Stickstoffoxid-Entfernung aus Abgasen mittels SCR und SNCR

Vorwort und Zusammenfassung

Mit diesem Referat soll an die Anfänge der „Rauchgasentstickung“ erinnert werden und kurz aufgezeigt werden, welche Entwicklung diese Technologie in der Zwischenzeit genommen hat.

Das Referat erhebt nicht den Anspruch, das Thema vollständig wiederzugeben. Vielmehr werden die unterschiedlichen Bereiche kurz angesprochen, um den Blick in die weitergehende Technologie zu öffnen.

Neben der klassischen „Entstickung“ der Kraftwerke werden auch Themengebiete wie Müll-, Altholz- und Klärschlammverbrennung, sowie Dieselmotoremissionen und Emissionen aus Zementwerken und Salpetersäureanlagen angesprochen. Ebenso wird kurz die Funktionsweise erläutert.

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Einführung

Zunehmendes Bewusstsein über Schadstoffe in der Luft bringt Umdenken bei industriellen Verfahren bereits im 16. Jahrhundert. So beschreibt Georg Agricola Flugstaubkammern für Hüttenwerke, die von den böhmischen Kurfürsten vorgeschrieben wurden, „damit den anliegenden Feldern und Vieh-Weiden kein Schaden mehr zugefügt werde.“

Bezogen auch Stickstoffoxide musste allerdings noch etwas Zeit vergehen.

Für Verbrennungsprozesse ist festzuhalten, dass beginnend vor etwa 50 Jahren durch bessere Luftführung und Feuerungstechnik der Stickstoffoxid-Anteil im Abgas verringert wurde.

Trotz dieser Primär-Maßnahmen waren NO x -Gehalte im Kraftwerks-Abgas von 200 ... 2.000 mg/m ³ obligatorisch.

Vergleich: Umgebungsluft ~ 0,05 mg/m 3

Der Gesetzgeber verlangte, bis 1990 eine NO x -Emission in Kraftwerken < 200 mg/m ³ einzuhalten.

Lösung: Technische Sekundär-Maßnahmen

Immerhin betrugen die Kraftwerksemissionen an NO x in Deutschland

In Kohlekraftwerken sind heute weltweit etwa

- 300 SCR Anlagen installiert bei einer Kraftwerkskapazität von 130 GWe

- 50 SNCR Anlagen installiert bei einer Kraftwerkskapazität von 10 GWe

Im Vergleich zu anderen Emissionsquellen ist allerdings der Anteil der Kraftwerke zu relativieren:

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Abb. 1: Aufteilung der globalen jährlichen NO x -Emissionen im Jahr 1996 SCR - Selektive katalytische Reduktion

Basierend auf japanische Erfahrungen mit der SCR hat man die Übertragbarkeit ab 1984 auf hiesige Anlagen getestet.

Abb. 2: Katalysatorteststand verschiedener Betreiber

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Folgende Varianten wurden hierbei untersucht: high dust ... auch hinter Schmelzkammer low dust tail end

high dust bedeutet, der Katalysator ist direkt hinter dem Kessel der Feuerungsanlage angeordnet. Hier sind die Abgase noch nicht entstaubt.

low dust bedeutet, der Katalysator ist hinter dem Entstauber, i.d.R. ein Elektrofilter, angeordnet.

tail end bedeutet, der Katalysator ist hinter der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) also direkt vor dem Kamin angeordnet.

SNCR in der folgenden Abbildung zeigt die Anordnung des SNCR-Verfahrens direkt im Feuerraum / Kessel im Unterschied zu den SCR-Varianten.

Abb. 3: Begriffdefinition SNCR / high dust / low dust / tail end

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Abb. 4: Typical high dust Abb. 5: Typical low dust

Als Katalysatormaterial kamen anfangs zur Anwendung: TiO 2 (Platte oder Wabe) Aktivkoks (körnige Schüttung) Zeolith (Pellets)

Abb. 6: Extrusion eines Katalysatorelements (Wabenkatalysator)

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