Stickstoffoxide und Luftreinhaltung

Neben der Entstehung und Emission von Stickstoffoxiden bei Verbrennungsprozessen sowie den verschiedenen nationalen Grenzwerten steht die Minderung der NOx-Emissionen im Mittelpunkt dieses Buches. Es enthält ausführliche Angaben zu den globalen, nationalen und regionalen jährlichen Emissionen. Die chemischen Umwandlungen zu den Folgeprodukten (Ozon, PAN) werden ebenso betrachtet wie die trockene und nasse Deposition. Der Behandlung der natürlichen und anthropogenen Immissionen folgen Hinweise auf deren Wirkungen. Ein ausführlicher Überblick über die verschiedenen Immissionsgrenzwerte schließt das Buch ab. Der Autor beschreibt die Entwicklung der Erkenntnisse auf diesem neuen und lebenswichtigen Wissenschaftsgebiet und stellt Definitionen und grundsätzliche Erläuterungen den NOx-spezifischen Ausführungen voran. So vermittelt er dem Leser am Beispiel der Stickstoffoxide zugleich eine Einführung in die allgemeineren Probleme der Luftreinhaltung.

Inhalt
1 Chemisch-physikalischer Überblick über die Stickstoffoxide als luftverunreinigende Stoffe.- 1.1 Definition, Anzahl und Einteilung luftverunreinigender Stoffe.- 1.1.1 Definitionen und Erläuterungen.- 1.1.2 Anzahl luftverunreinigender Stoffe.- 1.1.3 Einteilungsprinzipien für luftverunreinigende Stoffe.- 1.2 Oxide des Stickstoffs im Überblick.- 1.3 Distickstoffoxid (N2O).- 1.3.1 Entstehung.- 1.3.2 Eigenschaften.- 1.3.3 N2O-Gehalt der Troposphäre.- 1.4 Stickstoffmonoxid (NO).- 1.5 Stickstoffdioxid (NO2) und Distickstofftetroxid (N2O4).- 1.5.1 Entstehung des Stickstoffdioxids.- 1.5.2 Eigenschaften des Stickstoffdioxids.- 1.5.3 Gleichgewicht mit Distickstofftetroxid.- 1.6 Weitere Stickstoffoxide.- 1.6.1 Distickstofftrioxid (N2O3).- 1.6.2 Distickstoffpentoxid (N2O5).- 1.6.3 Stickstofftrioxid (NO3).- 1.7 Literatur.- 1.8 Formelzeichen.- 2 Entstehung der Stickstoffoxide in Verbrennungsprozessen.- 2.1 Übersicht zu den Bildungsmechanismen für Stickstoffmonoxid.- 2.2 Entstehung des Stickstoffmonoxids aus dem Stickstoff der Brennstoffe.- 2.2.1 Grundsätzliches zum Brennstoff-NO.- 2.2.2 Stickstoffgehalt und weitere Brennstoffkenngrößen.- 2.2.2.1 Stickstoffgehalt.- 2.2.2.2 Weitere Brennstoffkenngrößen.- 2.2.3 Stickstoffmonoxid-Bildung aus den Flüchtigen Bestandteilen.- 2.2.4 Stickstoffmonoxid-Bildung aus dem Restkoks.- 2.2.5 Heterogene Reduktion des Stickstoffoxids.- 2.2.6 Einflußgrößen auf die Umwandlungsrate.- 2.3 Thermisches Stickstoffmonoxid.- 2.3.1 Betrachtung der Bruttoreaktion.- 2.3.2 Zeldovich-Mechanismus.- 2.3.3 Weitere Reaktionsmechanismen.- 2.3.4 Betrachtung der Haupteinflußgrößen.- 2.4 Promptes Stickstoffmonoxid.- 2.4.1 Erläuterungen zur Entstehung.- 2.4.2 Einflußgrößen und Bedeutung.- 2.5 Entstehung von Stickstoffdioxid.- 2.5.1 Möglichkeiten der Stickstoffdioxid-Bildung.- 2.5.2 Anhaltswerte für den volumetrischen NO2-Anteil.- 2.6 Wechselwirkung der Stickstoffoxide mit den Schwefeloxiden.- 2.7 Literatur.- 2.8 Formelzeichen.- 3 Emissionen und Emissionsgrenzwerte der Feuerungen und stationären Gasturbinen.- 3.1 Grundsätzliches zur Emission.- 3.1.1 Erläuterungen zum Begriff Emission.- 3.1.2 Ermittlung des Emissionsmassenstromes.- 3.1.3 Definition und Ermittlung der Emissionskonzentrationen.- 3.1.4 Definition und Ermittlung der Emissionsfaktoren.- 3.1.5 Grundsätzliches zum internationalen Vergleich von Emissionsbegrenzungen.- 3.2 Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen.- 3.2.1 Wichtige Einflußgrößen auf die NOx-Emission.- 3.2.2 Größe der Emissionen.- 3.2.3 Entwicklung und Stand bundesdeutscher Emissionsbegrenzungen.- 3.2.4 Entwicklung und Stand der Emissionsbeschränkungen in anderen Staaten.- 3.3 Verbrennung von flüssigen Brennstoffen.- 3.3.1 Emissionen bei der Verbrennung von Heizöl EL.- 3.3.2 Bedeutung und Emissionen der Feuerungen für schweres Heizöl.- 3.3.3 Grenz- und Richtwerte für flüssige Brennstoffe.- 3.4 Verbrennung von Kohlen.- 3.4.1 Emissionen und Grenzwerte der Schmelzfeuerungen.- 3.4.2 Emissionen der Trockenfeuerungen für Steinkohle.- 3.4.3 Zusammenstellung nationaler Grenzwerte.- 3.4.4 Trockenfeuerungen für Braunkohle.- 3.4.5 Mechanische Rostfeuerungen.- 3.4.6 Handbeschickte Rostfeuerungen.- 3.5 Feuerungen für Holz und kommunalen Müll.- 3.5.1 Emissionen und Grenzwerte der Holzfeuerungen.- 3.5.2 Bedeutung und Emissionen der Müllfeuerungen.- 3.5.3 Grenzwerte für Müllfeuerungen.- 3.6 Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.1 Systeme von Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.2 Emissionen atmosphärischer Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.3 Emissionsgrenzwerte.- 3.7 Stationäre Gasturbinen.- 3.7.1 Bedeutung und Emissionen.- 3.7.2 Amerikanische und bundesdeutsche Grenzwerte.- 3.8 Literatur.- 3.9 Formelzeichen.- 4 Emissionen und Emissionsgrenzwerte der Verbrennungsmotoren.- 4.1 Grundsätzliches zur Emission mobiler Anlagen.- 4.1.1 Emissionsmaße für mobile Anlagen.- 4.1.2 Notwendigkeit von Fahrtests.- 4.1.3 Beispiele internationaler Fahrzyklen für Pkw.- 4.1.4 Bundesdeutsche Fahrzyklen.- 4.1.5 Fahrzyklen für Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor.- 4.1.6 Ermittlung der Quellstärken des Kraftfahrzeugverkehrs.- 4.2 Ottomotoren in Pkw, Kombi und leichten Nutzfahrzeugen.- 4.2.1 Einflußgrößen auf die Emissionen der Ottomotoren.- 4.2.2 Mittlere Emissionen bundesdeutscher Pkw.- 4.2.3 Mittlere regionale und nationale Emissionsfaktoren.- 4.2.4 Entwicklung der Emissionsgrenzwerte für Pkw.- 4.3 Mobile Dieselmotoren (schwere Nutzfahrzeuge).- 4.3.1 Bedeutung der Dieselmotoren im Straßenverkehr.- 4.3.2 Einflußgrößen bei Dieselmotoren.- 4.3.3 Emissionen bundesdeutscher Kraftfahrzeuge.- 4.3.4 Mittlere regionale und nationale Emissionsfaktoren.- 4.3.5 Entwicklung der Emissionsgrenzwerte.- 4.3.6 Vergleich zwischen Otto-und Dieselmotor im Pkw.- 4.4 Stationäre Verbrennungsmotoren.- 4.4.1 Anwendungsgebiete.- 4.4.2 Anhaltswerte für die Emissionen.- 4.4.3 Bundesdeutsche und ausländische Grenzwerte.- 4.5 Literatur.- 4.6 Formelzeichen.- 5 Maßnahmen zur Senkung der Emissionen.- 5.1 Überblick zu den emissionsmindernden Maßnahmen.- 5.2 Primärmaßnahmen.- 5.2.1 Grundsätzliches zu den Primärmaßnahmen.- 5.2.2 Minderung des Sauerstoffangebots.- 5.2.2.1 Nahstöchiometrische Verbrennung.- 5.2.2.2 Gestufte Luftzufuhr.- 5.2.2.3 Luftstufung bei Verbrennungsmotoren.- 5.2.3 Senkung der Verbrennungstemperatur insbesondere durch äußere Kühlung.- 5.2.3.1 Verminderung der Feuerraumbelastung.- 5.2.3.2 Oberflächenverbrennung und katalytische Verbrennung.- 5.2.4 Senkung der Verbrennungstemperatur durch innere Flammenkühlung.- 5.2.4.1 Überstöchiometrische Verbrennung (Magerkonzept).- 5.2.4.2 Äußere und innere Abgasrezirkulation.- 5.2.4.3 Zufuhr von Wasser oder Dampf.- 5.2.5 Gestufte Brennstoffzufuhr.- 5.2.6 NOx-arme Brenner für Feuerungen.- 5.2.7 Kombination der Primärmaßnahmen bei Feuerungen.- 5.3 Grundsätzliches zu den Abgasreinigungsanlagen (Sekundärmaßnahmen, Abgasnachbehandlung).- 5.3.1 Anforderungen an Abgasreinigungsanlagen.- 5.3.2 Verfahrensprinzipien zur NOx-Abscheidung.- 5.3.3 Vielfalt und Auswahl der Verfahren.- 5.3.4 Grundsätzliches zur Katalyse.- 5.3.4.1 Definition und Aufbau eines Katalysators.- 5.3.4.2 Technische Katalysator-Kenngrößen.- 5.3.4.3 Katalysatorarten und Anforderungen.- 5.4 Trockene selektive Reduktion.- 5.4.1 Chemismus der selektiven Reduktion.- 5.4.2 Selektive nichtkatalytische (thermische) Reduktion (SNR-Verfahren).- 5.4.3 Katalysatoren für die selektive katalytische Reduktion (SCR-Verfahren).- 5.4.3.1 Schwermetalloxid-Katalysatoren.- 5.4.3.2 Zeolithe.- 5.4.3.3 Eisenoxid-Chromoxid-Katalysatoren.- 5.4.3.4 Aktivkokse.- 5.4.3.5 Einflußgrößen auf den Abscheidegrad.- 5.4.4 Abgasseitige Anordnung des Katalysators.- 5.4.5 Konstruktive Gestaltung der DENOX-Reaktoren.- 5.4.6 Entwicklungsstand des SCR-Verfahrens.- 5.4.7 SCR-Verfahren für Verbrennungsmotoren.- 5.5 Trockene nichtselektive katalytische Reduktion.- 5.5.1 Terminologie der Pkw-Abgasreinigungssysteme.- 5.5.2 Chemismus der nichtselektiven Reduktion.- 5.5.3 Aufbau und Zusammensetzung des Katalysators.- 5.5.4 Bestandteile des Abgasreinigungssystems.- 5.5.5 NCR-Verfahren bei stationären Anl…

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