Rauchgasreinigung - Axpo-Holz

Stickoxidminderung
3 Stickoxidminderung
In Holzkraftwerken wird zur Stickoxidminderung hauptsächlich das Verfahren der selektiven
nicht-katalytischen Reduktion (SNCR) eingesetzt. Bei dieser Methode werden die Stickoxide
bereits in den Kesselzügen abgebaut, indem ein Reduktionsmittel in den heissen
Rauchgasstrom eingedüst wird, welches NO zu elementarem Stickstoff reduziert. Für den
grosstechnischen Einsatz haben sich Ammoniakwasser und Harnstofflösungen als
Reduktionsmittel durchgesetzt. Die Reaktionen mit Ammoniak bzw. Harnstoff verlaufen
gemäss den folgenden Brutto-Reaktionsgleichungen, die sich aus zahlreichen
Einzelreaktionen zusammensetzen:
3.1 Ammoniak als Reduktionsmittel
Ammoniak reagiert nicht direkt mit NO-Molekülen, da die Reaktivität von Ammoniak dafür zu
gering ist. Die Umsetzung kann erst erfolgen, nachdem in einem ersten Reaktionsschritt in
Gegenwart von OH-Radikalen ein NH2-Radikal aus dem Ammoniak gebildet wurde.
Erst in einem zweiten Reaktionsschritt ist ausgehend vom NH2-Radikal eine Reduktion des
NO unter Bildung von Stickstoff und Wasserdampf möglich.
In Konkurrenz zur gewünschten Reaktion des NH2-Radikals mit NO steht dessen
Weiteroxidation, die schliesslich zu unerwünschtem "de novo NO" führt. Welcher
Reaktionspfad überwiegend beschritten wird, hängt vom Angebot an oxidierenden OH- und
O-Radikalen ab. Einerseits wird eine gewisse Mindestkonzentration an OH- und O-Radikalen
benötigt, um eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit für die Bildung des NH2-Radikals
zu erzielen. Andererseits ist eine zu hohe Konzentration von Nachteil, denn die NH2-Radikale
werden dann zu NO oxidiert, anstatt bereits vorliegendes NO abzubauen. Für eine effektive
NOX-Minderung durch die SNCR-Reaktion ist daher eine optimale Konzentration an OH- und
O-Radikalen von entscheidender Bedeutung. Da die benötigten OH- und O-Radikale
vorwiegend durch thermischen Zerfall von O2 oder H2O-Molekülen in der Gasphase erzeugt
werden, wird deren Konzentration in erster Linie durch die Gastemperatur bestimmt. Anstelle
einer optimalen Radikalenkonzentration kann daher auch ein optimales Temperaturfenster
angegeben werden, in welchem hinreichende Entstickungsgrade möglich sind.
Dr.-Ing. Markus Franz | Rauchgasreinigung 12