AT405377B - Verfahren und anlage zur verbrennung von abgasen - Google Patents

Description

AT 405 377 B

Bei der heutigen Entsorgung von beispielsweise in kommunalen Kläranlagen anfallenden Klärschlammen werden neben der thermischen Verbrennung, die eine kostenintensive und aufwendige Abgasbehandlung benötigt, zur Oxidation der organischen Inhaltsstoffe die sogenannten Naßoxidationsverfahren eingesetzt, die im unterkritischen und überkritischen Bereich betrieben werden können. Die naßoxidierten 5 Klärschlämme enthalten neben festen und flüssigen auch gasförmige Anteile, die abgetrennt und weiterbehandelt werden müssen, um umweltschädliche Bestandteile zu entfernen oder in unschädliche umzuwandeln, bevor das gereinigte Angas unter Einhaltung der gesetzlich festgelegten Grenzwerte an die Umwelt abgegeben werden kann. Oft sind es dabei Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid CO, die aus dem Abgas entfernt werden müssen. Der Betreiber einer Entsorgungsanlage hat zu gewährleisten, daß die Schadstoff-70 konzentrationen in den abgeführten gereinigten Abgasen (Reingasen) jederzeit unterhalb der zulässigen Grenzwerte liegen. Bei den Schadstoffen in den Abgasen der Klärschlammentsorgung z.B. mittels Naßoxidation handelt es sich im wesentlichen um Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffe.

Ein bekanntes Verfahren zur Beseitigung der umweltschädlichen Bestandteile der Abgase ist die thermische Verbrennung. Dabei werden die Abgase unter Zugabe von Verbrennungsluft in einer dafür 15 vorgesehenen Brennkammer verbrannt. Die zur Verbrennung der organischen Verbindungen und des Kohlenmonoxids erforderliche Temperatur von ca. 800 “C wird üblicherweise durch das Verbrennen eines zusätzlichen Brennstoffs, beispielsweise Erdgas, erzeugt, da der Heizwert der Abgase in der Regel nicht ausreicht, um eine selbsttätige thermische Verbrennung zu gewährleisten.

Nachteilig bei der thermischen Verbrennung ist die für ein vollständiges Ausbrennen der Abgase 20 erforderliche hohe Verbrennungstemperatur in der Brennkammer, die durch den Einsatz eines Zusatzbrennstoffs aufrechterhalten werden muß, was wiederum mit einem hohen Energieverbrauch und entsprechenden Kosten verbunden ist. Vorteilhaft ist allerdings, daß betriebliche Schwankungen des Abgasheizwertes durch die Regelung der Brennstoffzufuhr nahezu ohne Zeitverzögerung kompensiert werden können.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Oxidation der umweltschädlichen Abgasinhaltsstoffe ist die 25 katalytische Verbrennung. Hierzu durchströmt das zu behandelnde Abgas einen auf eine Temperatur zwischen 350 °C und 450 *C erhitzten Katalysator mit großer spezifischer Oberfläche. Die Schadstoffe verbrennen dabei unter Abgabe von Wärme an der Oberfläche des Katalysators, der die Oxidation in Gang setzt, ohne selbst an ihr teilzunehmen. Der Einsatz des Katalysators bedingt eine Herabsetzung der für die Reaktion erforderlichen Aktivierungsenergie. Die Folge ist ein um fast die Hälfte niedrigere Reaktionstempe-30 ratur als bei der thermischen Verbrennung. Zur Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur des Katalysators ist auch bei der katalytischen Verbrennung zumindest zeitweilig eine zusätzliche Heizung erforderlich, beispielsweise in der Anfahrphase oder bei zu geringem Heizwert der zu verbrennenden Abgase, was üblicherweise durch Verbrennen eines Zusatzbrennstoffs z.B. mit einem dafür vorgesehenen Brenner im Eingangsbereich des Katalysators erfolgt. 35 Dabei ist es von Nachteil, daß sich der Katalysator aufgrund seiner relativ großen Ausdehnung und Porosität nur langsam auf Reaktionstemperatur bringen läßt. Die Anfahrphase der katalytischen Verbrennungseinrichtung benötigt also relativ viel Zeit, in der keine Oxidation der Abgase stattfindet und der Verbrennungsprozeß folglich unterbrochen ist. Dieselbe Situation liegt bei Unterschreiten der Mindestreaktionstemperatur des Katalysators vor. In diesem Fall muß der Verbrennungsprozeß unterbrochen und durch 40 eine Zusatzheizung die Katalysatortemperatur wieder auf Reaktionstemperatur gebracht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbrennung von Abgasen, insbesondere von bei der Naßoxidation von Klärschlamm in einem Tiefschachtreaktor anfallenden Rohgasen, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem die Abgase bei möglichst geringem Energieaufwand gemessen am Abgasaufkommen unter allen Betriebsbedingungen vollständig ausgebrannt werden, ohne 45 den Verbrennungsprozeß zeitweilig zu unterbrechen. Dabei soll trotzdem gewährleistet sein, daß die umweltschädlichen Bestandteile der ins Freie abgegebenen Abgase zu jeder Zeit unterhalb der zulässigen Grenzwerte liegen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfügbarkeit der Verbrennungseinrichtung bei möglichst geringem Anlagenaufwand zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art mit den Merkmalen des Patentan-50 spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 näher gekennzeichnet. Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 11 auf und ist durch die Merkmale der Unteransprüche 12 bis 14 in vorteilhafter Weise ausgestaltbar.

Die Erfindung sieht vor, daß die Abgase nach Durchlaufen des Brennraums der thermischen Verbren-55 nungsstufe und vor dem Abführen der behandelten Abgase ins Freie den Katalysator einer katalytischen Verbrennungsstufe durchlaufen, wobei die Oxidation der Abgase zumindest in den Phasen konstanter Betriebsbedingungen ganz oder überwiegend in der katalytischen Verbrennungsstufe stattfindet. Hierdurch wird auch in Phasen, in denen die Oxidation der Abgase ausschließlich oder überwiegend in der 2

AT 405 377 B thermischen Verbrennungsstufe erfolgt, sichergestellt, daß die katalytische Verbrennungsstufe auf Betriebstemperatur bleibt oder gebracht wird, ohne daß hierzu eine separate Heizeinrichtung erforderlich ist.

Zweckmäßigerweise werden unterhalb einer vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungsstufe die Abgase in der thermischen Verbrennungsstufe vollständig ausgebrannt. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß bei Erreichen der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe die thermische Verbrennung heruntergefahren oder abgeschaltet wird und die Abgase nach Durchlaufen der katalytischen Verbrennungsstufe zur Aufheizung der der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase verwendet werden, bevor sie über den Kamin ins Freie abgeführt werden. Auf diese Weise wird die Oxidation der Abgase mit einem geringstmöglichen Verbrauch an Zusatzbrennstoff und damit Energieaufwand betrieben, ohne den Verbrennungsprozeß zeitweilig unterbrechen zu müssen, um den Katalysator der katalytischen Verbrennungsstufe auf die erforderliche Reaktionstemperatur aufzuheizen. Gleichzeitig ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet, daß die umweltschädlichen brennbaren Bestandteile unabhängig von der Konstanz der Betriebsbedingungen (insbesondere Abgasheizwert, Katalysatortemperatur) zu jeder Zeit nahezu vollständig verbrannt werden, so daß es zu keiner Überschreitung der zulässigen Grenzwerte kommt. Durch das vollständige Ausbrennen der Abgase in der thermischen Oxidationsstufe, beispielsweise in der Anfahrphase, und die damit verbundene hohe Temperatur der verbrannten Abgase ist es vorteilhafter Weise möglich, den Katalysator der katalytischen Verbrennungsstufe besonders schnell auf Betriebstemperatur zu erhitzen, wodurch sich die Verfügbarkeit der relativ trägen katalytischen Verbrennungsstufe deutlich verbessert.

Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Reduzierung des zusätzlichen Brennstoffeinsatzes ist die Aufheizung der der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase in einem Wärmetauscher mittels indirektem Wärmeaustausch durch die die katalytische Verbrennungsstufe ausgangsseitig verlassenden heißen Abgase auf eine der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe entsprechende Temperatur. Dadurch ist es insbesondere nach Abschaltung der thermischen Verbrennung möglich, bei ausreichendem Heizwert der Abgase den Verbrennungsprozeß ohne Zusatzenergie selbsttätig aufrechtzuerhalten.

Hinsichtlich der Steuerung und Kontrolle des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe durch eine Temperaturmeßeinrichtung über die Austrittstemperatur der die katalytischen Verbrennungsstufe verlassenden Abgase zu erfassen und die thermische Verbrennungsstufe bei Unterschreiten der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe anhand der Meßsignale der Temperaturmeßeinrichtung durch eine Schalteinrichtung einzuschalten, was nahezu ohne Zeitverzögerung möglich ist. Dadurch wird unter allen Bedingungen zu jedem Zeitpunkt auf einfachste Art und Weise ein vollständiger Ausbrannt der Abgase gewährleistet.

Um bei zu hohem Heizwert der Abgase eine Beschädigung des Katalysators zu vermeiden, ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe den Abgasen vor der Verbrennung zusätzlich Frischluft zuzugeben und dabei die Frischluftzugabe vorzugsweise im Brennraum der thermischen Verbrennungsstufe, insbesondere mittels der für die thermische Verbrennungsstufe vorgesehenen Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft vorzunehmen. Zur Verbesserung des Energieeinsatzes werden die dem Brennraum der thermischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase durch die die thermische Verbrennungsstufe ausgangsseitig verlassenden Abgase in einem Wärmetauscher mittels indirektem Wärmeaustausch aufgeheizt.

Besonders vorteilhaft ist es, die der thermischen Verbrennungsstufe und die der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase in dem selben Wärmetauscher aufzuheizen, so daß nicht für jede der beiden Verbrennungsstufen ein separater Wärmetauscher erforderlich ist.

Eine im Rahmen der Erfindung vorgesehene Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so ausgebildet, daß der thermischen Verbrennungseinrichtung eine einen Katalysator enthaltende katalytische Verbrennungseinrichtung nachgeschaltet ist, wobei die beiden Verbrennungseinrichtungen und der Wärmetauscher durch verschließbare fördertechnische Verbindungen so miteinander verbunden sind, daß der Wärmetauscher zur Vorheizung des zu oxidierenden Abgases der thermischen und/oder der katalytischen Verbrennungseinrichtung vorschaltbar ist. Bei den verschließbaren fördertechnischen Verbindungen handelt es sich zweckmäßigerweise um mit Ventilen verschließbare Rohrleitungen. Mit Vorteil wird eine mit einer Temperaturmeßeinrichtung verbundene vorzugsweise elektronische Steuereinrichtung zum Öffnen und Schließen der Ventile, zum An- und Abschalten der thermischen Verbrennungseinrichtung und zur Steuerung einer zusätzlichen Frischluftzuführung zum Abgas bei Überschreiten der vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungseinrichtung vorgesehen, so daß die Anlage auch automatisch betrieben werden kann. 3

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Bei einer bevorzugten Anlage ist es vorgesehen, daß der Wärmetauscher mit seiner vom aufzuheizenden Medium durchströmbaren Seite in die Abgaszuleitung zum Brennraum und heizmediumseitig in die den Brennraum und den Eingang der katalytischen Verbrennungseinrichtung verbindende Rohrleitung (Wärmetauscherzuleitung mit Ventil und die Zuleitung mit Ventil) fest eingeschaltet ist. Zusätzlich werden der Brennraum ausgangsseitig und die katalytische Verbrennungseinrichtung eingangsseitig über eine absperrbare Bypassleitung fest verbunden. Darüberhinaus ist die katalytische Verbrennungseinrichtung ausgangsseitig über eine absperrbare Rückführleitung mit dem heizmediumseitigen Eingang des Wärmetauschers verbunden. Die Abgabe des oxidierten Abgases erfolgt so, daß der heizmediumseitige Ausgang des Wärmetauschers über eine absperrbare erste Ableitung und die katalytische Verbrennungseinrichtung ausgangsseitig über eine absperrbare zweite Ableitung fest mit dem Kamin verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend beispielhaft anhand eines schematischen Flielßschemas sowie eines schematischen Schaltbildes näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Fließschema des Abgasverbrennungsverfahrens und

Fig. 2 schematisch die Zusammenschaltung der einzelnen Elemente der Abgasverbrennungsanlage. ln Fig. 1 sind drei Betriebszustände des Verfahrens schematisch in einem Fließschema dargestellt. Bei der Verbrennung von brennbare Anteile enthaltenden Abgasen, insbesondere von bei der Naßoxidation von Klärschlamm in einem Tiefschachtreaktor nach Abtrennung der festen und flüssigen Anteile anfallenden Rohgasen, wird das Abgas vorher in einem Wärmetauscher aufgeheizt. Anschließend erfolgt die Oxidation in der thermischen und/oder katalytischen Verbrennungsstufe (TV und/oder KV), bevor das heiße Reingas unter Abkühlung nach einem weiteren Durchlaufen des Wärmetauschers über einen Kamin in die Atmosphäre abgeführt wird.

Wie Fig. 1 im einzelnen erkennen läßt, wird das Abgas (Rohgas) während des Anfahrens der Verbrennungsanlage (Strich-Punkt-Linie) dem für das aufzuheizende Medium vorgesehenen Eingang des Wärmetauschers zugeführt. Das Rohgas, das z.B. aus der in einem Tiefschachtreaktor durchgeführten Naßoxidation von Klärschlamm stammt, kann im Einzelfall noch genügend Sauerstoff für eine vollständige Oxidation enthalten; anderenfalls erfolgt eine entsprechende Sauerstoffzufuhr z. B. in Form von Frischluft. Im Wärmetauscher erfolgt Aufheizung des Abgases auf ca. 500 *C. Das vorgeheizte Abgas gelangt anschließend in den Brennraum der thermischen Verbrennungsstufe TV. Mittels eines Brennersystems wird ebenfalls in den Brennraum geleiteter Zusatzbrennstoff unter Zugabe von Verbrennungsluft zusammen mit dem Abgas verbrannt. Im Ausführungsbeispiel ist der Zusatzbrennstoff Erdgas, das sich durch eine rückstandsarme Verbrennung auszeichnet. Die Zusatzheizung des Brennraums führt dem zu reinigenden, vorgeheizten Abgas so viel Wärmeenergie zu, daß dieses die erforderliche Zündtemperatur erreicht. Je nach Art und Menge der Schadstoffe läuft die Verbrennung der Abgase bei Temperaturen zwischen 700 *C und 900' C ab. Ober die Brennstoffzufuhr werden betriebliche Schwankungen insbesondere des Abgasheizwertes und der Abgasmenge ausgeglichen und die Brennraumtemperatur geregelt. Nach einer gewissen Verweilzeit im Brennraum ist das Abgas nahezu vollständig ausgebrannt, wobei z.B. gemäß der deutschen Vorschrift TA Luft bei einer Verbrennungstemperatur von 900 *C die Verweilzeit eine Dauer von 0,3s nicht unterschreiten darf. Das verbrannte heiße Abgas wird anschließend dem heizmediumseitigen Eingang des Wärmetauschers zugeführt, durchläuft unter Abkühlung den Wärmetauscher und danach die katalytische Verbrennungsstufe KV, wo das Abgas eine weitere Abkühlung erfährt. Der vom heißen Abgas durchströmte Katalysator der katalytischen Verbrennungsstufe KV, die im Ausführungsbeispiel selbst über keinerlei Vorheizeinrichtung verfügt, wird auf diesem Wege in relativ kurzer Zeit auf Reaktionstemperatur erwärmt. Das gereinigte Abgas gelangt nach der katalytischen Verbrennungsstufe KV über einen Kamin ins Freie. Um eine Überhitzung des Katalysators sicher zu vermeiden, kann es im Bedarfsfall zweckmäßig sein, einen Teilstrom des heißen Abgases durch ein Bypass-Leitung an der katalytischen Verbrennungsstufe vorbei ins Freie zu leiten.

Bei Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungsstufe KV wird die Zuführung von Zusatzbrennstoff und Verbrennungsluft abgeschaltet. Das ungereinigte vorgeheizte Abgas wird nach Durchlaufen des Brennraums, wie Fig. 1 - durchgezogene Linie - erkennen läßt, der katalytischen Verbrennungsstufe KV direkt zugeführt und an der Oberfläche des Katalysators oxidiert. Die Anspringtemperatur des Katalysators, die mit der Zündtemperatur der brennbaren Bestandteile bei der thermischen Verbrennung vergleichbar ist, liegt zwischen 200 * C und 300 · C. Durch die exotherm verlaufende Verbrennung stellt sich im Katalysator ein Temperaturprofil ein. Das heiße gereinigte Abgas wird hinter der katalytischen Verbrennungsstufe KV über den Wärmetauscher und den Kamin ins Freie abgeführt. Bei ausreichendem Heizwert der zu oxidierenden Abgase wird von den oxidierten, heißen Abgasen eine solche Wärmemenge an den Wärmetauscher abgegeben, daß die vorzuheizenden Abgase auf eine der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe KV entsprechende Temperatur aufgeheizt 4 \

AT 405 377 B werden, so daß keine Zusatzheizung erforderlich ist. Bei zu großem Heizwert der Abgase wird zur Kühlung zusätzliche Brennluft (Frischluft) zugegeben, und zwar zweckmäßigerweise mittels der für die thermische Verbrennungsstufe TV vorgesehenen Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft. Unterschreitet die Betriebstemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungsstufe KV einen vorgegebenen Wert, wird die thermische Verbrennungsstufe TV eingeschaltet und hochgefahren.

Die Steuerung der thermischen Verbrennungsstufe TV erfolgt im Ausführungsbeispiel anhand einer nicht dargestellten Temperaturmessung der Abgase am Ausgang der katalytischen Verbrennungsstufe KV Mittels Steuerimpulsen einer elektronischen Steuerung wird die thermische Verbrennungsstufe TV veranlaßt, je nach Bedarf die Verbrennung durchzuführen und/ oder Frischluft zuzugeben. Das Verfahren kann dabei so betrieben werden, daß bei Betrieb der thermischen Verbrennungsstufe TV immer ein vollständiges Ausbrennen der Abgase erfolgt. Alternativ ist es aber auch möglich, einen Teil der Abgase in der thermischen Verbrennungsstufe TV und den restlichen Teil in der katalytischen Verbrennungsstufe KV zu oxidieren. Schließlich ist es im Ausführungsbeispiel z. B. beim Abfahren der Gesamtanlage vorgesehen-Strichlinie in Fig. 1- die katalytische Verbrennung zu umgehen und das vollständig ausgebrannte Abgas direkt zum Kamin und ins Freie abzuführen.

Fig. 2 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Ausführungsbeispiel der Anlage umfaßt eine thermische Verbrennungseinrichtung TV mit einem Brennraum 1, einem Wärmetauscher 2 und einer katalytischen Verbrennungseinrichtung KV, die über Rohrleitungen miteinander fest verbunden sind, wobei die Verbindungs- und Ableitungsrohre durch Ventile 4-9 absperrbar ausgeführt sind.

Der für das aufzuheizende Medium vorgesehene Eingang und Ausgang des Wärmetauschers 2 sind in eine Abgaszuleitung 10 zum Brennraum 1 der thermischen Verbrennungseinrichtung TV fest eingeschaltet. Im Brennraum 1 ist ein Brenner (nicht dargestellt) angeordnet, der eine regelbare Brennstoffversorgung (z.B. Erdgas) und eine regelbare Verbrennungsluftzuführung aufweist. Ausgangsseitig ist der Brennraum 1 mit dem heizmediumseitigen Eingang des Wärmetauschers 2 durch eine Wärmetauscherzuleitung 11, in der das Absperrventil 4 eingesetzt ist, verbunden. Zwischen dem heizmediumseitigen Ausgang des Wärmetauschers 2 und dem Eingang der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV ist eine Zuleitung 12 mit Ventil 5 angeordnet. Eine absperrbare Bypassleitung 13 (Ventil 7) verbindet den Ausgang des Brennraums 1 direkt mit dem Eingang der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV, während der Ausgang der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV über eine Rückführleitung 14 (Absperrventil 8) direkt mit dem heizmediumseitigen Eingang des Wärmetauschers 2 fest verbunden ist. Das Heizmedium des Wärmetauschers 2 ist über eine absperrbare Ableitung 15 ((Ventil 9) direkt zum Kamin abführbar. Außerdem ist der Kamin über die zweite durch das Ventil 6 absperrbare Ableitung 16 mit dem Ausgang der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV verbunden.

Zur Steuerung der Anlage ist eine mit einer Temperaturmeßeinrichtung verbundene Steuereinrichtung (beide nicht dargestellt) zum Öffnen und Schließen der Ventile 4-9, zum An- und Abschalten der thermischen Verbrennungseinrichtung TV und zur Steuerung einer zusätzlichen Frischluftzuführung zum Abgas bei Überschreiten der vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur des Katalysators 3 der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV vorgesehen.

Beim Betrieb der Anlage werden durch die Steuereinrichtung während des Anfahrvorganges die Absperrventile 7, 8 und 9 geschlossen und die Ventile 4, 5 und 6 geöffnet; im Bedarfsfall kann das Ventil auch teilweise geöffnet bleiben, um einen Teilstrom des Abgases durch die Ableitung 15 zu leiten. Das Abgas wird mittels eines Verdichters (nicht dargestellt) durch die Abgaszuleitung 10 über den Wärmetauscher 2, in dem das Abgas vorgewärmt wird, in den Brennraum 1 geleitet und dort zusammen mit dem Erdgas-Luft-Gemisch, das über den Brenner zugeführt wird, vollständig ausgebrannt. Das heiße Abgas wird dann über die Wärmetauscherzuleitung 11, den Wärmetauscher 2, die Zuleitung 12, die katalytische Verbrennungseinrichtung KV und den Kamin ins Freie abgeführt. Das den Wärmetauscher 2 und den Katalysator 3 der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV durchströmende heiße Abgas wird beim Durchgang abgekühlt, wobei der Katalysator 3 der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV stetig bis auf Betriebstemperatur erwärmt wird.

Bei Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators 3 werden durch die Steuereinrichtung die Ventile 4, 5 und 6 geschlossen, die thermische Verbrennungseinrichtung TV abgeschaltet und die Ventile 7, 8 und 9 anschließend geöffnet. Jetzt gelangt das Abgas über die Abgaszuleitung 10, den Wärmetauscher 2 den Brennraum 1 und die Bypassleitung 7 zur katalytischen Verbrennungseinrichtung KV, wo es an der Oberfläche des Katalysators 3 unter Wärmeabgabe verbrannt wird. Da die direkte Verbindung zum Kamin durch das geschlossene Ventil 6 versperrt ist, strömt das heiße Abgas über die Rückführleitung 14, durch den Wärmetauscher 2 (unter Wärmeabgabe) und die Ableitung 15 zum Kamin und von dort ins Freie.

Bei ausreichendem Heizwert des insbesondere aus einer Naßoxidationsstufe der Verbrennung zugeführten Abgases erfolgt durch den Wärmetausch im Wärmetauscher 2 eine ausreichende Vorheizung des zu 5

Claims (14)

1. AT 405 377 B oxidierenden Abgases, so daß keine zusätzliche Aufheizung erforderlich ist. Bei zu großem Heizwert des Abgases kann es dagegen zu einem unzulässigen Aufheizen des Katalysators 3 kommen. Überschreitet die Temperatur des Katalysators 3 der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV einen maximal vorgegebenen Wert, so wird, um eine Überhitzung des Katalysators 3 zu verhindern, dem Abgas Frischluft zugegeben, zweckmäßigerweise mittels der für die thermische Verbrennungseinrichtung TV vorgesehenen Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft. Die Zugabe erfolgt temperaturabhängig mittels der Steuereinrichtung, wenn diese von der Temperaturmeßeinrichtung entsprechende Temperatursignale empfängt, wobei die Betriebstemperatur des Katalysators 3 indirekt über die Austrittstemperatur der die katalytische Verbrennungseinrichtung KV verlassenden Abgase bestimmt wird. Bei Unterschreiten der Betriebstemperatur des Katalysators 3 wird auf vollständiges thermisches Verbrennen umgeschaltet. Die Ventilstellungen der Ventile 4-9 sind dabei mit denen während des Anfahrvorganges identisch. Alternativ ist es allerdings auch möglich, bei Unterschreiten der Betriebstemperatur des Katalysators 3 während des Verbrennungsprozeßes keine Umschaltung wie oben beschrieben vorzunehmen, sondern lediglich eine teilweise Verbrennung der Abgase in der thermischen Verbrennungseinrichtung TV und damit eine Vorheizung des Abgases für die katalytische Verbrennungseinrichtung KV durchzuführen. Die weitere Verbrennung erfolgt dann in der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV. Der Katalysator 3 der katalytischen Verbrennungseinrichtung KV, ist zweckmäßigerweise als Drei-Schicht-Katalysator ausgebildet, wobei die erste Schicht zur Adsorption von Schwermetallen dient, die den Katalysator ansonsten vergiften würden. In der zweiten Schicht wird das CO zu CO2 oxidiert, während die dritte Schicht zur Oxidation der Kohlenwasserstoffe dient. Patentansprüche 1. Verfahren zur Verbrennung von brennbare Bestandteile enthaltenden Abgasen, insbesondere von bei der Naßoxidation von Klärschlamm anfallenden Rohgasen, bei dem die Abgase zumindest zeitweilig in einer thermischen Verbrennungsstufe unter Zufuhr von Zusatzbrennstoff oxidiert und über einen Kamin ins Freie abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Durchlaufen des Brennraums der thermischen Verbrennungsstufe und vor dem Abführen der behandelten Abgase ins Freie den Katalysator einer katalytischen Verbrennungsstufe durchlaufen, wobei die Oxidation der Abgase zumindest in den Phasen konstanter Betriebsbedingungen ganz oder überwiegend in der katalytischen Verbrennungsstufe stattfindet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungsstufe die Abgase in der thermischen Verbrennungsstufe vollständig ausgebrannt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe die thermische Verbrennung heruntergefahren oder abgeschaltet wird und die Abgase nach Durchlaufen der katalytischen Verbrennungsstufe zur Aufheizung der der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase verwendet werden, bevor sie über den Kamin ins Freie abgeführt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase in einem Wärmetauscher mittels indirektem Wärmeaustausch durch die die katalytische Verbrennungsstufe ausgangsseitig verlassenden heißen Abgase auf eine der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe entsprechende Temperatur aufgeheizt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe durch eine Temperaturmeßeinrichtung über die Austrittstemperatur der die katalytische Verbrennungsstufe verlassenden Abgase erfaßt wird. 6 AT 405 377 B
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Verbrennungsstufe bei Unterschreiten der vorgegebenen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe durch eine Schalteinrichtung anhand der Meßsignale der Temperaturmeßeinrichtung eingeschaltet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur der katalytischen Verbrennungsstufe, insbesondere bei einem zu hohen Heizwert der Abgase, den Abgasen vor der Verbrennung zusätzlich Brennluft (Frischluft) zugegeben wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzugabe im Brennraum der thermischen Verbrennungsstufe, insbesondere mittels der für die thermische Verbrennungsstufe vorgesehenen Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft erfolgt.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der thermischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase durch die die thermische Verbrennungsstufe ausgangsseitig verlassenden Abgase in einem Wärmetauscher mittels indirektem Wärmeaustausch aufgeheizt werden.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der thermischen Verbrennungsstufe und die der katalytischen Verbrennungsstufe eingangsseitig zugeführten Abgase in dem gleichen Wärmetauscher aufgeheizt werden.
11. 11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer thermischen Verbrennungseinrichtung (TV), in der ein direkt beheizter Brennraum (1) mit einem Brenner, der eine regelbare Brennstoffversorgung und eine regelbare Luftzuführung aufweist, ausgebildet ist, und mit einem Wärmetauscher (2) zur Vorwärmung des zu verbrennenden Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß der thermischen Verbrennungseinrichtung (TV) eine einen Katalysator (3) enthaltende katalytische Verbrennungseinrichtung (KV) nachgeschaltet ist, wobei die beiden Verbrennungseinrichtungen (KV, TV) und der Wärmetauscher (2) durch verschließbare fördertechnische Verbindungen so miteinander verbunden sind, daß der Wärmetauscher (2) zur Vorheizung des zu oxidierenden Abgases der thermischen und/oder der katalytischen Verbrennungseinrichtung (TV und/oder KV) vorschaltbar ist.
12. 12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschließbaren fördertechnischen Verbindungen mit Ventilen (4 - 9) verschließbare Rohrleitungen sind.
13. 13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Temperaturmeßeinrichtung verbundene Steuereinrichtung vorgesehen ist zum Öffnen und Schließen der Ventile (4 - 9), zum An- und Abschalten der thermischen Verbrennungseinrichtung (TV) und zur Steuerung einer zusätzlichen Frischluftzuführung zum Abgas bei Überschreiten der vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur des Katalysators der katalytischen Verbrennungseinrichtung (KV).
14. 14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) mit seiner vom aufzuheizenden Medium durchströmbaren Seite in die Abgaszuleitung (10) zum Brennraum (1) und heizmediumseitig in die den Brennraum (1) und den Eingang der katalytischen Verbrennungseinrichtung (KV) verbindende Rohrleitung (Wärmetauscherzu- 7 AT 405 377 B leitung 11 mit Ventil 5 und die Zuleitung 12 mit Ventil 6) fest eingeschaltet ist, daß der Brennraum (1) ausgangsseitig und die katalytische Verbrennungseinrichtung (KV) eingangsseitig zusätzlich über eine absperrbare (Ventil 7) Bypassleitung (13) fest verbunden sind, daß die katalytische Verbrennungseinrichtung (KV) ausgangsseitig über eine absperrbare (Ventil 8) Rückführleitung (14) fest mit dem heizmediumseitigen Eingang des Wärmetauschers (2) verbunden ist, daß der heizmediumseitige Ausgang des Wärmetauschers (2) über eine absperrbare (Ventil 9) erste Ableitung (15) und die katalytische Verbrennungseinrichtung (KV) ausgangsseitig über eine absperrbare zweite Ableitung (16, Ventil (7)) fest mit dem Kamin verbunden sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 8