Retroajuste de baixo NOx com BMS para otimização de aquecedores de processo

Os retrofits de queimadores com controle de ar de combustão e controle de gás combustível em fornos de processo são uma solução econômica para obter níveis mais baixos de emissões de NOx e menos custos operacionais com os equipamentos de queima existentes. O nível ideal de excesso de ar para obter baixas emissões de NOx e menor custo operacional é de cerca de 8% de excesso de ar de combustão através do queimador. Este documento explorará como o projeto do queimador GLSF Free Jet pode ser usado com um sistema de controle de ar de combustão para obter menos de 50 mg/Nm3 de emissões de NOx com pré-aquecimento do ar de combustão a 316 C e 0,68% de economia de combustível em comparação com a operação com 20% de excesso de ar.

Como a formação de monóxido de carbono (CO) normalmente começa em 5%, o excesso de ar é fornecido pelo queimador em fornos perfeitamente vedados, sem vazamentos. O queimador opera com temperaturas de gás de combustão acima de 760° C, com excesso de oxigênio (O2) e monitoramento de CO, e pode ser operado com 8% de excesso de ar. Caso ocorra uma leve formação de CO, o nível de excesso de ar deve ser aumentado de acordo. Observe que, se houver formação significativa de CO, a pressão do gás combustível deverá ser reduzida lentamente para garantir que não ocorra uma reação explosiva. Por segurança, é importante que o sistema de controle de ar de combustão seja ajustado para operar com 8% de excesso de ar. Se a formação de CO ocorrer a 8% de ar, o sistema de controle aumentará o nível de excesso de oxigênio até que a formação de CO se estabilize em um nível aceitável. Nesses casos, a formação de CO ocorre a aproximadamente 5% de excesso de ar, e a fornalha deve ser verificada quanto a vazamento de ar residual.

Uma das outras principais preocupações da empresa operadora do usuário final é o custo geral de propriedade dos queimadores de NOx ultrabaixo de última geração. Eles podem ter custos de manutenção mais altos do que os queimadores de emissão convencionais. A Zeeco oferece o projeto de manutenção mais baixo do mercado para resultados semelhantes de emissões de NOx. A Zeeco desenvolveu uma tecnologia patenteada de queimador de jato livre de NOx ultrabaixo de próxima geração com uma pegada mecânica compacta. O queimador de jato livre GLSF produz um perfil de chama com interação muito limitada entre chamas para instalações de vários queimadores, além de obter comprimentos de chama mais curtos. Para controlar o gás combustível para os queimadores de processo, o sistema de controle de ar de combustão é instalado para que os queimadores operem de forma adequada e segura e se ajustem aos requisitos de espaço reduzido.

Zeeco discutirá o uso da tecnologia de queimador Free-Jet em conjunto com um sistema de controle de queimador em aplicações de retrofit e os ganhos de desempenho nas emissões de NOx e no excesso de ar de combustão.

Aplicação

O objetivo da aplicação de retrofit era substituir os queimadores para obter emissões de NOx ultrabaixas. A seguir, a descrição de uma aplicação que utiliza os princípios de redução de emissões e controle de excesso de ar. Um forno de coque foi reformado com sessenta e quatro (64) queimadores Zeeco GLSF Free Jet , cada um operando com uma liberação máxima de calor de 2,93 MW. A liberação máxima total de calor do forno de coque foi de 187,5 MW. Os queimadores foram projetados para operar no modo de tiragem forçada com pré-aquecimento do ar de combustão a 316 C com 8% de excesso de ar. Além disso, o forno foi projetado para operar com uma temperatura de gás de combustão de 820 °C dos gases que saem da seção radiante.

Resultados

Após a instalação dos sessenta e quatro (64) queimadores no Forno Coker, um terceiro mediu as emissões resultantes registradas nas condições listadas abaixo:

Condições de operação:
Número de Queimadores: Sessenta e quatro (64)
Liberação de calor do queimador: 2,9 MW por queimador:
Liberação de calor no forno: 185,6 MW por forno:
Excesso de ar: 8%
NOx Emissões de NOx: 49 mg/Nm3
Emissões de CO: 5 mg/Nm3
Economia de combustível calculada: 0,68% de economia de combustível em comparação à operação com 20% de excesso de ar

Conclusões

O uso de um controle automatizado de excesso de ar com queimadores de próxima geração pode não apenas reduzir as emissões, mas também reduzir os custos de combustível. Portanto, emissões mais baixas podem ser alcançadas com custos operacionais mais baixos. O retroajuste dos queimadores com controle de ar de combustão e controle de gás combustível em fornos de processo é uma solução econômica para alcançar níveis mais baixos de emissões de NOx e menos custos operacionais com equipamentos queimados existentes. O nível ideal de excesso de ar para alcançar baixas emissões de NOx e menor custo operacional é de cerca de 8% de excesso de ar de combustão através do queimador. Este documento forneceu um exemplo de como o projeto do queimador GLSF Free Jet pode ser usado com um sistema de controle de ar de combustão para alcançar menos de 50 mg/Nm3 de emissões de NOx com pré-aquecimento de ar de combustão 316 C e 0,68% de economia de combustível em comparação à operação com 20% de ar em excesso.