Con el fin de cumplir con los cada vez más estrictos controles de emisiones de los equipos de combustión, las reconversiones de quemadores de bajas emisiones se están convirtiendo en algo habitual. En el pasado, el diseño de los quemadores se centraba principalmente en cumplir los requisitos de emisiones, casi excluyendo los futuros requisitos de mantenimiento de los quemadores. Al centrarse tanto el diseño en el cumplimiento de los requisitos de emisiones y no en los futuros requisitos de mantenimiento de los quemadores, los operadores se enfrentan a quemadores que pueden haber cumplido los objetivos de emisiones cuando se instalaron inicialmente, pero que rápidamente se convirtieron en una carga de mantenimiento para alcanzar de forma constante los niveles de emisiones requeridos.
Combinando los comentarios de los usuarios finales sobre el terreno con la comprensión de los factores que conducen al mantenimiento continuado de los quemadores sobre el terreno, este documento demostrará cómo las características de diseño de los quemadores de bajo mantenimiento pueden integrarse con los requisitos de diseño de los quemadores de bajas emisiones y seguir cumpliendo los objetivos de emisiones. El quemador FreejetTM de nueva generación patentado por Zeeco incorpora estas características de bajo mantenimiento.
Este documento revisará las características específicas de diseño de bajo mantenimiento que deben incorporarse en el diseño del quemador. Estas características incluyen:
- Revisión del diseño de las puntas de gas mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD)
- Selección de la punta de gas
- Revisión de las bandas de gas
- Mecanismo de control del aire de combustión
- Bloque de azulejos del quemador.
Impacto del mantenimiento del quemador (o de la falta de él) - Problemas, causas, remedios
El mantenimiento de los quemadores puede obedecer a muchos factores. El control de las emisiones no ha sido uno de los factores hasta hace poco. La ausencia o la falta de atención al mantenimiento adecuado de los quemadores puede dar lugar a varios resultados no deseados que incluyen:
a) Inestabilidad del quemador - Las llamas se levantan del quemador y se encienden intermitentemente. Esto crea un riesgo de seguridad para el personal de operación que intenta ajustar los quemadores a través de un potencial retroceso de la llama, o en el peor de los casos, una explosión del calentador donde algunos de los quemadores están encendidos, otros se han apagado y la caja de fuego se llena de gas combustible no quemado que se enciende explosivamente, dañando el calentador y creando un riesgo de seguridad para el personal de la planta.
b) Calidad de la llama - Las llamas que no se desarrollan de forma controlada y definida pueden ser perjudiciales para los tubos de proceso a través del impacto de la llama. La mala calidad de la llama puede provocar la deformación del suelo del calentador y dañar el suelo refractario, las baldosas del quemador o el acero del calentador. Si la calidad de la llama es lo suficientemente mala, también puede limitar el rendimiento del calentador mediante el impacto de la llama en los tubos de proceso, lo que provoca la coquización del producto dentro de los tubos.
c) Emisiones insostenibles o superiores a las permitidas - En el pasado, el mantenimiento estaba motivado por el deseo de reducir los daños mecánicos en el calentador, el impacto de la llama en los tubos que podría reducir el rendimiento del calentador, o por motivos de seguridad. En la actualidad, también es necesario alcanzar niveles de emisión sostenibles. Los monitores de emisiones continuas (CEM) se colocan ahora en muchas unidades para medir e informar continuamente de las emisiones de gases de combustión del calefactor. Antes de los CEM, muchos calefactores se ponían a punto para la prueba anual de verificación de emisiones con poco mantenimiento preventivo hasta que llegaba el momento de alcanzar de nuevo los índices de emisión deseados al año siguiente.
Conclusión
La incorporación de características de diseño de bajo mantenimiento en el diseño inicial del quemador reducirá el coste de mantenimiento del mismo y dará lugar a un control sostenible de las emisiones.
Estas características de diseño del quemador incluyen:
- Eliminar el metal en la garganta del quemador
- Mantenga las puntas de gas y las bandas de la exposición de la caja de fuego radiante
- Mantenga los elevadores de gas fuera de la corriente de aire de combustión precalentado
- Utilizar punta de gas de baja masa metálica
- Elimina los pequeños puertos de estabilidad/ignición y maximiza el área de los puertos en la punta del gas
- Diseñar los quemadores para una alta reducción de la potencia para eliminar el cierre de las puntas de gas
- Suministro de baldosas de quemador de una sola pieza
- Ajuste del amortiguador de aire con cojinete sellado accionado por engranajes