W obliczu terminu zgodności ustanowionego przez Agencję Ochrony Środowiska (Environmental Protection Agency's Clean Air Interstate Rule - CAIR), elektrownia w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych musiała znaleźć system kontroli NOx, który zredukowałby emisje o 30 do 50%. Personel zakładu zwrócił się o ofertę do wiodącej firmy produkującej sprzęt do kontroli zanieczyszczeń powietrza. Zalecanym rozwiązaniem był niestandardowy system, którego cena wynosiła 1 000 000 USD. Personel zakładu postanowił zbadać więcej opcji. Działając na podstawie rekomendacji z innej elektrowni w regionie, pracownicy zakładu skontaktowali się z firmą Spraying Systems Co. i poprosili o przedstawienie oferty. Przedsiębiorstwo energetyczne dostarczyło parametry i geometrię pieca, a firma Spraying Systems Co. zebrała odczyty temperatury próbki.
System kontroli NOx AutoJet®
Wykorzystując własne obliczenia chłodzenia gazu, dane dotyczące wielkości kropli zebrane w laboratoriach testowych oraz dziesięciolecia doświadczeń, Spraying Systems Co. zaprojektowało rozwiązanie:
- Osiem wtryskiwaczy oczyszczających powietrze, zainstalowanych na trzech poziomach
- Każdy wtryskiwacz wyposażony w hydrauliczną dyszę stożkową rozpylającą mieszaninę wody i mocznika prostopadle do ściany pieca
- Wtryskiwacze są odporne na temperatury do 954°C
- Oczyszczanie powietrza w celu utrzymania mocznika na tyle chłodnym, aby zapobiec parowaniu i zatykaniu dysz.
Walidacja projektu
Firma Spraying Systems Co. zaleciła przeprowadzeniemodelowania CFD (Computational Fluid Dynamics) w celu zatwierdzenia projektu i wykrycia wszelkich nieprzewidzianych problemów spowodowanych warunkami pracy w piecu.
Wynik
Badanie CFD potwierdziło poprawność projektu i nie były wymagane żadne modyfikacje. Wtryskiwacze zostały skonstruowane i zainstalowane w ciągu 12 tygodni
- Emisja NOx została zredukowana o 45%
- Przenoszenie mocznika jest znikome i mieści się w akceptowalnych limitach
- Dysze są wolne od zatorów, a wtryskiwacze działają zgodnie ze specyfikacją
- Mieszanie mocznika w strumieniu gazu jest odpowiednie i zachodzi pożądana reakcja
- Krople wytwarzane przez dysze z wydrążonym stożkiem odparowują przed kontaktem ze ścianami pieca, co eliminuje uszkodzenia i nadmierną konserwację spowodowaną zwilżaniem
- Zastosowanie dysz hydraulicznych eliminuje potrzebę stosowania kosztownego sprężonego powietrza i pomaga utrzymać koszty operacyjne na niskim poziomie
- Rozwiązanie firmy Spraying Systems Co. było tylko o 1/3 tańsze niż rozwiązanie innego dostawcy, co pozwoliło elektrowni zaoszczędzić kilkaset tysięcy dolarów (USA)
- Projekt został ukończony na kilka miesięcy przed terminem uzyskania zgodności. Elektrownia uzyskała kredyty emisyjne, które mogą być sprzedane w przyszłości.