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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung der Abgase von Feuerungsanlagen mit selektiver Entschwefelungs- und Entstickungsanlage, durch die erst Schwefeldioxyde und anschlie- ssend Stickoxyde aus dem Abgas entfernt werden, wobei das Abgas zwischen Feuerungsanlage und Entschwefelungsanlage abgekühlt und vor dem Eintritt in die Entstickungsanlage zur selekti- ven katalytischen Reduktion der Stickoxyde auf die dazu benötigte Temperatur erwärmt wird.
Ein derartiges Verfahren ist im Druck des Vortrages von Dr. Ing. Peter Necker,"Überblick über die NOx-Minderungsmassnahmen in Europa", am NOx-Symposion Karlsruhe 1985 auf Seite
D 20, D 21 beschrieben. Diese"kaltliegenden"Entstickungsanlagen eignen sich besonders zum
Nachrüsten der Abgasreinigung von bestehenden Kraftwerken. Wie Bild 21B zeigt, muss das kalte
Abgas nach Passieren der Entschwefelungsanlage erneut aufgewärmt werden, um die zur Reduktion der Stickoxyde mit Ammoniak notwendige Temperatur zu erreichen. Dazu wird zwar ein Wärmeaustau- scher eingesetzt, der die heissen Abgase nach der Entstickungsanlage zur Erwärmung der zugeführ- ten kalten Abgase verwendet.
Zur Deckung der Wärmeverluste durch den Wärmeaustauscher und die Entstickungsanlage sowie zur erstmaligen Erwärmung der Abgase muss jedoch ein zusätzlicher
Gasbrenner installiert werden. Das führt zu zusätzlichen Investitionskosten und erhöht ausserdem den Energieverbrauch der Abgasreinigung.
Das kann dadurch vermieden werden, dass die Entstickungsanlage, wie Bild 21A zeigt, nach dem Kessel der Feuerungsanlage mit dem heissen Abgasstrom verbunden wird. Beim Einsatz der Brennstoffe Heizöl schwer und Kohle kommt es aber infolge des Schwefelgehaltes der Abgase durch die Zugabe von Ammoniak in der Entstickungsanlage zur Ablagerung von Ammoniakverbindun- gen, hauptsächlichst Ammoniumhydrogensulfat, an den der Entstickungsanlage nachgeschalteten Heizflächen. Sie werden daher frühzeitig verlegt. Das zeigt sich bei Kraftwerken zur kombinierten
Strom- und Wärmeerzeugung, deren Speisewasser- und Kondensatvorwärmung nach der Entstickungs- anlage aufgebaut ist, um dem Abgas nicht die für die Entstickung notwendige Temperatur zu entziehen.
Aus Platzgründen werden diese Heizflächen aus Rippenrohren hergestellt, deren Reinigung von Sulfatablagerungen praktisch nicht durchführbar ist. Eine Reinigung wäre nur bei Glattrohren möglich, die einen wesentlich grösseren Platzbedarf und höhere Investitionskosten erfordern. Durch diesen Waschvorgang entstünde ausserdem ein chemisch verschmutztes Abwasser, das zusätzlich zu entsorgen wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch bei der Abgasreinigung mit kaltliegender Entstickungsanlage zu vermindern.
Dies wird gemäss Patentanspruch l dadurch erreicht, dass das entschwefelte Abgas vor der Entstickungsanlage mit der aus der Kühlung des Abgases vor der Entschwefelung gewonnenen Wärme aufgeheizt wird. Nach diesem Verfahren wird das Abgas vor der Entstickung entschwefelt. Daher werden nachgeschaltete Heizflächen und die bei der Entschwefelung gewonnenen Produkte nicht mit Ammoniakverbindungen verunreinigt. Die Belastung der Katalysatorblöcke durch Schwefeloxyde entfällt, wodurch die Funktionstüchtigkeit des Reaktors der Entstickungsanlage über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt. Die vorhandene Energie der heissen Abgase nach der Feuerungsanlage wird dazu genutzt, die vorgereinigten Abgase nach der Entschwefelung zu erwärmen. Diese rationelle Verwendung der Abwärme spart eine zusätzliche Energiezufuhr zur Wiedererwärmung des Abgases.
Eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens wird dadurch erreicht, dass die Feuerungsanlage abgasseitig an einer Stelle mit dem heissen Ende des wärmeabgebenden Teils eines Wärmeaustauschers verbunden ist, an der die Abgastemperatur höher als die zur selektiven katalytischen Reduktion benötigte Temperatur ist, dass das kalte Ende des wärmeabgebenden Teils des Wärmeaustauschers mit dem Eingang der Entschwefelungsanlage und der Ausgang der Entschwefelungsanlage mit dem kalten Ende des wärmeaufnehmenden Teils des Wärmeaustauschers verbunden ist und dass das heisse Ende des wärmeaufnehmenden Teils des Wärmeaustauschers über die Entstickungsanlage mit einem Kamin verbunden ist. Diese Vorrichtung vermeidet die Installation und die Wartung eines zusätzlichen Gasbrenners zur Erhitzung des Abgases vor der Entstickungsanlage.
Die Abwärme der Feuerungsanlage wird auf direktem Weg zur Erwärmung des Abgases vor der Entstickungsanlage eingesetzt, wodurch Energieverluste so gering wie möglich gehalten werden. Der Wärmeaustauscher ist gegen Verschmutzung durch das Abgas unempfindlich und ist nicht
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störanfällig. Das erhöht die Funktionsfähigkeit der Abgasreinigung und die Verfügbarkeit der Feuerungsanlage. Gleichzeitig wird das Abgas auf die für die in Entschwefelung notwendige Temperatur abgekühlt, und der verlustbehaftete Wärmetransport zur Nutzung dieser Energie ausserhalb des Abgassystems wird vermieden.
Eine weitere Reinigung der Abgase wird dadurch erreicht, dass ein Entstaubungsfilter im Abgasstrom zwischen dem kalten Ende des wärmeabgebenden Teils des Wärmeaustauschers und dem Eingang zur Entschwefelungsanlage angeordnet ist.
Die Erfindung wird mit zwei Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen Fig. l ein schematisches Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels.
Fig. l zeigt die Darstellung eines kalorischen Kraftwerkes, das mit Kohle --KO-- oder Heizöl schwer --Ö-- betrieben wird. Eine Feuerungsanlage--FA--enthält Brenner, Kessel und
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gebenden Teil eines Wärmeaustauschers --WT-- zugeleitet. Nach dem Passieren eines Entstaubungsfilters --EF-- gelangt das Abgas in eine Entschwefelungsanlage --REA--. Ein Druckerhöhungs- gebläse --DG-- kompensiert den insbesondere durch den Wärmeaustauscher --WT-- verursach- ten Geschwindigkeitsverlust des Abgases. Über den wärmeaufnehmenden Teil des Wärmeaustauschers --WT-- gelangt das Abgas in eine Entstickungsanlage--SCR--. Diese arbeitet nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion der Stickoxyde mit Ammoniak NH,.
Die Umwandlung der Stickoxyde und des Ammoniaks NH 3 zu Stickstoff und Wasser erfolgt bei einer Abgastemperatur im Bereich von 320 bis 400 C. Es ist daher der Economiser --ECO-so zu bemessen, dass die Abgastemperatur am heissen Ende des wärmeabgebenden Teils des Wärmeaustauschers --WT-- 400 bis 420 C beträgt, um das Abgas vor der Entstickungsanlage --SCR-- ausreichend erwärmen zu können. Da diese Bedingung auch bei Teillastbetrieb (unter 40% der Vollast)
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benötigte Temperatur von etwa 1200C abgekühlt werden. Durch die Entschwefelung erfolgt eine weitere Abkühlung des Abgases, so dass die Abgastemperatur am kalten Ende des wärmeaufnehmenden Teils des Wärmeaustauschers-WT-- weniger als 100 C beträgt.
Das Abgas wird nun auf die benötigte Temperatur erwärmt und gelangt entschwefelt und entstaubt in die Entstickungsanlage-SCR--.
Das gereinigte Abgas wird zur Abkühlung auf die erforderliche Kamintemperatur einem Luftvorwärmer --LUVO-- zugeleitet. Über diesen wird die Ansaugluft für den Brenner der Feuerungsanlage --FA-- auf etwa 3000C vorgewärmt. Das Abgas gelangt mit einer Temperatur von 125 bis 1500C in einen Kamin --K-- und wird an die Umwelt abgegeben.
Fig. 2 zeigt das erfindungsgemässe Prinzip der Abgaswiedererwärmung bei einem kalorischen Kraftwerk mit Kombiblock zur Strom- und Warmwassererzeugung mit den Brennstoffen Kohle --KO--, Heizöl schwer-Ö-und Erdgas--G-. Zusätzlich wird eine Gasturbine --GT-- zur Stromerzeugung eingesetzt, deren Abgas den Sauerstoffträger für die Feuerungsanlage --FA-- darstellt.
Die Abgase der Feuerungsanlage --FA-- passieren den Dampferzeuger und gelangen bei Feuerung von Kohle-KO-- und Heizöl schwer--Ö--in den Wärmeaustauscher --WT--. Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist darauf zu achten, dass am heissen Ende des wärmeabgebenden Teils des
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ren der Entschwefelungsanlage --REA-- auf die für eine selektive katalytische Reduktion in der Entstickungsanlage --SCR-- erforderliche Temperatur zu erwärmen. Durch einen Erdgas-Bypass --GB-- ist es möglich, bei reinem Erdgasbetrieb der Feuerungsanlage --FA-- die Entschwefelungsanlage --REA-- zu umgehen.
Die Abgase müssen lediglich von Stickoxyden befreit werden und werden über den ErdgasBypass --GB-- direkt mit der Entstickungsanlage --SCR-- verbunden. Da beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Ansaugluftvorwärmung durch die Abgase der Feuerungsanlage --FA-- entfällt, wird die Wärme des Abgases nach der Entstickung von einem Economiser --ECO-- zur Speisewasservorwärmung des Dampferzeugers --DE-- genutzt. Ein Rauchgaskühler --RGK-- nutzt die verbleibende Restwärme zur Erwärmung von Kondensat.
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