DE10143136C2 - Verminderung der Hochtemperatur-Halogen-Korrosion in Verbrennungsanlagen durch den Einsatz von Aluminium-Verbindungen in Wirkstoff-Mischungen - Google Patents
Verminderung der Hochtemperatur-Halogen-Korrosion in Verbrennungsanlagen durch den Einsatz von Aluminium-Verbindungen in Wirkstoff-MischungenInfo
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Description
In Müllverbrennungsanlagen, in Sondermüllverbrennungsanlagen, in Verbrennungsanlagen
zur Erzeugung von Energie, in Anlagen zur Erzeugung von thermischer Energie zur
Produktgewinnung und -umwandlung kommt es regelmäßig zur Freisetzung von Halogenen,
insbesondere von Chlor, und deren chemischen Verbindungen, wenn die den Verbrennungs
vorgängen zugrunde liegenden Brennstoffe jeglicher Art Halogenverbindungen enthalten.
Die durch die Verbrennung freigesetzten elementaren Halogene und chemischen Halogen
verbindungen, wobei insbesondere das Element Chlor und seine chemischen Verbindungen zu
nennen sind, rufen an den Werkstoffen und Baumaterialien, aus denen die Verbrennungs
räume und sonstigen Einbauten der vorstehend genannten Anlagen bestehen, Korrosionen
hervor. Diese können bis zur vollständigen Zerstörung der Werkstoffe führen und so einen
großen wirtschaftlichen Schaden bewirken.
Angaben über die Mechanismen der Hochtemperatur-Korrosion, insbesondere durch Chlor
und seine chemischen Verbindungen sind als Stand der Technik von J. Neumann und H. R.
Kautz in einer Auswertung der internationalen Literatur zur Hochtemperaturkorrosion in
Kohle- und Müllkraftwerken in VGB Kraftwerkstechnik 77, 1979, S. 329, umfassend
dargestellt.
In dem Patent DE 198 02 274 C2 werden Schwefel oder schwefelhaltige Stoffe dem
Brennstoff Müll oder direkt in den Reaktionsraum der thermischen Behandlung/Verbrennung
zugegeben, um die Entstehung von Chlor aus Chloriden zu vermindern und stattdessen die
Bildung chemisch stabiler Alkali- und Erdalkalisulfate und von Chlorwasserstoff mit deutlich
geringerer Korrosionswirkung zu begünstigen.
In der Patentschrift DE 32 47 774 D1 erfolgt ein Korrosionsschutz gegen den Angriff von
HCl auf die Metalloberflächen eines Verbrennungsofens durch eine Aufschichtung von
Alkali- oder Erdalkalisulfaten auf die Metalloberflächen, die den Verbrennungsgasen
ausgesetzt sind. Das Patent beschreibt ein Verfahren mit dem die Aufschichtung vor
Betriebsbeginn eines Verbrennungsofens durchgeführt wird. Alternativ werden nach
Patentschrift DE 32 47 774 A1, Alkali- oder Erdalkalikarbonate kontinuierlich oder inter
mittierend ergänzt, nachdem der Ofen den Betrieb aufgenommen hat. Weitere Verfahren zum
Schutz der Metalloberflächen werden in dem Patent DE 695 14 462 T2 beschrieben. Danach
kommen Gemische von Aluminium und speziellen Metalloxiden zum Einsatz, die durch
Dampfabscheidung auf die Oberfläche aufgebracht werden. In dem britischen Patent mit der
Nummer 1097,886 wird die Beschichtung der Brennraumoberfläche mit Erdalkalioxiden und
-hydroxiden unter Beimengungen von Tetraboraten beschrieben, die vor Inbetriebnahme
aufgebracht werden. Ergänzend wird in dem Britischen Patent mit der Nummer 981,179 eine
Vorrichtung zur Aufbringung zur Aufbringung von Schutzschichten auf heisse Oberflächen
beschrieben.
Die aktive Chlorkorrosion wird also einmal durch die Passivierung der Metalloberflächen
bekämpft. Zum anderen werden Schwefel oder schwefelhaltige Stoffe zugeführt, um das
Verhältnis von SO2 und HCl im Rauchgas der Müllverbrennung zu beeinflussen.
Die gezielte Einbringung von Wirkstoffen sowie Wirkstoffmischungen zur Zurückdrängung
und Verminderung der Hochtemperaturhalogenkorrosion in Verbrennungsanlagen wird in
dem Patent DE 100 21 517 C1 beschrieben.
Die dort beschriebenen Wirkstoffe und Wirkstoffgemische enthalten Eisen-, Silicium- Alkali-,
-stickstoffhaltige und -schwefelhaltige Verbindungen. Durch die gezielte Einbringung der
Wirkstoffe und Wirkstoffgemische in den Feuerungsraum wird erreicht, dass die chemischen
Gleichgewichte der Schadstoffkomponenten in den Rauchgasen vermindert werden.
Die Zurückdrängung der Hochtemperatur-Halogen-Korrosion verlängert die Reisezeiten der
Verbrennungsanlagen und erhöht damit deren Wirtschaftlichkeit. Die gleichzeitige Reduktion
emissionsrelevanter Schadgase erhöht die Wirtschaftlichkeit des Betriebes von
Müllverbrennungsanlagen, von Sondermüllverbrennungsanlagen, von Verbrennunganlagen
zur Erzeugung von Energie, von Anlagen zur Erzeugung von thermischer Energie zur
Produktgewinnung und -umwandlung.
Eisen- und Silicium-Halogenverbindungen sind aber nicht unter allen
Temperaturbedingungen, die in einer Verbrennungsanlage vorkommen, stabil. Bei zu hohen
Temperaturen zersetzen sie sich wieder. So zerfällt FeCl3 unter den Rauchgasbedingungen
(hoher CO und NOx-Gehalt) in FeCl2 und NOCl. In der Folge entsteht durch den Zerfall von
NOCl wieder freies Chlor, so daß die Zurückdrängung der Korrosion nur gering ist. Auch in
Abwesenheit von Reduktionsmitteln findet ein Zerfall von FeCl3 statt.
Der Einsatz von Silicium ist durch die lange Reaktionsdauer für die Bildung von
Siliciumchlorid (< 1 Std.) beschränkt. Eine lange Verweiltet kann aber in Verbrennungsanlagen
nicht gewährleistet werden. Außerdem kann nur chemisch hergestelltes SiO2 eingesetzt
werden, da die Reaktivität von natürlichem Quarz zu gering ist.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Verminderung der Hochtemperatur
Halogen-Korrosion ab einer Temperatur von 180°C. Die Erfindung unterscheidet sich von
den bisherigen Erfindungen dadurch, dass die entstehenden Halogen-Verbindungen in allen
Temperaturbereichen, die bei Betrieb von Müllverbrennungsanlagen, von Sondermüll
verbrennungsanlagen, von Verbrennungsanlagen zur Erzeugung von Energie, von Anlagen
zur Erzeugung von thermischer Energie zur Produktgewinnung und -umwandlung
üblicherweise vorkommen, temperaturstabil sind, da ihre Bildungsenthalpien negativ sind.
Eine Erhöhung der Temperatur hat eine Erhöhung der Konzentration der nicht korrosiven
Halogen-Verbindungen zur Folge. Durch Zugabe von Kohlenstoff und/oder
Kohlenstoffverbindungen wird die Reaktion beschleunigt.
Die Zurückdrängung und Verminderung von Hochtemperatur-Halogen-Korrosion bei Betrieb
von Müllverbrennungsanlagen, von Sondermüllverbrennungsanlagen, von Verbrennungs
anlagen zur Erzeugung von Energie, von Anlagen zur Erzeugung von thermischer Energie zur
Produktgewinnung und -umwandlung, erfolgt dadurch, dass chemische oder physikalische
Lösungen oder Dispersionen oder Suspensionen oder Feststoffe mit 0,1-80 Massen-% an
Aluminiumverbindungen und Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen, in denen der
Kohlenstoff nicht die höchste Oxidationsstufe besitzt, in den Feuerungsraum oder in die
Rauchgase eingebracht werden. Dabei können die Wirkstoffe entweder direkt zugeführt
werden, oder über die Brenn- und Einsatzstoffe aufgegeben werden. Durch die Verschiebung
der chemischen Gleichgewichte der Schadstoffkomponenten in den Rauchgasen und durch
die Verminderung der Schadstoffgehalte in den Rauchgasen wird die Hochtemperatur-
Halogen-Korrosion zurückgedrängt und vermindert. In den bezeichneten Massenbereichen
werden diese Stoffe und/oder Stoffmischungen auf die variierenden Massen-Konzentrationen
der korrosionswirksamen Schadstoffe in den Rauchgasen abgestimmt.
Mit variierender stofflicher Zusammensetzung der korrosions- und emissionsverursachenden
Schadstoffe in den Rauchgasen werden gleichzeitig oder zeitnah Wirkstoff-Lösungen oder
Dispersionen oder Suspensionen mit den im vorherigen Absatz beschriebenen Stoffen
eingebracht, die zusätzlich 0,1-50 Massen-% an Ammoniak und/oder
Ammoniumverbindungen und/oder stickstoffhaltigen organischen Stoffen enthalten.
Claims (3)
1. Verfahren zur Zurückdrängung und Verminderung von Hochtemperatur-Halogen-
Korrosion bei Betrieb von Müllverbrennungsanlagen, von Sondermüllverbrennungs
anlagen, von Verbrennungsanlagen zur Erzeugung von Energie, von Anlagen zur
Erzeugung von thermischer Energie zur Produktgewinnung und -umwandlung, dadurch
gekennzeichnet, dass chemische oder physikalische Lösungen oder Dispersionen oder
Suspensionen oder Feststoffmischungen, die
0,1 bis 80 Massenprozent an Aluminiumverbindungen, und 0,1 bis 80 Massenprozent an Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen
enthalten, in den Feuerungsraum oder in die Rauchgase eingebracht werden. Dort wandeln sie oberhalb von 180°C die Halogene und Halogenverbindungen im Rauchgas in weniger reaktive oder korrosive Halogenverbindungen um.
0,1 bis 80 Massenprozent an Aluminiumverbindungen, und 0,1 bis 80 Massenprozent an Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen
enthalten, in den Feuerungsraum oder in die Rauchgase eingebracht werden. Dort wandeln sie oberhalb von 180°C die Halogene und Halogenverbindungen im Rauchgas in weniger reaktive oder korrosive Halogenverbindungen um.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der gleichen Lösung,
Dispersion oder Suspension gleichzeitig oder zeitnah zu den genannten Wirkstoff-
Lösungen oder Dispersionen oder Suspensionen Ammoniak und/oder
Ammoniumverbindungen und/oder stickstoffhaltige organische Stoffe in den
Feuerungsraum oder in die Rauchgase eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dort genannten
Stoffe, die in den Feuerungsraum oder in die Rauchgase eingebracht werden, auch den
Brennstoffen oder Einsatzstoffen der Müllverbrennungsanlagen, der
Sondermüllverbrennungsanlagen, den Verbrennungsanlagen zur Erzeugung von Energie,
den Anlagen zur Erzeugung von thermischer Energie zur Produktgewinnung und -
umwandlung zugeführt oder zugemischt werden können.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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