Effizienzsteigerung für Primärreformer (SMR)
Steam Methane Reformer: Engpassbeseitigung und Verbesserung des Ofenwirkungsgrads für die Ammoniak- und Methanolproduktion
Der verbesserte Wirkungsgrad des Ofenraums kann genutzt werden, um übermäßige Temperaturen in der Konvektionszone zu senken, die Kapazität des Steam Methane Reformers zu erhöhen oder die Lebensdauer der Katalysatorrohre zu verlängern. Die Abdichtung der Feuerfestwände mit dem Keramikbeschichtungswerkstoff bietet weitere Vorteile. Die Beschichtung wurde erfolgreich in Synthesegasreformern unterschiedlicher Bauart in Anlagen zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Wasserstoff eingesetzt.
Effizienzsteigerungen für Ammoniak- und Methanolanlagen
Der verbesserte Strahlungswirkungsgrad des Ofenraums kann genutzt werden, um:
- Übermäßige Temperaturen in der Konvektionszone zu senken
- Die Verarbeitungskapazität des Reformers zu erhöhen
- Die Lebensdauer der Katalysatorrohre zu verlängern
Durch die Abdichtung der Feuerfestoberflächen mit unserem Keramikbeschichtungswerkstoff entstehen weitere Vorteile, darunter geringere Energieverluste und eine gleichmäßigere Wärmeverteilung. Die Beschichtung wurde weltweit erfolgreich in Synthesegasreformern unterschiedlicher Bauart in Anlagen zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Wasserstoff eingesetzt.
Video ansehen: Cetek-Hochemissionsbeschichtung für das Feuerfestmaterial direktbefeuerter Prozessöfen
Thermischer Wirkungsgrad des Steam-Methane-Reformer-Ofens
SMR erreichen typischerweise einen thermischen Wirkungsgrad von 45 bis 60 %. Weitere 35 bis 50 % der Wärme werden aus dem Rauchgas in der Konvektionszone des Reformers zurückgewonnen. Diese Wärme dient anschließend zur Vorwärmung des Reformereinsatzstoffs und der Prozessluft, zur Überhitzung von Dampf sowie zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser oder Verbrennungsluft.
Der thermische Wirkungsgrad wird durch Keramikbeschichtungen mit hoher Emissivität verbessert, die die Wärmeübertragung durch Strahlung von den Ofenwänden zu den Katalysatorrohren erhöhen. Die tatsächlich erzielbare Verbesserung hängt jedoch von der Bauart des Reformers und den realen Betriebsbedingungen ab.
Seitenwand- und terrassenwandbefeuerte Reformer, wie sie häufig in Ammoniak- und Methanolanlagen eingesetzt werden, erzielen besonders gute Ergebnisse, da sie die verstärkte Strahlung der Ofenwände wirksamer nutzen können.
Oberflächenemissivität des Reformers und ihre Auswirkungen
Oberflächen mit hoher Emissivität strahlen Energie über ein breiteres Wellenlängenspektrum ab und verringern dadurch Störungen durch CO₂ und H₂O im Rauchgas. Trifft Flammenstrahlung auf eine Oberfläche mit hoher Emissivität, wird sie absorbiert und als Schwarzkörperstrahlung erneut emittiert. Dadurch dringt sie tiefer in die Ofenatmosphäre ein und erwärmt die Katalysatorrohre wirksamer.
Oberflächen mit niedriger Emissivität reflektieren dagegen die unveränderte Strahlung. Diese wird leichter vom Rauchgas absorbiert und über den Kamin abgeführt, wodurch Energie verloren geht.
Eine effizientere Wärmeübertragung durch Strahlung senkt die Rauchgastemperatur und beeinflusst damit die konvektive Wärmeübertragung in der Konvektionszone des SMR. Da das Rauchgas dort zur Dampferzeugung und Vorwärmung von Medien genutzt wird, analysiert IGS sorgfältig das Gleichgewicht zwischen Wärmeübertragung und aufgenommener Wärmeleistung, um eine optimale Systemleistung sicherzustellen.
Die Verbesserung der Wärmeübertragung durch Strahlung senkt die Rauchgastemperatur. Dies wirkt sich auf die konvektive Wärmeübertragung in den Konvektionszonen des Primärreformers aus. Dort wird die Wärme des Rauchgases zur Dampferzeugung sowie zur Vorwärmung von Verbrennungsluft und Prozessmedien genutzt. Wir prüfen das Verhältnis von Wärmeübertragung und aufgenommener Wärmeleistung sorgfältig, damit das Gleichgewicht nicht beeinträchtigt wird.
Cetek-Bewertungsverfahren für Ammoniak- und Methanolreformer
Die Keramikbeschichtungen mit hoher Emissivität von IGS Cetek haben bei Wasserstoff-, Ammoniak- und Methanolreformern messbare Vorteile gezeigt. Zur Maximierung der Ergebnisse führen wir vor der Applikation eine detaillierte technische Bewertung durch. Diese umfasst die Verbesserungen in der Strahlungszone und deren Auswirkungen auf die Konvektionszone.
Freigegebene SMR-Anwendungen, insbesondere in Anlagen zur Ammoniak- und Methanolproduktion, erzielen typischerweise Produktivitätssteigerungen von 1,0 % bis 5,0 %, entweder durch Energieeinsparungen oder höheren Durchsatz.
Emissionsminderung in Steam Methane Reformern
Die niedrigere Rauchgastemperatur führt zu einer deutlichen Verringerung der thermischen NOx-Emissionen. In Steam Methane Reformern werden die NOx-Emissionen unabhängig vom Brennertyp typischerweise um 20 % bis 30 % gesenkt. Durch den geringeren Gasverbrauch sinken die CO2-Emissionen proportional zu den Produktivitätsvorteilen.
Freisetzung von Keramikfaserstaub in SMR
Die Cetek-Keramikbeschichtungen mit hoher oder neutraler Emissivität kapseln Isolierungen aus Keramikfasermatten, -modulen oder -paneelen ein. Nach der Beschichtung werden keine mürben Fasern mehr aus den Strahlungszonen freigesetzt. Dadurch entstehen keine Ablagerungen an Strahlungs- oder Katalysatorrohren, Rohren der Konvektionszone oder Sieben von SCR-Einheiten, und es gelangen keine Fasern über den Kamin in die Umwelt.
Vorteile von Hochemissionsbeschichtungen für den Reformerwirkungsgrad
Die erwarteten Vorteile der Beschichtung wurden in zahlreichen direktbefeuerten Prozessöfen und Reformern erreicht. Eine typische Kapazitätssteigerung oder Energieeinsparung von 1,0 % bis 5,0 % bietet einen erheblichen Nutzen. Zusammen mit einem gleichmäßigeren Wärmestrom und einer gleichmäßigeren Wärmeübertragung von erneut abstrahlenden Feuerfestoberflächen sowie niedrigeren Brückenwandtemperaturen und Emissionen trägt diese Technologie wesentlich zur Gesamtleistung des Reformers bei.
Lebensdauer der Reformerrohre verlängern
Die Lebensdauer des auf eine Feuerfestoberfläche des Steam Methane Reformers aufgebrachten Beschichtungssystems hängt von der Temperatur im Ofenraum und der Belastung durch lokalen Flammenaufschlag ab. Die verlängerte Nutzungsdauer beträgt typischerweise sechs bis acht Jahre. Anschließend kann die Beschichtung erneut aufgebracht werden, um die maximale Leistung wiederherzustellen.
VIDEO: Höherer SMR-Wirkungsgrad und geringerer Brennstoffverbrauch und Emissionen sorgen für einen nachhaltigen Nutzen über zehn Jahre
Ofenwirkungsgradexperte Larry Emch berichtet von einer Anwendung, bei der IGS den Brennstoffverbrauch eines SMR um 2 % senkte und dadurch die CO2- und NOx-Emissionen reduzierte.
Dieser nachhaltige Nutzen über zehn Jahre wurde durch die Applikation einer Cetek-Beschichtung zur Kapselung des Feuerfestmaterials in der Strahlungszone des SMR erzielt.
Durch die Schließung der Leistungslücke und die Steigerung des Wirkungsgrads der SMR-Einheit erzielte IGS:
- 2 % Brennstoffeinsparung
- Senkung der CO2-Emissionen
- Zusätzliche Senkung der NOx-Emissionen um 9 %
- Niedrigere Brückenwandtemperatur
Reinigungslösungen bei laufendem Betrieb und bei abgeschalteter Anlage
Die Reinigung heißer Konvektionszonen ist speziell für die Wartung bei laufendem Betrieb ausgelegt und ermöglicht es Anlagenbetreibern, verlorene Leistung ohne Betriebsunterbrechung wiederherzustellen. Für gründliche Reinigungen bei abgeschalteter Anlage bietet TubeTech™ eine umfassende Reinigung der Konvektionszone mit fortschrittlichen robotergestützten Systemen. Gemeinsam decken diese Leistungen das gesamte Spektrum zur Maximierung der SMR-Leistung und Anlagenlebensdauer ab.
Reinigung heißer Konvektionszonen in Steam Methane Reformern
Ablagerungen in der Konvektionszone ohne Abschaltung beseitigen
Mit der Zeit sammeln sich Ablagerungen und Zunder auf den Rohren der Konvektionszone von Steam Methane Reformern (SMR). Dies verringert den Wärmeübertragungswirkungsgrad und begrenzt die Gesamtleistung der Einheit. Die Folgen sind eine geringere Dampfproduktion, unzureichende Prozessvorwärmung und erhöhte Kamingastemperaturen, die zu höheren Betriebskosten und geringerer Produktion beitragen.
Thermische Leistung bei laufendem Betrieb wiederherstellen
Das IGS-Verfahren zur Reinigung heißer Konvektionszonen (HCC) entfernt angesammelte Ablagerungen, während der Reformer in Betrieb bleibt. Verbrauchbare Strahlmittel werden über Präzisionslanzen eingebracht und entfernen Zunder und Rückstände sicher von den Rohren der Konvektionszone, ohne die Einheit thermischem Schock oder einer Unterbrechung auszusetzen. Für unzugängliche Bereiche setzen wir das optische Hot-tek™ Lancescope™-System ein und installieren technisch ausgelegte Zugangsöffnungen, um eine vollständige Reichweite und wiederholbaren Zugang sicherzustellen. Typische Vorteile sind:
- Verbesserte Wärmeübertragung in der Konvektionszone
- Höhere Dampferzeugung und bessere Prozessvorwärmung
- Niedrigere Kamingastemperaturen und geringere Energieverluste
- Keine Beeinträchtigung der Verfügbarkeit oder des Durchsatzes des Reformers
Weltweit in SMR im Betrieb bewährt
Dieses Reinigungsverfahren bei laufendem Betrieb wurde weltweit erfolgreich in direktbefeuerten Prozessöfen und Synthesegasreformern von Ammoniak-, Methanol- und Wasserstoffanlagen eingesetzt. Kunden berichten regelmäßig von unmittelbaren Effizienzsteigerungen, einer längeren Anlagenlebensdauer und messbaren Brennstoffeinsparungen, jeweils ohne Stillstandzeit. Die Reinigung heißer Konvektionszonen ergänzt unsere Lösungen für die Strahlungszone und ermöglicht einen umfassenden Ansatz zur Optimierung von SMR-Öfen.
TubeTech™-Leistungen zur Entfernung von Ablagerungen
Leistungen zur Entfernung von Ablagerungen in Wärmetauschern:
- Reinigung von Ablagerungen in Rohrbündelwärmetauschern
- Entfernung von Ablagerungen in direktbefeuerten Prozessöfen
- Entfernung von Ablagerungen in Twisted-Tube-Wärmetauschern
- Entfernung von Ablagerungen in U-Rohr-Wärmetauschern (Hairpin)
Entfernung von Ablagerungen in luftgekühlten Kondensatoren (ACC)
Entfernung von Ablagerungen in Fin-Fan-Kühlern
Entfernung von Ablagerungen in Kondensatoren
Entfernung von Ablagerungen in Fackelleitungen
Entfernung von Ablagerungen in Abhitzewärmerückgewinnungseinheiten (WHRU)
Kostenlose Beratung durch einen IGS-Fachexperten
IGS informiert Sie, beantwortet Ihre Fragen und entwickelt eine wirksame Lösung für Ihre Anforderungen.
