A modernização de queimadores com controle do ar de combustão e do gás combustível em fornos de processo é uma solução econômica para alcançar níveis mais baixos de emissões de NOx e reduzir os custos operacionais em equipamentos de queima já existentes. O nível ideal de excesso de ar para alcançar baixas emissões de NOx e menores custos operacionais é de cerca de 8% de excesso de ar de combustão no queimador. Este artigo explorará como o projeto do queimador GLSF FREE JET® pode ser utilizado com um sistema de controle de ar de combustão para atingir emissões de NOx inferiores a 50 mg/Nm³ com pré-aquecimento do ar de combustão a 316 °C e economia de combustível de 0,68%, em comparação com a operação com 20% de excesso de ar.
Como a formação de monóxido de carbono (CO) normalmente começa a partir de 5%, o excesso de ar é fornecido pelo queimador em fornos perfeitamente vedados, sem vazamentos. O queimador opera com temperaturas dos gases de combustão acima de 760 °C, com monitoramento do excesso de oxigênio (O₂) e do 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 proporcionalmente. Observe que, caso ocorra formação significativa de CO, a pressão do gás combustível deve ser reduzida lentamente para garantir que não ocorra uma reação explosiva. Por motivos de segurança, o sistema de controle do ar de combustão é configurado para operar com 8% de excesso de ar. Se ocorrer formação de CO com 8% de excesso 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 com aproximadamente 5% de excesso de ar, e o forno deve ser verificado quanto a vazamentos de ar indesejado.
Uma das principais preocupações da empresa operadora, como usuária final, é o custo total de propriedade dos queimadores de NOx ultrabaixo de última geração. Eles podem apresentar custos de manutenção mais elevados em comparação com queimadores convencionais de emissão. Zeeco o projeto com menor necessidade de manutenção do mercado para resultados semelhantes em emissões de NOx. Zeeco uma tecnologia patenteada FREE JET de última geração com emissões ultrabaixas de NOx e tamanho compacto. O FREE JET GLSF FREE JET produz um perfil de chama com interação entre chamas muito limitada para instalações com múltiplos queimadores, ao mesmo tempo em que alcança comprimentos de chama mais curtos. Para controlar o gás combustível nos queimadores de processo, é instalado um sistema de controle de ar de combustão que garante a operação adequada e segura dos queimadores, além de se adequar a requisitos de espaço reduzido.
Zeeco o uso da tecnologia FREE JET , em conjunto com um sistema de controle de queimadores em aplicações de retrofit, bem como os ganhos de desempenho tanto nas emissões de NOx quanto no excesso de ar de combustão.
O objetivo do projeto de modernização era substituir os queimadores para alcançar emissões ultrabaixas de NOx. A seguir, apresentamos uma descrição de um projeto que utiliza os princípios de redução de emissões e controle do excesso de ar. Um forno de coke foi modernizado com sessenta e quatro (64) FREE JET Zeeco FREE JET , cada um operando com uma liberação máxima de calor de 2,93 MW. A liberação máxima total de calor do forno de coke era 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 e 8% de excesso de ar. Além disso, o forno foi projetado para operar com uma temperatura dos gases de combustão de 820 °C na seção radiante.
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
O uso de um controle automatizado do excesso de ar com os queimadores de última geração pode não apenas reduzir as emissões, mas também diminuir os custos com combustível. Portanto, é possível alcançar emissões mais baixas com custos operacionais mais baixos. A modernização dos queimadores com controle do ar de combustão e do gás combustível em fornos de processo é uma solução econômica para alcançar níveis mais baixos de emissões de NOx e reduzir os custos operacionais com equipamentos de queima já existentes. O nível ideal de excesso de ar para alcançar baixas emissões de NOx e menores custos operacionais é de cerca de 8% de excesso de ar de combustão no queimador. Este artigo apresentou um exemplo de como o projeto FREE JET GLSF FREE JET pode ser utilizado com um sistema de controle de ar de combustão para atingir emissões de NOx inferiores a 50 mg/Nm³ com pré-aquecimento do ar de combustão a 316 °C e economia de combustível de 0,68% em comparação com a operação com 20% de excesso de ar.
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