La modernización de los quemadores con control del aire de combustión y del gas combustible en los hornos industriales constituye una solución económica para reducir los niveles de emisiones de NOx y los costes de explotación de los equipos de combustión existentes. El nivel óptimo de exceso de aire para lograr bajas emisiones de NOx y menores costes operativos se sitúa en torno al 8 % de exceso de aire de combustión a través del quemador. En este artículo se analizará cómo el diseño del quemador GLSF FREE JET® puede utilizarse junto con un sistema de control del aire de combustión para alcanzar emisiones de NOx inferiores a 50 mg/Nm³ con un precalentamiento del aire de combustión a 316 °C y un ahorro de combustible del 0,68 %, en comparación con el funcionamiento con un exceso de aire del 20 %.
Dado que la formación de monóxido de carbono (CO) suele comenzar a partir del 5 %, se suministra aire en exceso a través del quemador en hornos perfectamente sellados y sin fugas. El quemador funciona con temperaturas de los gases de combustión superiores a 760 °C, con monitorización del exceso de oxígeno (O₂) y del CO, y puede funcionar con un 8 % de exceso de aire. En caso de que se produzca una ligera formación de CO, el nivel de exceso de aire debe aumentarse en consecuencia. Tenga en cuenta que, si se produce una formación significativa de CO, la presión del gas combustible debe reducirse lentamente para garantizar que no se produzca una reacción explosiva. Por motivos de seguridad, el sistema de control del aire de combustión está configurado para funcionar con un 8 % de exceso de aire. Si se produce CO con un 8 % de exceso de aire, el sistema de control aumentará el nivel de exceso de oxígeno hasta que la formación de CO se estabilice en un nivel aceptable. En tales casos, la formación de CO se produce con aproximadamente un 5 % de exceso de aire, por lo que se debe comprobar si hay fugas de aire parásito en el horno.
Otra de las principales preocupaciones para la empresa operadora es el coste total de propiedad de los quemadores de NOx ultrabajo de última generación. Estos pueden tener unos costes de mantenimiento más elevados en comparación con los quemadores de emisiones convencionales. Zeeco el diseño de menor mantenimiento del mercado para obtener resultados similares en cuanto a emisiones de NOx. Zeeco desarrollado una tecnología patentada FREE JET de nueva generación con emisiones ultrabajas de NOx y un tamaño mecánico compacto. El FREE JET GLSF FREE JET produce un perfil de llama con una interacción entre llamas muy limitada en instalaciones con múltiples quemadores, al tiempo que consigue longitudes de llama más cortas. Con el fin de controlar el gas combustible que llega a los quemadores de proceso, se instala un sistema de control del aire de combustión que garantiza un funcionamiento adecuado y seguro de los quemadores y se adapta a los requisitos de espacio reducido.
Zeeco el uso de la tecnología FREE JET , junto con un sistema de control de quemadores en aplicaciones de modernización, así como las mejoras de rendimiento tanto en las emisiones de NOx como en el exceso de aire de combustión.
El objetivo de la aplicación de modernización era sustituir los quemadores para lograr emisiones de NOx ultrabajas. A continuación se describe una aplicación que utiliza los principios de reducción de emisiones y control del exceso de aire. Se modernizó un horno de coquización con sesenta y cuatro (64) FREE JET Zeeco FREE JET , cada uno de los cuales funcionaba con una liberación máxima de calor de 2,93 MW. La potencia calorífica máxima total del horno de coquización era de 187,5 MW. Los quemadores se diseñaron para funcionar en modo de tiro forzado con un precalentamiento del aire de combustión a 316 °C y un exceso de aire del 8 %. Además, el horno se diseñó para funcionar con una temperatura de los gases de combustión de 820 °C a la salida de la sección radiante.
Una vez instalados los sesenta y cuatro (64) quemadores en el horno de coque, un tercero midió las emisiones resultantes registradas en las condiciones indicadas a continuación:
Condiciones de funcionamiento:
Número de quemadores: Sesenta y cuatro (64)
Liberación de calor del quemador: 2,9 MW por quemador
Desprendimiento de calor del horno: 185,6 MW por horno
Exceso de aire: 8%
Emisiones de NOx: 49 mg/Nm3
Emisiones de CO: 5 mg/Nm3
Ahorro de combustible calculado: 0,68% de ahorro de combustible en comparación con el funcionamiento con un 20% de exceso de aire
El uso de un control automatizado del exceso de aire con los quemadores de última generación no solo permite reducir las emisiones, sino también los costes de combustible. Por lo tanto, es posible lograr menores emisiones con menores costes operativos. La modernización de los quemadores con control del aire de combustión y del gas combustible en los hornos de proceso constituye una solución económica para alcanzar niveles más bajos de emisiones de NOx y reducir los costes operativos en los equipos de combustión existentes. El nivel óptimo de exceso de aire para lograr bajas emisiones de NOx y menores costes operativos se sitúa en torno al 8 % de exceso de aire de combustión a través del quemador. Este artículo ofrece un ejemplo de cómo el diseño FREE JET GLSF FREE JET puede utilizarse junto con un sistema de control del aire de combustión para alcanzar emisiones de NOx inferiores a 50 mg/Nm³ con un precalentamiento del aire de combustión a 316 °C y un ahorro de combustible del 0,68 % en comparación con el funcionamiento con un exceso de aire del 20 %.
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