Download Case Study PDF

Objective

Eine große Ölraffinerie musste die NOx-Emissionen von drei tangential befeuerten Kesseln mit einer Kapazität von 550.000 lb/h (250.000 kg/h) reduzieren. Die Strategie sah den Einsatz von NOx-armen Brennern mit induzierter Rauchgasrückführung (IFGR) vor, um eine zuverlässige Verbrennung zu gewährleisten und die NOx-Zielemissionen beim Betrieb mit verschiedenen Raffineriegas- und Lastkombinationen zu erreichen. Zu den zusätzlichen Kundenanforderungen gehörten:

  • Minimale Nachrüstungskosten
  • Kurze Projektausführung
  • Kompatibilität mit bestehenden Windbox- und No. 2-Öl-Backup-System

Lösung

Die Raffinerie hat sich an uns gewandt, um den wirtschaftlichsten Ansatz zu definieren und umzusetzen. Wir schlugen ein Brennerdesign vor, das Änderungen an der bestehenden Windkastengeometrie, dem Backup-Heizölfeuerungssystem und der Zündanlage minimieren würde.

Die CFD-Modellierung unterstützte die Entscheidung, mit den Low-NOx-Brennern mit dem IFGR-Ansatz fortzufahren, um eine NOx-Reduzierung zu erreichen und den Wirkungsgrad des Kessels zu erhalten. Zusätzlich zur CFD-Modellierung wurde ein Modell eines Eckbrennerelements mit niedrigem NOx-Gehalt im Maßstab 1:4 in unserem Forschungs- und Entwicklungstestzentrum unter simulierten Feldbedingungen getestet. Die Tests zeigten zuverlässige niedrige NOx-Eigenschaften des vorgeschlagenen Brenners über den erforderlichen Brenner-Turndown-Bereich.

Die Auswirkungen erhöhter IFGR-Raten auf den Kesselüberhitzer und die Temperaturregelung wurden mit Hilfe von CFD und mathematischer Modellierung bewertet. Die Analyse ergab, dass der Überhitzer die IFGR-Raten aufnehmen würde und dass die Überhitzungstemperaturregelung mit den vorhandenen Mitteln aufrechterhalten werden könnte. Die CFD-Untersuchung der Verbrennungsluftkanäle und der Windkästen zeigte, dass keine Modifikationen erforderlich waren, um eine optimale Luftstromverteilung zu den Brennern zu erreichen. Unsere Brennerlösung hielt die Kosten für die Nachrüstung auf ein Minimum, indem nur kritische Brennerkomponenten durch kundenspezifische Komponenten ersetzt wurden, während der größte Teil des Ölbrennersystems intakt blieb.

Die gelieferte Ausrüstung umfasste Einspritzdüsen mit niedrigem NOx-Gasgehalt, neue Flammenstabilisatoren und den Austausch der zugehörigen Windbox-Luftdüsen (Schaufeln). Diese Komponenten wurden so konzipiert, dass sie sich an bestehende Windbox-Fächer und Brennerkippmechanismen anpassen lassen, wodurch kostspielige Windbox-Modifikationen vermieden wurden. Bei der Konstruktion der Ersatz-Windbox-Luftdüsen wurde darauf geachtet, dass die vorhandene Ölfeuerungsanlage mit geringfügigen Modifikationen wiederverwendet werden kann. Das Projekt hatte eine kurze Ausführungszeit und wurde während der Fertigung strengen Qualitätssicherungstests unterzogen. Es war auch zwingend erforderlich, dass die Anlage unmittelbar nach dem Ausfall der Anlage die Auslegungsleistung erreichte.

Results

class="elementor-element elementor-element-4626bcb elementor-widget elementor-widget-text-editor" data-id="4626bcb" data-element_type="widget" data-widget_type="text-editor.default">

Alle drei Industriekessel wurden erfolgreich nachgerüstet. Es wurde bestätigt, dass die Brennermodifikationen eine gute Flammenform und zuverlässige Lichtausschaltungen über den gesamten Kessellastbereich mit allen Gasbrennstoffen und IFGR-Kombinationen bieten. Die NOx-Emissionen wurden bei gleichzeitiger Beibehaltung der Überhitzungs- und Kesseleffizienz problemlos erreicht. Wir erhielten von der Raffinerie eine Auszeichnung für "Exceptional Vendor Performance".