2006년, 텍사스주 코퍼스 크리스티에 위치한 발레로(Valero) 정유 시설은 배출 규제를 준수하기 위해 두 대의 보일러에 Zeeco® GLSF FREE JET® 차세대저녹스(Low NOx) 도입했습니다. 이 보일러들은 설계 및 운영 조건이 동일했습니다. GLSF FREE JET 외부 연도 가스 재순환(EFGR)이 필요하지 않아 배출 규정을 충족하는 데 가장 경제적인 대안을 제공했습니다. 각 보일러는 70년이 넘은 노후 설비였기 때문에, 엄격한 배출 요건을 충족하기 위해 EFGR을 사용하지 않고 초저배출 버너로 개조하는 것은 어려운 과제였습니다.
개요
산업용 보일러의 버너 개조는 기존 연소 설비를 활용하여 NOx 배출량을 낮출 수 있는 경제적인 해결책입니다. 그러나 기존 버너 설치 공간에 맞는 차세대저녹스(Low NOx) 설계하는 것은 여전히 많은 응용 분야에서 업계의 과제로 남아 있습니다. 기존 공간과 후면 벽의 점화 제한 내에서 정상적으로 작동하면서도 상당한 수준의 NOx 감축을 달성할 수 있는 화염 패턴이나 프로파일을 갖춘 버너를 제작하는 것 또한 어려운 과제로 드러났습니다.
Zeeco 컴팩트한 기계적 설치 공간을 갖춘 특허 받은 차세대저녹스(Low NOx) FREE JET 기술을Zeeco . GLSF FREE JET 여러 보일러 버너 환경에서도 화염 간 상호작용을 극히 최소화한 화염 프로파일을 생성하는 동시에 더 짧은 화염 길이를 실현합니다.
운영 기업인 최종 사용자에게 있어 또 다른 주요 관심사 중 하나는 차세대저녹스(Low NOx) 총 소유 비용입니다. 이러한 버너는 기존의 배기가스 저감형 보일러 버너에 비해 유지보수 비용이 더 높을 수 있습니다. Zeeco 유사한 NOx 배출 성능을 달성하면서도 시중에서 가장 유지보수 비용이 적은 설계를 Zeeco . 본 논문에서는 이러한 설계 세부 사항, 구체적인 개조 설치 내용, 그리고 Valero의 코퍼스 크리스티 정유소에서 기존 보일러 버너를 개조하는 과정에서 얻은 교훈을 검토할 예정이며, 여기에는 유입 공기의 영향 및 여러 개조 적용 사례에 대한 현장 배출 테스트 결과도 포함됩니다.
원래 설계 조건
각 보일러에는 두 개의 기존 버너가 장착되어 있었습니다. 설비 설치 시기가 오래되어 보일러에 대한 정보는 제한적이었으며, 차세대 버너 개조에 관한 세부 사항 중 상당수는 70년 전에는 중요하게 여겨지지 않아 명확하게 문서화되지 않았습니다. 또한 일부 초기 설계 문서가 누락되어 있었습니다. Zeeco 기존의 각 전통식 버너를 FREE JET Zeeco FREE JET Zeeco . 새로운 버너의 열 방출 설계 값은 버너당 77.4 MM Btu/hr로 설정되었습니다. 연소 공기 압력 강하치는 과잉 공기 15%, 공기 온도 100°F 조건에서 3.25” W.C.로 설정되었습니다.
이 적용 사례에서는 EFGR(연료 가스 내 증기 주입)을 계획하지 않았기 때문에, 필요 시 NOx 저감 효과를 높이기 위해 연료 가스 흐름에 0.3 lb 증기/lb 연료 가스를 주입하도록 새로운 버너가 설계되었습니다. 소량의 증기를 사용하는 것이, 요구되는 NOx 배출 수준인 0.03 lb/MM Btu (HHV)를 달성하기 위해 약 14%의 EFGR을 추가하기 위해 보일러를 개조하는 것보다 비용이 적게 들었습니다.
새로운 버너는 기존 버너의 윈드박스 구성에 설치되었습니다. 새로운 버너의 설치 면적은 기존 버너와 거의 동일한 크기였기 때문에, 버너 설치를 위한 보일러 개조 작업은 최소화되어 개조 공사의 전체 설치 비용을 절감할 수 있었습니다.
결론
보일러의 노후화와 해당 적용 사례에 대한 정보 부족으로 인해 보일러 개조 작업은 매우 까다로웠습니다. 그러나 문제점을 파악하고 해결한 후, EFGR을 사용하지 않고도 보일러는 요구되는 NOx 배출량 0.03 lb/MM Btu 및 CO 배출량 50 ppmv를 달성할 수 있었습니다. 화염 안정화 레지가 적용된 FREE JET 기술을 활용하고, 현장 평가와 조정을 세심하게 수행함으로써 초기 개조 비용은 물론 장기적인 유지보수 및 운영 비용을 절감할 수 있었습니다.
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