Einführung in das Verfahrensprinzip
Ohne Katalysator werden die Stickoxide im Rauchgas mithilfe von Reduktionsmitteln zu unschädlichem Stickstoff und Wasser reduziert. Die „Selektive Nichtkatalytische Reduktion" (Selective Non-Catalytic Reduction, kurz SNCR) ist eine Entstickungsmethode ohne Katalysator. Um eine hohe chemische Reaktivität zu erreichen, benötigt die SNCR-Technologie eine hohe Ofentemperatur (900–1150 °C), bei der Ammoniak oder Harnstoff als aminbasierte Reduktionsmittel die NOx im Rauchgas selektiv reduzieren.
Im Allgemeinen ist es schwierig, das Reduktionsmittel im Ofen oder im Rauchgaskanal gleichmäßig zu verteilen, sodass der Entstickungswirkungsgrad der SNCR unter 50 % liegt, während die Entstickungswirkungsgrad mit Katalysator über 90 % erreichen kann. Da die SNCR-Entstickungstechnologie geringe Investitionskosten verursacht und einfach nachzurüsten ist, eignet sie sich gut für die Kombination mit anderen Entstickungstechnologien und findet daher breite Anwendung bei kohlebefeuerten Kesseln, insbesondere bei der Entstickungsnachrüstung älterer Anlagen.
Chemisches Prinzip
Die Stickoxide im Rauchgas der Kesselverbrennung umfassen NO und NO2, wobei NO mehr als 90 % der NOx im Rauchgas ausmacht. Daher konzentriert sich der Entstickungsprozess hauptsächlich auf die Entfernung von NO.
Die chemische Reaktionsgleichung lautet:
CO(NH2)2 → 2NH2 + CO
NH2 + NO → N2 + H2O
CO + NO → N2 + CO2
Die Gesamtreaktionsgleichung lautet:
NO + CO(NH2)2 + 1/2O2 → 2N2 + CO2 + 2H2O
4NH3 + 5O2 — 4NO + 6H2O
Bei geeigneter Ofentemperatur reagieren die NOx mit dem Reduktionsmittel (Harnstoff) zu unschädlichem Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser (siehe Gleichung 1.1). Bei zu hoher Temperatur kann der Harnstoff selbst zu NOx oxidiert werden, was die NOx-Emissionen sogar erhöht (siehe Gleichung 1.2).
Hauptverfahrenssysteme, -ausrüstungen und -funktionen
1. Reduktionsmittellager- und -aufbereitungssystem: Die Gesamtlagerkapazität des Lagersystems wird auf der Grundlage des Gesamtverbrauchs von 5 Tagen unter BMCR-Bedingungen des SNCR-Systems des Kessels ausgelegt;
2. Dosier-, Verteil- und Fördersystem: Das Dosier- und Verteilersystem ist mit Filtern ausgestattet, um Geräteverstopfungen zu verhindern;
3. Einspritzsystem: Durch Einspritzdüsen wird das Reduktionsmittel im geeigneten Temperaturfenster in den Ofen eingespritzt;
4. Elektrisches Steuerungssystem: Ausgestattet mit einem vollständigen, unabhängigen Mess- und Steuerungssystem.
