Selectieve katalytische reductie/SCR

Natuurlijk vervangingsmoment

Nee

Toepasbaarheid

SCR wordt toegepast om NOx-emissies te verminderen van bijvoorbeeld:

  • Afvalverbranding
  • Chemische industrie
  • Energiecentrales
  • Metaalindustrie
  • Glastuinbouw
componenten

Verwijderde componenten

Verwijderings- efficiëntie1, %

Restemissie, mg/m03

Validatiekengetal

NOx

90 – 94

40 - 50

mogelijk aërosolvorming van ammoniumchloride en ammoniumsulfaat2

3

1 Afhankelijk van de specifieke configuratie en bedrijfscondities. Waarden zijn in principe gebaseerd op halfuursgemiddelde waarden.
2 Bij aanwezigheid van SO3 wordt ammoniak afgevangen onder vorming van ammoniumsulfaat. Het ammoniumsulfaat kan de katalysator verstoppen en wordt als moeilijk afscheidbaar aërosol geëmitteerd.

randvoorwaarden

Debiet, m03/uur

< 1.000.000

Temperatuur, °C

200 - 500 (afhankelijk van de katalysator), schommelingen van circa 90 °C zijn acceptabel.

Druk

Atmosferisch

Drukval, mbar

< 10

Vochtgehalte

-

Stof, g/m03

Enkele

Ingaande concentratie NOX, g/m03

< 3 (onder andere bij dieselmotoren)

NH3/NOX- mol verhouding

< 1,1

Beschrijving

Selective Catalytic Reduction (SCR) heeft als doel de emissie van NOx te beperken. Afgas wordt verrijkt met een toevoeging van NH3 of ureum over een katalysator gevoerd waardoor NOx wordt omgezet tot N2 en H2O. Temperaturen liggen hierbij tussen de 200 oC en 500 oC, afhankelijk van het type katalysator.

SCR

Financiële aspecten

Investeringen, EUR/1.000 m03/uur

10.000 – 83.0001 (zeer afhankelijk van de toepassing)
Retrofit kan tot 100% hogere kosten leiden.

Operationele kosten, EUR/ton NOX verwijderd

500 – 5.000

Personeel, EUR/jaar

20.000

Hulp en reststoffen

NH3-oplossing/ton NOX verwijderd, kg

Katalysator, EUR/ton

370 - 450

11.000

Energieverbruik, kWh/1000 m03/uur

Voor opwarming van rookgassen bij "low-dust" installatie

Elektriciteitskosten, EUR/1000 m03/uur

Laag

Kostenbepalende parameters

Verbruik katalysator en reagens

Baten

Geen

1 83.000 EUR/1.000 m03/uur voor huisvuilverbrandingsoven met capaciteit 80.000 ton/jaar.

Uitgebreide beschrijving

Varianten

  • Direct achter de ketel geschakelde SCR-installaties, zogenoemde "high-dust"-schakeling. Dit is mogelijk als het afgas zeer weinig tot geen stof bevat waardoor de katalysator zou kunnen vervuilen. Deze configuratie wordt ook bij kolencentrales toegepast bij stofconcentraties tot 10 g/m03.
  • Nageschakelde SCR-installaties achter stoffilters of wassers, zogenoemde "low-dust"-schakeling. Het is bij deze techniek nodig het afgas te reinigen voordat het de katalysatorruimte in gaat. Verder is opwarming van de rookgassen tot het reactieniveau noodzakelijk.
  • Bij het DESONOX-proces wordt het ontstofte gas gemixt met ammoniak en met een temperatuur van 450 ºC over een katalysator gevoerd om het NOX te verwijderen, waarna het over een katalysator wordt gevoerd om SO2 om te zetten naar SO3, dat reageert met zwavelzuur.

Installatie: ontwerp en onderhoud
De katalysator heeft een levensduur van tussen de 5 en 10 jaar bij normale bedrijfsvoering. Bij schoon afgas kan dit langer zijn. De katalysator kan niet worden geregenereerd, maar wordt meestal door de fabrikant gerecycled. Het aanpassen ('retrofitten') van een bestaande installatie om SCR te installeren kan grote modificaties vereisen en daarom, in vergelijking met nieuwbouw, tot extra hoge kosten leiden.

Monitoring
De prestatie van een SCR kan worden bepaald door de NOX-gehalten voor en na de reiniging te meten en door het meten van het ammoniak- en zuurstofgehalte van het effluentgas. De temperatuur en drukval worden routinematig gemeten. Voor details wordt verwezen naar de NeR, paragraaf 3.7 en bijlage 4.7.

Voor- en nadelen milieu

Specifieke voordelen
  • Hogere NOX-reductie rendementen dan SNCR en low-NOX burners
  • Lage en relatief brede temperatuurrange toepassing mogelijk
  • Ook toepasbaar bij bronnen met lage NOX-concentraties
  • Minder "ammoniumslip" dan SNCR vanwege lagere stofgehalten
  • Relatief eenvoudige installatie, geen veranderingen aan verbrandingsinstallaties noodzakelijk

Specifieke nadelen

  • Bij relatief hoge SO3-gehalten moet het proces bij hoge temperatuur worden uitgevoerd om condensatie te vermijden.
  • Kostprijs katalysator (mogelijkheid op verstopping, vergiftiging en mogelijke erosie van de katalysator door vliegassen).
  • Relatief hoge investeringskosten vergeleken met SNCR en low-NOX burners.
  • Bij "high-dust" schakeling zijn de vliegassen beladen met NH3.
  • Bij "low-dust"-schakeling is er een opwarming van de rookgassen vereist.
  • Neemt relatief veel ruimte in beslag

Hulpstoffen

  • Reductans: een 25%-oplossing van ammoniak of ureum.
  • In sommige situaties stoom: voor het vervluchtigen van het reductans voordat het wordt geïnjecteerd.
  • Katalysator: onder andere V2O5 (vanadiumpentoxide) en/of TiO2 (titaniumdioxide)

Cross Media Effects

  • Mogelijke NH3-emissies als gevolg van niet optimale procesvoering (NH3-slip)
  • Verbruikte katalysator
  • Als bijproduct kan lachgas (N2O) worden gevormd
  • Bij "high-dust" schakeling zijn de vliegassen beladen met NH3

Fiscaal voordeel / Subsidies

  1. Beschrijving van luchtemissiebeperkende technieken, L26 InfoMil/Tauw, maart 2000.
  2. Gids luchtzuiveringstechnieken, VITO 2004/IMS/R/066.
  3. IPPC BREF Waste Water and Waste Gas Treatment, 2003.
  4. US EPA, Air Polution Control Technology Factsheet SCR, EPA-452/F-03-032.
  5. Haldor Topsoe (Lyngby), news article 25-07-2008; increase in SCR DeNOX catalyst prices.
  6. Hanwell Codinox, RAI Amsterdam, oktober 2008.