Um die immer strengeren Emissionskontrollen für befeuerte Anlagen zu erfüllen, sind Nachrüstungen von emissionsarmen Brennern an der Tagesordnung. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Brennerkonstruktion in erster Linie auf die Erfüllung der Emissionsanforderungen, wobei die künftigen Wartungsanforderungen an den Brenner fast völlig außer Acht gelassen wurden. Da der Schwerpunkt bei der Konstruktion so sehr auf der Erfüllung der Emissionsanforderungen und nicht auf den künftigen Wartungsanforderungen für die Brenner lag, hatten die Betreiber mit Brennern zu kämpfen, die zwar bei der Erstinstallation die Emissionsziele erfüllten, aber schnell zu einer Belastung für die Wartung wurden, um die geforderten Emissionswerte dauerhaft zu erreichen.
Durch die Kombination von Rückmeldungen aus der Praxis der Endverbraucher mit einem Verständnis der Faktoren, die zu einer kontinuierlichen Wartung der Brenner vor Ort führen, wird in diesem Beitrag aufgezeigt, wie wartungsarme Brennermerkmale mit den Anforderungen an eine emissionsarme Brennerkonstruktion kombiniert werden können und dennoch die Emissionsziele erfüllt werden. Der von Zeeco patentierte FreejetTM-Brenner der nächsten Generation beinhaltet diese wartungsarmen Merkmale.
In diesem Beitrag werden spezifische wartungsarme Konstruktionsmerkmale vorgestellt, die in die Brennerkonstruktion integriert werden sollten. Zu diesen Merkmalen gehören:
- Überprüfung des Designs von Gasdüsen mittels numerischer Strömungsmechanik (CFD)
- Auswahl des Gasanschlusses
- Überprüfung der Gasspeisung
- Mechanismus zur Steuerung der Verbrennungsluft
- Brenner-Kachelblock.
Auswirkungen der Brennerwartung (oder deren Fehlen) - Probleme, Ursachen, Abhilfemaßnahmen
Die Wartung von Brennern kann von vielen Faktoren abhängig sein. Bis vor kurzem gehörte die Emissionskontrolle in der Regel nicht zu diesen Faktoren. Eine fehlende oder unzureichende Konzentration auf eine ordnungsgemäße Brennerwartung kann zu verschiedenen unerwünschten Ergebnissen führen, darunter:
a) Brennerinstabilität - Flammen heben vom Brenner ab und zünden unregelmäßig. Dies stellt ein Sicherheitsrisiko für das Betriebspersonal dar, das versucht, die Brenner einzustellen, da die Flammen zurückschlagen können. Im schlimmsten Fall kann es zu einer Explosion des Heizgeräts kommen, bei der einige Brenner brennen, andere erloschen sind und sich der Feuerraum mit unverbranntem Gas füllt, das sich explosionsartig entzündet, wodurch das Heizgerät beschädigt und ein Sicherheitsrisiko für das Betriebspersonal entsteht.
b) Flammenqualität - Flammen, die sich nicht in einer kontrollierten, definierten Form entwickeln und die Prozessrohre durch Flammenaufprall beschädigen können. Eine schlechte Flammenqualität kann zu einer Verformung des Erhitzerbodens führen, wodurch der feuerfeste Boden, die Brennerkacheln oder der Erhitzerstahl beschädigt werden. Wenn die Flammenqualität ausreichend schlecht ist, kann sie auch den Durchsatz des Erhitzers durch Flammeneinwirkung auf die Prozessrohre einschränken, was zu einer Verkokung des Produkts in den Rohren führen kann.
c) Nicht nachhaltige oder über den zulässigen Werten liegende Emissionen - In der Vergangenheit wurde die Wartung von dem Wunsch bestimmt, mechanische Schäden am Erhitzer, das Auftreffen der Flamme auf die Rohre, die den Durchsatz des Erhitzers verringern könnten, oder sicherheitsbedingte Bedenken zu verringern. Jetzt ist es auch erforderlich, nachhaltige Emissionswerte zu erreichen. Kontinuierliche Emissionsmonitore (CEM) werden heute in vielen Anlagen eingesetzt, um die Abgasemissionen der Erhitzer kontinuierlich zu messen und zu melden. Bevor es CEMs gab, wurden viele Erhitzer für die jährliche Emissionsprüfung eingestellt und kaum präventiv gewartet, bis es an der Zeit war, die gewünschten Emissionswerte im folgenden Jahr wieder zu erreichen.
Schlussfolgerung
Die Einbeziehung von wartungsarmen Konstruktionsmerkmalen in die ursprüngliche Brennerkonstruktion senkt die Kosten für die Brennerwartung und führt zu einer nachhaltigen Emissionskontrolle.
Zu diesen Brennerkonstruktionsmerkmalen gehören:
- Beseitigen Sie Metall im Brennerhals
- Halten Sie Gasdüsen und Steigleitungen von der Strahlung des Feuerraums fern.
- Halten Sie Gassteigleitungen aus dem vorgewärmten Verbrennungsluftstrom heraus
- Verwendung einer Gasdüse mit geringer Metallmasse
- Eliminierung kleiner Stabilitäts-/Zündöffnungen und Maximierung der Öffnungsfläche in der Gasspitze
- Brenner so konstruieren, dass ein hoher Turndown erreicht wird, um das Einschalten der Gasdüsen zu vermeiden
- Lieferung einteiliger Brennerfliesen
- Einstellung des zahnradgetriebenen Luftdämpfers mit abgedichtetem Lager