La modernización de un calentador de fuego con quemadores de NOx ultra bajo requiere una evaluación caso por caso para determinar la viabilidad y las modificaciones necesarias. Si bien algunos quemadores de NOx ultra bajo se pueden instalar en los recortes de quemadores existentes con cambios mínimos, la mayoría de las actualizaciones requieren modificaciones en el acero del calentador y el refractario.
Nuestros quemadores de NOx ultra bajo están diseñados para reducir significativamente las emisiones de NOx mientras mantienen un rendimiento de combustión estable. Además, computational fluid dynamics (CFD) desempeña un papel fundamental para garantizar que una actualización cumpla con los requisitos de rendimiento y emisiones antes de la instalación.
Las consideraciones clave para una actualización de quemadores de NOx ultra bajo incluyen:
- Altura o anchura de la cámara de combustión radiante
- Espaciado de quemador a quemador Espaciado de quemador a tubo
- Firebox temperature
- Fuel composition
- Fuga de aire (aire atrapado)
Una evaluación exhaustiva de estos factores garantiza que una actualización de quemadores de NOx ultra bajo cumpla con los requisitos operativos, de eficiencia y de emisiones.
Consideraciones clave para una actualización de quemadores de NOx ultra bajo
Altura o ancho de la cámara de combustión radiante
Los quemadores de NOx ultra bajo generalmente producen llamas más largas que los quemadores convencionales. Un quemador típico de NOx ultra bajo produce una longitud de llama de aproximadamente dos pies por MMBtu de velocidad de combustión. Por ejemplo, un quemador de NOx ultra bajo que funciona a 10.0 MMBtu/hr tendría una longitud de llama de 20 pies.
Para calentadores de combustión vertical, la longitud de la llama no debe exceder dos tercios de la altura de la cámara de combustión para evitar el impacto en los tubos de choque de la sección de convección.
Para los calentadores de combustión horizontal, la longitud de la llama es aún más crítica. Dado que los quemadores se instalan en lados opuestos, debe haber una zona de desconexión sin combustión en el centro del calentador para evitar la interacción de la llama. Esta zona generalmente debe ser de un tercio a un cuarto del ancho de la cámara de combustión para mantener una distribución adecuada del calor y evitar el sobrecalentamiento.
Espaciado de quemador a quemador
El espacio adecuado entre quemadores es esencial para el rendimiento del quemador ULN. Si los quemadores están demasiado juntos, los posibles problemas incluyen:
- Flame impingement en tubos radiantes
- Aumento de las emisiones de NOx debido a una mala distribución de la llama
- Flujo de calor desigual lo que provoca ineficiencias operativas
- Formación de nubes de fuego, donde las llamas se fusionan en una bola de fuego grande e inestable
En los calentadores cilíndricos verticales, el espacio entre los quemadores es particularmente importante porque afecta el flujo de gases de combustión hacia el centro del calentador. Si los quemadores están demasiado cerca, las llamas pueden ser atraídas hacia adentro, lo que lleva a un ambiente de combustión inestable.
En los calentadores de tipo cabina, hay más flexibilidad en la colocación del quemador, pero aún es necesario un espaciado adecuado para evitar la interacción de las llamas y la formación excesiva de NOx.
Espaciado del quemador al tubo
El estándar API 560 proporciona el espaciado recomendado del quemador al tubo para quemadores de bajo NOx. Aumentar el espacio entre los quemadores a menudo reduce la distancia entre los quemadores y los tubos de proceso, lo que puede provocar problemas de flujo de calor y un posible sobrecalentamiento del tubo.
Por ejemplo, un quemador de NOx ultra bajo que dispara 10.0 MMBtu/hr debe colocarse al menos a cuatro pies de la línea central de los tubos de proceso para garantizar una operación segura y una distribución adecuada del calor.
El Los servicios de análisis CFD pueden modelar las características de la llama y optimizar la colocación del quemador al tubo antes de la instalación, reduciendo el riesgo de desequilibrios de flujo de calor y problemas de rendimiento.
Consideraciones sobre la temperatura
de la cámara decombustión La temperatura de la cámara de combustión juega un papel importante en la formación de NOx, ya que las temperaturas más altas conducen a un aumento de las emisiones térmicas de NOx. Sin embargo, los quemadores de NOx ultra bajo dependen de la recirculación interna de gases de combustión para reducir el NOx, lo que puede crear desafíos de estabilidad en las cámaras de combustión de baja temperatura.
Una temperatura de la pared del puente (BWT) de 1300 ° F o menos puede afectar negativamente la estabilidad de la llama, lo que lleva a una mayor formación de monóxido de carbono (CO). Para abordar esto, se pueden introducir modificaciones como Reed Walls. Estos:
- Reducir la cantidad de gases
- de combustión arrastradosCrear una zona más caliente alrededor de los quemadores para mejorar la estabilidad
- Puede resultar en niveles de NOx ligeramente más altos
En algunos casos, se deben eliminar las paredes de protección radiante que protegen los pasadores de guía de la bobina o las curvas de retorno para permitir una mayor entrada de gases de combustión cerca de los quemadores. Un diseño de pared de láminas de láminas a cuadros puede ser una solución eficaz en estas aplicaciones.
Consideraciones
sobre la composición del combustible La composición del combustible utilizado en el calentador afecta tanto a la formación de NOx como al rendimiento del quemador.
Combustibles de mayor producción de NOx:
- Hydrogen
- Propane
- Butane
- Hidrocarburos, aromáticos y olefinas más pesados
Estos combustibles tienen temperaturas de llama adiabáticas más altas que el metano, lo que lleva a un aumento de las emisiones de NOx y a una llama más larga
Combustibles que producen menos NOx:
- Combustibles que contienen dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno molecular (N2)
- Estos componentes reducen la temperatura de la llama y la formación de NOx, pero pueden afectar negativamente la estabilidad de la llama.
Al considerar una actualización de quemador de NOx ultra bajo, se debe proporcionar un análisis reciente de la composición del combustible al fabricante del quemador para garantizar la selección y configuración adecuadas del quemador.
Fuga de aire (aire atrapado)
Debido a que la mayoría de los calentadores de proceso funcionan bajo presión negativa, el aire atrapado es un desafío continuo. Si los quemadores de NOx ultra bajo van a lograr un bajo NOx sin altos niveles de CO, las fugas de aire deben minimizarse.
Lasfuentes comunes de aire atrapado incluyen:
- Radiant tube penetrations
- Peep doors y explosion doors
- Guías de tubos y puntos de acceso
Una prueba de humo puede ayudar a identificar y eliminar las fugas de aire atrapado antes de realizar una actualización del quemador de NOx ultra bajo.
Acciones correctivas y preventivas
- Revisar los requisitos del permiso de NOx con el fabricante del quemador para confirmar que son necesarios quemadores de NOx ultra bajo.
- Evaluar el espaciado necesario del quemador con respecto al diseño existente para determinar si se necesitarán modificaciones.
- Realizar modelado CFD<span data-contrast="auto" lang="EN-US" class="TextRun SCXW240042431 BCX0"> analizar las interacciones de las llamas y las rutas de flujo de gases de combustión.
- Proporcione datos recientes sobre la composición del combustible<span data-contrast="auto" lang="EN-US" class="TextRun SCXW240042431 BCX0"> para garantizar una selección adecuada del quemador.
- Registrar datos de temperatura del calentador, incluidas las temperaturas de la pared y el suelo del puente, en condiciones normales de funcionamiento.
- Realice una prueba de humo para identificar y sellar fugas de aire que podrían afectar el rendimiento del quemador.
- Realice un análisis de modelo de flujo frío (CFM)<span data-contrast="auto" lang="EN-US" class="TextRun SCXW240042431 BCX0"> para aplicaciones con aire de combustión forzado o precalentado para garantizar una distribución uniforme del aire.
Resumen
La adaptación de un calentador con quemadores de NOx ultrabajo requiere una planificación cuidadosa para garantizar el cumplimiento de las regulaciones de NOx mientras se mantiene un funcionamiento estable y una transferencia de calor eficiente. Las consideraciones clave incluyen:
- Flame length y requisitos de altura de la caja de combustión
- Espaciado de quemador a quemador para evitar la interacción
- de llamasEspaciado entre quemadores y tubos según las directrices
- de API 560Firebox temperature y la posible necesidad de modificaciones como Reed Walls
- Composición del combustible y su impacto en la formación de NOx y la estabilidad de la llama
- Air leak control para mantener un rendimiento óptimo del quemador
Antes de proceder con una actualización de quemadores de NOx ultra bajo, consulte con nuestros expertos para evaluar los requisitos específicos y las modificaciones necesarias.
