Geconfronteerd met een nalevingstermijn die was vastgesteld in de Clean Air Interstate Rule (CAIR) van het Environmental Protection Agency, moest een elektriciteitscentrale in het middenwesten van de VS een NOx-beheersingssysteem vinden waarmee de uitstoot met 30 tot 50% zou worden teruggedrongen. Het personeel van de centrale vroeg een offerte aan bij een toonaangevend bedrijf op het gebied van apparatuur voor luchtverontreinigingsbeheersing. De aanbevolen oplossing was een op maat gemaakt systeem met een prijskaartje van 1.000.000 US$. Het personeel van de centrale besloot meer opties te onderzoeken. Op aanraden van een andere elektriciteitscentrale in de regio nam het personeel contact op met Spraying Systems Co. en vroeg om een offerte. Het energiebedrijf verstrekte de parameters en geometrieën van de verbrandingskamer en Spraying Systems Co. verzamelde temperatuurmetingen.
AutoJet® NOx-beheersingssysteem
Op basis van eigen berekeningen voor gaskoeling, gegevens over druppelgrootte die in de testlaboratoria waren verzameld en tientallen jaren ervaring ontwierp Spraying Systems Co. een oplossing:
- Acht luchtzuiveringsinjectoren geïnstalleerd op drie niveaus
- Elke injector is uitgerust met een hydraulische holle kegelvormige sproeikop die een mengsel van water en ureum loodrecht op de ovenwand sproeit
- Injectoren die bestand zijn tegen temperaturen tot 954 °C
- Luchtinjectie om de ureumoplossing voldoende koel te houden en verdamping en verstopping van de sproeikop te voorkomen.
Ontwerpvalidatie
Spraying Systems Co. adviseerde CFD-modellering (Computational Fluid Dynamics) om het ontwerp te valideren en eventuele onvoorziene problemen als gevolg van de bedrijfsomstandigheden in de oven aan het licht te brengen.
Resultaat
De CFD-studie bevestigde het ontwerp en er waren geen aanpassingen nodig. De injectoren werden binnen 12 weken vervaardigd en geïnstalleerd.
- De NOx-emissies zijn met 45% verminderd
- De ureumoverdracht is verwaarloosbaar en blijft binnen aanvaardbare grenzen
- De sproeiers raken niet verstopt en de injectoren presteren volgens de specificaties
- De vermenging van het ureum in de gasstroom is voldoende en de gewenste reactie vindt plaats
- De druppeltjes die door de holle kegelnozzles worden geproduceerd, verdampen voordat ze in contact komen met de ovenwanden, waardoor schade en overmatig onderhoud als gevolg van bevochtiging worden voorkomen
- Door het gebruik van hydraulische sproeiers is dure perslucht niet meer nodig en blijven de bedrijfskosten laag
- De oplossing van Spraying Systems Co. kostte slechts een derde van de prijs van die van een andere leverancier, waardoor de elektriciteitscentrale enkele honderdduizenden dollars (US) bespaarde
- Het project werd enkele maanden vóór de nalevingsdeadline voltooid. De elektriciteitscentrale verdiende emissierechten die in de toekomst kunnen worden verkocht.