Di fronte alla scadenza prevista dalla “Clean Air Interstate Rule” (CAIR) dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente (EPA), una centrale elettrica del Midwest degli Stati Uniti doveva trovare un sistema di controllo delle emissioni di NOx in grado di ridurre tali emissioni dal 30 al 50%. Il personale della centrale ha richiesto un'offerta a un'azienda leader nel settore delle apparecchiature per il controllo dell'inquinamento atmosferico. La soluzione raccomandata era un sistema su misura dal costo di 1.000.000 di dollari. Il personale della centrale decise di valutare altre opzioni. Su segnalazione di un’altra centrale elettrica della regione, il personale contattò Spraying Systems Co. e richiese un’offerta. L’azienda fornì i parametri e le geometrie del forno e Spraying Systems Co. raccolse i dati relativi alle temperature.
Sistema di controllo delle emissioni di NOx AutoJet®
Avvalendosi di calcoli proprietari relativi al raffreddamento dei gas, dei dati sulle dimensioni delle gocce raccolti nei propri laboratori di prova e di decenni di esperienza, Spraying Systems Co. ha progettato una soluzione:
- Otto iniettori di spurgo d’aria installati su tre livelli
- Ogni iniettore è dotato di un ugello idraulico a cono cavo che spruzza una miscela di acqua e urea perpendicolarmente alla parete del forno
- Iniettori in grado di resistere a temperature fino a 954 °C
- Lo spurgo d’aria mantiene l’urea sufficientemente fredda da impedirne la vaporizzazione e l’intasamento dell’ugello.
Convalida del progetto
La modellazione CFD (Fluidodinamica Computazionale) è stata raccomandata da Spraying Systems Co. per convalidare il progetto e individuare eventuali problemi imprevisti causati dalle condizioni operative all’interno del forno.
Risultato
Lo studio CFD ha convalidato il progetto e non sono state necessarie modifiche. Gli iniettori sono stati realizzati e installati in 12 settimane.
- Le emissioni di NOx sono state ridotte del 45%
- Il trascinamento di urea è trascurabile e rientra nei limiti accettabili
- Gli ugelli non si intasano e gli iniettori funzionano secondo le specifiche
- La miscelazione dell’urea nel flusso di gas è adeguata e si verifica la reazione desiderata
- Le goccioline prodotte dagli ugelli a cono cavo evaporano prima di entrare in contatto con le pareti del forno, eliminando i danni e la manutenzione eccessiva causati dal bagnamento
- L’uso di ugelli idraulici elimina la necessità di costosa aria compressa e contribuisce a mantenere bassi i costi operativi
- La soluzione di Spraying Systems Co. è costata solo 1/3 rispetto a quella di un altro fornitore, consentendo alla centrale elettrica di risparmiare diverse centinaia di migliaia di dollari (USA)
- Il progetto è stato completato diversi mesi prima della scadenza prevista per la messa a norma. La centrale elettrica ha ottenuto crediti di emissione che potranno essere venduti in futuro.