A কম NOx বার্নার প্রাকৃতিক গ্যাস, তেল বা অন্যান্য জ্বালানী পোড়ানোর সময় নাইট্রোজেন অক্সাইড (NOx) - প্রাথমিকভাবে নাইট্রিক অক্সাইড (NO) এবং নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইড (NO₂) - গঠন কমানোর জন্য একটি দহন ডিভাইস। প্রচলিত বার্নারের বিপরীতে যা শিখা শিখা তাপমাত্রা অতিক্রম করে 1,800°C যেখানে তাপীয় NOx দ্রুত গঠন করে, কম NOx বার্নারগুলি ডিজাইনের কৌশলগুলি ব্যবহার করে যেমন স্টেজড কম্বশন, ফ্লু গ্যাস রিসার্কুলেশন (FGR), এবং লীন প্রিমিক্সিং স্থানীয় শিখা তাপমাত্রাকে প্রায় ক্রিটিকাল থ্রেশহোল্ডের নিচে রাখতে 1,500°C , উৎসে NOx প্রজন্মকে দমন করা।
ইন্ডাস্ট্রিয়াল ফার্নেস অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে — ইস্পাত পুনরায় গরম করার চুল্লি, পেট্রোকেমিক্যাল প্রসেস হিটার, সিমেন্ট ভাটা এবং কাচ গলানোর ট্যাঙ্ক সহ — কম NOx বার্নার সিস্টেমগুলি নির্গমন কমাতে পারে 30 mg/Nm³ এর নিচে (প্রায় 15 পিপিএম), তুলনায় 200-500 mg/Nm³ অনিয়ন্ত্রিত প্রচলিত বার্নার থেকে। এটি তাদের বিশ্বব্যাপী ক্রমবর্ধমান কঠোর বায়ু মানের প্রবিধান পূরণের প্রাথমিক প্রযুক্তিগত সমাধান করে তোলে।
NOx একটি একক যৌগ নয় বরং বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেনের উপস্থিতিতে উচ্চ তাপমাত্রায় জ্বালানি পোড়ালে প্রতিক্রিয়াশীল নাইট্রোজেন গ্যাসের একটি পরিবার গঠিত হয়। তাদের প্রভাব ফার্নেস স্ট্যাকের বাইরেও প্রসারিত:
শিল্প চুল্লি বিশ্বব্যাপী বৃহত্তম স্থির NOx উত্স বিভাগগুলির মধ্যে একটি প্রতিনিধিত্ব করে। ইন্টারন্যাশনাল এনার্জি এজেন্সি অনুমান করে যে শিল্প দহন এর জন্য দায়ী গ্লোবাল অ্যানথ্রোপোজেনিক NOx নির্গমনের 20% এরও বেশি , কম NOx বার্নার প্রযুক্তিকে শিল্প ডিকার্বনাইজেশন এবং বায়ুর গুণমান কৌশলগুলির একটি কেন্দ্রীয় হাতিয়ার তৈরি করে।
সঠিক নিম্ন NOx প্রযুক্তি নির্বাচন করার জন্য NOx গঠনের পথ বোঝা অপরিহার্য। প্রতিটি পথ বার্নার ডিজাইনের হস্তক্ষেপে ভিন্নভাবে সাড়া দেয়:
| NOx প্রকার | গঠন প্রক্রিয়া | ক্রিটিক্যাল টেম্পারেচার | প্রাথমিক নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি |
|---|---|---|---|
| তাপীয় NOx | উচ্চ তাপমাত্রায় N₂ O₂ প্রতিক্রিয়া (জেলডোভিচ মেকানিজম) | >1,500°C; 1,600 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে দ্রুত বৃদ্ধি পায় | স্টেজিং বা FGR মাধ্যমে শিখা তাপমাত্রা হ্রাস |
| প্রম্পট NOx | হাইড্রোকার্বন র্যাডিকেলগুলি জ্বালানী সমৃদ্ধ অঞ্চলে N₂ এর সাথে বিক্রিয়া করে | নিম্ন তাপমাত্রায় ফর্ম; কম তাপমাত্রা নির্ভর | চর্বিহীন প্রিমিক্সিং; জ্বালানী সমৃদ্ধ দহন অঞ্চল সীমিত করা |
| জ্বালানী NOx | জ্বালানীর নাইট্রোজেন যৌগগুলি জ্বলনের সময় জারিত হয় | সমস্ত তাপমাত্রায় প্রাসঙ্গিক; জ্বালানী নির্ভর | স্টেজড এয়ার ইনজেকশন; রিবার্নিং কৌশল |
বেশিরভাগ প্রাকৃতিক গ্যাস-চালিত শিল্প চুল্লির জন্য, তাপীয় NOx প্রাধান্য পায় , শিখা তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ প্রাথমিক প্রকৌশল লক্ষ্য তৈরীর. জ্বালানী NOx ভারী জ্বালানী তেল, কয়লা বা শোধনাগার গ্যাস প্রয়োগের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য হয়ে ওঠে যেখানে জ্বালানী আবদ্ধ নাইট্রোজেনের পরিমাণ অতিক্রম করতে পারে ওজন দ্বারা 0.5% .
আধুনিক কম NOx শিল্প বার্নার নিম্নলিখিত এক বা একাধিক প্রমাণিত দহন প্রকৌশল কৌশলগুলিকে একত্রিত করুন, প্রায়শই নির্দিষ্ট চুল্লির ধরন এবং জ্বালানির জন্য তৈরি একটি সমন্বিত নকশায়:
পর্যায়ভুক্ত দহন দহন প্রক্রিয়াকে দুই বা ততোধিক অনুক্রমিক অঞ্চলে বিভক্ত করে। ইন বায়ু মঞ্চায়ন , প্রাথমিক দহন একটি জ্বালানী-সমৃদ্ধ, অক্সিজেন-ঘাটতি অঞ্চলে ঘটে যা NOx দমন করে; গৌণ বায়ু সম্পূর্ণ দহন করার জন্য নিচের দিকে প্রবর্তিত হয়। ইন জ্বালানী মঞ্চায়ন (রিবার্নিং), একটি সেকেন্ডারি ফুয়েল ইনজেকশন জোন এমন অবস্থার সৃষ্টি করে যা রাসায়নিকভাবে ইতিমধ্যে তৈরি হওয়া NOx কে ভেঙে দেয়। একা এয়ার স্টেজিং এর NOx হ্রাস অর্জন করতে পারে 40-60% প্রচলিত বার্নার বনাম।
এফজিআর শীতল নিষ্কাশন গ্যাসের একটি অংশকে রুট করে (সাধারণত মোট ফ্লু গ্যাসের পরিমাণের 10-30% ) দহন বায়ু স্রোতে ফিরে. পুনঃপ্রবর্তিত গ্যাস অক্সিজেনের ঘনত্বকে পাতলা করে এবং বিক্রিয়ক মিশ্রণের তাপ ক্ষমতা বাড়ায়, উভয়ই শিখা শিখার তাপমাত্রা হ্রাস করে। FGR উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লিগুলিতে বিশেষভাবে কার্যকর এবং একটি অতিরিক্ত দ্বারা NOx কমাতে পারে 50-৭০% যখন স্টেজিং সঙ্গে মিলিত. এটি প্রসেস হিটার এবং বাষ্প সংস্কারক 900 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে কাজ করে এমন প্রভাবশালী কৌশল।
চর্বিহীন প্রিমিক্স বার্নারে, জ্বালানি এবং বায়ুকে ইগনিশনের আগে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত করা হয় একটি জ্বালানী-থেকে-বাতাস সমতা অনুপাতের স্টোইচিওমেট্রিকের নীচে (সাধারণত λ = 1.3–1.8)। অভিন্ন, চর্বিহীন মিশ্রণটি প্রসারণ শিখার চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে কম শিখা তাপমাত্রায় জ্বলে, অতি-নিম্ন NOx স্তর তৈরি করে — 5-9 পিপিএম হিসাবে কম অপ্টিমাইজড সিস্টেমে। এই পদ্ধতিটি গ্যাস টারবাইন দহনকারীর ক্ষেত্রে আদর্শ এবং এটি শিল্প প্রক্রিয়া বার্নারের ক্ষেত্রে ক্রমবর্ধমানভাবে প্রয়োগ করা হয় যেখানে টার্নডাউন অনুপাত এবং ফ্ল্যাশব্যাক ঝুঁকি পরিচালনা করা যায়।
অগ্নিবিহীন অক্সিডেশন (FLOX) বা মাঝারি এবং তীব্র লো-অক্সিজেন ডিলিউশন (MILD) দহন ফার্নেস চেম্বারের অভ্যন্তরীণভাবে প্রচুর পরিমাণে গরম ফ্লু গ্যাসের পুনঃপ্রবর্তন করে দৃশ্যমান শিখাকে সম্পূর্ণরূপে নির্মূল করে। বিক্রিয়কগুলি ইগনিশনের আগে অত্যন্ত মিশ্রিত হয়, প্রায় অভিন্ন তাপমাত্রায় বিতরণকৃত, ভলিউমেট্রিক তাপ নির্গত করে। FLOX সিস্টেম থেকে NOx নির্গমন হতে পারে 10 mg/Nm³ (5 ppm) এর নিচে 850 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে উচ্চ-তাপমাত্রার শিল্প চুল্লিগুলির জন্য উপলব্ধ সর্বনিম্ন-নিঃসরণ প্রযুক্তি তৈরি করে। তারা ব্যাপকভাবে ইস্পাত reheating এবং অ্যালুমিনিয়াম গলানো অ্যাপ্লিকেশন ব্যবহার করা হয়.
বার্নার ডিজাইন প্রযুক্তি না হলেও, SCR কে ঘন ঘন ইন্ডাস্ট্রিয়াল ফার্নেস লো NOx সিস্টেমে সেকেন্ডারি ট্রিটমেন্ট হিসেবে একত্রিত করা হয়। অ্যামোনিয়া বা ইউরিয়া ফ্লু গ্যাসের প্রবাহে প্রবেশ করানো হয় এবং একটি অনুঘটক বিছানার উপরে 300–400°C , NOx নিরীহ N₂ এবং জলে রূপান্তরিত হয়। SCR অর্জন করতে পারেন 90-95% NOx অপসারণের দক্ষতা কিন্তু মূলধন খরচ যোগ করে ($500-$2,000 প্রতি কিলোওয়াট তাপীয় ইনপুট) এবং চলমান বিকারক সরবরাহ প্রয়োজন।
নিম্নোক্ত সারণীটি শিল্প সেটিংসে ব্যবহৃত প্রতিটি প্রধান নিম্ন NOx প্রযুক্তির জন্য সাধারণ NOx কার্যকারিতা, প্রযোজ্য চুল্লির ধরন এবং মূল ট্রেড-অফগুলিকে সংক্ষিপ্ত করে:
| প্রযুক্তি | সাধারণ NOx আউটপুট | NOx হ্রাস বনাম প্রচলিত | সেরা-উপযুক্ত চুল্লি টাইপ | কী ট্রেড-অফ |
|---|---|---|---|---|
| প্রচলিত বার্নার (বেসলাইন) | 200-500 mg/Nm³ | — | — | উচ্চ NOx; অ সঙ্গতিপূর্ণ |
| স্টেজড এয়ার বার্নার | 80-150 mg/Nm³ | 40-60% | বয়লার, প্রসেস হিটার | খারাপভাবে টিউন করা হলে CO বৃদ্ধি পায় |
| মঞ্চস্থ বায়ু FGR | 30-80 mg/Nm³ | 70-85% | শোধনাগার হিটার, বাষ্প সংস্কারক | FGR ফ্যান শক্তি খরচ; ফাউলিং ঝুঁকি |
| চর্বিহীন প্রিমিক্স বার্নার | 10-30 mg/Nm³ | 85-95% | গ্যাস টারবাইন, নিম্ন-তাপ প্রক্রিয়া চুল্লি | সংকীর্ণ টার্নডাউন; ফ্ল্যাশব্যাক ঝুঁকি |
| ফ্লোক্স / হালকা দহন | <10 mg/Nm³ | >95% | ইস্পাত পুনরায় গরম করা, অ্যালুমিনিয়াম গলে যাওয়া | টিকিয়ে রাখতে প্রিহিট টেম্প>850°C প্রয়োজন |
| কম NOx বার্নার SCR | <5 mg/Nm³ | >98% | সিমেন্টের ভাটা, বড় দহন উদ্ভিদ | উচ্চ মূলধন এবং অপারেটিং খরচ |
একটি সম্পূর্ণ শিল্প চুল্লি কম NOx বার্নার সিস্টেম শুধু বার্নার হেড নয় - এটি হার্ডওয়্যার এবং নিয়ন্ত্রণের একটি সমন্বিত সমাবেশ। প্রতিটি উপাদান বোঝা ইঞ্জিনিয়ারদের সঠিকভাবে সিস্টেম নির্দিষ্ট করতে, সংগ্রহ করতে এবং বজায় রাখতে সাহায্য করে:
বার্নার বডিতে জ্বালানী এবং বায়ু ইনজেকশন অগ্রভাগ, ঘূর্ণায়মান বা জেট বিন্যাস এবং পাইলট সমাবেশ রয়েছে। অবাধ্য কোয়ার্ল (বার্নার টাইল) পুনঃপ্রবর্তন প্যাটার্নকে আকার দেয় এবং শিখাকে স্থিতিশীল করে। FLOX বার্নার্সে, কোয়ার্লটি ইগনিশন হওয়ার আগে অভ্যন্তরীণ ফ্লু গ্যাসের প্রবেশকে সর্বাধিক করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
দহন এয়ার ফ্যান, এয়ার প্রিহিটার (রিকিউপারেটর বা রিজেনারেটর), এবং ড্যাম্পার কন্ট্রোল ভালভ অন্তর্ভুক্ত। FGR সিস্টেমে, একটি পৃথক পুনঃসঞ্চালন নালী এবং পাখা স্ট্যাক থেকে ফ্লু গ্যাস বের করে এবং এটিকে দহন বায়ু প্রবাহে প্রবেশ করায়। পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (ভিএফডি) দহন এয়ার ফ্যান সম্পূর্ণ বার্নার টার্নডাউন রেঞ্জ জুড়ে সুনির্দিষ্ট বায়ু প্রবাহ মডুলেশনের অনুমতি দেয় (সাধারণত 5:1 থেকে 10:1)।
সেফটি-রেটেড ফুয়েল ট্রেনের মধ্যে চাপ নিয়ন্ত্রক, নিরাপত্তা শাটঅফ ভালভ (SSOV), ম্যানুয়াল আইসোলেশন ভালভ এবং ফ্লো কন্ট্রোল ভালভ রয়েছে — সবগুলোই প্রযোজ্য কোডের (EN 746, NFPA 86, বা EN 1643) মাপের। স্টেজড ফুয়েল সিস্টেমে, পৃথক কন্ট্রোল ভালভগুলি লোড পরিবর্তন জুড়ে কাঙ্ক্ষিত স্টেজিং অনুপাত বজায় রাখার জন্য প্রাথমিক এবং গৌণ জ্বালানী প্রবাহকে স্বাধীনভাবে পরিচালনা করে।
BMS হল একটি সেফটি-রেটেড প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার (PLC) বা ডেডিকেটেড সেফটি রিলে সিস্টেম যা স্টার্টআপ, শাটডাউন, এবং সেফটি ইন্টারলক সিকোয়েন্সগুলি কার্যকর করে। এটি UV বা ionization সেন্সরের মাধ্যমে শিখার উপস্থিতি নিরীক্ষণ করে, পরিস্কার চক্র পরিচালনা করে এবং অস্বাভাবিক অবস্থা সনাক্ত করা হলে নিরাপত্তা শাটডাউন শুরু করে। আধুনিক BMS প্ল্যাটফর্মগুলি মেনে চলে IEC 61508 SIL 2 বা SIL 3 শিল্প দহনে কার্যকরী নিরাপত্তার মান।
ক্রমাগত নির্গমন মনিটরিং সিস্টেম (CEMS) বাস্তব সময়ে O₂, CO, এবং NOx পরিমাপ করে। ক্লোজড-লুপ ট্রিম কন্ট্রোল কনফিগারেশনে, NOx রিডিংগুলি এয়ার/ফুয়েল রেশিও কন্ট্রোলারে ফেরত দেওয়া হয়, যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে FGR হার বা স্টেজিং স্প্লিট সামঞ্জস্য করে যাতে অনুমোদিত সীমার মধ্যে লক্ষ্য নির্গমন বজায় রাখা যায় — উপরে ইনস্টলেশনের জন্য নিয়ন্ত্রকদের দ্বারা ক্রমবর্ধমানভাবে বাধ্যতামূলক একটি বৈশিষ্ট্য 50 মেগাওয়াট তাপীয় ইনপুট .
নিম্ন NOx বার্নার প্রযুক্তি শিল্প ফার্নেস এবং হিটার প্রকারের বিস্তৃত পরিসরে প্রয়োগ করা হয়, প্রতিটিতে নির্দিষ্ট দহন চ্যালেঞ্জ রয়েছে:
উপযুক্ত নিম্ন NOx বার্নার সিস্টেম বেছে নেওয়ার জন্য একাধিক সাইট-নির্দিষ্ট পরামিতি মূল্যায়ন করা প্রয়োজন। নির্দিষ্ট প্রকৌশলী এবং উদ্ভিদ পরিচালকদের নিম্নলিখিত নির্বাচনের মানদণ্ডের মাধ্যমে কাজ করা উচিত:
নিয়ন্ত্রক চাপ কম NOx শিল্প বার্নার গ্রহণের জন্য প্রাথমিক বাজার চালক। শিল্প অপারেটরদের অবশ্যই নেভিগেট করতে হবে এমন মূল কাঠামোর মধ্যে রয়েছে:
| অঞ্চল / কর্তৃপক্ষ | প্রবিধান | NOx সীমা | ব্যাপ্তি |
|---|---|---|---|
| ইউরোপীয় ইউনিয়ন | শিল্প নির্গমন নির্দেশিকা (IED) / BREF | 50-200 mg/Nm³ (খাত-নির্ভর) | বড় দহন উদ্ভিদ >50 MWth |
| মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র (ফেডারেল) | ইপিএ নেশাপ/এনএসপিএস | 0.04–0.10 lb/MMBtu (≈30–75 ppm) | শিল্প বয়লার and process heaters |
| ক্যালিফোর্নিয়া (SCAQMD) | বিধি 1146 / 1146.1 | 9 পিপিএম (বড় বয়লার>2 MMBtu/ঘন্টা) | শিল্প ও বাণিজ্যিক বয়লার |
| চীন | জিবি 13271 / জিবি 9078 | 150–200 mg/Nm³ (কী নির্গমন অঞ্চল: 100 mg/Nm³) | শিল্প বয়লার and furnaces |
| ভারত | MoEFCC নির্গমন মানদণ্ড | 300-600 mg/Nm³ (পর্যালোচনার অধীনে শক্ত করা হচ্ছে) | তাপবিদ্যুৎ এবং বড় শিল্প কারখানা |
কম NOx বার্নার সিস্টেমে আপগ্রেড করা অপারেটররা প্রায়ই বাস্তবায়ন চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। নিম্নলিখিতগুলি প্রায়শই রিপোর্ট করা সমস্যাগুলি এবং কীভাবে অভিজ্ঞ সিস্টেম ডিজাইনাররা সেগুলি সমাধান করেন:
জ্বালানী-সমৃদ্ধ স্টেজিংয়ের মাধ্যমে NOx হ্রাস করা বা অতিরিক্ত বায়ু কমানো কার্বন মনোক্সাইড (CO) নির্গমনকে বাড়িয়ে তুলতে পারে যদি দহনটি নীচের দিকে সম্পন্ন না হয়। আধুনিক কম NOx বার্নারগুলি এটির মাধ্যমে সমাধান করে অপ্টিমাইজ করা সেকেন্ডারি এয়ার জেট প্লেসমেন্ট এবং দহন মডেলিং (CFD) ফ্লু গ্যাস চুল্লি থেকে বেরিয়ে যাওয়ার আগে সম্পূর্ণ বার্নআউট নিশ্চিত করতে। সাধারণত কমপ্লায়েন্ট সিস্টেম নিচে CO অর্জন করে 100 পিপিএম একই সাথে NOx সম্মতি বজায় রাখার সময়।
লীন প্রিমিক্স বার্নারগুলি কম ফায়ারিং হারে শিখা অস্থিরতার (দোলন, ফ্ল্যাশব্যাক বা ব্লোআউট) সংবেদনশীল। সমাধান অন্তর্ভুক্ত ডুয়াল-মোড বার্নার ডিজাইন যেটি 30% লোডের নিচে টার্নডাউনে প্রিমিক্স থেকে ডিফিউশন ফ্লেম অপারেশনে স্যুইচ করে, স্থিতিশীলতা বজায় রাখে এবং এখনও সম্পূর্ণ এবং মধ্য-রেঞ্জ ফায়ারিং হারে কম NOx অর্জন করে।
কম NOx বার্নারগুলি প্রচলিত ডিজাইনের তুলনায় দীর্ঘ, আরও বিতরণকৃত শিখা উত্পাদন করে। টাইট ডাইমেনশনাল সীমাবদ্ধতা বা নির্দিষ্ট হিট ফ্লাক্স প্রোফাইল সহ চুল্লিগুলিতে, এটি পণ্য গরম করার অভিন্নতাকে প্রভাবিত করতে পারে। CFD-সহায়ক বার্নার বিন্যাস এবং জোন কন্ট্রোল কৌশলগুলি — কম বড়গুলির পরিবর্তে একাধিক ছোট বার্নার ব্যবহার করা — হল আদর্শ সমাধান যা NOx সম্মতি এবং প্রক্রিয়ার গুণমান উভয়ই বজায় রাখে৷