High-Efficiency SNCR for non-calciner kilns - potentials and limits

摘要

Im Rahmen der Umsetzung der europäischen Industrieemissionsdirektive in deutsches Recht wurde der vorgesehene NO＿x~-Grenzwert auf 200 mg/m~3 (i.N.) bezogen auf 10 % Sauerstoff abgesenkt. Dieser Grenzwert muss ab dem 1. Januar 2019 eingehalten werden und stellt die deutsche Zementindustrie vor eine große Herausforderung. Dyckerhoff betreibt in Deutschland acht Drehofenanlagen zur Klinkerproduktion, davon drei Calcinatoranlagen. Vorgestellt werden die Ergebnisse eines Pilotprojekts zur selektiven nicht katalytischen Entstickung (SNCR) an klassischen Wärmetauscheröfen ohne Calcinator am Standort Göllheim der Dyckerhoff AG. Die zukünftigen Anforderungen, die sich aus der Novellierung der 17. BlmSchV ergeben, konnten an einer von zwei Ofenlinien mit günstigen geometrischen Bedingungen zeitweise erfüllt werden. Hierzu erfolgte die Eindüsung in verschiedenen Ebenen mit optimierten Düsen. Die komplexe Mehrgrößenregelung wird dabei von einem On-Line CFD (computational fluid dynamics) Modell der Temperatur- und Gasverteilung im Steigschacht unterstützt. Neben dem Aufbau der Anlage und den erzielten Ergebnissen in Bezug auf NO_x am Kamin und Ammoniakschlupf wird in dem Beitrag auch auf verfahrenstechnische Randbedingungen und die geometrischen Unterschiede der beiden Ofenlinien eingegangen. Der in der Regel unbehandelte Bypassgas-strom schmälert dabei das Potenzial der klassischen SNCR-Technologie und bedarf einer gesonderten Betrachtung.%Transferring the Industrial Emissions Directive into German legislation, the limit for NO_x emissions was further reduced to 200 mg/m~3 (stp) at 10 % O_2. This limit must be met by 1st January 2019 at the latest and this will be a severe challenge for the German cement producers. Dyckerhoff is operating eight rotary kilns for clinker production in Germany, three with calciners. In this report the results of a pilot project for the selective non-catalytic NO_x reduction (SNCR) on two classic preheater kilns without calciners at the Göllheim plant of Dyckerhoff will be presented. By means of multistage injection with optimized nozzles, online computational fluid dynamics (CFD) modelling of the temperature and gas distribution in the riser duct and of a complex multivariable control, the requirements could be intermittently fulfilled on one of the two kiln lines with favourable geometric parameters. Aside from the layout of the installation and the achieved results in regard to NO_x and ammonia slip at the stack, this paper will also deal with the process engineering conditions and the geometric differences between the two kiln lines. As a general rule a non-treated bypass stream reduces the potential of the classic SNCR technology and should therefore be considered separately.