Selectieve niet katalytische reductie

Synoniemen, afkortingen en/of procesnamen

• SNCR

 

Verwijderde componenten

• NO_x

 

Principeschema

 

Procesbeschrijving

Bij selectieve niet-katalytische reductie wordt een reducerend reagens geïnjecteerd in de rookgassen van een verbrandingsproces. Meestal wordt ammoniak gebruikt als
reductans. De optimale temperatuur bedraagt in dit geval 930 - 980 °C. Ook wordt ureum gebruikt, maar dan bij een rookgastemperatuur tussen 950 - 1 050 °C.

In het opgegeven temperatuursgebied doen zich volgende reacties voor:

Bij de injectie van ureum, (NH₂)CO, wordt ureum eerst op hoge temperatuur thermisch gekraakt met de voming van NH₃ die vervolgens verder reageert met NO_x volgens het bovenstaande reactieschema

De belangrijkste reactieparameters zijn:

• temperatuur;
• molaire verhouding NH₃/NO_x
• verblijftijd.

Bij te lage temperatuur bestaat het risico dat niet omgezet NH₃ wordt geëmiteerd, de zogenaamde “NH₃-slip”.

De molaire verhouding NH₃/NO_x waarbij gewerkt wordt ligt tussen de 0,5 en 0,9. Bij hogere verhoudingen bestaat de kans dat niet gereageerd NH₃ wordt geëmiteerd met het gevaar dat bijkomende reacties zich voordoen met andere componenten in de rookgassen waarbij bijvoorbeeld aërosolen van ammoniumchloride en ammoniumsulfaat kunnen gevormd worden.

Ook de reactie- of verblijftijd is belangrijk om een zo goed mogelijk omzetting te bekomen. Een te korte verblijftijd resulteert in een onvolledige reactie waarbij NH₃ wordt geëmiteerd.

 

Varianten  

 

DESONOX proces:

Het DESONOX proces is een gecombineerd proces voor de zwavel- en stikstofverwijdering uit rookgassen. Als eindproducten ontstaan geconcentreerd zwavelzuur en stikstofgas.

De rookgassen worden in een hoge temperatuur E-filter ontstoft. Vervolgens doorlopen de rookgassen een op zeoliet gebaseerde stikstofverwijderingsstap waarbij ammoniak wordt geïnjecteerd. Hierna volgt een katalytische SO₂ oxidatie eenheid.

In de nageschakelde stappen condenseert geconcentreerd zwavelzuur (ca. 70 %) bij een temperatuur van 120 °C. Dit stelt hoge eisen aan de gebruikte materialen. In een nageschakelde wasser wordt de resthoeveelheid zwavelzuur verwijderd.

 

Werkingsgraad

NO_x:    40 – 70 % verwijdering

 

Randvoorwaarden

• Debiet: >10 000 Nm³/h
• Temperatuur: 800 – 1 100 °C
• NO_x: in het bereik g/Nm³
• Verblijftijd: 1 - 2 seconden
• NH₃/NO_x-verhouding: < 1,2

 

Hulpstoffen

Reductans: een 25 % oplossing van ammoniak of ureum

Stoom: voor het vervluchtigen van het reductans alvorens het wordt geïnjecteerd.

 

Milieu-aspecten

Mogelijke aërosolvorming van ammoniumchloride en ammoniumsulfaat.

Mogelijke NH₃- emissies als gevolg van niet optimale procesvoering (NH₃-slip).

Als nevenproduct kan lachgas (N₂O) worden gevormd.

 

Energieverbruik

Slechts energieverbruik voor de dosering van ammoniak of ureum.

 

Kostprijs

Investering

• 2 300 – 3 900 EUR voor 1 000 Nm³/h [1, 2]
• Voor de verwijdering van NO_x bij een huisvuilverbrandingsinstallatie met een capaciteit van 155 000 ton huisvuil per jaar en met een rookgasdebiet van ca. 100 000 Nm³ /h is de investeringskost ca. 1 000 000 EUR voor de installatie van een niet - katalytische reductie.

Werkingskosten

• Personeelskosten: ca. 20 000 EUR per jaar
• Hulp & reststoffen: tot 570 kg NH₃-oplossing per ton NO_x verwijderd
  • *  Kostprijs NH₃:         150 EUR/ton
  • *  Kostprijs ureum:     170 - 190 EUR/ton       

Voor rookgassen van een huisvuilverbrandingsinstallatie met een debiet van ca.100 000 Nm³/h en met volgende gemiddelde gassamenstelling voor NO_x:

Component	Concentratie (mg/Nm3)1	Grenswaarde (mg/Nm3)2
NOx	340 - 450	400

^{1: metingen uitgevoerd door VITO op een huisvuilverbrandingsinstallatie}

^{2: daggemiddelden VLAREM II}

bedraagt het verbruik aan ureum voor reductie van NO_x gemiddeld 19 kg/h of 465 kg/dag. Op jaarbasis betekent dit ca. 17 ton per jaar per 1 000 Nm³/h of ca. 2 900 EUR per jaar per 1 000 Nm³/h.

 

Voor- en nadelen

Voordelen

• Onder optimale condities een goede reductie van NO_x
• Relatief eenvoudige installatie
• Lage investeringskost
• Laag energieverbruik
• Gering ruimtebeslag

Nadelen

• Hoge temperaturen vereist
• De optimale reactietemperatuur ligt in een nauw bereik
• Buiten het optimum gebied wordt er ammoniak geëmiteerd of krijgt men een verhoging van de NO_x emissies.
• Het vervolggedeelte van het rookgasreinigingssysteem kan met ammonium worden belast.

 

Toepassingen

Selectieve niet katalytische reductie wordt toegepast bij verbrandingsinstallaties in volgende sectoren:

• afvalverbranding;
• energiecentrales;
• metaalindustrie;
• glastuinbouw.

 

Referenties

1. Factsheets luchtemissie beperkende technieken, www.infomil.nl, Infomil
2. Common waste water and waste gas treatment and management systems in the chemical sector. BREF document, European IPPC Bureau, http://eippcb.jrc.es
3. Elslander H., De Fré R., Geuzens P., Wevers M. (1993). Vergelijkende evaluatie van mogelijke gasreinigingssystemen voor huisvuilverbranding. In: Energie & Milieu, 9
4. Vanderreydt I. (2001). Inventarisatie van de afvalverbrandingssector in Vlaanderen.. Vito, 2001/MIM/R/030
5. Werkboek milieumaatregelen: “Metaal- en elektrotechnische industrie” (1998). VNG uitgeverij
6. Leveranciersinfo
7. VDI 3927, Abgasreinigung, Abscheidung von Schwefeloxiden, Stickstoffoxiden und Halogeniden aus Abgasen (Rauchgasen) von Verbrennungsprozessen

Gelinkte pagina's: