Abbiamo assistito un'importante raffineria di petrolio nella riduzione delle emissioni di NOx su tre caldaie a combustione tangenziale da 550.000 lb/ora, considerando i costi di retrofit, le tempistiche e la compatibilità delle apparecchiature. Il retrofit ha raggiunto con successo le emissioni previste, ha ricevuto un premio per le prestazioni eccezionali e ha messo in mostra la nostra esperienza nell'ottimizzazione dei sistemi di combustione industriale.
Objective
Una grande raffineria di petrolio aveva bisogno di ridurre le emissioni di NOx su tre caldaie a combustione tangenziale da 550.000 lb/h (250.000 kg/h). La strategia prevedeva l'applicazione di bruciatori a basso NOx con ricircolo indotto dei gas di combustione (IFGR) per fornire una combustione affidabile e raggiungere le emissioni di NOx target quando si opera con vari gas di raffineria e combinazioni di carico. Ulteriori requisiti del cliente inclusi:
- Costo minimo di retrofit
- Breve tempistica di esecuzione del progetto
- Compatibilità con la scatola del vento esistente e il sistema di backup dell'olio n. 2
Soluzione
La raffineria ci ha contattato per definire e implementare l'approccio più economico. Abbiamo proposto un design del bruciatore che riducesse al minimo le modifiche alla geometria della scatola del vento esistente, al sistema di accensione dell'olio combustibile di riserva e all'apparecchiatura di accensione.
La modellazione CFD ha supportato la decisione di procedere con i bruciatori a basso NOx con l'approccio IFGR come meccanismo per ottenere la riduzione degli NOx e mantenere l'efficienza della caldaia. Oltre alla modellazione CFD, un modello in scala 1/4 di un elemento del bruciatore angolare a basso NOx è stato testato presso il nostro Research & Development Test Center in condizioni di campo simulate. I test hanno dimostrato caratteristiche affidabili di basse NOx del bruciatore proposto nell'intervallo di turndown del bruciatore richiesto.
L'impatto dell'aumento dei tassi IFGR sul surriscaldatore della caldaia e sul controllo della temperatura è stato valutato utilizzando CFD e modelli matematici. L'analisi ha indicato che il surriscaldatore sarebbe in grado di soddisfare i tassi IFGR e che il controllo della temperatura di surriscaldamento potrebbe essere mantenuto con i mezzi esistenti. Lo studio CFD delle condutture dell'aria di combustione e delle scatole del vento ha indicato che non erano necessarie modifiche per ottenere una distribuzione ottimale del flusso d'aria ai bruciatori. La nostra soluzione di bruciatore ha ridotto al minimo i costi di retrofit sostituendo solo i componenti critici del bruciatore con componenti progettati su misura, mentre la maggior parte del sistema del bruciatore a gasolio è rimasta intatta.
L'attrezzatura fornita comprendeva iniettori di gas a basso NOx, nuovi stabilizzatori di fiamma e la sostituzione degli ugelli dell'aria della scatola del vento associati (secchi). Questi componenti sono stati progettati per adattarsi agli scomparti esistenti della scatola del vento e ai meccanismi di inclinazione del bruciatore, evitando costose modifiche alla scatola del vento. Nella progettazione degli ugelli dell'aria della scatola del vento di ricambio, è stata prestata attenzione a garantire che l'attrezzatura di combustione dell'olio esistente potesse essere riutilizzata con piccole modifiche. Il progetto ha avuto tempi di esecuzione brevi ed è stato sottoposto a rigorosi test di garanzia della qualità durante la fabbricazione. Era inoltre imperativo che l'apparecchiatura raggiungesse le prestazioni di progettazione immediatamente dopo l'interruzione dell'installazione.
Results
Tutte e tre le caldaie industriali sono state adattate con successo. È stato confermato che le modifiche al bruciatore forniscono una buona forma della fiamma e uno spegnimento affidabile su tutta la gamma di carico della caldaia con tutti i combustibili a gas e le combinazioni IFGR. Le emissioni di NOx sono state facilmente raggiunte mantenendo il surriscaldamento e l'efficienza della caldaia. Abbiamo ricevuto un premio per le "Prestazioni eccezionali dei fornitori" dalla raffineria.
