Stickoxid-Minderung (NOx)

Primäre Maßnahmen zielen darauf ab, die NOx-Bildung über technische Optimierungen des Verbrennungsprozesses bereits in der Entstehung zu verhindern, indem auf die wesentlichen Bildungsmechanismen, Sauerstoffangebot, Flammen- bzw. Verbrennungstemperatur sowie die Verweilzeit des Rauchgases im Bereich hoher Temperaturen, Einfluss genommen wird. Hierdurch wurde bereits bis heute eine erhebliche Minderung der NOx-Emissionen erreicht. Mit derzeit lfd. Untersuchungen wird geklärt, ob und in welchem Umfang  mit weiteren Maßnahmen, u.a. zur Verbesserung der Luftführung, künftig eine noch weitergehende Absenkung erreichbar sein wird.

Der Abbau von NOx kann auch durch Sekundärmaßnahmen, d.h. mittels Einbringen von Ammoniak oder Harnstoff in das Rauchgas erreicht werden. Je nach Brennstoff- und Rauchgaszusammensetzung sowie Feuerungstechnik werden unterschiedliche Technologien genutzt:

• die selektive nicht-katalytische Reduktion (SNCR) und
• die selektive katalytische Reduktion (SCR)

RWE untersucht insbesondere, ob durch den Einsatz von DeNOx-Katalysatoren (SCR) die Stickoxid-Emissionen im Rauchgas von Braunkohlekraftwerken weiter gesenkt werden können. Aus den technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Randbedingungen, die an diese Technik gestellt werden, ergeben sich allerdings Anwendungsgrenzen für deren Einsatz.

Braunkohle enthält Sand, der beim Verbrennungsvorgang nicht verändert wird und im Rauchgas wie das Strahlgut eines Sandstrahlgebläses wirkt. Katalysatoren könnten hierdurch in relativ kurzer Zeit durch Abrasion beschädigt oder sogar zerstört werden. Zudem kann Natrium (Bestandteil von Kochsalz), das in geringen Mengen in der Kohle enthalten ist mit dem Katalysatormaterial reagieren und dessen Funktion blockieren. Für entsprechende Tests hat RWE einen 30 Meter hohen Teststand gebaut, um Full-Scale-Katalysatoren von verschiedenen Herstellern und aus anderen Anwendungen unter definierten Bedingungen sowohl auf die Effektivität zur NOx-Minderung, die Deaktivierung des Katalysators durch Natrium als auch auf mögliche Abrasion zu testen.

Im Rahmen eines Versuchsprogrammes werden drei tonnenschwere Katalysatormodule nacheinander vom Rauchgas durchströmt. Am oberen Ende des Teststands wird während der Messkampagnen Ammoniak zugegeben, der an den Katalysatoren mit den Stickoxiden reagiert und sie zu harmlosem Stickstoff und Wasserdampf umwandelt. Ein eigenes Gebläse und ein Wärmetauscher regeln die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur des Rauchgases.

Wie erwartet, bestätigen die bisherigen Testergebnisse am DeNOx-Katalysatorteststand die Befürchtung hoher Abrasion sowie eine fortschreitende Deaktivierung,  und zeigen damit – trotz einer am Anfang guten NOx-Minderung –die Grenzen des Einsatzes von Katalysatoren in Braunkohlenkraftwerken auf.