PEMBAKARAN BOILER

Pembakaran bahan bakar fosil standar seperti gas alam dan minyak ASTM Grade dalam hasil boiler komersial dan industri di sembilan emisi berikut: 1. Karbon Dioksida 2. Nitrogen. 3. Oksigen. 4. Air. 5. Nitrogen Oksida. 6. Karbon monoksida 7. Belerang Oksida 8. Senyawa organik volatil (Hidrokarbon) 9. Particulate Matter. Lima terakhir produk dari pembakaran (nomor 5 sampai angka 9) dianggap polutan dan diketahui, baik secara langsung maupun tidak langsung, menyebabkan berbahaya mempengaruhi terhadap manusia dan lingkungan. Nitrogen Oksida (NOx) Meskipun ada bukti membuktikan NOx, dalam dirinya sendiri, adalah berbahaya bagi manusia, alasan utama adalah dianggap sebagai masalah lingkungan adalah karena inisiat reaksi yang menghasilkan produksi ozon dan hujan asam. Ozon dan hujan asam dapat merusak kain, menyebabkan karet untuk memecahkan, mengurangi visibilitas, kerusakan bangunan, hutan dan danau membahayakan, dan menyebabkan masalah kesehatan. Dengan mengendalikan tingkat NOx, bersama dengan polutan lain, tingkat hujan asam dan ozon dapat dikurangi. Polutan nitrogen utama yang dihasilkan oleh boiler oksida nitrat (NO) dan nitrogen dioksida (NO2), secara kolektif disebut sebagai NOx. Kontribusi dari sumber-sumber NOx berbeda untuk tingkat NOx total bervariasi antar wilayah metropolitan. Secara umum kontribusi sumber bergerak ke tingkat total berkisar NOx 60-80%, karena sumber stasioner, itu berkisar antara 20 sampai 40% Dalam boiler industri, NOx terutama dibentuk dalam dua cara: NOx • Thermal terbentuk ketika nitrogen dan oksigen di udara pembakaran menggabungkan dengan satu sama lain pada suhu tinggi dalam nyala api. Thermal NOx makeup mayoritas NOx terbentuk selama pembakaran gas dan minyak ringan. • Fuel NOx dibentuk oleh reaksi nitrogen dalam bahan bakar dengan oksigen di udara pembakaran. emisi NOx dari boiler dipengaruhi oleh banyak faktor. Faktor yang paling signifikan adalah api suhu dan jumlah nitrogen dalam bahan bakar, faktor lain adalah udara berlebih dan suhu pembakaran udara.

NOx Kontrol Kontrol NOx dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: 1. KONTROL PEMBAKARAN METODE POST. Metode ini alamat emisi NOx setelah pembentukan. Metode pembakaran pos kontrol meliputi: a Reduction) Non-Catalytic Selektif b) pengurangan katalitik Selektif.

2. TEKNIK KONTROL PEMBAKARAN. Teknik ini mencegah pembentukan NOx selama proses pembakaran (mereka umumnya tidak digunakan pada boiler dengan input kurang dari 100MMbtu / jam). Mereka termasuk: a) Rendah udara berlebih Memecat b) Nitrogen minyak Bahan Bakar Rendah. c) modifikasi Burner d) Air / Injeksi Uap e) Resirkulasi Flue Gas.

Catatan: Setiap hasil metode dalam derajat yang berbeda, NOx. Misalnya, ketika menembakkan gas alam, yang menembak udara lebih rendah biasanya mengurangi NOx sebesar 10%, resirkulasi gas buang 75%, dan pengurangan katalis selektif dengan 90%.

KONTROL PEMBAKARAN METODE POST

Selektif Non - Catalytic Reduction melibatkan injeksi agen NOx mengurangi seperti amonia atau urea, ke boiler gas buang pada suhu sekitar 760-8710C. Istirahat amonia atau urea bawah NOx dalam gas buang ke dalam air dan nitrogen atmosfer. Pengurangan katalis selektif non mengurangi NOx hingga 70%. Teknologi ini sangat sulit diterapkan untuk boiler industri yang memodulasi atau siklus sering. Hal ini karena amonia atau urea harus disuntikkan pada gas buang pada suhu gas buang yang spesifik, dan, dalam boiler industri yang memodulasi atau siklus sering, lokasi gas buang pada suhu tertentu terus berubah. Dengan demikian, tidak layak untuk diterapkan. Selective Catalytic Reduction melibatkan injeksi amoniak dalam gas buang boiler dengan adanya katalis. Katalis memungkinkan amonia untuk mengurangi tingkat NOx lebih rendah exhaust-suhu dari pengurangan non-katalitik selektif. Tidak seperti pengurangan non selektif katalitik, di mana gas buang harus sekitar 760 - 8710C, pengurangan katalis selektif dapat digunakan di mana gas buang berada di antara 260 - 6490C, tergantung katalis yang digunakan. Pengurangan katalis selektif dapat mengakibatkan pengurangan NOx hingga 90%. Namun, mahal untuk digunakan dan jarang bisa biaya dibenarkan pada boiler dengan input kurang dari 100MMBtu / jam

2. TEKNIK KONTROL PEMBAKARAN

teknik kontrol Pembakaran mengurangi jumlah emisi NOx dengan membatasi jumlah pembentukan NOx selama proses pembakaran. Hal ini biasanya dicapai dengan menurunkan suhu nyala api. teknik kontrol pembakaran lebih ekonomis daripada metode pembakaran pos dan sering digunakan pada boiler industri yang membutuhkan kontrol NOx.

Memecat Rendah Kelebihan Air Sebagai faktor keamanan untuk menjamin pembakaran yang sempurna, boiler kebakaran dengan udara berlebih. Salah satu faktor yang mempengaruhi pembentukan NOx pada boiler adalah tingkat udara berlebih. Udara tinggi tingkat berlebih (≥ 45%) dapat menghasilkan pembentukan NOx meningkat

karena kelebihan nitrogen dan oksigen di udara pembakaran memasuki api akan bergabung membentuk NOx termal. udara lebih rendah melibatkan membatasi jumlah udara berlebih yang memasuki proses pembakaran dalam rangka membatasi jumlah nitrogen tambahan dan oksigen yang masuk api. Membatasi jumlah udara berlebih memasuki api dicapai melalui desain burner dan dapat dioptimalkan melalui penggunaan kontrol oksigen trim. Rendah menembak udara berlebih dapat digunakan pada kebanyakan boiler dan umumnya hasil pengurangan NOx keseluruhan 5 -10% jika menembakkan gas alam.

Rendah Nitrogen Bahan Bakar Minyak Ketika pembakaran bahan bakar minyak, yang dibentuk oleh NOx nitrogen bahan bakar terikat dapat menjelaskan 20 -50% dari total tingkat NOx. Salah satu cara untuk mengurangi tingkat NOx dari minyak distilat boiler pembakaran adalah melalui penggunaan bahan bakar minyak nitrogen rendah. minyak nitrogen rendah dapat berisi hingga 15 - 20times kurang bahan bakar nitrogen terikat dari standar tanpa minyak 2 (kurang dari 0,001% nitrogen bahan bakar-terikat).

Modifikasi Burner modifikasi Burner untuk kontrol NOx melibatkan mengubah desain burner standar dalam rangka menciptakan api yang lebih besar. Hasil memperbesar nyala api pada suhu yang lebih rendah dan pembentukan NOx rendah thermal yang, pada gilirannya, hasil dalam menurunkan emisi NOx secara keseluruhan. Teknologi ini dapat diterapkan untuk jenis boiler yang paling dan ukuran. Hal ini paling efektif ketika menembakkan gas alam dan distilat bahan bakar minyak dan memiliki pengaruh yang kecil terhadap boiler minyak menembak berat Untuk memenuhi peraturan yang lebih ketat, modifikasi burner harus digunakan bersama dengan metode lain pengurangan NOx, seperti resirkulasi gas buang. Jika modifikasi burner dimanfaatkan secara eksklusif untuk mencapai tingkat NOx rendah (30ppm), merugikan mempengaruhi pada parameter operasi boiler seperti turndown, kapasitas, tingkat Co, dan efisiensi akan terjadi. Hal ini penting untuk menangani semua aspek kinerja boiler ketika memilih teknologi kontrol NOx.

Air / Uap injeksi Air atau batang dapat digunakan untuk mengurangi kadar NOx. Dengan menyuntikkan air atau uap ke dalam api, api suhu berkurang, sehingga menurunkan pembentukan NOx termal dan tingkat NOx secara keseluruhan. Suntikan ini dapat mengurangi NOx sampai 80% (ketika menembakkan gas alam) dan dapat menghasilkan pengurangan yang lebih rendah ketika minyak menembak. Ada batasan praktis untuk jumlah air atau uap yang dapat disuntikkan ke dalam api sebelum masalah kondensasi yang berpengalaman. Selain itu, di bawah kondisi operasi normal, air / injeksi uap digunakan dalam hubungannya dengan kontrol NOx metode lain seperti modifikasi burner atau resirkulasi gas buang.

Flue Gas Resirkulasi (FGR)

resirkulasi gas Buang adalah metode yang paling efektif untuk mengurangi emisi NOx dari boiler industri dengan input bawah 100MMBtu / h. FGR memerlukan sirkulasi kembali sebagian relatif sejuk gas buang kembali ke dalam proses pembakaran dalam rangka untuk menurunkan suhu api dan mengurangi

pembentukan NOx. Saat ini teknologi NOx paling efektif dan populer rendah untuk api-tabung dan boiler pipa air. Dan, dalam banyak aplikasi, tidak memerlukan peralatan tambahan pengurangan untuk mematuhi peraturan. Teknologi ini dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: 1. Eksternal resirkulasi menggunakan kipas eksternal untuk kembali mengedarkan gas buang kembali ke dalam api. Eksternal rute pipa gas buang dari stack untuk kompor. Katup mengontrol tingkat re-sirkulasi, berdasarkan masukan boiler. 2. resirkulasi gas buang Induced menggunakan kipas pembakaran udara untuk kembali mengedarkan gas buang kembali ke dalam api. Sebagian dari gas buang yang diarahkan oleh bekerja bebek atau internal untuk kipas udara pembakaran, di mana mereka dicampur dengan udara pembakaran dan diperkenalkan ke dalam api melalui kompor. Baru desain FGR diinduksi yang memanfaatkan desain FGR terpisahkan menjadi populer di kalangan pemilik boiler dan operator karena desain tidak rumit dan kehandalan. Secara teoritis, tidak ada batasan untuk jumlah pengurangan NOx dengan FGR, praktis, ada batas, fisik layak. Batas pengurangan NOx bervariasi untuk Nomor bahan bakar yang berbeda; 80% untuk gas alam dan 20 -25% untuk minyak bakar standar. Tren saat ini dengan teknologi NOx rendah untuk desain boiler dan peralatan NOx rendah sebagai paket. Merancang sebagai paket yang benar memungkinkan teknologi kontrol NOx secara khusus disesuaikan untuk menyesuaikan fitur desain tungku boiler, seperti bentuk, volume, dan pelepasan panas. Dengan merancang teknologi NOx rendah sebagai paket dengan boiler, dampak negatif dari NOx rendah pada parameter operasi boiler seperti turndown, kapasitas, efisiensi, dan tingkat CO dapat diatasi dan diminimalkan.

MEMILIH TEKNOLOGI NOx TERBAIK

kontrol NOx tertentu dapat memperburuk kinerja boiler sementara kontrol lain lumayan dapat meningkatkan kinerja. Aspek boiler yang akan terpengaruh meliputi: 1. Turndown Memilih teknologi NOx rendah yang pengorbanan turndown dapat memiliki efek yang merugikan banyak boiler. Ketika memilih kontrol NOx, bahwa boiler harus memiliki kemampuan turndown minimal 4: 1 atau lebih, untuk mengurangi biaya operasi dan jumlah ON / OFF siklus. Sebuah boiler burner menggunakan standar dengan rasio 04:01 turndown siklus bisa sesering 12 kali per jam atau 288times sehari karena boiler harus mulai masukan siklus di bawah kapasitas 25%. Dengan itu siklus, pra dan pasca - purge aliran udara menghilangkan panas dari boiler dan mengirimkannya keluar tumpukan. Kerugian energi dapat dikurangi dengan menggunakan pembakar turndown tinggi (sebagai 10:1), yang menjaga boiler pada bahkan pada tingkat pembakaran rendah. Setiap siklus boiler kali mati, sebelum ia datang kembali, harus melalui urutan-up bintang khusus untuk jaminan keamanan, dibutuhkan sekitar dua menit untuk mendapatkan boiler kembali on line. Jika ada permintaan beban mendadak, respon tidak dapat dipercepat. Menjaga boiler pada menjamin respon yang cepat untuk memuat perubahan. Sering bersepeda juga memburuk komponen boiler. Kebutuhan untuk pemeliharaan, kemungkinan kegagalan komponen, dan meningkatkan boiler downtime. Catatan:

Turndown boiler adalah rasio dari input maksimum bahan bakar boiler dibandingkan dengan masukan bahan bakar minimum. Sebagai contoh, masukan bahan bakar maksimum sebesar 10.000.000 / jam Btu dan masukan bahan bakar minimal 200.000 / jam Btu akan ransum 05:01 turndown (10.000.000 Btu / jam dibagi dengan 200.000 / jam Btu. Kapasitas Ketika memilih kontrol yang terbaik kapasitas, NOx dan turndown harus dipertimbangkan bersama-sama karena beberapa teknologi kontrol NOx membutuhkan boiler de-rating dalam rangka mencapai dijamin pengurangan NOx. Sebagai contoh, api membentuk (terutama memperbesar nyala api untuk menghasilkan temperatur nyala yang lebih rendah - lebih rendah sehingga NOx tingkat) dapat meminta boiler de-rating, karena api berbentuk bisa menimpa pada dinding tungku pada tingkat pembakaran yang lebih tinggi. Namun, persyaratan kapasitas boiler biasanya ditentukan oleh beban maksimum dalam uap / sistem air panas. Oleh karena itu, boiler mungkin besar untuk kondisi beban yang khas yang mungkin terjadi. Jika boiler besar, kemampuannya untuk menangani beban minimum tanpa bersepeda terbatas. Karena itu, ketika memilih NOx kontrol yang paling tepat, kapasitas dan turndown harus dipertimbangkan bersama-sama untuk seleksi boiler yang tepat dan untuk memenuhi persyaratan sistem beban secara keseluruhan. Efisiensi Beberapa NOx rendah kontrol mengurangi emisi dengan menurunkan suhu nyala api, terutama di boiler dengan input kurang dari 100 / jam MMBtu. Mengurangi temperatur nyala mengurangi perpindahan panas radiasi dari api dan dapat menurunkan efisiensi boiler. Kerugian efisiensi karena suhu api yang lebih rendah dapat dikompensasikan dengan memanfaatkan komponen eksternal, seperti economizer. Atau, teknik offset dapat inheren dalam desain NOx. Salah satu teknologi yang offset kerugian efisiensi karena suhu api yang lebih rendah dalam boiler firetube adalah resirkulasi gas buang. Meskipun kehilangan perpindahan panas radiasi bisa mengakibatkan kerugian efisiensi, gas buang diresirkulasi meningkatkan aliran massa melalui boiler - sehingga perpindahan panas konvektif dalam tabung lewat meningkat. Peningkatan perpindahan panas konvektif mengkompensasi kerugian dalam transfer panas berseri-seri, tanpa kehilangan efisiensi bersih. Ketika mempertimbangkan teknologi pengendalian NOx, ingat, tidak perlu mengorbankan efisiensi untuk pengurangan NOx. Kelebihan Air pasokan udara berlebih A boiler menyediakan untuk operasi yang aman atas kondisi stoikiometri. Sebuah burner khas biasanya diatur dengan udara berlebih 10-20% (2-4 O2%). kontrol NOx yang membutuhkan lebih tinggi tingkat udara berlebih dapat mengakibatkan bahan bakar yang digunakan untuk memanaskan udara daripada memindahkannya ke energi yang dapat digunakan. Dengan demikian, peningkatan stack kerugian dan efisiensi boiler berkurang terjadi. kontrol NOx yang memerlukan mengurangi tingkat udara berlebih dapat mengakibatkan api kekurangan oksigen dan meningkatkan kadar karbon monoksida atau hidrokarbon yang tidak terbakar. Cara terbaik adalah untuk memilih teknologi NOx kontrol yang memiliki pengaruh yang kecil terhadap udara berlebih. Karbon Monoksida (CO) EMISI

suhu api tinggi dan udara intim / pencampuran bahan bakar sangat penting untuk emisi CO rendah.

Beberapa teknologi kontrol NOx digunakan pada ketel industri dan komersial mengurangi kadar NOx dengan menurunkan suhu api dengan memodifikasi udara / bahan bakar pola pencampuran. Suhu nyala api yang lebih rendah dan penurunan intensitas pencampuran dapat menghasilkan tingkat CO yang lebih tinggi. Selama pembakaran, karbon dalam bahan bakar mengoksidasi melalui serangkaian reaksi untuk membentuk karbon dioksida (CO2). Namun, 100 persen konversi karbon menjadi CO2 jarang dicapai dalam praktek dan karbon beberapa hanya mengoksidasi ke langkah menengah, karbon monoksida. boiler yang lebih tua umumnya memiliki tingkat yang lebih tinggi CO dari peralatan baru karena CO baru-baru ini menjadi perhatian dan pembakar tua tidak dirancang untuk mencapai tingkat rendah CO. Dalam peralatan hari ini, tingginya tingkat emisi karbon monoksida terutama hasil dari pembakaran tidak lengkap karena desain burner miskin atau kondisi pembakaran (misalnya, suatu yang tidak benar udara ke rasio bahan bakar) atau mungkin sebuah tungku bocor. Melalui perawatan burner yang tepat, inspeksi, operasi, atau dengan meningkatkan peralatan atau memanfaatkan sebuah paket kontrol oksigen, pembentukan karbon monoksida dapat dikendalikan pada tingkat yang dapat diterima. Total Performance Memilih paket kontrol yang terbaik NOx rendah harus dibuat dengan kinerja boiler total dalam pikiran. Pertimbangkan aplikasi. Selidiki semua karakteristik dari teknologi kontrol dan efek teknologi terhadap kinerja boiler. Suatu pengendalian NOx teknologi yang menghasilkan pengurangan NOx terbesar belum tentu yang terbaik untuk aplikasi atau yang terbaik bagi turndown tinggi, kapasitas yang memadai, efisiensi tinggi, udara berlebih yang cukup, atau lebih rendah CO Rendahnya baru menyediakan teknologi pengurangan NOx NOx tanpa mempengaruhi boiler total kinerja.

Sulfur Oksida (Sox) Alasan utama senyawa belerang, atau SOx, diklasifikasikan sebagai polutan adalah karena mereka bereaksi dengan uap air (dalam gas buang dan atmosfer) untuk membentuk kabut asam sulfat. Airborne asam sulfat telah ditemukan dalam kabut, asap, hujan asam, dan salju. Asam sulfat juga telah ditemukan di danau, sungai, dan tanah. Asam ini sangat korosif dan berbahaya bagi lingkungan. Pembakaran bahan bakar yang mengandung belerang hasil (terutama minyak dan batubara) di polutan yang terjadi dalam bentuk SO2 (sulfur dioksida) dan SO3 (trioksida belerang), bersama-sama disebut sebagai SOx (oksida belerang). Tingkat SOx yang dipancarkan secara langsung tergantung pada kandungan sulfur bahan bakar. Tingkat emisi SOx tidak tergantung pada ukuran atau desain boiler burner. Biasanya, sekitar 95% dari belerang dalam bahan bakar akan dipancarkan sebagai SO2, 1-5% sebagai SO3, dan 1-3% sebagai partikulat sulfat. Sulfat partikulat tidak dianggap sebagai bagian dari emisi total SOx. Secara historis, SOx polusi telah dikendalikan oleh baik dispersi atau pengurangan. Dispersi melibatkan penggunaan suatu tinggi stack, yang memungkinkan pelepasan polutan tinggi di atas tanah dan atas setiap bangunan di sekitarnya, gunung, atau bukit-bukit, dalam rangka untuk membatasi emisi SOx permukaan tanah. Hari ini, dispersi saja tidak cukup untuk memenuhi persyaratan emisi yang lebih ketat SOx; metode pengurangan juga harus digunakan. Metode pengurangan SOx termasuk beralih ke bahan bakar sulfur rendah, desulfurizing bahan bakar, dan memanfaatkan desulfurisasi gas buang (FGD) sistem. Desulfurisasi bahan bakar, yang terutama

berlaku untuk batubara, melibatkan menghilangkan belerang dari bahan bakar sebelum terbakar. desulfurisasi gas asap melibatkan penggunaan scrubber untuk menghilangkan emisi SOx dari gas buang. sistem gas desulfurisasi Buang diklasifikasikan sebagai non-regenerable atau regenerable. Non-regenerable FGD sistem, jenis yang paling umum, menghasilkan produk limbah yang harus dibuang secara benar. Regenerable FGD mengubah sampah dengan produk menjadi produk berharga, seperti asam belerang atau sulfat. pengurangan emisi SOx sebesar 90-95% dapat dicapai melalui FGD. Desulfurisasi bahan bakar dan FGD terutama digunakan untuk mengurangi emisi SOx untuk boiler utilitas besar. Umumnya teknologi tidak bisa dibenarkan atas biaya boiler industri. PARTIKULAT MATERI (PM) Emisi partikulat (PM) dari sumber pembakaran terdiri dari berbagai jenis senyawa, termasuk nitrat, sulfat, karbon, oksida, dan setiap elemen uncombusted dalam bahan bakar. polutan Partikulat bisa korosif, beracun untuk tanaman dan hewan, dan berbahaya bagi manusia. Materi partikulat emisi umumnya diklasifikasikan ke dalam dua kategori, PM2.5 dan PM10. PM10 adalah partikel dengan diameter kurang dari 10 mikron. Semua materi partikulat dapat menimbulkan masalah kesehatan. Namun, kekhawatiran terbesar adalah dengan PM10, karena kemampuannya untuk memotong sistem alami tubuh penyaringan. PM emisi terutama tergantung pada bahan bakar kelas dipecat dalam boiler. Umumnya, tingkat AM dari gas alam secara signifikan lebih rendah daripada minyak. distilasi minyak mengakibatkan emisi partikulat jauh lebih rendah daripada minyak sisa. Ketika minyak berat pembakaran, partikulat tingkat terutama tergantung pada empat unsur bahan bakar: belerang, abu, residu karbon, dan asphaltenes. Konstituen ini ada di bahan bakar minyak, khususnya minyak residu, dan memiliki pengaruh besar pada partikulat emisi. Dengan mengetahui tingkat bahan bakar konstituen tersebut, partikulat emisi untuk minyak dapat diperkirakan. Gas alam merupakan salah satu pembakaran bahan bakar utama yang digunakan di seluruh industri. Gas alam terdiri dari persentase yang tinggi dari metana yang umumnya sekitar diatas 85% dan jumlah bervariasi etana, propana dan inert. Karena gas alam merupakan bahan bakar gas, filterable emisi partikel-materi biasanya rendah, masalah pembakaran Partikulat gas alam telah diperkirakan kurang dari satu mikrometer dalam ukuran. Hal Meningkatkan emisi partikulat dapat menyebabkan dari udara yang buruk / pencampuran bahan bakar. Metode yang paling efektif adalah dengan memanfaatkan bahan bakar bersih. tingkat emisi partikel dapat diturunkan dengan beralih dari sisa untuk distilat minyak atau dengan beralih dari minyak distilat untuk gas alam. Selain itu, melalui burner proper penyesuaian-up, dan pemeliharaan, partikulat emisi dapat diminimalkan, tetapi tidak sejauh dicapai dengan beralih bahan bakar. ATSIRI SENYAWA ORGANIK (VOC) / HIDROKARBON (HCS) Senyawa organik volatil atau VOC, adalah senyawa yang mengandung kombinasi dari karbon, hidrogen, dan kadang-kadang oksigen. Menguapkan VOC mudah sekali dipancarkan ke udara dan keprihatinan karena peran mereka dalam formasi permukaan tanah ozon. Mengacu pada kinerja boiler, mereka sering disebut sebagai hidrokarbon dan umumnya dibagi menjadi dua kategori - metana dan non-metana. Pembentukan dalam boiler terutama hasil dari pembakaran miskin atau tidak lengkap. .