Confrontée à une échéance de mise en conformité fixée par la « Clean Air Interstate Rule » (CAIR) de l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), une centrale électrique du Midwest américain devait trouver un système de contrôle des NOx capable de réduire ses émissions de 30 à 50 %. Le personnel de la centrale a sollicité une proposition auprès d’une entreprise leader dans le domaine des équipements de contrôle de la pollution atmosphérique. La solution recommandée consistait en un système sur mesure dont le coût s’élevait à 1 000 000 de dollars américains. Le personnel de la centrale a décidé d’étudier d’autres options. Sur recommandation d’une autre centrale électrique de la région, il a contacté Spraying Systems Co. et lui a demandé une offre. Le service public a fourni les paramètres et les géométries du four, et Spraying Systems Co. a relevé des mesures de température à titre d’échantillon.
Système de contrôle des NOx AutoJet®
En s’appuyant sur ses propres calculs de refroidissement des gaz, sur les données relatives à la taille des gouttelettes recueillies dans ses laboratoires d’essai et sur plusieurs décennies d’expérience, Spraying Systems Co. a conçu une solution :
- Huit injecteurs à purge d’air installés sur trois niveaux
- Chaque injecteur est équipé d’une buse hydraulique à cône creux pulvérisant un mélange d’eau et d’urée perpendiculairement à la paroi du four
- Des injecteurs capables de résister à des températures allant jusqu’à 954 °C
- Une purge d’air permettant de maintenir l’urée à une température suffisamment basse pour empêcher sa vaporisation et le colmatage des buses.
Validation de la conception
La modélisation CFD (dynamique des fluides computationnelle) a été recommandée par Spraying Systems Co. afin de valider la conception et de détecter tout problème imprévu lié aux conditions de fonctionnement dans le four.
Résultat
L'étude CFD a validé la conception et aucune modification n'a été nécessaire. Les injecteurs ont été fabriqués et installés en 12 semaines.
- Les émissions de NOx ont été réduites de 45 %.
- Le report d’urée est négligeable et reste dans des limites acceptables
- Les buses ne s’obstruent pas et les injecteurs fonctionnent conformément aux spécifications
- Le mélange de l’urée dans le flux gazeux est adéquat et la réaction souhaitée se produit
- Les gouttelettes produites par les buses à cône creux s’évaporent avant d’entrer en contact avec les parois du four, ce qui élimine les dommages et l’entretien supplémentaire causés par le mouillage
- L’utilisation de buses hydrauliques élimine le recours à l’air comprimé, coûteux, et contribue à maintenir les coûts d’exploitation à un niveau bas
- La solution proposée par Spraying Systems Co. ne représentait qu’un tiers du coût de celle d’un autre fournisseur, ce qui a permis à la centrale électrique d’économiser plusieurs centaines de milliers de dollars (US)
- Le projet a été achevé plusieurs mois avant la date limite de mise en conformité. La centrale électrique a obtenu des crédits d’émission qui pourront être vendus à l’avenir.