Ajudamos uma grande refinaria de petróleo a reduzir as emissões de NOx em três caldeiras de 550.000 lb/h de queima tangencial, considerando o custo de retrofit, cronograma e compatibilidade de equipamentos. O retrofit atingiu com sucesso as emissões desejadas, recebeu um prêmio por desempenho excepcional e mostrou nossa experiência na otimização de sistemas de combustão industrial.
Objective
Uma grande refinaria de petróleo necessária para reduzir as emissões de NOx em três caldeiras de 550.000 lb/h (250.000 kg/h) alimentadas tangencialmente. A estratégia exigia a aplicação de queimadores de baixo NOx com recirculação de gases de combustão induzida (IFGR) para fornecer combustão confiável e atingir as emissões de NOx ao operar com várias combinações de gás de refinaria e carga. Os requisitos adicionais do cliente incluíram:
- Custo mínimo de retrofit
- Cronograma de execução do projeto curto
- Compatibilidade com a caixa de vento existente e o sistema de backup de óleo nº 2
Solução
A refinaria nos abordou para definir e implementar a abordagem mais econômica. Propusemos um projeto de queimador que minimizaria as modificações na geometria da caixa de vento existente, no sistema de queima de óleo combustível de backup e no equipamento de ignição.
A modelagem CFD apoiou a decisão de prosseguir com os queimadores de baixo NOx com a abordagem IFGR como um mecanismo para alcançar a redução de NOx e manter a eficiência da caldeira. Além da modelagem CFD, um modelo em escala 1/4 de um elemento de queimador de canto com baixo teor de NOx foi testado em nosso Centro de Testes de Pesquisa e Desenvolvimento sob condições de campo simuladas. Os testes demonstraram características confiáveis de baixo NOx do queimador proposto na faixa de redução necessária do queimador.
O impacto do aumento das taxas de IFGR no superaquecedor da caldeira e no controle de temperatura foi avaliado usando CFD e modelagem matemática. A análise indicou que o superaquecedor acomodaria as taxas de IFGR e que o controle de temperatura do superaquecimento poderia ser mantido pelos meios existentes. O estudo CFD das condutas de ar de combustão e das caixas de vento indicou que não foram necessárias modificações para obter uma distribuição óptima do fluxo de ar para os queimadores. Nossa solução de queimador manteve o custo de retrofit no mínimo, substituindo apenas os componentes críticos do queimador por componentes de engenharia personalizada, enquanto a maior parte do sistema de queimador de óleo permaneceu intacta.
O equipamento fornecido incluía injetores de gás de baixo NOx, novos estabilizadores de chama e substituição de bicos de ar da caixa de vento associados (baldes). Esses componentes foram projetados para se adaptar aos compartimentos existentes da caixa de vento e aos mecanismos de inclinação do queimador, o que evitou modificações dispendiosas na caixa de vento. Ao projetar os bicos de ar da caixa de vento de substituição, foi tomado cuidado para garantir que o equipamento de queima de óleo existente pudesse ser reutilizado com pequenas modificações. O projeto teve um curto tempo de execução e foi submetido a rigorosos testes de garantia de qualidade durante a fabricação. Também era imperativo que o equipamento atingisse o desempenho do projeto imediatamente após a interrupção da instalação.
Results
Todas as três caldeiras industriais foram adaptadas com sucesso. As modificações do queimador foram confirmadas para fornecer boa forma de chama e luzes confiáveis na faixa de carga da caldeira com todos os combustíveis a gás e combinações IFGR. As emissões de NOx foram facilmente alcançadas, mantendo o superaquecimento e a eficiência da caldeira. Recebemos um prêmio por "Desempenho Excepcional do Fornecedor" da refinaria.
