A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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NO(x)-Minderung durch gestufte Verbrennung und deren Wechselwirkung mit dem SNCR-Verfahren bei Vorcalcinieranlagen der Zementindustrie
Für Betreiber einer Drehofenanlage mit gestufter Feuerung für die Zementherstellung ist es wichtig, die wesentlichen verfahrenstechnischen Einflussgrößen zu kennen, um hinsichtlich maximaler NO(x)-Minderung eine Optimierung vornehmen zu können. Erfahrungen zufolge variieren die erreichbaren Minderungsraten je nach Ofenanlage und Betriebseinstellung stark. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, welche Einflussgrößen und welche chemischen Reaktionen für die NO(x)-Minderung im Calcinator eine wesentliche Rolle spielen. Dabei muss jederzeit sichergestellt sein, dass weder die Klinkereigenschaften, der Anlagenbetrieb, noch die Emission anderer Schadstoffe negativ beeinflusst werden. Für die Untersuchungen wurden systematische Veränderungen der Betriebseinstellungen von Vorcalcinieröfen verschiedener Hersteller durchgeführt und durch intensive Betriebsmessungen die Auswirkungen auf die NO(x)-Minderung ermittelt. Hierbei zeigte sich, dass zu den wichtigsten NO(x)-Minderungsreaktionen in der gestuften Feuerung der NO-Abbau über NHi- und CHi-Radikale gehören. Die wichtigsten betriebstechnischen Einflussgrößen auf den NO-Abbau sind die Luftzahl und die Temperatur in der Reduktionszone, die Eigenschaften des Brennstoffes, die Gasverweilzeit in der Reduktionszone, die NO-Konzentration am Calcinatoreintritt und die Einmischung des Brennstoffes bei Aufgabe in die Reduktionszone. Luftstufung und Mehlstufung stellen effektive Mittel zur Optimierung der gestuften Feuerung dar. Zusätzlich sollte die Möglichkeit untersucht werden, die NO(x)-Minderungswirkung der gestuften Feuerungsführung durch Kombination mit dem SNCR-Verfahren zu erhöhen. Bei den Versuchen stellte sich heraus, dass eine Kombination beider Verfahren prinzipiell möglich ist. Sehr entscheidend für den NO-Abbau ist eine schnelle und gleichmäßige Einmischung des Reduktionsmittels. Neben einer Zunahme der CO-Emission kann die Anwendung des SNCR-Verfahrens im Calcinator auch eine Erhöhung der NH3-Emission zur Folge haben. Dies kann in der Praxis eine Begrenzung für die Anwendbarkeit des SNCR-Verfahrens im Kombination mit der gestuften Verbrennung darstellen.
NO(x)-Minderung durch gestufte Verbrennung und deren Wechselwirkung mit dem SNCR-Verfahren bei Vorcalcinieranlagen der Zementindustrie
Für Betreiber einer Drehofenanlage mit gestufter Feuerung für die Zementherstellung ist es wichtig, die wesentlichen verfahrenstechnischen Einflussgrößen zu kennen, um hinsichtlich maximaler NO(x)-Minderung eine Optimierung vornehmen zu können. Erfahrungen zufolge variieren die erreichbaren Minderungsraten je nach Ofenanlage und Betriebseinstellung stark. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, welche Einflussgrößen und welche chemischen Reaktionen für die NO(x)-Minderung im Calcinator eine wesentliche Rolle spielen. Dabei muss jederzeit sichergestellt sein, dass weder die Klinkereigenschaften, der Anlagenbetrieb, noch die Emission anderer Schadstoffe negativ beeinflusst werden. Für die Untersuchungen wurden systematische Veränderungen der Betriebseinstellungen von Vorcalcinieröfen verschiedener Hersteller durchgeführt und durch intensive Betriebsmessungen die Auswirkungen auf die NO(x)-Minderung ermittelt. Hierbei zeigte sich, dass zu den wichtigsten NO(x)-Minderungsreaktionen in der gestuften Feuerung der NO-Abbau über NHi- und CHi-Radikale gehören. Die wichtigsten betriebstechnischen Einflussgrößen auf den NO-Abbau sind die Luftzahl und die Temperatur in der Reduktionszone, die Eigenschaften des Brennstoffes, die Gasverweilzeit in der Reduktionszone, die NO-Konzentration am Calcinatoreintritt und die Einmischung des Brennstoffes bei Aufgabe in die Reduktionszone. Luftstufung und Mehlstufung stellen effektive Mittel zur Optimierung der gestuften Feuerung dar. Zusätzlich sollte die Möglichkeit untersucht werden, die NO(x)-Minderungswirkung der gestuften Feuerungsführung durch Kombination mit dem SNCR-Verfahren zu erhöhen. Bei den Versuchen stellte sich heraus, dass eine Kombination beider Verfahren prinzipiell möglich ist. Sehr entscheidend für den NO-Abbau ist eine schnelle und gleichmäßige Einmischung des Reduktionsmittels. Neben einer Zunahme der CO-Emission kann die Anwendung des SNCR-Verfahrens im Calcinator auch eine Erhöhung der NH3-Emission zur Folge haben. Dies kann in der Praxis eine Begrenzung für die Anwendbarkeit des SNCR-Verfahrens im Kombination mit der gestuften Verbrennung darstellen.
NO(x)-Minderung durch gestufte Verbrennung und deren Wechselwirkung mit dem SNCR-Verfahren bei Vorcalcinieranlagen der Zementindustrie
NO(x)-reduction by staged combustion and interaction with SNCR-process at precalcinator in the cement industry
Bodendiek, Nils (author)
Schriftenreihe der Zementindustrie ; 68 ; 1-127
2005
127 Seiten, Bilder, Tabellen, 119 Quellen
Theses
German
CO2‐Minderung aus Sicht der Zementindustrie
| Wiley | 2004
NOx - Minderung in Drehofenanlagen der Zementindustrie
| Tema Archive | 1986
Perspektiven der CO2‐Minderung in der Zementindustrie
| Wiley | 2003
Modellierung der NOX‐Minderung durch dreistufige Verbrennung
| Wiley | 1998