CH673594A5

CH673594A5 -

Info

Publication number: CH673594A5
Application number: CH3922/87A
Authority: CH
Inventors: Manfred Ohlmeyer; Martin Benzel
Original assignee: Kernforschungsz Karlsruhe
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1990-03-30
Also published as: ATA253887A; JPH0149533B2; JPS63134036A; US4810476A; AT395831B; SE462467B; SE8704270L; SE8704270D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur katalytischen Reduktion von Schadstoffen in Rauchgas gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Ein derartiges System ist in der DE-PS 35 36 958 vorgeschlagen. Der wesentliche Zweck dieses Systems besteht darin, ein Nachlassen der katalytischen Aktivität während der Betriebszeit zu verhindern und den Raumbedarf derartiger Anlagen durch Zusammenfassung von Katalysator und Verbrennungsluftvorwärmer zusätzlich zu reduzieren. Nach Verlassen der Vorrichtung wird das Rauchgas weiteren Reinigungsstufen, wie

Elektro-Filter und Rauchgasentschwefelungsanlage, zugeführt. Es ist aber auch bekannt, die Rauchgasentschwefelung vor der katalytischen Reduktion der Schadstoffe durchzuführen (siehe DE-OS 34 07 277). Dadurch wird der empfindliche Katalysator vor den Schwefelverbindungen weitgehend geschützt. Um die hierfür notwendige Fremdenergie zur Wiederaufheizung des Rauchgases so gering wie möglich zu halten, wird ein Gasvorwärmer (Gavo) zwischengeschaltet, dessen Leckagen den Wirkungsgrad des Katalysators beeinträchtigen, was eine entsprechende Vergrösserung desselben zur Folge hat.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, das vorerwähnte Verfahren und die Vorrichtung so weiter auszubilden, dass die Vorrichtung mit Vorteil auch hinter einer Entschwefelungsanlage mit Abkühlung des Rauchgases einsetzbar ist und darüber hinaus die vorerwähnten Leckagen beim erforderlichen Vorwärmen des Rauchgases vermieden werden.

Zur verfahrensgemässen Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen von Anspruch 1 enthaltenen Massnahmen vorgeschlagen. Anspruch 2 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Mit der Erfindung wird zunächst ebenso wie bei dem vorerwähnten System eine erhebliche Reduzierung der Katalysator-Masse erreicht. Da die Vorwärmung und die Abkühlung des Rauchgases innerhalb des Wärmetauschers mittels der Wärmespeicher-Elemente erfolgen, treten keinerlei unerwünschte Leckagen auf, wie sie beim Gavo zwischen dem kalten und warmen Rauchgasstrom unvermeidlich sind. Hierzu treten die baulichen Vereinfachungen, da alle Verfahrensschritte in einem einheitlichen, geschlossenen Wärmetauscher- und Reaktionsgehäuse durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Skizze erläutert:

Die Figur zeigt einen Wärmetauscher in Form eines Wärmetauschergehäuses 1, das, funktionell gesehen, in vier Abschnitte 1.1 bis 1.4 unterteilt ist. Das Gehäuse enthält einen Schacht zum Aufnehmen und Durchleiten separat beweglicher Wärmespeicher-Elemente 2, z. B. Kugeln, der von gasdurchlässigen Innenwänden la sowie drei Gehäuseeinschnürungen lb, lc und ld gebildet ist. Der untere Abschnitt 1.1 hat einen Anschlussstutzen 5 für die Zufuhr des zu behandelnden Rauchgasstromes 6 aus einer Entschwefelungsanlage 3. Der obere Abschnitt 1.4 hat einen Anschlussstutzen 7, aus dem das von Schadstoffen befreite Rauchgas einem Schornstein 4 zugeführt wird. Die Elemente 2, die in mehrere Klassen unterschiedlicher Grösse unterteilt sind und von denen wenigstens ein Teil mit der Katalysatorbeschichtung versehen ist, durchlaufen den Schacht von oben nach unten. Sie gelangen unterhalb des Abschnitts 1.1 in eine Entnahmestation 9, die mit einer Reinigungsvorrichtung 10 mit Austrag 10a für Reststaub und Abrieb und einer Sortiereinrichtung 11 mit Gitterrosten IIa ausgestattet ist. Am Ende der Sortiereinrichtung 11 sind Entnahmearmaturen 12.1,..., 12n vorgesehen, mit denen Elemente der jeweils gewünschten Klasse abgezogen werden können. Die restlichen Elemente werden von einer Umwälzeinrichtung 13 nach oben transportiert und über die Fülleinrichtung 15 oberhalb des Abschnitts 1.4 wieder dem Wärmetauschergehäuse 1 zugeführt. Die an einer Entnahmearmatur 12 abgezogenen Elemente 2 einer bestimmten Klasse, z. B. einer bestimmten Grösse, werden durch neue oder regenerierte Elemente 2 einer anderen Klasse durch Aufgabe in die Fülleinrichtung 16 oberhalb des Abschnitts 1.4 ersetzt.

Der von der Entschwefelungsanlage 3 kommende, abgekühlte Rauchgasstrom 6 wird zunächst im unteren Abschnitt 1.1 quer durch den Schacht geführt und dabei von den dort befindlichen Elementen 2 vorgewärmt, z. B. von 50° C auf 250° C. Auf der dem Stutzen 5 gegenüberliegenden Seite wird der Rauchgasstrom 6 mit einer externen Heizvorrichtung 14 auf die erforderliche Reaktionstemperatur, z. B. 350° C, erhitzt und nach oben umgelenkt. Anschliessend wird mittels einer Dosiereinrichtung 8a Ammoniak zudosiert. In dem ersten mittleren Abschnitt 1.2 wird der Rauchgasstrom 6 wiederum quer durch den Schacht geführt, wobei ein Teil

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der Schadstoffe, insbesondere NOx, katalytisch reduziert wird. In dem zweiten mittleren Abschnitt 1.3 erfolgt in entsprechender Weise eine weitere Ammoniakzufuhr mittels einer zweiten Dosiereinrichtung 8b und die katalytische Reduzierung der restlichen Schadstoffe. Im oberen Abschnitt 1.4 wird das Rauchgas durch die hier relativ 5 kalten Elemente 2 auf ca. 80° C abgekühlt und über den Stutzen 7 dem Schornstein 4 zugeführt. Die Zuführung zum Schornstein 4 ist mit einer Messstation M ausgestattet, die den Restschadstoffgehalt einschliesslich etwaiges Ammoniak im Rauchgas überwacht. Nimmt der Restschadstoffgehalt und/oder das Ammoniak zu, müssen ge- 10

brauchte Elemente 2 abgezogen und durch neue oder regenerierte ersetzt werden. Dieser Vorgang kann auch über die Schadstoffein-gangs-Konzentration nach dem Ausgang der Entschwefelungsanlage 3 geregelt werden. Die Einschnürungen lb, lc, ld sind so bemessen, dass auch das im Kurzschluss den Schacht durchsetzende Rauchgas mindestens dieselbe Verweilzeit hat wie der jeweils im Querstrom durch den Schacht strömende Rauchgasstrom.

Für Teillastbetrieb und die An- und Abfahrzeiten der Gesamtanlage ist zweckmässigerweise ein Bypass 17 mit Absperr- und Regelklappe 18 zur Umgehung des Wärmetauschergehäuses vorgesehen.

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1 Blatt Zeichnung

Claims

673 594 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur katalytischen Reduktion von Schadstoifen in Rauchgas, bei dem ein Wärmetauscher von oben nach unten von einer Vielzahl separat beweglicher Wärmespeicher-Elemente durchsetzt wird, die quer zu ihrer Bewegungsrichtung mehrfach von dem Rauchgas beaufschlagt und im Kreislauf geführt werden, bei dem a) wenigstens ein Teil der Wärmespeicher-Elemente (2) mit einer Katalysatorbeschichtung versehen ist und b) die mit der Katalysatorbeschichtung versehenen Wärmespeicher-Elemente (2) in mehrere Klassen unterteilt sind, die sich in ihrer Grösse oder anderen signifikanten Eigenschaften voneinander unterscheiden, so dass sie aufgrund dieser unterschiedlichen Eigenschaften voneinander getrennt werden können und bei dem c) nach Massgabe des Gehaltes von Schadstoffen im Rauchgas mit der Katalysatorbeschichtung versehene Wärmespeicher-Elemente (2) einer Klasse dem Kreislauf entzogen und durch unverbrauchte oder regenerierte Wärmespeicher-Elemente einer anderen Klasse ersetzt werden,

dadurch gekennzeichnet, dass d) das nach einer Entschwefelungsanlage abgekühlte Rauchgas durch den unteren Abschnitt des Wärmetauschers zur Vorwärmung hindurchgeführt und e) sodann mittels einer externen Wärmequelle auf die erforderliche Reaktionstemperatur gebracht und Ammoniak zudosiert wird, worauf f) das Rauchgas wenigstens einmal durch den mittleren Abschnitt des Wärmetauschers zur katalytischen Reduktion der Schadstoffe und g) anschliessend durch den oberen Abschnitt des Wärmetauschers zur Abkühlung auf die Schornsteineintrittstemperatur hindurchgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem das Rauchgas (6) mehrfach umlenkenden Wärmetauschergehäuse (1), das in eine den Querströmen entsprechende Zahl von Abschnitten unterteilt ist und das mit gasdurchlässigen Innenwänden (la) zum Aufnehmen und Durchleiten separat beweglicher Wärmespeicher-Elemente (2) in Form von Kugeln und Anschlussstutzen für die Zu- und Abfuhr (5, 7) des zu behandelnden Rauchgases (6) sowie einer Umwälzeinrichtung (13) ausgestattet ist, die die Wärmespeicher-Elemente (2) dem Ende des unteren Abschnitts des Wärmetauschergehäuses entnimmt und dem Eintritt des oberen Abschnitts wieder zugeführt, wobei am Ende des unteren Abschnitts des Wärmetauschergehäuses eine Entnahmestation (9) für die Elemente mit einer Sortiereinrichtung (11, IIa), die Elemente unterschiedlicher Grösse oder anderer charakteristischer Eigenschaften voneinander trennt, und Entnahmearmaturen (12.1,..., 12n) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (1.1) des Wärmetauschergehäuses auf der Abströmseite des Rauchgases mit einer Heizvorrichtung (14) ausgestattet ist, an die sich in Strömungsrichtung des Rauchgases wenigstens eine Dosiereinrichtung (8) für Ammoniak anschliesst, und dass wenigstens ein mittlerer Abschnitt (1.2,1.3) zur katalytischen Reduktion der Schadstoffe vorgesehen ist, an den sich der obere Abschnitt (1.4) zur Abkühlung des Rauchgases auf Schornsteineintrittstemperatur anschliesst.