W obliczu terminu dostosowania się do wymogów określonych w przepisach „Clean Air Interstate Rule” (CAIR) Agencji Ochrony Środowiska elektrownia położona w środkowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych musiała znaleźć system kontroli emisji NOx, który pozwoliłby ograniczyć emisje o 30–50%. Pracownicy elektrowni zwrócili się z prośbą o ofertę do wiodącej firmy produkującej urządzenia do kontroli zanieczyszczeń powietrza. Zaproponowanym rozwiązaniem był system dostosowany do indywidualnych potrzeb, którego cena wynosiła 1 000 000 USD. Pracownicy elektrowni postanowili rozważyć inne opcje. Kierując się rekomendacją innej elektrowni z regionu, skontaktowali się z firmą Spraying Systems Co. i poprosili o przygotowanie oferty. Elektrownia przekazała parametry i dane geometryczne pieca, a firma Spraying Systems Co. zebrała próbki odczytów temperatury.
System kontroli emisji NOx AutoJet®
Wykorzystując własne obliczenia dotyczące chłodzenia gazów, dane dotyczące wielkości kropel zebrane w laboratoriach testowych oraz wieloletnie doświadczenie, firma Spraying Systems Co. opracowała następujące rozwiązanie:
- Osiem wtryskiwaczy z przedmuchem powietrza zainstalowanych na trzech poziomach
- Każdy inżektor wyposażony jest w hydrauliczną dyszę stożkową, rozpylającą mieszankę wody i mocznika prostopadle do ścianki pieca
- Iniektory wytrzymujące temperatury do 954°C
- Płukanie powietrzem ma na celu utrzymanie mocznika w temperaturze wystarczająco niskiej, aby zapobiec jego odparowaniu i zatykaniu się dysz.
Walidacja projektu
Firma Spraying Systems Co. zaleciła zastosowanie modelowania CFD (obliczeniowej dynamiki płynów) w celu walidacji projektu i wykrycia wszelkich nieprzewidzianych problemów spowodowanych warunkami pracy w piecu.
Wynik
Badanie CFD potwierdziło poprawność projektu i nie wymagało żadnych modyfikacji. Wtryskiwacze zostały wyprodukowane i zainstalowane w ciągu 12 tygodni.
- Emisje NOx zostały zmniejszone o 45%
- Przenoszenie mocznika jest znikome i mieści się w dopuszczalnych granicach
- Dysze nie ulegają zatykaniu, a wtryskiwacze działają zgodnie ze specyfikacją
- Mieszanie mocznika ze strumieniem gazu przebiega prawidłowo i zachodzi pożądana reakcja
- Krople wytwarzane przez dysze stożkowe wydrążone odparowują przed zetknięciem się ze ściankami pieca, co eliminuje uszkodzenia i nadmierne nakłady na konserwację spowodowane zawilgoceniem
- Zastosowanie dysz hydraulicznych eliminuje potrzebę stosowania kosztownego sprężonego powietrza i pomaga utrzymać niskie koszty eksploatacji
- Rozwiązanie firmy Spraying Systems Co. kosztowało zaledwie 1/3 ceny rozwiązania innego dostawcy, co pozwoliło elektrowni zaoszczędzić kilkaset tysięcy dolarów (amerykańskich)
- Projekt został ukończony kilka miesięcy przed upływem terminu dostosowania się do wymogów. Elektrownia uzyskała uprawnienia do emisji, które będzie mogła sprzedać w przyszłości.