Ayudamos a una importante refinería de petróleo a reducir las emisiones de NOx en tres calderas de 550,000 lb/h alimentadas tangencialmente, considerando el costo de modernización, el cronograma y la compatibilidad del equipo. El reacondicionamiento alcanzó con éxito las emisiones objetivo, recibió un premio por su rendimiento excepcional y mostró nuestra experiencia en la optimización de sistemas de combustión industrial.
Objective
Una importante refinería de petróleo necesitaba reducir las emisiones de NOx en tres calderas de 550,000 lb/h (250,000 kg/h) alimentadas tangencialmente. La estrategia requería la aplicación de quemadores de bajo NOx con recirculación inducida de gases de combustión (IFGR) para proporcionar una combustión confiable y lograr las emisiones de NOx objetivo cuando se opera con varias combinaciones de gas y carga de refinería. Requisitos adicionales del cliente incluidos:
- Costo mínimo de reacondicionamiento
- Cronograma de ejecución del proyecto corto
- Compatibilidad con el sistema de respaldo de aceite windbox y No. 2
Solución
La refinería se acercó a nosotros para definir e implementar el enfoque más económico. Propusimos un diseño de quemador que minimizara las modificaciones a la geometría de la caja de viento existente, el sistema de combustión de combustible de respaldo y el equipo de encendido.
El modelado CFD apoyó la decisión de proceder con los quemadores de bajo NOx con el enfoque IFGR como mecanismo para lograr la reducción de NOx y mantener la eficiencia de la caldera. Además del modelado CFD, se probó un modelo a escala 1/4 de un elemento de quemador de esquina de bajo NOx en nuestro Centro de Pruebas de Investigación y Desarrollo en condiciones de campo simuladas. Las pruebas demostraron características confiables de bajo NOx del quemador propuesto en el rango de reducción requerido del quemador.
El impacto del aumento de las tasas de IFGR en el sobrecalentador de la caldera y el control de la temperatura se evaluó mediante CFD y modelos matemáticos. El análisis indicó que el sobrecalentador se adaptaría a las tasas IFGR y que el control de la temperatura del sobrecalentamiento podría mantenerse a través de los medios existentes. El estudio CFD de los conductos de aire de combustión y las cajas de viento indicó que no fueron necesarias modificaciones para lograr una distribución óptima del flujo de aire a los quemadores. Nuestra solución de quemadores mantuvo el costo de reacondicionamiento al mínimo al reemplazar solo los componentes críticos del quemador con componentes diseñados a medida, mientras que la mayor parte del sistema de quemadores de aceite permaneció intacto.
El equipo suministrado incluyó inyectores de gas de bajo NOx, nuevos estabilizadores de llama y reemplazo de las boquillas de aire de la caja de viento asociadas (cubos). Estos componentes se diseñaron para adaptarse a los compartimentos existentes de la caja de viento y a los mecanismos de inclinación del quemador, lo que evitó costosas modificaciones de la caja de viento. Al diseñar las toberas de aire de la caja de viento de reemplazo, se tuvo cuidado de garantizar que el equipo de combustión de petróleo existente pudiera reutilizarse con pequeñas modificaciones. El proyecto tuvo un corto tiempo de ejecución y fue sometido a rigurosas pruebas de aseguramiento de la calidad durante la fabricación. También era imperativo que el equipo alcanzara el rendimiento de diseño inmediatamente después de la interrupción de la instalación.
Resultados
Las tres calderas industriales se han modernizado con éxito. Se confirmó que las modificaciones del quemador proporcionan una buena forma de llama y apagados confiables en el rango de carga de la caldera con todas las combinaciones de gas, combustibles e IFGR. Las emisiones de NOx se lograron fácilmente mientras se mantenía el sobrecalentamiento y la eficiencia de la caldera. Recibimos un premio por "Desempeño excepcional del proveedor" de la refinería.
