Confrontée à un délai de mise en conformité établi par la Clean Air Interstate Rule (CAIR) de l'Agence de protection de l'environnement, une centrale électrique du Midwest américain devait trouver un système de contrôle des NOx capable de réduire les émissions de 30 à 50 %. Le personnel de la centrale a demandé une proposition à une grande entreprise d'équipements de contrôle de la pollution de l'air. La solution recommandée était un système personnalisé dont le prix s'élevait à 1 000 000 USD. Le personnel de l'usine a décidé d'explorer d'autres options. Suite à une recommandation d'une autre centrale électrique de la région, le personnel de l'usine a contacté Spraying Systems Co. et a demandé une proposition. La compagnie d'électricité a fourni les paramètres et les géométries du four et Spraying Systems Co. a recueilli les relevés de température des échantillons.
Système de contrôle des NOx AutoJet
En utilisant des calculs exclusifs de refroidissement des gaz, des données sur la taille des gouttes recueillies dans ses laboratoires d'essai et des décennies d'expérience, Spraying Systems Co. a conçu une solution :
- Huit injecteurs de 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
- Injecteurs pouvant supporter des températures allant jusqu'à 954°C
- Purge d'air pour maintenir l'urée suffisamment froide afin d'éviter la vaporisation et le colmatage des injecteurs.
Validation de la conception
Lamodélisation CFD (Computational Fluid Dynamics) a été recommandée par Spraying Systems Co. pour valider la conception et découvrir tout problème imprévu causé par les conditions de fonctionnement du four.
Résultat
L'étude CFD a validé la conception et aucune modification n'a été nécessaire. Les injecteurs ont été construits et installés en 12 semaines
- Les émissions de NOx ont été réduites de 45%
- Le transfert d'urée est négligeable et dans des limites acceptables
- Les buses ne sont pas bouchées 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 excessif causés par le mouillage
- L'utilisation de buses hydrauliques élimine le besoin d'air comprimé coûteux et permet de maintenir des coûts d'exploitation faibles
- La solution de 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 conformité. La centrale électrique a obtenu des crédits d'émission qui pourront être vendus à l'avenir.