SCRCOAT

Optimierung und Validierung von Verfahren zur kombinierten Reduktion von Feinstaub und sauren Schadgasen an Biomassefeuerungen

#Wärme

#Rest- und Abfallstoffe

01.09.2017

28.02.2021

FKZ-Nr.:

03KB128

Das Projekt verfolgt das Ziel, ein kostengünstiges Verfahren zur kombinierten Reduktion von Feinstaub, Stickoxiden, HCl und SO2 sowie Dioxinen und Furanen zu entwickeln und zu erproben. Die im Kraftwerksbereich existierenden Minderungsverfahren für einzelne Schadstoffe können nicht wirtschaftlich an dezentralen Biomasseanlagen eingesetzt werden. Von daher ist der im Projekt verfolgte Ansatz, verschiedene Verfahren in einem kompakten Modul zu kombinieren und damit Investitions- und Betriebskosten einzusparen, um den wirtschaftlichen Einsatz an kleinen und mittleren Anlagen zu ermöglichen.

Ziel des Projektes ist es, die energetische Nutzung von biogenen Rest- und Abfallstoffen unter Einhaltung aktueller sowie zukünftig verschärfter Grenzwerte zu ermöglichen. Das Verfahren soll an mit biogenen Rest-und Abfallstoffen betriebenen Feuerungsanlagen im Leistungsbereich bis 5 MWth eingesetzt werden können.

Originalbild

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Durchführung und Auswertung von Verbrennungsversuchen zur Bestimmung der Effizienz des entwickelten Verfahrens

Optimierung und Nachrüstung eines Gewebefilters im Technikumsmaßstab

Konzipierung und Realisierung der Prozessleittechnik

Entwurf und Bau eines Gewebefilterprototyp für Feldanlage

Weiterentwicklung und Optimierung des Dosiersystems für Reduktionsmittel und Precoatmaterial

Laboruntersuchungen Precoatmaterialien

Durchführung von Feldmessungen zur Verfahrensvalidierung

Im Forschungsprojekt „SCRCOAT“ wurde ein Verfahren zur kombinierten Minderung von Feinstaub, Stickoxiden und sauren Schadgasen unter Praxisbedingungen erprobt und optimiert. Kernstück der Abgasreinigung ist ein mit katalytisch aktiven Filterschläuchen ausgestatteter Gewebefilter. An dem Filter werden Staubpartikel abgeschieden und gleichzeitig Stickoxide mittels SCR-Katalysator reduziert. Zusätzlich werden durch die Precoatierung des Gewebefilters mit Kalkhydrat saure Abgasbestandteile wie SO2 und HCl aus dem Abgas entfernt.
Das Verfahren wurde sowohl an einer Technikumsanlage als auch an einer Praxisanlage experimentell erprobt und optimiert. Zur Validierung wurden an der Praxisanlage zahlreiche Feldmessungen mit verschiedenen alternativen biogenen Festbrennstoffen durchgeführt und dabei die erreichbaren Minderungsleistungen bestimmt. Mit der SCR-Funktion konnte in der Praxis ohne zusätzliche Wärmezufuhr eine durchschnittliche Reduktion der NOx-Emissionen von 45 % erreicht werden. Zusätzlich zur Minderung von Stickoxiden wurde durch die Eindüsung von Harnstofflösung eine deutliche Reduktion der HCl-Emissionen erreicht. Dies ist vermutlich auf die Bildung von Ammoniumchlorid zurückzuführen, welche sich im Abgassystem und am Filter ablagert. Die durch Einsatz des Precoatmaterials erreichten Minderungsraten für saure Abgasbestandteile liegen für SO2 bei ca. 30 - 75 % und für HCl bei ca. 40 – 60 %. Durch Kombination von Precoatmaterial Kalkhydrat und Reduktionsmittel AdBlue wird eine HCl-Minderung von bis zu 90 % erreicht.

Ergebnisse auf einen Blick:

- Die Verbrennung biogener Rest- und Abfallstoffe verursacht im Vergleich zu Holzbrennstoffen erhöhte Emissionen an Staub, NOx, SO2 und HCl.
- Zur Einhaltung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte benötigen Reststoffanlagen eine nachgeschaltete Abgasreinigung, welche eine Minderung aller relevanten Schadstoffgruppen ermöglicht.
- Die Kombination von Gewebefilter, SCR-Katalysator und Trockensorption ermöglicht eine kosten- und platzsparende Emissionsminderung an dezentralen Anlagen, welche biogene Reststoffe einsetzen.
- Die aus Effizienzgründen begrenzten Abgastemperaturen begrenzen die Minderungsleistung der eingesetzten SCR-Katalysatoren auf max. 50 %. Zur Erreichung höherer Minderungsleistungen ist die Entwicklung neuartiger SCR-Katalysatoren für den Niedertemperaturbereich notwendig.
- Das Precoating des Gewebefilters ermöglicht eine Minderung saurer Abgasbestandteile. Bei der Umsetzung in der Praxis muss jedoch genau auf die Einhaltung der notwendigen Betriebsparameter geachtet werden, damit das Precoating auch die gewünschten Minderungsleistungen erzielt.