Förderpumpe für das SCR-Verfahren

Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (SCR-Verfahren)

VANE-MAG^® MPA - korrosionsbeständige und magnetgekuppelte Drehschieberpumpen aus Edelstahl zur Förderung von Harnstoff für die Reduzierung von Stickoxiden

Das Verfahren

Das Selective Catalytic Reduction (SCR) Verfahren ist eine Abgasnachbehandlungstechnologie, die hauptsächlich zur Reduzierung von Stickoxiden (NOx) in den Abgasen von Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Es wurde ursprünglich für Dieselmotoren entwickelt, findet jedoch auch Anwendung in Gasturbinen und einigen stationären Verbrennungsanlagen.

Das SCR-Verfahren funktioniert durch die Einspritzung eines Harnstoff-basierten Reduktionsmittels, normalerweise AdBlue oder Diesel-Exhaust-Fluid (DEF), in den Abgasstrom vor einem speziellen Katalysator. Der Katalysator besteht in der Regel aus einem Material wie Titandioxid oder Zeolith, das als aktive Komponente Metalle wie Vanadium, Wolfram oder Molybdän enthält. Diese Metalle dienen als Katalysatoren, um chemische Reaktionen zu fördern.

Wenn das Abgas mit dem Reduktionsmittel in Kontakt kommt, reagiert das enthaltene Stickstoffoxid mit dem Ammoniak (NH3), welches durch die Hydrolyse des Harnstoffs entsteht. Die Reaktion wandelt die schädlichen Stickoxide in harmlosen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) um. Dieser Prozess wird als selektiv bezeichnet, da er selektiv die Stickoxide reduziert, während andere Bestandteile des Abgases unverändert bleiben.

SCR-Systeme bieten eine effektive Methode zur NOx-Reduzierung und ermöglichen es Fahrzeugen und Anlagen, die Emissionsvorschriften einzuhalten. Die Stickoxide sind bedeutende Luftschadstoffe, die zur Luftverschmutzung und zur Bildung von Smog beitragen können. Durch den Einsatz des SCR-Verfahrens können Fahrzeuge und Anlagen die NOx-Emissionen um bis zu 90 Prozent reduzieren.

SCR-Systeme werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Straßenfahrzeuge wie Autos, Lastwagen und Busse, aber auch in der Schifffahrt und in Kraftwerken. Sie tragen zur Verbesserung der Luftqualität und zur Verringerung der Umweltauswirkungen von Verbrennungsmotoren bei, indem sie dazu beitragen, den Ausstoß von Stickoxiden zu reduzieren.

Der Unterschied zur SNCR (selective non catalytic reduction) ist der verwendete Katalysator, der die für den Reduktionsprozess benötigte Temperatur auf ca. 300°C reduziert. Der Katalysator ist also ein Beschleuniger für diesen Prozess. Die SNCR funktioniert nur bei Temperaturen größer 850°C, die das Abgas bei motorischen Verbrennungsprozessen nicht erreicht.

Erfahrungsbericht

Ein nennenswertes SCR-System auf einer Bohrplattform vor der Westküste Norwegens, wurde von H+H Engineering & Service GmbH (www.huhes.de), einem langjährigen Kunden von MARCH und erfahrenen Anlagenbauer für SCR-Systeme, konzipiert und umgesetzt. Das System ist speziell für alle 8 Hauptmotoren mit jeweils rund 5.800 kW ausgelegt. Im Falle eines Volllastbetriebes aller 8 Motoren gleichzeitig, ist eine Harnstoffmenge von 825 l/h bei ca. 12 bar erforderlich, um die Stickoxide gemäß dem angestrebten Tier III-Level zu reduzieren. In der Praxis laufen nur 1-2 Motoren zur Energiegewinnung gleichzeitig im Teillastbereich. Dennoch muss das System immer für den Volllastfall und die gesamte Antriebsleistung ausgelegt sein.

SCR Systeme benötigen in der Regel einen Pumpen-Differenzdruck von ca. 8-9 bar. Durch den zusätzlichen Höhenunterschied auf der Plattform zwischen Tank, Pumpe und Dosiereinheit von etwa 20-25 Metern, erhöht sich der gesamte Druckverlust im System und es mussten Pumpen mit einem deutlich höheren Differenzdruck eingesetzt werden. Die Lösung lieferte MARCH PUMPEN mit den rotierenden Verdrängerpumpen des Typs VANE-MAG^® MPA. Die Plattform ist ausschließlich via Helikopter und Boot zu erreichen, daher ist die Anforderung an Ausfallsicherheit sehr hoch. Die Anlage muss permanent laufen, damit sich die Installation amortisiert. Es wurde daher eine redundante Pumpstation geliefert mit 2 identischen Pumpen, die beide jeweils auch allein die notwendige maximale Fördermenge liefern können.

Das Reduktionsmittel, Harnstoff mit einem Anteil von 40%, wird direkt hinter den Abgasauslässen der Motoren in den Abgasstrang eingespritzt. Ein großer 100m³-Tank, der sich in einer der Säulen der Plattform befindet, dient zur Lagerung des Reduktionsmittels. Die Pumpstation steht direkt neben dem Tank auf dem gleichen Niveau wie der Tankboden. Die Pumpen arbeiten immer mit maximaler Leistung und fördern die maximale Menge an Harnstoff. Der erforderliche Teil für den SCR-Prozess wird an die Dosiereinrichtungen des Systems geleitet, während der Überschuss über ein Überströmventil zurück in den Tank zirkuliert.

Durch die Implementierung dieses SCR-Systems auf der Bohrplattform und Schiffsmotoren wird eine effektive Reduktion der Stickoxide erreicht, um den strengen Umweltvorschriften zu entsprechen und das Klima zu schonen. Das System ermöglicht eine kontrollierte und präzise Dosierung des Reduktionsmittels, um die Abgase der Schiffsmotoren zu reinigen und die Luftverschmutzung zu minimieren. Indem schädliche Emissionen reduziert werden, trägt das SCR-System zur Verbesserung der Luftqualität bei. H+H Engineering & Service GmbH hat seine Expertise in der Entwicklung und Umsetzung maßgeschneiderter SCR-Lösungen für Schiffe unter Beweis gestellt und trägt damit zur Nachhaltigkeit, Umweltverträglichkeit und dem Klimaschutz der maritimen Industrie bei.

Bildmaterial