GEA Anlagen für Emissionskontrolle GEA SCR-Anlagen

GEA – führend auf dem Gebiet der DeNOx-Anlagen

Bei der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) handelt es sich um eine Methode zur Konvertierung von Stickoxiden (NOx). Beim Verbrennen von Kohle, Mineralölerzeugnissen, Erdgas, Hausmüll und Sondermüll der verarbeitenden Industrie entstehen Schadstoffe im Abgas. Trotz optimierter Verbrennungsmethoden werden erhebliche Mengen an NOx, einem Hauptschadstoff, erzeugt. Durch die Reaktion von Stickoxiden mit anderen Bestandteilen der Atmosphäre entsteht Ozon, was zum sogenannten Sommersmog führt. Andere Reaktionsprodukte, wie Salpetersäure, gelangen durch Niederschläge in Form von saurem Regen in Wasser und Boden. Die sich daraus ergebende Nitratanreicherung hat negative Auswirkungen auf Mensch, Pflanzen und Tiere. Aus diesem Grund haben nahezu alle Industrienationen Gesetze verabschiedet, um die Stickoxidemissionen einzuschränken. GEA ist der weltweite Marktführer für DeNOx-Anlagen und entwickelt und produziert höchst effiziente Denitrifikationssysteme, die individuell auf die unterschiedlichen Kundenbedürfnisse zugeschnitten sind. Eine wässrige Ammoniaklösung bzw. Urea wird in das Leitungssystem vor dem SCR eingespritzt und verdampft unmittelbar. Für die Einspritzung der Ammoniaklösung werden Zweistoffdüsen (Ammoniak und Druckluft) verwendet. Statische Mischer werden im Leitungssystem den Ammoniakeinspritzungspunkten nachgeschaltet, um für die angemessene Vermischung mit dem Ammoniak zu sorgen. Das Gas-Ammoniak-Gemisch tritt von oben in die Einheit ein und tritt unten horizontal wieder aus. Ein Gasverteilersystem (Wirbelbrecher) sorgt für die angemessene Gasverteilung entlang des gesamten Querschnitts der Einheit. Die Reaktion zwischen Ammoniak und NOx wird durch das Vorhandensein eines am Boden der Einheit platzierten Katalysatorbetts verstärkt.

Die Reduzierung erfolgt in Gegenwart des Katalysators bei einer Temperaturreichweite zwischen 250 und 380 °C (570 °F bis 716 °F).

Die wichtigsten chemischen Reaktionen: 
4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O (1)
6 NO2 + 8 NH3 -> 7 N2 + 12 H2O (2)

NOx-Abscheidung / Flussschema SCR - DeNOx

GEA Bischoff SCR – Fließschema NOx-Abscheidung
GEA Bischoff SCR-Anlagenverbindungen

Es können unterschiedliche Katalysatormodule ausgewählt werden.

GEA Bischoff SCR-Kat-Module
Die Reduzierung erfolgt in Gegenwart des Katalysators bei einer Temperaturreichweite zwischen 250 und 380 °C (570 °F bis 716 °F). Das Katalysatorbett wird periodisch mit Druckluft und Dampf gereinigt (ein oder mehrere Male alle 24 Stunden). Ein Kratzer bewegt sich langsam über den Katalysator, um für die effiziente Reinigung der Oberseite und der Innenseite der Kanäle zu sorgen.

Das Katalysatorbett wird periodisch mit Druckluft und Dampf gereinigt (ein oder mehrere Male alle 24 Stunden). Ein Kratzer bewegt sich langsam über den Katalysator, um für die effiziente Reinigung der Oberseite und der Innenseite der Kanäle zu sorgen.

Die Zufuhrgeschwindigkeit des Ammoniaks wird durch die NOx-Auslasskonzentration des Gases gesteuert. Die sich aus den chemischen Reaktionen ergebenden Produkte sind Stickstoff und Wasserdampf – natürliche Komponenten der Umgebungsluft–, die in die Atmosphäre entlassen werden können.

 

Hauptvorzüge

  • Höchste SCR-Leistung mit minimiertem Ammoniakschlupf
  • Seit vielen Betriebsjahren bewährte Zuverlässigkeit
  • Reduzierter SCR-Gesamtdruckabfall
  • Möglichkeit, die Katalysatorvergiftung zu verringern und dessen Lebensdauer zu verlängern

Rußbläsersystem

Rußbläsersystem links

Es sind Dichtungsprofile vorhanden, um den Ammoniakschlupf gering zu halten.

Prüfmodul zur Analyse von Aktivitätsverlusten

Prüfmodul für die SCR-Katalysatormodulanalyse
Diese Module wurden entwickelt, um die Lebensdauer des Moduls regelmäßig zu überprüfen.

SCR-Anlage für die Zementindustrie

Für die Reduzierung von Stickoxidemissionen von Zementwerken kommt in der Regel der selektive nicht katalytische Reduktionsprozess (SNCR) zum Einsatz, bei dem Ammoniak oder Urea bei hohen Gastemperaturen zugeführt wird. Dieses Verfahren weist jedoch Grenzen bezüglich der NOx-Abscheideeffizienz auf und generiert eine ziemlich hohe Ammoniakemission (Ammoniakschlupf). Aus diesem Grund verwendet GEA fortschrittliche SCR-Technologien mit Katalysatoren, die die Reaktionstemperatur von ca. 1000 °C auf einen Bereich von 230–400 °C reduziert. Es sind hohe Reduktionsraten mit minimalem Ammoniakschlupf möglich. GEA empfiehlt die staubarme Anordnung

DeNOx – Systemvergleich

Vor- und Nachteile von SCR-Systemen

Wenig StaubMittel wenigViel Staub
Vergiftungsrisiko++--
Risiko der Krustenbildung++-
Häufigkeit der Oberflächenreinigung+++--
Nötiges Katalysatorvolumen++-
Lebensdauer des Katalysators++--
Spez. Investitionskosten--+
Spez. Betriebskosten++--

Staubarme Anordnung

GEA Bischoff SCR-Konfiguration bei geringer Staubbelastung, Zement
Typische SCR-Parameter bei staubarmer Anordnung:
Temperatur250–275 °C
Staubbelastung5–20 mg/Nm³
Katalysatoröffnungen3,5–5 mm
Katalysatorschichten / keine Reinigungsvorrichtung1–2

SCR-Typen dieser Art sind in der Regel was den Lebenszyklus betrifft (Capex und Opex) anderen Vorrichtungen gegenüber vorzuziehen.

 

SCR für die Glasindustrie

Für den Sektor der Glasproduktion bietet GEA maßgeschneiderte SCR-DeNOx-Anlagen, die sich durch folgende Merkmale auszeichnen:

  • Hoch effiziente Abscheidung von Ablagerungen an der Oberseite des Katalysators und der Innenseite der Katalysatorkanäle. Die Oberseite wird durch die langsame Bewegung eines Kratzers über die vollständige Oberfläche gereinigt.
  • Die Reinigungsluft wird erwärmt, da die Druckluftleitungen durch das gesäuberte Gas verlaufen.
  • Das Reinigungssystem ist in der Lage, den Katalysator auch im Notfall zu reinigen, beispielsweise bei Energieverlust, wenn höhere Staubbelastungen die SCR-Vorrichtung erreichen.
  • Das SCR-Reinigungssystem von GEA garantiert über viele Jahre hinweg eine hohe Reinigungseffizienz, was zu einer langen Nutzungsdauer des Katalysators führt. Dies hat sich in der Vergangenheit bereits in verschiedenen Referenzfällen erwiesen.
  • Die SCR befindet sich direkt hinter dem Filter, wodurch keine Erwärmung nötig ist.
  • Die Auswahl des Katalysatormoduls hängt vorwiegend vom Staubgehalt des SCR-Einlasses ab.

Für die Herstellung von Selenglas müssen besondere Verfahren in Betracht gezogen werden.

Erstanlagen werden mit hochtemperaturbeständigen Keramikfilterkerzen mit katalytischem Wärmetauchbad ausgestattet. GEA arbeitet bereits an entsprechenden Entwicklungen.

Diese Art von System wird zurzeit noch nicht als ausgefeilt betrachtet.

 

Fluid-Catalytic-Cracking-Anlagen (FCC) für Raffinerien

Raffinerien unterscheiden sich je nach ihrer Komplexität: Komplexere Raffinerien verfügen über größere sekundäre Umwandlungsfähigkeiten, was bedeutet, dass sie unterschiedliche Arten von Erdölerzeugnissen produzieren können. Fluid Catalytic Cracking (FCC) ist ein Stoffumwandlungsprozess, bei dem aus dem Rohöl vorwiegend zusätzliche leichtere Ölfraktionen hergestellt werden. Für diese Verfahren bietet GEA maßgeschneiderte Gasreinigungssysteme, inklusive spezifischer Abwasserreinigungslösungen.

Vorwiegende Anordnung des Gasreinigungssystems

GEA Bischoff SCR für FCC Übersicht 3
Anmerkung: Anstelle von Wäscher und Nasselektrofilter ist auch ein Trockenelektrofilter möglich.

Merkmale der SCR von GEA für FCC-Anlagen

  • Keine Katalysatorverschmutzung dank optimierter Einlasstemperatur
  • Minimaler Ammoniakschlupf / vollständige Entfernung, bei Vorhandensein eines nachgeschalteten Wäschers.
  • Deutlich geringerer Investitions- und Betriebsaufwand (Capex und Opex) als bei anderen DeNOx-Systemen für FCC, wie die Ozonerzeugung, bei denen zusätzliche Gesundheits- und Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden müssen.