chemical Company, em Pittsburg, Califórnia, enfrentou um desafio em relação às emissões, exigindo níveis inferiores a 9 ppmv de NOx para seu forno Dowtherm®. O forno exigia um único queimador projetado para atingir uma liberação máxima de calor de 26 MM Btu/h (6,55 MM Kcal/h). O forno apresentava um projeto do tipo cilíndrico vertical, com uma serpentina helicoidal de duas passagens. O ar de combustão era fornecido ao queimador à temperatura ambiente por meio de um sistema de alimentação de tiragem forçada. Em operação máxima, o sistema de ar de combustão foi projetado para fornecer uma pressão de ar de 3” H₂O (76,2 mm H₂O) ao queimador. A altura do forno era de 21,6 pés (6.584 mm), com um diâmetro circular dos tubos do forno de 9,5 pés (2.896 mm). O volume do forno era de aproximadamente 1.530 pés³ (43,3 m³) e foi projetado para uma temperatura dos gases de combustão de 1.700 °F (926,7 °C). A liberação de calor por área útil era de aproximadamente 350.945 Btu/pé² (994.964 Kcal/m²). Aplicações com liberação de calor por área útil acima de 350.000 Btu/pé² são normalmente consideradas difíceis, uma vez que a temperatura na qual ocorre a maior parte da formação térmica de NOx é igual ou superior a 1.600 °F.
A modernização de queimadores em aplicações nas quais as emissões de NOx devem ser de 9 ppmv ou menos é um projeto desafiador, pois normalmente requer o uso de Recirculação Externa de Gases de Combustão (EFGR) ou Redução Catalítica Seletiva (SCR). Outra preocupação é fornecer um queimador de baixa emissão de NOx de última geração que se encaixe no espaço existente do queimador. Os padrões ou perfis de chama dos queimadores de baixa emissão de NOx de última geração, capazes de operar adequadamente dentro das limitações de comprimento de queima, também se mostraram um desafio para o setor. FREE JET GLSF FREE JET Zeecofoi projetado para utilizar aproximadamente 0,6 lb de vapor por lb de gás combustível injetado na corrente de ar, a fim de aumentar a redução de NOx, se necessário, uma vez que a EFGR não estava prevista para essa aplicação. O uso de uma pequena quantidade de vapor era mais econômico do que reformar o forno para adicionar a EFGR de aproximadamente 25% a 35%, ou um sistema SCR normalmente necessário para atingir o nível exigido de emissões de NOx.
CONCLUSÃO
A Dow Chemical Company, em Pittsburg, Califórnia, instalou um único FREE JET Zeeco FREE JET para atender à exigência de emissões de NOx inferiores a 9 ppmv em seu forno Dowtherm®. Aplicações que exigem menos de 9 ppmv são normalmente alcançadas por meio da recirculação externa de gases de combustão (EFGR) ou da Redução Catalítica Seletiva (SCR). No entanto, para este projeto de modernização, Zeeco à Dow a tecnologia patenteada FREE JET de última geração com emissões ultrabaixas de NOx, que apresenta uma pegada mecânica muito pequena, perfil de chama compacto e comprimentos de chama mais curtos. Após a instalação no local, as emissões foram verificadas por uma entidade independente, confirmando-se que estavam abaixo de 6 ppmv de NOx e de 3 ppmv de CO. A capacidade de atender aos requisitos de emissões sem o uso de sistemas caros de recirculação externa de gases de combustão (EFGR) ou de redução catalítica seletiva (SCR) foi benéfica para a Dow.
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