TECHNISCHE INFORMATION DENOX 2013

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1 TECHNISCHE INFORMATION DENOX 2013 CALDYN Entstickungssystem Apparatebau GmbH

2 Systembeschreibung Für die Entstickung von Rauchgasen werden im wesentlichen zwei industrielle Verfahren angewendet: SCR-Verfahren (selektive katalytische Reduktion) SNCR-Verfahren (selektive nicht katalytische Reduktion) Beide Verfahren wandeln die für die Umwelt schädlichen Stickoxide (NO x) durch Zugabe eines Reduktionsmittels in Stickstoff und Wasser um. Als Reduktionsmittel eignen sich Ammoniakwasser oder Harnstofflösung, da diese selektiv mit NOx reagieren. Anwendungsgebiete sind die Entstickung der Abgase u.a. von: Zementwerken Öl-, Gas- und Kohlefeuerungen Müllverbrennungsanlagen Gas-/Dieselmotoren Gasturbinen Alt-/Restholzverbrennungen Entstickung nach dem SCR- Verfahren Beim SCR-Verfahren werden die Stickoxide unter Einsatz eines Katalysators zu molekularem Stickstoff reduziert. Das Reduktionsmittel wird bei Abgastemperaturen von C eingedüst. Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung im Abgasstrom wird meist ein statischer Mischer vorgesehen. Ein wichtiger Faktor für den erfolgreichen Betrieb stellt hier die Zerstäubungstechnik dar. CALDYN hat über 20 Jahre Erfahrung in diesem Anwendungsbereich und liefert die zur Zerstäubung notwendigen Lanzen mit Engineering. Dabei garantiert CALDYN die vollständige Verdampfung der eingedüsten Flüssigkeit vor Eintritt des Gases in den Katalysator bzw. vor dem statischen Mischer. Es werden extrem kurze Verdampfungsstrecken erreicht, wobei auch in kleinste Rohrleitungen eingedüst wird. Entstickung nach dem SNCR- Verfahren Beim SNCR-Verfahren wird das Reduktionsmittel bei Temperaturen von C direkt in die heißen Rauchgase eingedüst. Das Wasser in der Lösung verdampft und das Reduktionsmittel reagiert mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff. Oberhalb von 1100 C wird das zugegebene NH 3 zunehmend oxidiert und unterhalb von 900 C sinkt die Reduktionsgeschwindigkeit, was einen erhöhten Ammoniakschlupf zur Folge hat. Da bei diesen Betriebstemperaturen keine statischen Mischer eingebaut werden können ist beim SNCR-Verfahren die gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Rauchgas notwendig. Voraussetzung für die sichere Einhaltung der Grenzwerte ist die optimale Auslegung und Regelung des Systems. CALDYN liefert für dieses Verfahren die komplette Zerstäubungstechnik mit Engineering, sowie Pumpenund Regelstation inklusive SPS- Steuerung. Vorteile des SNCR-Verfahrens niedrige Investitionskosten kein zusätzlicher apparativer Aufwand auf der Gasseite (direkte Eindüsung im Kessel, Nachbrennkammer etc.) keine Vorentstaubung nötig Nachrüstung schnell möglich kein Katalysator erforderlich Auf die Eindüsung kommt es an! Bei dem von CALDYN entwickelten Zerstäubungsprinzip (Zweistoffdüse mit innerer Mischkammer, dt. Patent 1976) werden Flüssigkeit und Treibmedium (z.b. Druckluft oder Dampf) bei relativ niedriger Geschwindigkeit in einer Mischkammer zusammengeführt und auf die Schallgeschwindigkeit des Zweiphasengemisches beschleunigt. Der hierdurch am Düsenaustritt erzeugte Drucksprung bewirkt bei der Expansion des Gemisches in die Gasatmosphäre die Zerteilung der flüssigen Phase in feine Tropfen (siehe Abbildung sowie zugehörige Technische Information CSL 2013 zu CALDYN Zweistoffdüsen). Funktionsweise CALDYN Düsen CSL Das Zerstäubungssystem ist die wichtigste Komponente beim SNCR-Verfahren. Insbesondere die Verdampfungsstrecken und Wurfweiten der Düsen müssen bei der Auslegung des SNCR-Systems berücksichtigt werden. Der Sprühstrahl muss das Rauchgas durchdringen, ohne jedoch Ablagerungen oder Beschädigungen wegen unvollständiger Verdampfung zu verursachen. Eigens dafür entwickelte Computerprogramme unterstützen die Verfahrensingenieure bei der Auslegung. Auslegungsprogramm CALDYN Düse CSL Messung Tropfengeschwindigkeitsverteilung mittels PDPA

3 Eigenschaften Die CALDYN Zweistoffdüsen erzeugen ein definiertes enges Tropfenspektrum. Durch Variation des Eingangsdrucks und der Flüssigkeitsmenge lassen sich unterschiedliche Wurfweiten und Tropfengrößenverteilungen erzielen. Die Flüssigkeitsmenge lässt sich vom Maximaldurchsatz bis zum Nulldurchsatz stufenlos regeln. In der nachfolgenden Abbildung ist das Geschwindigkeitsprofil einer Düse CSL dargestellt. Regelung Entsprechend dem NOx-Gehalt im Reingas wird das Zerstäubungssystem vollautomatisch und stufenlos an die wechselnden Betriebsparameter angepasst. Bei wechselnden Temperaturen im Rauchgas (Kessellast) werden mehrere Düsenebenen installiert, wobei jeweils die Ebene im geeigneten Temperaturfenster betrieben wird. Das senkt die Betriebskosten und reduziert den Ammoniakschlupf. Darüber hinaus werden durch die Regler die Flüssigkeitsmengen an den Lanzen automatisch über dem gesamten Regelbereich abgeglichen. Eine Strähnenbildung aufgrund unterschiedlicher Beaufschlagung einzelner Lanzen wird damit vermieden. Ausführung Die Lanzen sind aus hitzebeständigem Material gefertigt, sie benötigen in der Regel kein zusätzliches Kühlsystem. Optional können die Lanzen mit Schutzrohr und Sperrluft betrieben werden. Typische SCR-Lanze Steuerschrank mit Touch Panel an der Regelstation montiert SNCR-Lanze mit Schutzrohr und Sperrluftbeaufschlagung Im CALDYN System wird durch den Einsatz von speziellen Reglern in der Druckluftleitung vor den Lanzen die Druckluftmenge im gesamten Regelbereich konstant gehalten. Lanze längenverstellbar, mit Schnellverschluß, für kleine Einbauöffnungen Gerechnetes Geschwindigkeitsprofil einer CALDYN Düse CSL Die Kombination von Einzeldüsen in einem Düsenkopf oder mehreren Düsen in Reihe (siehe Technische Information CALDYN Düsen CSL) erlaubt eine optimale Anpassung an verschiedene Kanal- oder Behälterquerschnitte. 3D-CAD Modell Pumpen- und Regelstation mit Steuerschrank (2 DeNOx-Linien)

4 Schema SNCR-Verfahren

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6 Verteilerebene Lanzen eingebaut in Schrank als Staubschutz Verpackung SNCR-System Druckerhöhungstation und Entladepumpenstation für Ammoniakwasser Lanzenebene mit Zufuhrleitung für Harnstofflösung, Druckluft und Sperrluft Pumpen- und Regelstationen mit Vorlagebehälter für Verdünnungswasser Lanzenebene mit Zufuhrleitung für Harnstofflösung, Druckluft und Sperrluftbeaufschlagung

7 Edelstahltank für Ammoniakwasser (Zementindustrie) Edelstahltank für Harnstofflösung sowie PE-Tanks für Abwasser (Zementindustrie) GFK-Tank doppelwandig mit Flächenbeheizung und Isolierung für Harnstofflösung PE-Tank doppelwandig für Harnstofflösung

8 Hauptvorteile des CALDYN Systems Geringer Energieverbrauch Effizienter Reduktionsmitteleinsatz Großer Regelbereich Einfache Einbindung / Nachrüstung Keine zusätzliche Lanzenkühlung erforderlich Geringer Wartungsaufwand Verschleißfeste und verstopfungsfreie Düsen Leistungen Das CALDYN Leistungsspektrum umfasst das Engineering, Lieferung von Standardlanzen mit Zweistoffdüsen CSL, Lieferung von speziell auf Kundenwünsche abgestimmten Zerstäubungssystemen für Anwendungen der Entstickung bis hin zu kompletten Anlagen. Für weitere Produkte aus dem Anwendungsgebiet der Zweistoffdüsen CSL (Verdampfungskühler, Sprühabsorber, Aerosolabscheider etc.) sind detaillierte technische Informationen verfügbar, die wir Ihnen bei Bedarf gerne zusenden. Referenzen CALDYN hat u.a. an folgende Firmen Systeme bzw. Zerstäubungslanzen für die Entstickung geliefert: Apparatebau GmbH Grashofstraße 12, D Ettlingen Tel / / Fax / info@caldyn.de / Internet: