既存ボイラーの固体燃料から天然ガスへの転換について

Zeeco は、大規模な産業プラントのオーナーから、ユーティリティ設計の固体燃料CFBの燃料切り替えを支援するよう連絡を受けた。現在の契約要件と業界の競争上の性質により、プラント所有者の秘密は守られます。

概要

近年、米国では膨大な天然ガスの埋蔵量が発見され、天然ガスの生産量が増加し、価格が低下しています。石油化学施設では、費用対効果が高く効率的な燃料ソリューションとして、ボイラーの固体燃料を天然ガスに転換することが行われています。天然ガスは経済的なメリットがあるだけでなく、価格が安く、SO2、NOx、CO2の排出が抑えられるため、環境面でも効率的です。ボイラーの燃料転換を検討する施設が増える中、ボイラーの熱評価から新しい焼成システムの設計、供給、設置まで、転換のあらゆる面を理解することが重要となっています。

最大連続蒸気定格で 14 億 Btu/hr の熱入力に設計された最近の循環流動層 (CFB) ボイラーの燃料変換アプリケーションから、具体的な詳細と推奨事項を提供します。また、熱性能の結果、完全な新しいガス燃焼システムの設計と供給、ボイラーの改造と燃焼システムの設置詳細のための設置変換支援についても検討します。

プロジェクトの主な目標は次のとおりです。

• 石油コークス焚きから天然ガスへの完全転換
• ボイラー蒸気設計容量（～1200kpph）を維持する。
• 許容NOx要件に適合 - 0.07 lbs/MMBtu
• NOx排出量に対して25～100%の熱入力
• ボイラー水辺のデザインへの影響は最小限またはゼロ

所有者は、Zeecoがボイラー・バーナー改造の可能性を検討するために、オリジナルのボイラー設計情報を提供した。このボイラーは、改造が必要な2基のボイラーのうちの1基目であった。 2基の姉妹機は、約3年前に固体燃料で建設／試運転された。これらのユニットは当初、天然ガス始動用バーナーで設計され、主燃料を石油コークスで賄うように試運転されていた。石油コークスは、循環流動床システムで燃焼される予定だった。プラント・オーナーからの最初の助言によると、この燃料原料の価格がプラント・システムの予算で当初見積もられていた価格より大幅に高くなったため、ペットコークス燃料契約はもはや費用対効果がないと指摘された。天然ガスへの切り替えが決定されたとき、ボイラーはまだ2年未満しか稼動していなかった。

フリージェット技術入門

Zeeco フリージェット・バーナー・シリーズは、火炎長さ、ターンダウン、安定性などのバーナー性能を犠牲にすることなく、熱NOx排出量を削減するためにIFGR量を最大化するという特定の目的で設計された。IFGRを最大化するということは、低排出ガスを達成するために高レベルのEFGRを使用することに関連する問題の多くを低減または排除できることを意味する。具体的には、Zeecoのフリージェット設計は、送風機の使用電力を削減し、ターンダウンを増加させ、メンテナンスを減らし、火炎の質を改善することによって、EFGRの必要性を劇的に削減または排除します。

結論

ボイラの蒸気負荷と排出量は非常にタイムリーな方法で達成され、プラント所有者は最初のボイラ起動後1ヶ月以内に発電を開始することができた。プラント・オーナーは、最終試運転後3ヵ月以上にわたって、ボイラーとタービン／発電機を設計容量近くで運転した。受注前と受注後のプロジェクト全体にかけられた努力が、ボイラー転換の全体的な成功につながった。プラント・オーナーと3つの主要エンジニアリング・パーティによる統合は、プロジェクトのタイムリーな成功を確実にするため、全員によってレビューされた完全に統合された設計につながった。最初のボイラーの成功に基づき、Zeeco 、2回目のCFBボイラー改造を受注し、2014年半ばに据付と試運転を開始する予定である。