يمكن أن يكون التعديل التحديثي لمواقد أكاسيد النيتروجين منخفضة في التطبيقات الحالية حلا اقتصاديا لتحقيق مستويات منخفضة من انبعاثات أكاسيد النيتروجين من المعدات المشتعلة الحالية. عادة ، تتطلب مواقد أكاسيد النيتروجين المنخفضة إما إعادة تدوير غاز المداخن الخارجي (EFGR) أو التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR) لتحقيق انبعاثات أكاسيد النيتروجين البالغة 9 جزء في المليون و 50 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون أو أقل. كان تصميم بصمة موقد أكاسيد النيتروجين منخفضة تتناسب مع فتحة الموقد الحالية أثناء العمل بشكل صحيح ضمن قيود طول الإطلاق وتحقيق أهداف الانبعاثات بدون EFGR تحديا صناعيا. واجهت شركة داو للكيماويات في بيتسبرغ ، كاليفورنيا ، هذا التحدي عندما طلب من فرن سخان Dowtherm® أن يعمل بأقل من 9 جزء في المليون من أكاسيد النيتروجين و 50 جزء في المليون من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. Zeeco زودت داو بالجيل التالي من التعديل التحديثي للشعلة النفاثة الحرة GLSF الحاصل على براءة اختراع والذي يوفر بصمة ميكانيكية صغيرة ، وملف تعريف لهب مضغوط ، وأطوال لهب أقصر.
يمكن لتقنية Zeeco® Next Generation Ultra-Low Nox Free-Jet Burner إنتاج انبعاثات أكاسيد النيتروجين أقل من 9 جزء في المليون بدون EFGR. ينتج الموقد النفاث الحر GLSF ملف تعريف اللهب مع تفاعل محدود للغاية من اللهب إلى اللهب لتركيبات الموقد ، مع تحقيق أطوال لهب أقصر. يستخدم تصميم الموقد "free jet" نظرية الخلط لتعظيم كمية المنتجات الداخلية الخاملة للاحتراق (غاز المداخن) الممزوجة بغاز الوقود في غرفة الاحتراق لإنتاج خليط وقود متجدد من الغاز وغاز المداخن. ثم يحترق الخليط الناتج في عملية الاحتراق بدرجة حرارة لهب ثابت الحرارة أقل وينتج انبعاثات أكاسيد النيتروجين أقل بطبيعتها.
مصدر قلق ثانوي في الصناعة لشركة تشغيل المستخدم النهائي هو التكلفة الإجمالية للملكية للجيل التالي من مواقد أكاسيد النيتروجين منخفضة للغاية. كان لبعض التصاميم في السوق تكاليف صيانة أعلى مقارنة بمواقد الانبعاثات التقليدية. تعويض هذه التكاليف هو تقليل استخدام أنظمة EFGR أو SCR باهظة الثمن لتحقيق الحد المطلوب من أكاسيد النيتروجين.
Zeeco ستستعرض التفاصيل الهندسية لموقد Free-Jet المستخدم في تطبيق Dow ، وكيف يعالج التصميم تحديات الانبعاثات وتكلفة الملكية ، ومناقشة النتائج الميدانية الناجحة التي تم التحقق منها.
وصف التطبيق
واجهت شركة داو للكيماويات في بيتسبرغ ، كاليفورنيا تطبيقا صعبا للانبعاثات يتطلب انبعاثات أقل من 9 جزء في المليون من أكاسيد النيتروجين لفرن سخان Dowtherm® الخاص بهم. يتطلب الفرن شعلة واحدة مصممة لتحقيق أقصى إطلاق للحرارة يبلغ 26 مم وحدة حرارية بريطانية / ساعة (6.55 مم كيلو كالوري / ساعة). كان الفرن عبارة عن تصميم أسطواني عمودي ، مع ملف حلزوني ثنائي التمرير. تم توفير هواء الاحتراق للموقد في درجة الحرارة المحيطة عبر نظام إمداد السحب القسري. في أقصى مهمة ، تم تصميم نظام هواء الاحتراق لتوفير ضغط هواء H2O (76.2 مم H2O) 3 بوصة إلى الموقد. كان ارتفاع الفرن 21.6 قدم (6,584 مم) بقطر دائرة أنبوب الفرن 9.5 قدم (2,896 مم). كان حجم الفرن حوالي 1530 قدما 3 (43.3 م 3) وتم تصميمه لدرجة حرارة غاز المداخن 1700 درجة فهرنهايت (926.7 درجة مئوية). كان إطلاق الحرارة لكل مساحة أرضية حوالي 350,945 وحدة حرارية بريطانية / قدم 2 (994,964 كيلو كالوري / م 2). عادة ما تعتبر التطبيقات التي يكون فيها إطلاق الحرارة لكل مساحة أرضية أعلى من 350,000 وحدة حرارية بريطانية / قدم2 صعبة لأن درجة الحرارة التي يحدث فيها معظم تكوين أكاسيد النيتروجين الحرارية تكون عند أو أعلى من 1,600 درجة فهرنهايت.
تعتبر التعديلات التحديثية للموقد في التطبيقات التي تتطلب انبعاثات أكاسيد النيتروجين إلى 9 جزء في المليون أو أقل مشاريع صعبة لأنها تتطلب عادة إما استخدام إعادة تدوير غاز المداخن الخارجي (EFGR) أو التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR). يعد توفير الجيل التالي من بصمة موقد أكاسيد النيتروجين المنخفضة التي تتناسب مع فتحة الموقد الحالية مصدر قلق آخر. كما أثبت الجيل التالي من أنماط أو ملامح لهب موقد أكاسيد النيتروجين المنخفضة التي يمكن أن تعمل بشكل صحيح ضمن قيود طول إطلاق النار أنها تمثل تحديا صناعيا. Zeecoتم تصميم GLSF Free-Jet Burner لاستخدام ما يقرب من 0.6 رطل من غاز الوقود البخاري / رطل المحقون في تيار الهواء لزيادة تقليل أكاسيد النيتروجين إذا لزم الأمر حيث لم يتم التخطيط ل EFGR لهذا التطبيق. كان استخدام كمية صغيرة من البخار أقل تكلفة من إعادة صياغة الفرن لإضافة ما يقرب من 25٪ إلى 35٪ EFGR ، أو نظام SCR المطلوب عادة لتحقيق مستوى انبعاثات أكاسيد النيتروجين المطلوب.
استنتاج
قامت شركة داو كيميكال في بيتسبرغ ، كاليفورنيا ، بتركيب واحد Zeeco GLSF-16 Free-Jet Burner لتلبية متطلبات انبعاثات أكاسيد النيتروجين أقل من 9 جزء في المليون لفرن Dowtherm® الخاص بهم. عادة ما يتم تحقيق التطبيقات التي تتطلب أقل من 9 جزء في المليون باستخدام إعادة تدوير غاز المداخن الخارجي (EFGR) أو التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR). ومع ذلك ، بالنسبة لمشروع التعديل التحديثي هذا ، Zeeco زودت داو بتقنية الجيل التالي من أكاسيد النيتروجين المنخفضة للغاية التي تتميز ببصمة ميكانيكية صغيرة جدا ، وملف تعريف لهب مضغوط ، وأطوال لهب أقصر. بمجرد التثبيت في الميدان ، تم التحقق من الانبعاثات من قبل طرف ثالث لتكون أقل من 6 جزء في المليون من انبعاثات أكاسيد النيتروجين مع أقل من 3 جزء في المليون من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. كانت القدرة على تلبية متطلبات الانبعاثات دون استخدام أنظمة إعادة تدوير غاز المداخن الخارجية (EFGR) أو التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR) مفيدة لشركة داو.
تحميل الورقة الفنية