Nous avons aidé une importante raffinerie de pétrole à réduire les émissions de NOx de trois chaudières à combustion tangentielle de 550 000 lb/h tout en tenant compte des coûts de rénovation, des délais et de la compatibilité des équipements. La rénovation a permis d’atteindre les objectifs d’émissions, a reçu un prix pour son rendement exceptionnel et a mis en valeur notre expertise en matière d’optimisation des systèmes de combustion industrielle.
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Objective
Une grande raffinerie de pétrole devait réduire les émissions de NOx sur trois chaudières à combustion tangentielle de 550 000 lb/h (250 000 kg/h). La stratégie prévoyait l’utilisation de brûleurs à faible teneur en NOx avec recirculation induite des gaz de combustion (IFGR) afin de fournir une combustion fiable et d’atteindre les émissions cibles de NOx lorsqu’ils fonctionnent avec diverses combinaisons de gaz de raffinerie et de charge. Exigences supplémentaires du client incluses :
- Coût de mise à niveau minimum
- Calendrier d’exécution du projet court
- Compatibilité avec le windbox existant et le système de secours d’huile n° 2
Solution
La raffinerie nous a contactés pour définir et mettre en œuvre l’approche la plus économique. Nous avons proposé une conception de brûleur qui réduirait au minimum les modifications apportées à la géométrie actuelle de la boîte à vent, au système de mise à feu au mazout de secours et à l’équipement d’allumage.
Lamodélisation CFD a soutenu la décision d’aller de l’avant avec les brûleurs à faible teneur en NOx avec l’approche IFGR comme mécanisme pour réduire les NOx et maintenir l’efficacité de la chaudière. En plus de la modélisation CFD, un modèle à l’échelle 1/4 d’un élément de brûleur d’angle à faible teneur en NOx a été testé dans notre centre d’essai de recherche et développement dans des conditions de terrain simulées. Les essais ont démontré que les caractéristiques fiables du brûleur proposé étaient faibles en matière de NOx sur la plage de réglage requise.
L’impact de l’augmentation des taux IFGR sur le surchauffeur de la chaudière et le contrôle de la température a été évalué à l’aide de la CFD et de la modélisation mathématique. L’analyse a indiqué que le surchauffeur s’adapterait aux taux IFGR et que le contrôle de la température de surchauffe pourrait être maintenu par les moyens existants. L’étude CFD des conduits d’air de combustion et des caissons à vent a indiqué qu’aucune modification n’était nécessaire pour obtenir une distribution optimale du flux d’air vers les brûleurs. Notre solution de brûleur a permis de réduire au minimum les coûts de mise à niveau en remplaçant uniquement les composants critiques du brûleur par des composants conçus sur mesure, tandis que la majeure partie du système de brûleur à mazout est restée intacte.
L’équipement fourni comprenait des injecteurs de gaz à faible teneur en NOx, de nouveaux stabilisateurs de flamme et le remplacement des buses d’air de la boîte à vent (godets). Ces composants ont été conçus pour s’adapter aux compartiments existants de la boîte à vent et aux mécanismes d’inclinaison des brûleurs, ce qui a permis d’éviter des modifications coûteuses de la boîte à vent. Lors de la conception des tuyères d’air de remplacement de la boîte à vent, on a pris soin de s’assurer que l’équipement de combustion au mazout existant pouvait être réutilisé avec des modifications mineures. Le projet a eu un temps d’exécution court et a été soumis à des tests rigoureux d’assurance qualité pendant la fabrication. Il était également impératif que l’équipement atteigne son niveau de conception immédiatement après l’arrêt de l’installation.
Results
Les trois chaudières industrielles ont été modernisées avec succès. Il a été confirmé que les modifications apportées au brûleur offraient une bonne forme de flamme et des allumages fiables sur la plage de charge de la chaudière avec tous les combustibles à gaz et les combinaisons IFGR. Les émissions de NOx ont été facilement atteintes tout en maintenant la surchauffe et l’efficacité de la chaudière. Nous avons reçu un prix pour la « performance exceptionnelle du fournisseur » de la raffinerie.
