Umstellung von Festbrennstoff auf Erdgas für bestehende Kesselanwendungen

Zeeco wurde von einem großen Industriebetrieb kontaktiert, um ihn bei der Brennstoffumstellung eines für feste Brennstoffe ausgelegten Heizkraftwerks zu unterstützen. Aufgrund der aktuellen Vertragsbedingungen und des Wettbewerbs in der Branche wird der Eigentümer der Anlage vertraulich behandelt.

Abstrakt

Die jüngsten Entdeckungen riesiger Erdgasvorkommen in den Vereinigten Staaten haben zu einer erhöhten Erdgasproduktion und damit zu niedrigeren Preisen geführt. Petrochemische Anlagen stellen ihre Kessel auf feste Brennstoffe um, da Erdgas eine kostengünstige und effiziente Brennstofflösung darstellt. Erdgas ist nicht nur wirtschaftlich vorteilhaft, sondern auch ökologisch effizient, da es billiger ist und weniger SO2, NOx und CO2 emittiert. Da immer mehr Anlagen die Umstellung von Kesselbrennstoffen in Erwägung ziehen, ist es wichtig, alle Aspekte der Umstellung zu verstehen, von der thermischen Bewertung des Kessels bis hin zur kompletten Konstruktion, Lieferung und Installation des neuen Feuerungssystems.

Wir werden spezifische Details und empfohlene Praktiken aus einer kürzlich durchgeführten Brennstoffumstellung für einen ZWS-Kessel vorstellen, der für eine Wärmezufuhr von 1,4 Milliarden Btu/h für die maximale Dauerdampfleistung ausgelegt ist. Wir werden auch die Ergebnisse der thermischen Leistung, die Konstruktion und Lieferung des kompletten neuen Gasfeuerungssystems und die Unterstützung bei der Umstellung der Kesselmodifikationen und der Installation des Feuerungssystems erläutern.

Die Hauptziele des Projekts lauten wie folgt

• Vollständige Umstellung von Petrolkoksbefeuerung auf Erdgas
• Beibehaltung der Kesseldampfleistung (~1200 kpph)
• Erfüllt die zulässigen NOx-Anforderungen - 0,07 lbs/MMBtu
• 25-100% Wärmezufuhr für NOx-Emissionen
• Minimale oder keine Auswirkungen auf die Gestaltung des Kessels am Wasser

Der Eigentümer stellte die ursprünglichen Kesselkonstruktionsdaten zur Verfügung, damit Zeecodie möglichen Optionen für die Nachrüstung des Kesselbrenners prüfen konnte. Dies war der erste von zwei Kesseln, die nachgerüstet werden mussten. Zwei Schwesteranlagen wurden etwa drei Jahre zuvor mit festen Brennstoffen gebaut und in Betrieb genommen. Die Blöcke waren ursprünglich mit Erdgas-Anfahrbrennern konzipiert und für die Hauptbrennstoffversorgung über Petrolkoks in Betrieb genommen worden. Der Petrolkoks sollte über ein zirkulierendes Wirbelschichtsystem befeuert und verbrannt werden. Nach anfänglicher Beratung durch den Anlageneigentümer stellte dieser fest, dass sein Petrolkoks-Brennstoffvertrag nicht mehr kosteneffizient war, da dieser Brennstoff erheblich teurer war als ursprünglich im Budget des Anlagensystems veranschlagt. Die Kessel waren erst seit weniger als zwei Jahren in Betrieb, als die Entscheidung zur Umstellung auf Erdgas getroffen wurde.

Einführung in die Free-Jet-Technologie

Die Free-Jet-Brennerserie Zeeco wurde mit dem speziellen Ziel entwickelt, die IFGR-Menge zu maximieren, um die thermischen NOx-Emissionen zu reduzieren, ohne die Brennerleistung in Bezug auf Flammenlänge, Turndown und Stabilität zu beeinträchtigen. Die Maximierung der IFGR bedeutet, dass viele der Probleme, die mit der Verwendung hoher EFGR-Werte zur Erreichung niedriger Emissionen verbunden sind, reduziert oder beseitigt werden können. Insbesondere die Free-Jet-Konstruktion von Zeecoreduziert oder eliminiert die Notwendigkeit von EFGR, indem sie die Gebläseleistung reduziert, den Turndown erhöht, die Wartung reduziert und die Flammenqualität verbessert.

Schlussfolgerung

Die Dampflast und die Emissionen des Kessels wurden innerhalb kürzester Zeit erreicht, und der Anlagenbesitzer war in der Lage, die Anlage innerhalb von weniger als einem Monat nach der ersten Inbetriebnahme des Kessels mit Strom zu versorgen. Nach der endgültigen Inbetriebnahme betrieb der Betreiber den Kessel und die Turbine/den Generator über drei Monate lang nahe der Auslegungsleistung. Die Anstrengungen, die in das gesamte Projekt vor und nach der Auftragsvergabe gesteckt wurden, haben zum Gesamterfolg der Kesselumrüstung beigetragen. Die Einbindung des Anlagenbesitzers und der drei primären technischen Parteien führte zu einem vollständig integrierten Entwurf, der von allen geprüft wurde, um den rechtzeitigen Erfolg des Projekts zu gewährleisten. Aufgrund des Erfolgs des ersten Kessels erhielt Zeeco den Auftrag für den zweiten Umbau des ZWS-Kessels, der Mitte 2014 mit der Installation und Inbetriebnahme beginnen wird.