Gepubliceerd op 01-12-2020

NOx-reductietechnologie

betekenis & definitie

(Nox-reductietechnologie), technieken die een beperking van de emissie van de stikstofoxiden beogen. Bij de verbranding van fossiele brandstoffen zullen in het algemeen stikstofoxiden (NO,) worden gevormd.

Er kan onderscheid gemaakt worden tussen stikstofoxiden, afkomstig van de reactie bij hoge temperatuur tussen zuurstof en stikstof uit de verbrandingslucht (de thermische NO,), en de stikstofoxiden gevormd door oxidatie van de in de brandstof aanwezige gebonden zuurstof (de brandstof-NOx). Bij de verbranding van aardgas is alleen de thermische NO, van belang, terwijl bij de verbranding van olie en steenkool de brandstof-NO, een aanzienlijk deel van de totaal gevormde NO, zal uitmaken. De NOx-reductietechnologie kan worden onderverdeeld in technieken die de vorming van stikstofoxiden tegengaan, en technieken die de eenmaal gevormde stikstofoxiden uit de rookgassen verwijderen.De technieken die de vorming van thermische NO, beperken, hebben tot doel piektemperaturen in de vuurhaard te voorkomen, omdat de oxiden vooral worden gevormd bij hoge temperaturen. Het recirculeren van verbrandingsgassen (flue gas recirculation) is hiervan een bekend voorbeeld. Hetzelfde effect wordt bereikt wanneer men de overmaat aan zuurstof beperkt en de benodigde zuurstof in gedeelten toevoert (zgn. getrapte verbranding). Dit laatste wordt in de praktijk gerealiseerd door in eerste instantie minder lucht naar de vlam toe te voeren dan voor volledige verbranding nodig is en de rest van de lucht later door extra luchtpoorten, of door uitgeschakelde branders toe te voeren. Ook bij de lage-NOx-branders wordt dit principe toegepast.

Bij de verbranding van vaste brandstoffen wordt de brandstof gesplitst in een vluchtige en een vaste fractie. De in de vluchtige fractie aanwezige stikstof zal voor een aanzienlijk gedeelte in (brandstof-)NO, worden omgezet. Ook hier kan de vorming van stikstofoxiden worden tegengegaan door, daar waar de hoogste temperaturen in de vuurhaard heersen, te zorgen voor een ondermaat zuurstof (getrapte verbranding) en door de brandstof in een voorverbrandingskamer reeds gedeeltelijk te verbranden. Een tweetal nieuwe concepten zijn katalytische verbranding en de lage NOx-brander met de mogelijkheid alkalische verbindingen in de vlam te brengen, waardoor de in de vuurhaard aanwezige zwaveldioxide gedeeltelijk wordt gebonden.

De processen die de stikstofoxiden na de vorming verwijderen, kan men onderscheiden in droge en natte processen. Bij de droge processen kent men de thermische DeNO, en de selectieve katalytische reductie. Beide processen berusten op een reductiereactie waarbij stikstofoxiden en ammoniak reageren tot stikstof en water. Bij de thermische DeNO, wordt de ammoniak toegevoerd daar waar de temperatuur voor de beoogde reactie gunstig is (ca. 1000 °C). Hiermee kan de hoeveelheid stikstofoxiden tot 30 % worden teruggebracht. Bij de selectieve katalytische reductie vindt deze reactie plaats onder invloed van een katalysator, zodat de reactie bij een lagere temperatuur kan plaatsvinden.

Deze katalytische reductie wordt selectief genoemd, omdat de aanwezige zuurstof nauwelijks met de toegevoerde ammoniak reageert. Bij een ander type droog proces wordt beoogd zwaveldioxide en stikstofoxiden tegelijkertijd te verwijderen. De natte processen worden vrijwel altijd toegepast in combinatie met rookgasontzwaveling. Deze techniek is nog in ontwikkeling.