Rauchgasreinigung - Axpo-Holz

Stickoxidminderung
Damit die SNCR-Reaktion starten kann, wird eine Mindestkonzentration an Sauerstoff
benötigt, um ausreichend OH- und O-Radikale zur Verfügung zu stellen. Andererseits nimmt
der Wirkungsgrad der SNCR-Reaktion ab, wenn die Sauerstoffkonzentration ein gewisses
Optimum überschreitet. Bei einem Anstieg der O2-Konzentration von 1 - 2% auf 10% wurde
beispielsweise im Temperaturfenster zwischen 800°C und 1050°C eine Abnahme des
SNCR-Wirkungsgrades um 15 - 20 Prozentpunkte beobachtet. Dies ist auf die Oxidation des
Reduktionsmittels zu NO zurückzuführen. Als optimale O2-Konzentration werden je nach
Temperatur und CO-Konzentration Werte zwischen 20 ppm und 5% angegeben.
3.4 Einfluss der Einmischung
Entscheidend für eine hohe NOX-Minderungsrate ist eine möglichst schnelle und vollständige
Einmischung des Reduktionsmittels in das stickoxidbeladene Abgas bei der optimalen
Temperatur. Dazu werden Lanzen eingesetzt, über die das Reduktionsmittel an mehreren
Stellen des Strömungsquerschnitts fein verdüst aufgegeben wird.
Die Schwierigkeit besteht nun darin, dass sich nur bedingt Stellen im Prozess finden lassen,
an denen das Reduktionsmittel bei der optimalen Temperatur von 950°C zugegeben werden
kann. Zudem ist die Verweilzeit des Reduktionsmittels im optimalen Temperaturfenster sehr
kurz. Für den vollständigen Ablauf der SNCR-Reaktion sind Verweilzeiten zwischen 0.15
Sekunden bei 950°C und 0.3 bis 0.5 Sekunden bei 850°C bzw. 750°C erforderlich. Stehen
diese Verweilzeiten nicht zur Verfügung, ist der Reduktionsmittelumsatz unvollständig, und
der nicht umgesetzte Anteil wird aus der Reaktionszone ausgetragen.
Neben der Verteilung und der Vermischung im Rauchgas ist ein weiterer relevanter
Parameter die Tropfengrösse des Reduktionsmittels. Zu kleine Tropfen würden zu schnell
verdampfen und möglicherweise in einem zu hohen Temperaturbereich oder zu nahe an den
kälteren Kesselwänden reagieren. Bei zu grossen Tropfen wäre die Verdampfung zu
langsam, so dass die Reaktionen im niedrigen Temperaturbereich oder sogar ausserhalb
des Temperaturfensters sattfinden würden. Beides hat negative Auswirkungen auf die NOX-
Abscheidung und führt zu einem erhöhten NH3-Schlupf.
Bei der Verwendung von Ammoniakwasser dampft das Ammoniak unmittelbar nach dem
Einsprühen in das Rauchgas aus. Um zu verhindern, dass Ammoniak in der Nähe der kalten
Kesselwände freigesetzt wird, muss mit einer grossen Luft- bzw. Dampfmenge eine hohe
Eindringtiefe in den Feuerraum erreicht werden. Hingegen ist für die Eindüsung von
Harnstofflösung in das Rauchgas ein geringerer Energieaufwand ausreichend, da die NOX-
Abscheidung sowieso erst nach einer gewissen Wegstrecke stattfindet. Denn um reagieren
zu können, muss der Harnstoff zuerst zersetzt werden, und die Zersetzung kann erst
stattfinden, wenn die Harnstofftröpfchen komplett verdampft sind. Harnstoff reagiert also sehr
viel träger als Ammoniakwasser.
Dr.-Ing. Markus Franz | Rauchgasreinigung 16