Ante el plazo de cumplimiento establecido por la Norma Interestatal sobre Aire Limpio (CAIR) de la Agencia de Protección Medioambiental, una central eléctrica del Medio Oeste de EE. UU. necesitaba encontrar un sistema de control de NOx que redujera las emisiones entre un 30 % y un 50 %. El personal de la central solicitó una propuesta a una empresa líder en equipos de control de la contaminación atmosférica. La solución recomendada era un sistema a medida con un coste de 1 000 000 de dólares estadounidenses. El personal de la central decidió explorar más opciones. Siguiendo la recomendación de otra central eléctrica de la región, se puso en contacto con Spraying Systems Co. y solicitó una propuesta. La empresa suministró los parámetros y la geometría de los hornos, y Spraying Systems Co. recopiló lecturas de temperatura de las muestras.
Sistema de control de NOx AutoJet®
Utilizando cálculos propios de enfriamiento de gases, datos sobre el tamaño de las gotas recopilados en sus laboratorios de ensayo y décadas de experiencia, Spraying Systems Co. diseñó una solución:
- Ocho inyectores de purga de aire instalados en tres niveles
- Cada inyector estaba equipado con una boquilla hidráulica de cono hueco que pulverizaba una mezcla de agua y urea perpendicularmente a la pared del horno
- Inyectores capaces de soportar temperaturas de hasta 954 °C
- Purga de aire para mantener la urea lo suficientemente fría como para evitar su vaporización y la obstrucción de la boquilla.
Validación del diseño
Spraying Systems Co. recomendó el uso de modelos CFD (dinámica de fluidos computacional) para validar el diseño y detectar cualquier problema imprevisto causado por las condiciones de funcionamiento del horno.
Resultado
El estudio CFD validó el diseño y no fue necesario realizar modificaciones. Los inyectores se fabricaron e instalaron en 12 semanas.
- Las emisiones de NOx se han reducido en un 45 %.
- El arrastre de urea es insignificante y se encuentra dentro de los límites aceptables
- Las boquillas no se obstruyen y los inyectores funcionan según las especificaciones
- La mezcla de la urea en la corriente de gas es adecuada y se produce la reacción deseada
- Las gotas producidas por las boquillas de cono hueco se evaporan antes de entrar en contacto con las paredes del horno, lo que elimina los daños y el exceso de mantenimiento causados por la humedad
- El uso de boquillas hidráulicas elimina la necesidad de utilizar aire comprimido, que resulta costoso, y ayuda a mantener bajos los costes operativos
- La solución de Spraying Systems Co. supuso tan solo un tercio del coste de la de otro proveedor, lo que supuso un ahorro de varios cientos de miles de dólares (EE. UU.) para la central eléctrica
- El proyecto se completó varios meses antes de la fecha límite de cumplimiento. La central eléctrica obtuvo créditos de emisión que podrá vender en el futuro.