Reformadores Primarios
Reformadores de Metano a Vapor: Eliminación de Cuellos de Botella y Aumento de la Eficiencia del Horno
Las paredes del horno en la sección radiante de un Reformador de Metano a Vapor (SMR) están revestidas con materiales refractarios, ladrillos y fibras que tienen una emisividad relativamente baja. Al aplicar el Cetek High Emissivity Coating sobre la superficie de las paredes del horno, es posible aumentar la emisividad del refractario y, por lo tanto, mejorar significativamente la eficiencia del reformador al incrementar la eficiencia térmica de la caja del horno.
La eficiencia mejorada de la caja del horno puede aprovecharse para aliviar temperaturas excesivas en la sección de convección, aumentar la capacidad del reformador de vapor o extender la vida útil de los tubos del catalizador. Varios otros beneficios secundarios se obtienen al sellar las paredes refractarias con el material de recubrimiento cerámico. El recubrimiento ha sido utilizado con éxito en reformadores de gas de síntesis de diferentes diseños en instalaciones de producción de amoníaco, metanol e hidrógeno.
Mira el video Cetek High Emissivity Coating para refractarios de hornos de combustión
Eficiencia Térmica del Horno del Reformador de Metano a Vapor
La eficiencia térmica del SMR típicamente es del 45-60%, y se recupera un 35-50% adicional del calor de los gases de combustión en la sección de convección del reformador. El calor recuperado se utiliza para el precalentamiento de la alimentación del reformador, aire de proceso, sobrecalentamiento de vapor y precalentamiento del agua de alimentación de calderas o aire de combustión.
La eficiencia térmica de la caja del horno puede incrementarse aplicando un recubrimiento cerámico de alta emisividad sobre las paredes del horno, lo que mejora la contribución de la transferencia de calor radiante desde las paredes calientes del horno hacia los tubos del catalizador. Sin embargo, la mejora en la eficiencia depende del diseño del reformador y de las condiciones operativas reales del reformador.
Una contribución más uniforme y mayor de la transferencia de calor radiante desde las paredes del horno hace que los reformadores de paredes laterales y de paredes en terraza sean superiores en cuanto a la utilización de la radiación mejorada de las paredes del horno.
Emisividad de la Superficie del Reformador
Las superficies de alta emisividad radian energía a través de un amplio rango de longitudes de onda, reduciendo la interferencia del CO2 y H2O en los gases de combustión.
Cuando la radiación de una llama incide sobre un radiador perfecto, toda la energía es absorbida, pero lo más importante es que se transforma en «radiación de cuerpo negro», en forma de un amplio rango de longitudes de onda. A medida que la energía se vuelve a emitir desde la superficie refractaria, puede penetrar la atmósfera del horno, compuesta por los productos de la combustión, con poca cantidad siendo reabsorbida y llevada hacia la chimenea por la corriente de aire.
Por lo tanto, está más disponible para calentar la carga en el reformador de metano a vapor.
Si la superficie fuera un mal radiador, o tuviera un valor de emisividad muy bajo, la energía que incide sobre la superficie refractaria sería reflejada de vuelta desde la refractaria aún en su estado no transformado, lo que haría que fuera más fácilmente absorbida por los gases de combustión, resultando en energía desperdiciada que se pierde hacia la chimenea.
La mejora en la eficiencia de transferencia de calor radiante conduce a una reducción en la temperatura de los gases de combustión. Esto tiene consecuencias en la transferencia de calor convectivo en las secciones de convección del reformador primario. En la sección de convección, el calor de los gases de combustión se utiliza para producir vapor y para el precalentamiento del aire de combustión y los fluidos del proceso. Examinamos cuidadosamente el balance de transferencia de calor/carga absorbida para asegurarnos de que el balance no se vea afectado negativamente.
El Proceso de Evaluación de Cetek
Los recubrimientos cerámicos de alta emisividad de Cetek aplicados a las superficies refractarias proporcionan un efecto significativo, que varía según los diferentes tipos y diseños de reformadores de hidrógeno, amoníaco y metanol. Para obtener el mayor beneficio, es esencial realizar un análisis técnico/evaluación completo de los efectos de la aplicación con antelación. El beneficio en la sección radiante y los efectos en la sección de convección se estudian e informan antes de que el cliente o IGS/Cetek tomen cualquier decisión.
Las aplicaciones típicas aprobadas en reformadores de metano con vapor muestran beneficios en productividad (como ahorros de energía o aumento de producción) que van desde el 1.0% hasta el 5.0%.
Reducción de Emisiones en Reformadores de Metano con Vapor
La reducción en la temperatura de los gases de combustión conduce a una disminución significativa en las emisiones de NOx térmico. La reducción típica de las emisiones de NOx en los reformadores de metano con vapor es del 20% al 30%, independientemente del tipo de quemador. Las emisiones de CO2 se reducen proporcionalmente con los beneficios en productividad, con la reducción del consumo de gas.
Polvo de Refractario de Fibra Cerámica en Reformadores de Metano con Vapor (SMRs)
Los recubrimientos cerámicos de Cetek (de alta emisividad o emisividad neutral) proporcionan encapsulación de la fibra cerámica (mantas, módulos o paneles) de aislamiento. Cuando están recubiertos, no hay pérdida de fibra quebradiza en las secciones radiantes. Por lo tanto, no hay acumulación de suciedad en los tubos de la sección radiante/tubos de catalizador, tubos de la sección de convección, pantallas de unidades SCR (Reducción Catalítica Selectiva) ni pérdida hacia el ambiente a través de la chimenea.
Beneficios de los Recubrimientos de Alta Emisividad para la Eficiencia del Reformador
Los beneficios esperados del recubrimiento se han realizado en muchos calentadores de combustión y reformadores. El aumento típico de capacidad del 1.0-5.0% o el ahorro de energía proporciona un beneficio significativo. Combinado con un flujo de calor más uniforme y transferencia de calor desde las superficies refractarias que re-radian, una menor temperatura de las paredes del puente y emisiones reducidas, esta tecnología contribuye de manera significativa al rendimiento general del reformador.
Extender la Vida Útil de los Tubos del Reformador
La vida útil del sistema de recubrimiento aplicado a una superficie refractaria del Reformador de Metano con Vapor está relacionada con la temperatura de la caja del horno y la exposición a la exposición localizada de la llama. El beneficio de vida útil extendida es típicamente de 6 a 8 años, después de los cuales se puede volver a aplicar el recubrimiento para recuperar el máximo rendimiento.
MIRAR: Eficiencia Mejorada del Reformador de Metano con Vapor: Reducción de Combustible y Emisiones que Ofrece un Beneficio Sostenible durante una Década
El especialista en eficiencia de hornos, Larry Emch, recuerda una aplicación en la que IGS redujo el consumo de combustible del Reformador de Metano con Vapor (SMR) en un 2%, lo que llevó a menores emisiones de CO2 y NOx.
Este beneficio sostenible durante una década se logró con la aplicación de un recubrimiento de encapsulación refractaria Cetek en la sección radiante del SMR.
Al cerrar la brecha de rendimiento y aumentar la eficiencia de la unidad SMR, IGS entregó:
- Ahorro de combustible del 2%
- Reducción de CO2
- Reducción complementaria del 9% en NOx
- Reducción de la temperatura de la pared del puente
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