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Entstickung und NH3-Reduktion

Zur katalytischen Entstickung gibt es drei generelle Schaltungsvarianten. Die Tail-End-SCR wird meist für Nachrüstungen verwendet. SCR-Schaltungen, die eine Aufheizung der Abgase erfordern, sind mit einem hohen Energieverlust verbunden und widersprechen den Kriterien der Energieeffizienz.

 

Bild 9: Varianten SCR-Schaltung inder Abgasreinigung

 

Bild 9:    Varianten SCR-Schaltung inder Abgasreinigung

 

Aufgrund der hohen Schwefelfracht ist es bei Abfallbehandlungsanlagen nicht möglich, eine SCR als Low Dust oder High Dust bei Temperaturen < 280 °C mit ausreichender Verfügbarkeit durchzuführen, da ausfallendes Ammoniumsulfat den Katalysator blockieren würde. Temperaturen oberhalb von 320 °C verursachen Katalysatorvergiftungen durch auskondensierende Schwermetallsalze wie z. B. Bleichlorid.

 

In der nachfolgenden Grafik sind einige ausgeführte SCR-Schaltungen dargestellt. In der Anlage WTE Delfzijl der BKB wird die Problematik der Ammoniumsulfatverblockung durch eine Teilentschwefelung durch die Zugabe von Natriumbicarbonat vor dem Filter umgangen. Diese Schaltung müsste klassisch als Tail-End-SCR bezeichnet werden, da bereits eine Entstaubung und Entschwefelung durchgeführt wurde. Vorteilhaft bei dieser Schaltung ist die nicht erforderliche Wiederaufheizung, da durch die Eigenschaften von Natriumbicarbonat eine Schwefelabscheidung auch bei 240 °C möglich ist.

 

In der TREA Breisgau (Freiburg) ist eine typische Low Dust-SCR dargestellt. Die Wabenkatalysatoren wurden kürzlich durch Plattenkatalysatoren eingetauscht. Ausreichende Standzeiterfahrungen bestehen bisher nicht. In Mainz wurde zwar eine SCR vorgesehen, jedoch nie in Betrieb genommen.

 

Bild 10: Schaltungsvarianten von SCR-Katalysatoren in Abfallverbrennungsanlagen [30]

 

Bild 10:   Schaltungsvarianten von SCR-Katalysatoren in Abfallverbrennungsanlagen [30]

 

Auffallend ist, dass zurzeit keine SCR als High Dust-Schaltung ausgeführt wurde, da die Schaltungen mit vorgelagerter SNCR als reine Schlupfkatalysatoren ausgeführt wurden, die vorrangig zur NH3-Reduktion dienen.

 

Der Wirkungsgrad der NOx-Reduktion liegt bei unter 50 %, da wegen der Ammoniumsulfat-Problematik kein frisches NH3 vor dem Katalysator zugegen sein wird. Nach Auftreten der Probleme mit Blei-Katalysatorinhibierung im MHKW Würzburg bei einer Temperatur von 350 °C wurde die Temperatur durch die Nachrüstung eines Economizers auf 240 °C drastisch reduziert und es wurde auf die Zyklonentstaubung verzichtet.

 

In der ASM Brescia wurde im Rahmen des Forschungsprojektes NextGenBioWaste ein High-Dust-Katalysator als Schlupfkatalysator getestet. Es wurde eine Reduktion von NOx um 40 % und gleichzeitig von NH3 um 33 % erreicht. Für das Forschungsprojekt wurde ein Budget von 29 Mio. € angesetzt.

 

Bild 11: Ergebnisse mit SNCR und nach Zuschaltung der SCR in der ASM Brescia [5]

Bild 11:   Ergebnisse mit SNCR und nach Zuschaltung der SCR in der ASM Brescia [5]

 

Erfolg versprechend ist eine Low Dust SCR bei 290 °C mit einer Abweichung von 10 Kelvin. Bleisalze kondensieren bei Temperaturen > 320 °C und können sich als Kondensat nicht mehr auf den aktiven Zentren des Katalysator absetzen, sondern werden als Staub durch den Katalysator getragen. Gleichzeitig wird durch Temperaturen > 280 °C eine Verblockung durch Ammoniumsulfat vermieden. Für die Entstaubungstechnik bei > 300°C haben sich bisher nur E-Filter und Zyklone bewährt. Nachteil der E-Filter ist die in diesem Temperaturbereich katalysierte Dioxinentstehung. Zwar werden die Dioxine im Katalysator bei entsprechender Auslegung als DeDiox-SCR wieder zerstört, die Aschen bleiben jedoch weiter belastet und müssen als Sonderabfall beseitigt werden.

 

Der Zyklon scheidet bei entsprechender Auslegung und Einstellung die Feinstkornfraktion < 10 µm kaum ab und kann somit eine dioxinarme Aschefraktion abscheiden. Zusätzlich zur Staubabscheidung wird die für den Katalysator wichtige homogene Temperatur- und Schadstoffverteilung eingestellt. Durch gezielte Eindüsung von Ammoniak im Zyklonaustritt wird eine optimale NH3-Verteilung im Katalysator gewährleistet. Durch die hohe Salzfracht im Rauchgas ist eine angepasste Katalysatorreinigung durch Rußbläser und u. U. auch Infraschall unerlässlich.

 

Bei Biomassekraftwerken ist die Kombination SNCR mit SCR in High-Dust-Schaltung aus den Projekten Wien-Simmern und Alkmaar bekannt. Mit dieser Schaltung werden NOx-Reingaswerte << 50 mg/m³ gesichert eingehalten.

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