En 2006, la planta de refinado de Texas de Valero Corpus Christi adquirió quemadores Zeeco® GLSF Free-Jet Next Generation Ultra-Low NOx para dos calderas con el fin de cumplir la normativa sobre emisiones. Estas calderas eran idénticas en cuanto a diseño y condiciones de funcionamiento. El quemador GLSF Free-Jet ofrecía la opción más económica para cumplir la normativa sobre emisiones, ya que no requieren la recirculación externa de los gases de combustión (EFGR). Cada una de las calderas tiene más de 70 años, y la adaptación de los quemadores de emisiones ultrabajas sin utilizar EFGR para cumplir los estrictos requisitos de emisiones era un reto.
La reconversión de quemadores en calderas industriales es una solución económica para reducir los niveles de NOx en los equipos de combustión existentes. Sin embargo, el diseño de un quemador de última generación con emisiones de NOx ultrabajas que se adapte a un recorte de quemador existente sigue siendo un reto para la industria en muchas aplicaciones. Construir un quemador con un patrón o perfil de llama que pueda funcionar correctamente dentro del espacio existente y de las limitaciones de longitud de la pared posterior del quemador, sin dejar de conseguir reducciones significativas de NOx, también ha demostrado ser una tarea difícil.
Zeeco ha desarrollado una tecnología patentada de quemador de chorro libre de ultrabajo NOx de nueva generación con una huella mecánica compacta. El quemador de chorro libre GLSF produce un perfil de llama con una interacción llama-llama muy limitada para instalaciones de quemadores de calderas múltiples, al tiempo que consigue longitudes de llama más cortas.
Otra de las principales preocupaciones de la empresa operadora usuaria final es el coste global de propiedad de los quemadores de NOx ultrabajos de nueva generación. Pueden tener unos costes de mantenimiento más elevados que los quemadores de caldera de emisiones convencionales. Zeeco ofrece el diseño de menor mantenimiento del mercado para unos resultados de emisiones de NOx similares. En este documento revisaremos estos detalles de diseño, los detalles específicos de la instalación de retroadaptación y las lecciones aprendidas durante una retroadaptación de los quemadores de caldera existentes en la refinería Corpus Christi de Valero, incluido el impacto en el aire atrapado y los resultados de las pruebas de emisiones sobre el terreno de varias de las aplicaciones de retroadaptación.
Cada caldera estaba equipada con dos quemadores convencionales. La información sobre las calderas era limitada debido a la antigüedad de la instalación, y muchos de los detalles relativos a la reconversión de quemadores de nueva generación no eran importantes hace 70 años, por lo que no estaban claramente documentados. Además, faltaba parte de la documentación de diseño original. Zeeco sustituyó cada uno de los quemadores convencionales existentes por un quemador Free-Jet GLSF de Zeeco . El diseño de liberación de calor de los nuevos quemadores se fijó en 77,4 MM Btu/hr por quemador. La caída de presión del aire de combustión se fijó en 3,25" W.C. a un 15% de exceso de aire con una temperatura del aire de 100° F.
Los nuevos quemadores se diseñaron para utilizar 0,3 lb de vapor/lb de gas combustible inyectado en el flujo de gas combustible para aumentar la reducción de NOx en caso necesario, ya que no se había previsto EFGR para esta aplicación. El uso de una pequeña cantidad de vapor era menos costoso que modificar la caldera para añadir aproximadamente un 14% de EFGR a fin de alcanzar el nivel de emisiones de NOx requerido de 0,03 lb/MM Btu (HHV).
Los nuevos quemadores se instalaron en la configuración de caja de viento del quemador existente. La huella del nuevo quemador era aproximadamente del mismo tamaño que la de los quemadores existentes, por lo que las modificaciones de la caldera para la instalación del quemador se redujeron al mínimo para reducir el coste total de instalación de la modernización.
La reconversión de las calderas supuso un gran reto debido a la antigüedad de las mismas y a la cantidad de información disponible para la aplicación. Sin embargo, una vez identificados y resueltos los problemas, las calderas pudieron alcanzar las emisiones de NOx de 0,03 lb/MM Btu y las emisiones de CO de 50 ppmv requeridas sin el uso de EFGR. El uso de la tecnología de mezcla Free-Jet con salientes de estabilización de la llama y las cuidadosas evaluaciones y ajustes sobre el terreno redujeron los costes iniciales de adaptación y los costes de mantenimiento y funcionamiento a largo plazo.
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