DE102006057914A1

DE102006057914A1 - Rauchgasreinigungsverfahren und Rauchgasreinigungsanlage

Info

Publication number: DE102006057914A1
Application number: DE102006057914A
Authority: DE
Inventors: Thomas Feilenreiter; Norbert Tanner; Karl-Heinz Schreyer
Original assignee: LAB GmbH
Current assignee: LAB GmbH
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-19

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Rauchgasreinigungsverfahren mit den Verfahrensschritten: - Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms 2, - Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch ein bei einer ersten Rauchgastemperatur betriebenes erstes Rauchgasreinigungsmodul 6, bevorzugt ein Partikelfiltermodul, - Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom 2 hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 und - Durchleiten des erwärmten Rauchgases durch ein bei einer zweiten Rauchgastemperatur betriebenes zweites Rauchgasreinigungsmodul 20, bevorzugt ein Entstickungsmodul. Dabei wird beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgasstrom 2 vor dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie mittels einer Energieübertragungseinrichtung 30 zum Erwärmen des Rauchgases im Rachgasstrom 2 hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rauchgasreinigungsverfahren mit den Verfahrensschritten:

– Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms,
– Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch ein erstes Rauchgasreinigungsmodul,
– Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul und
– Durchleiten des erwärmten Rauchgases durch ein zweites Rauchgasreinigungsmodul

Üblicherweise ist das erste Rauchgasreinigungsmodul als ein Partikelfilter ausgeprägt und das zweite Rauchgasreinigungsmodul umfasst ein Entstickungsmodul, also ein Modul, in dem Stickstoffoxide üblicherweise mittels eines Katalysators reduziert werden.
Die ursprüngliche Temperatur des unmittelbar von der Verbrennung abgeleiteten Rauchgases ist dabei für einen störungsfreien Betrieb der dabei eingesetzten Gewebepartikelfilter zu hoch. Z. B. beträgt die ursprüngliche Temperatur ca. 250°C. Für den Betrieb der gebräuchlichen Gewebefilter ist jedoch eine Temperatur von ca. 180° erwünscht. Dazu wird das Rauchgas im Rauchgasstrom auf diese erste Rauchgastemperatur abgekühlt, was bei bekannten Rauchgasreinigungsanlagen mittels Eindüsen von Wasser in den Rauchgasstrom vorgenommen wird. Im Gewebepartikelfilter kühlt das Rauchgas dann auf ca. 140°C weiter ab.
Das Entstickungsmodul muss im Rauchgasstrom hinter dem Partikelfilter angeordnet sein, da die im ursprünglichen Rauchgas enthaltenen Partikel, z. B. Ruß, den Entstickungsprozess stören würden. Bei der Entstickung im Entstickungsmodul ist jedoch eine höhere Rauchgastemperatur von ca. 180°C für eine ausreichende Reduktion der Stickstoffoxide notwendig. In bekannten Rauchgasreinigungsanlagen wird deshalb das den Partikelfilter verlassende Rauchgas wieder erwärmt, was üblicherweise mittels eines wasserdampfgespeisten Wärmetauschers vorgenommen wird.
Nachteilig bei derartigen bekannten Rauchgasreinigungsanlagen ist es, dass zur Wiedererwärmung des Rauchgases auf die zweite Rauchgastemperatur von außen, d. h. nicht aus dem Abgas stammende, Energie zugeführt werden muss. Dies führt dazu, dass die herkömmliche Rauchgasreinigung eine nicht zu vernachlässigende Verschlechterung des Wirkungsgrads eines Kraftwerkes bzw. eine Verteuerung der Abfallverbrennung zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rauchgasreinigungsverfahren und eine Rauchgasreinigungsanlage bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, wobei insbesondere eine hohe Ausnutzung der im Rauchgas vorhandenen Wärmeenergie möglich sein soll.
Diese Aufgabe wird durch das Rauchgasreinigungsverfahren und die Rauchgasreinigungsanlage der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Das erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsverfahren basiert auf den Verfahrensschritten:

– Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms,
– Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch ein bei einer ersten Rauchgastemperatur betriebenes erstes Rauchgasreinigungsmodul, z. B. ein Partikelfiltermodul,
– Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul, und
– Durchleiten des erwärmten Rauchgases durch ein bei einer zweiten Rauchgastemperatur betriebenes zweites Rauchgasreinigungsmodul, z. B. ein Entstickungsmodul.

Das zweite Rauchgasreinigungsmodul liegt also im Rauchgasstrom hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul und das rauchgasstromabwärts angeordnete zweite Rauchgasreinigungsmodul wird bevorzugt bei einer höheren Rauchgastemperatur betrieben als das rauchgasstromaufwärts angeordnete erste Rauchgasreinigungsmodul. Es ist jedoch auch möglich, dass das erste Rauchgasreinigungsmodul zumindest bei der gleichen Temperatur wie das zweite Rauchgasreinigungsmodul betrieben wird. Die Erwärmung des Rauchgases gleicht dann eine Abkühlung des Rauchgases im ersten Rauchgasreinigungsmodul oder in dem Leitungssystem, in dem der Rauchgasstrom geleitet wird, aus.
Erfindungsgemäß wird beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgasstrom vor dem ersten Rauchgasreinigungsmodul dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie mittels einer Energieübertragungseinrichtung (Hauptenergieübertragungseinrichtung) zumindest teilweise zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein energieeffizientes Betreiben von Rauchgasreinigungsanlagen. Es muss keine, bzw. aufgrund der zum Betrieb der Energieübertragungseinrichtung notwendigen Energie nur wenig, zusätzliche Energie zur Temperierung des Rauchgases auf die bei den verschiedenen Prozessen der Rauchgasreinigungsmodule notwendiger Rauchgastemperaturen aufgewandt werden.
Besonders bevorzugt wird mittels eines Wärmetauschermediums, z. B. unter Druck stehendes Wasser, das Abkühlen des Rauchgases in einem ersten Wärmetauscher und das Erwärmen des Rauchgases in einem zweiten Wärmetauscher vorgenommen. Dabei zirkuliert das Wärmetauschermedium in einem Wärmetauscherkreislauf der Energieübertragungseinrichtung. Ein derartiger Wärmetauscherkreislauf kann nahezu verschleißfrei betrieben werden. Das zum Aufbau des Wärmetauscherkreislaufs notwendige Rohrleitungssystem ist sicher und praktisch störungsfrei betreibbar.
Wenn im Wärmetauscherkreislauf in mindestens einem Prozesswärmetauscher die Temperatur des Wärmetauschermediums mittels Temperaturveränderungsmitteln verändert wird, kann z. B. eine Anfahrerhitzung des Wärmetauschermediums vorgenommen werden, oder es kann überschüssige Wärmeenergie zur Steuerung der Temperatur des Wärmetauschermediums aus dem Wärmetauscherkreislauf entnommen werden.
Dabei wird vorteilhaft mittels der Temperaturveränderungsmittel das Wärmetauschermedium abgekühlt. Die so entnommene Wärmeenergie des Wärmetauschermediums kann bevorzugt mittels des Prozesswärmetauschers an einen Heizkreislauf, z. B. eines Fernwärmenetzes, abgegeben werden, wodurch die beim Abkühlen dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie optimal ausgenutzt werden kann.
Nach dem Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch das erste Rauchgasreinigungsmodul und vor dem Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul kann das Rauchgas auf eine weitere Rauchgastemperatur abgekühlt werden. Der weiter abgekühlte Rauchgasstrom wird dann durch ein weiteres Rauchgasreinigungsmodul durchgeleitet. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere zur Anwendung, wenn das weitere Rauchgasreinigungsmodul einen Herdofenaktivkoks Filter (HOK-Absorber) umfasst. Ein derartiger HOK- Absorber wird zur Absorption von z. B. Dioxinen und/oder Furanen aus dem Rauchgas von Abfallverbrennungsanlagen eingesetzt.
Wenn die beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie mittels einer weiteren Energieübertragungseinrichtung an den Heizkreislauf abgegeben wird, kann auch diese Energie z. B. zum Heizen in einem Fernwärmenetz verwendet werden.
Das Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur wird dazu bevorzugt mittels eines, in einem, vom Wärmetauscherkreislauf der Hauptenergieübertragungseinrichtung separaten, Wärmetauscherkreislauf der weiteren Energieübertragungseinrichtung zirkulierenden, Wärmetauschermediums vorgenommen.
Die beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur entzogene Wärmeenergie wird zumindest teilweise über einen Prozesskühlerwärmetauscher der weiteren Energieübertragungseinrichtung an den Heizkreislauf abgegeben.
Eine erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsanlage ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsverfahrens eingerichtet. Eine erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsanlage weist auf:

– ein Rauchgaskühlmodul, eingerichtet zum Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms,
– ein im Rauchgasstrom, d. h. im Leitungssystem für den Rauchgasstrom, nach dem Rauchgaskühlmodul angeordnetes und bei einer ersten Rauchgastemperatur zu betreibendes erstes Rauchgasreinigungsmodul, bevorzugt ein Partikelfiltermodul,
– ein im Rauchgasstrom nach dem ersten Rauchgasreinigungsmodul angeordnetes Rauchgaserwärmungsmodul, eingerichtet zum Erwärmen des Rauchgases, und
– ein im Rauchgasstrom nach dem Rauchgaserwärmungsmodul angeordnetes und bei einer zweiten Rauchgastemperatur zu betreibendes zweites Rauchgasreinigungsmodul, bevorzugt ein Entstickungsmodul.

Erfindungsgemäß ist eine das Rauchgaskühlmodul und das Rauchgaserwärmungsmodul umfassende Energieübertragungseinrichtung vorgesehen. Diese Energieübertragungseinrichtung ist eingerichtet, beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgaskühlmodul dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgaserwärmungsmodul zu verwenden.
Mit der erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsanlage können die Vorteile des erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsverfahrens realisiert werden.
Bevorzugt weist die Energieübertragungseinrichtung einen Wärmetauscherkreislauf mit einem darin zirkulierbaren Wärmetauschermedium auf und das Rauchgaskühlmodul weist einen Wärmetauscher auf, wobei der Wärmetauscher eingerichtet ist, das Rauchgas mittels des Wärmetauschermediums abzukühlen. Dabei weist das Rauchgaserwärmungsmodul ebenfalls einen Wärmetauscher auf, der eingerichtet ist, das Rauchgas mittels des Wärmetauschermediums zu erwärmen.
Vorteilhaft ist im Wärmetauscherkreislauf mindestens ein Prozesswärmetauscher zusätzlich zu den Wärmetauschern angeordnet. Dieser Prozesswärmetauscher ist eingerichtet, die Temperatur des Wärmetauschermediums mittels Temperaturveränderungsmitteln zu verändern.
Die Temperaturveränderungsmittel können bevorzugt zum Abkühlen des Wärmetauschermediums eingerichtet sein. Dabei kann vorteilhaft der Prozesswärmetauscher an einen Heizkreislauf angeschlossen sein. Der Prozesswärmetauscher ist dann eingerichtet, zumindest Anteile der Wärmeenergie des Wärmetauschermediums an den Heizkreislauf abzugeben.
Insbesondere in einer erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsanlage, einer Abfallverbrennungsanlage, kann im Rauchgasstrom zwischen dem ersten Rauchgasreinigungsmodul und vor dem Rauchgaserwärmungsmodul ein weiteres Rauchgaskühlmodul angeordnet sein. Dieses weitere Rauchgaskühlmodul ist zum Abkühlen des Rauchgases auf eine weitere Rauchgastemperatur eingerichtet. Darauf folgend ist dann ein weiteres Rauchgasreinigungsmodul, bevorzugt ein HOK-Absorber, angeordnet.
Um auch die beim weiteren Abkühlen dem Rauchgas entnommene Wärmeenergie zu nutzen, kann eine weitere Energieübertragungseinrichtung vorgesehen sein, wobei die weitere Energieübertragungseinrichtung an den Heizkreislauf angeschlossen ist, und wobei die weitere Energieübertragungseinrichtung eingerichtet ist, beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie an den Heizkreislauf abzugeben.
Bevorzugt weist auch die weitere Energieübertragungseinrichtung einen Wärmetauscher und einen Wärmetauscherkreislauf mit einem darin zirkulierbaren Wärmetauschermedium auf, wobei der Wärmetauscher der weiteren Energieübertragungseinrichtung eingerichtet ist das Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur vorzunehmen, und wobei ein Prozesskühlerwärmetauscher im Wärmetauscherkreislauf der weiteren Energieübertragungseinrichtung vorgesehen ist, der zum Abgeben von Wärmeenergie an den Heizkreislauf angeschlossen ist.
Alle Wärmetauscherkreisläufe können mit unter Druck stehendem Wasser oder mit Thermoöl oder mit anderen geeigneten Austauschmedien betrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsanlage in einem schematischen Verfahrensfließbild.
Die Darstellungen der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsanlage 1 dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Rauchgasreinigungsverfahrens eingerichtet ist. Ein Rauchgasstrom 2 wird, z. B. vom Ofen einer Müllverbrennungsanlage kommend, in die Rauchgasreinigungsanlage 1 eingeleitet. Dabei weist das Rauchgas eine Temperatur T von ca. 230°C bis 270°C, z. B. 250°C, auf. Die Leitung des Rauchgasstroms 2 erfolgt in fachüblicher Weise durch ein Leitungssystem mit geeigneten Rohrleitungen. Die Strömungsrichtung des Rauchgasstroms 2 ist in der Figur durch Pfeilspitzen in der den Rauchgasstrom 2 darstellenden Linie symbolisiert. Das Rauchgas des Rauchgasstroms 2 wird zunächst durch ein Rauchgaskühlmodul 4 durchgeleitet. Bei dem Rauchgaskühlmodul 4 handelt es sich um einen ersten Wärmetauscher. In einem Wärmetauscher wird das Abgas, bzw. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, über möglichst großflächige Wandungen mit einem flüssigen oder gasförmigen Wärmetauschermedium in Berührung gebracht, so dass sich die Temperaturen des Abgases und des Wärmetauschermediums zumindest teilweise angleichen. In dem ersten Wärmetauscher wird das Rauchgas des Rauchgasstroms 2 auf weniger als 180°C abgekühlt. Danach durchläuft das Rauchgas ein im Rauchgasstrom 2, d. h. im Leitungssystem für den Rauchgasstrom 2, nach dem Rauchgaskühlmodul 4 angeordnetes erstes Rauchgasreinigungsmodul 6. Dieses erste Rauchgasreinigungsmodul 6 umfasst ein Partikelfiltermodul 7 mit Gewebefiltern, das bei einer ersten Temperatur T₁ des Rauchgases, nämlich weniger als 180°C, betrieben wird und wo das Rauchgas weiter abkühlen kann. Vor dem Partikelfiltermodul 7 und/oder dem ersten Wärmetauscher, d. h. dem Rauchgaskühlmodul 4, kann ein Gemisch aus aufgemahlenem Natriumhydrogencarbonat und pulverförmigem Herdofenaktivkoks (HOK) in das Rauchgas mittels einer Eindüsung 8 eingedüst werden. Diese Additivzugabe dient der Abscheidung von sauren Schadstoffen im Rauchgas durch Reaktion mit Natriumhydrogencarbonat bzw. Adsorption mit HOK von chlororganischen Bestandteilen (Dioxine, Furane) und leichtflüchtigen Schwermetallen wie insbesondere Quecksilber (Hg). Das Rauchgas sollte dann höchstens auf eine Mindesttemperatur von 160°C abgekühlt werden, da nur dann das Natriumhydrogencarbonat optimal zu Natriumcarbonat thermisch aktiviert wird.
In dem Partikelfiltermodul 7 werden Feststoffanteile (Staub) aus dem Rauchgas herausgefiltert. In den Filterkammern sind zylindrische Filterschläuche angeordnet. Die Filterschläuche werden von außen nach innen durchströmt. Beim Durchströmen der Filterschläuche wird der Staubanteil des Rauchgases zurückgehalten und bildet auf der Oberfläche der Filterschläuche einen so genannten Filterkuchen, der zur Filtration beiträgt. In den Schläuchen eingesetzte Filterkörbe verhindern ein Zusammenziehen (Kollabieren) der Filterschläuche. Das gefilterte Rauchgas strömt aus dem Inneren der Filterschläuche in Reingaskammern und anschließend in einen gemeinsamen Reingaskanal, von wo es im Leitungssystem weiter geleitet wird. Der auf den Filterschläuchen anhaftende Staub wird über eine Gewebefilterabreinigung mittels Druckluft differenzdruck-gesteuert von den Filterschläuchen abgereinigt und fällt jeweils in unterhalb der Filterkammern sich anschließende pyramidenförmige Staubsammelbunker 9. Der Staub wird über nachfolgende mechanische Fördereinrichtungen 10 aus dem Gewebefilter ausgetragen.
Das Rauchgas wird dann über ein im Rauchgasstrom 2 zwischen dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 und vor einem Rauchgaserwärmungsmodul 12 angeordnetes weiteres Rauchgaskühlmodul 14 und ein darauf folgendes weiteres Rauchgasreinigungsmodul 16, nämlich einen HOK-Absorber, in das Rauchgaserwärmungsmodul 12 eingeleitet. In dem HOK-Absorber erfolgt eine weitere Reinigung des Rauchgases von noch darin verbliebenen Schadstoffen. Insbesondere werden organische Komponenten und saure Schadgase weitestgehend am HOK adsorbiert. Auch das Rauchgaserwärmungsmodul 12 ist als ein Wärmetauscher ausgeführt. Im Wärmetauscher des Rauchgaserwärmungsmoduls 12 wird das Rauchgas auf eine zweite Rauchgastemperatur T₂ von mindestens 180°C aufgewärmt. Diese zweite Rauchgastemperatur T₂ wird benötigt, um im Entstickungsmodul eines zweiten Rauchgasreinigungsmoduls 20 die im Rauchgas enthaltenen Stickoxide effizient zu reduzieren, wobei das Entstickungsmodul im Rauchgasstrom 2 nach dem Rauchgaserwärmungsmodul 12 angeordnet ist.
Bei dem Entstickungsmodul handelt es sich um die aufgrund gesetzlich festgelegter Emissionsgrenzwerte für Stickoxide NO_x für Großfeuerungs- und Müllverbrennungsanlagen heute üblichen Einrichtungen zur Rauchgasreinigung hinsichtlich Entstickung. Dazu wird dem Rauchgasstrom Ammoniak zugesetzt, der die Stickoxide unter Bildung von elementarem Stickstoff bzw. Wasser umsetzt und damit aus dem Rauchgas entfernt: 4 NO + 4 NH₃ + O₂ → 4 N₂ + 6 H₂O 6 NO₂ + 8 NH₃ → 7 N₂ + 12 H₂O
Die Entstickung wird in einer zweistufigen Katalysatoranordnung, nämlich einem DENOX-Katalysator 21 und einem Oxidationskatalysator 22, vorgenommen. Das Zusetzen des Ammoniaks, bzw. des Ammoniakträger, z. B. in Form einer Ammoniak-Wasser-Mischung, wird bevorzugt bereits über eine Additiveindüsung 25 im Rauchgasstrom 2 vor dem Rauchgaserwärmungsmodul 12 vorgenommen, da dann die Abkühlung des Rauchgases durch diese Zugabe im Rauchgaserwärmungsmodul 12 wieder ausgeglichen wird. Im Rauchgasstrom 2 nach dem Zusetzen der Ammoniak-Wasser-Mischung durchläuft das Rauchgas zu dessen Beschleunigung ein Saugzugmodul 27 und zur Durchmischung ein Verwirbelungsmodul 28. Nach dem Durchlaufen des Entstickungsmoduls verlässt das gereinigte Rauchgas die Rauchgasreinigungsanlage 1 z. B. durch einleiten des Rauchgasstroms 2 in einen Schornstein.
Eine das Rauchgaskühlmodul 4 und das Rauchgaserwärmungsmodul 12 umfassende Energieübertragungseinrichtung 30 ist eingerichtet, beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgaskühlmodul 4 dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgaserwärmungsmodul 12 zu verwenden. Diese Energie wird also zumindest teilweise im System der Rauchgasreinigungsanlage 1 wieder genutzt. Die Energieübertragungseinrichtung 30 umfasst einen Wärmetauscherkreislauf 32 mit darin zirkulierendem, unter Druck stehendem Wasser als Wärmetauschermedium. Das Wasser zirkuliert in üblicher Weise in einem Rohrleitungssystem des Wärmetauscherkreislaufs 32. In der Figur ist die Zirkulationsrichtung durch Pfeile symbolisiert. Das Zirkulieren des Wärmetauschermediums wird durch Kreislaufpumpen 33 im Rohrleitungssystem angetrieben. Die Wärmetauscher des Rauchgaskühlmoduls 4 und des Rauchgaserwärmungsmoduls 12 sind in diesem Wärmetauscherkreislauf 32 angeordnet und werden von dem Wärmetauschermedium durchströmt, wobei das Rauchgas im Rauchgaskühlmodul 4 zunächst abgekühlt und dann im Rauchgaserwärmungsmodul 12 wieder erwärmt wird. Dabei erwärmt sich das Wärmetauschermedium im Rauchgaskühlmodul 4 von ca. 140°C auf ca. 220°C und kühlt sich im Rauchgaserwärmungsmodul 12 wieder von ca. 220°C auf ca. 190°C ab.
Im dargestellten Beispiel wird daher nicht die gesamte Energie, die dem Rauchgas beim Abkühlen entzogen wird, benötigt, um die gewünschte Temperatur beim Erwärmen zu erhalten.
Zusätzlich zu den Wärmetauschern des Rauchgaskühlmoduls 4 und des Rauchgaserwärmungsmoduls 12 ist daher im Wärmetauscherkreislauf 32 ein als Prozesskühler 35 ausgebildeter Prozesswärmetauscher angeordnet. Über diesen Prozesswärmetauscher wird das Wärmetauschermedium abgekühlt und die überschüssige Wärmeenergie des Wärmetauschermediums wird mittels des Prozesswärmetauschers an einen Heizkreislauf 40 eines Fernwärmenetzes abgegeben. Dabei wird das Wärmetauschermedium auf die Temperatur von ca. 140°C abgekühlt, mit der es in das Rauchgaskühlmodul 4 einströmt. Die Fließrichtung des Wärmetauschermediums des Heizkreislaufs 40 ist in der Figur mittels Pfeilen eingezeichnet. Ein Fernwärmenetz wird üblicherweise mit Wasser als Wärmetauschermedium betrieben, das auf einer Temperatur von ca. 90°C gehalten wird. Der Heizkreislauf 40 ist hinsichtlich seines Wärmetauschermediums vom Wärmetauscherkreislauf 32 der Energieübertragungseinrichtung 30, abgesehen von deren Kontakt über Wandungen in den Wärmetauschern bzw. Prozesswärmetauschern getrennt.
Weiter ist zum Anfahren des Wärmetauscherkreislaufes 32 ein zweiter Prozesswärmetauscher 37 im Wärmetauscherkreislauf 32 als Anfahrerhitzer angeordnet. Dieser Prozesswärmetauscher 37 ist eingerichtet, die Temperatur des Wärmetauschermediums mittels Temperaturveränderungsmitteln zu verändern. Diese Temperaturveränderungsmittel umfassen z. B. eine Wasserdampfleitung 38. Dieser Prozesswärmetauscher 37 (Anfahrwärmetauscher) trägt in Anfahrprozess dazu bei, die Korrosion und die Dioxin-Emission zu minimieren.
In dem, zwischen dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 und vor dem Rauchgaserwärmungsmodul 12 angeordneten, weiteren Rauchgaskühlmodul 14 wird das Rauchgas auf die für den HOK-Absorber optimale Betriebstemperatur T₃ von ca. 140°C abgekühlt. Das weitere Rauchgaskühlmodul 14 ist ebenfalls als ein Wärmetauscher ausgeführt, der über eine weitere, von der erstgenannten Energieübertragungseinrichtung 30 getrennte, Energieübertragungseinrichtung 50 an den Heizkreislauf 40 des Fernwärmenetzes angeschlossen ist. Die weitere Energieübertragungseinrichtung 50 ist eingerichtet, beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur T₃ dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie an den Heizkreislauf 40 abzugeben. Dazu weist die weitere Energieübertragungseinrichtung 50 einen Prozesskühlerwärmetauscher 52 und einen Wärmetauscherkreislauf 54 mit Wasser als darin zirkulierendem, über Pumpen 55 angetriebenen, Wärmetauschermedium auf. Dieser Prozesskühlerwärmetauscher 52 ist zum Abgeben von Wärmeenergie an den Heizkreislauf 40 angeschlossen. Dazu durchströmt das im weiteren Rauchgaskühlmodul 14 von ca. 100°C auf ca. 130°C erwärmte Wasser den Prozesskühlerwärmetauscher 52 des Wärmetauscherkreislaufs 54 der weiteren Energieübertragungseinrichtung 50, wo es wieder auf ca. 100°C abgekühlt wird. Auch hier ist die Fließrichtung des Wassers mittels Pfeilspitzen eingezeichnet. Der Wärmetauscherkreislauf 54 der weiteren Energieübertragungseinrichtung 50 ist vom Wärmetauscherkreislauf 32 der erstgenannten Energieübertragungseinrichtung 30 und vom Heizkreislauf 40 getrennt, d. h. deren Wärmetauschermedien sind voneinander getrennt und zirkulieren in getrennten Rohrsystemen, die lediglich über die entsprechenden Wärmetauscher verbunden sind.
Die verschiedenen Prozesse des Rauchgasreinigungsverfahrens in der Rauchgasreinigungsanlage 1, insbesondere die Zirkulationen der Wärmetauschermedien, werden in üblicher Weise über Sonden und Steuermodule, z. B. Ventile, die an geeigneten Stellen der Rauchgasreinigungsanlage 1 vorgesehen sind, gesteuert und geregelt.
Vorgeschlagen wird ein Rauchgasreinigungsverfahren mit den Verfahrensschritten:

– Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms 2,
– Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch ein bei einer ersten Rauchgastemperatur betriebenes erstes Rauchgasreinigungsmodul 6, bevorzugt ein Partikelfiltermodul,
– Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom 2 hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6, und
– Durchleiten des erwärmten Rauchgases durch ein bei einer zweiten Rauchgastemperatur betriebenes zweites Rauchgasreinigungsmodul 20, bevorzugt ein Entstickungsmodul.

Dabei wird beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgasstrom 2 vor dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie mittels einer Energieübertragungseinrichtung 30 zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom 2 hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul 6 verwendet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

Rauchgasreinigungsverfahren, bevorzugt zur Anwendung der Aufbereitung von Rauchgasen in Abfallverbrennungsanlagen und Kraftwerken, mit den Verfahrensschritten: – Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms (2), – Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch ein bei einer ersten Rauchgastemperatur betriebenes erstes Rauchgasreinigungsmodul (6), bevorzugt ein Partikelfiltermodul, – Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom (2) hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul (6), – Durchleiten des erwärmten Rauchgases durch ein bei einer zweiten Rauchgastemperatur betriebenes zweites Rauchgasreinigungsmodul (20), bevorzugt ein Entstickungsmodul, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgasstrom (2) vor dem ersten Rauchgasreinigungsmodul (6) dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie mittels einer Energieübertragungseinrichtung (30) zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom (2) hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul (6) verwendet wird.
Rauchgasreinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Wärmetauschermediums das Abkühlen des Rauchgases in einem ersten Wärmetauscher und das Erwärmen des Rauchgases in einem zweiten Wärmetauscher vorgenommen wird, wobei das Wärmetauschermedium in einem Wärmetauscherkreislauf (32) der Energieübertragungseinrichtung (30) zirkuliert.
Rauchgasreinigungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmetauscherkreislauf (32) in mindestens einem Prozesswärmetauscher (35, 37) die Temperatur des Wärmetauschermediums mittels Temperaturveränderungsmitteln (38, 40) verändert wird.
Rauchgasreinigungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Temperaturveränderungsmittel (40) das Wärmetauschermedium abgekühlt wird, wobei bevorzugt mittels des Prozesswärmetauschers (35) Wärmeenergie des Wärmetauschermediums an einen Heizkreislauf (40) abgegeben wird.
Rauchgasreinigungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchleiten des abgekühlten Rauchgases durch das erste Rauchgasreinigungsmodul (6) und vor dem Erwärmen des Rauchgases im Rauchgasstrom (2) hinter dem ersten Rauchgasreinigungsmodul (6) das Rauchgas auf eine weitere Rauchgastemperatur abgekühlt wird und der weiter abgekühlte Rauchgasstrom (2) durch ein weiteres Rauchgasreinigungsmodul (16), bevorzugt einen HOK-Absorber, durchgeleitet wird.
Rauchgasreinigungsverfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur entzogene Wärmeenergie mittels einer weiteren Energieübertragungseinrichtung (50) an den Heizkreislauf (40) abgegeben wird.
Rauchgasreinigungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines, in einem Wärmetauscherkreislauf (54) der weiteren Energieübertragungseinrichtung (50) zirkulierenden, Wärmetauschermediums das Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur in einem Wärmetauscher (14) der weiteren Energieübertragungseinrichtung (50) vorgenommen wird, wobei beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur entzogene Wärmeenergie über einen Prozesskühlerwärmetauscher (52) der weiteren Energieübertragungseinrichtung (50) an den Heizkreislauf (40) abgegeben wird.
Rauchgasreinungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmetauschermedium unter Druck stehendes Wasser, insbesondere in einem Druckbereich von 30 bis 100 bar, verwendet wird.
Rauchgasreinigungsanlage (1), eingerichtet zur Durchführung des Rauchgasreinigungsverfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, mit – einem Rauchgaskühlmodul (4), eingerichtet zum Abkühlen eines Rauchgases eines Rauchgasstroms (2), – einem im Rauchgasstrom (2) nach dem Rauchgaskühlmodul (4) angeordneten und bei einer ersten Rauchgastemperatur zu betreibenden ersten Rauchgasreinigungsmodul (6), bevorzugt einem Partikelfiltermodul, – einem im Rauchgasstrom (2) nach dem ersten Rauchgasreinigungsmodul (6) angeordneten Rauchgaserwärmungsmodul (12), eingerichtet zum Erwärmen des Rauchgases, – einem im Rauchgasstrom (2) nach dem Rauchgaserwärmungsmodul (12) angeordneten und bei einer zweiten Rauchgastemperatur zu betreibenden zweiten Rauchgasreinigungsmodul (20), bevorzugt einem Entstickungsmcdul, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Rauchgaskühlmodul (4) und das Rauchgaserwärmungsmodul (12) umfassende Energieübertragungseinrichtung (30) vorgesehen ist, eingerichtet beim Abkühlen des Rauchgases im Rauchgaskühlmodul (4) dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie zum Erwärmen des Rauchgases im Rauchgaserwärmungsmodul (12) zu verwenden.
Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung (30) einen Wärmetauscherkreislauf (32) mit einem darin zirkulierbaren Wärmetauschermedium aufweist und dass das Rauchgaskühlmodul (4) einen Wärmetauscher aufweist, eingerichtet das Rauchgas mittels des Wärmetauschermediums abzukühlen, und dass das Rauchgaserwärmungsmodul (12) einen Wärmetauscher aufweist, eingerichtet das Rauchgas mittels des Wärmetauschermediums zu erwärmen.
Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmetauscherkreislauf (32) mindestens ein Prozesswärmetauscher (35, 37) angeordnet ist, eingerichtet die Temperatur des Wärmetauschermediums mittels Temperaturveränderungsmitteln (38, 40) zu verändern.
Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturveränderungsmittel (40) zum Abkühlen des Wärmetauschermediums eingerichtet sind, wobei bevorzugt der Prozesswärmetauscher (35) an einen Heizkreislauf (40) angeschlossen ist und der Prozesswärmetauscher (35) eingerichtet ist Wärmeenergie des Wärmetauschermediums an den Heizkreislauf (40) abzugeben.
Rauchgasreinigungsanlage nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom (2) zwischen dem erste Rauchgasreinigungsmodul (6) und vor dem Rauchgaserwärmungsmodul (12) ein weiteres Rauchgaskühlmodul (14), eingerichtet zum Abkühlen des Rauchgases auf eine weitere Rauchgastemperatur, und darauf folgend ein weiteres Rauchgasreinigungsmodul (16), bevorzugt ein HOK-Absorber, angeordnet sind.
Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Energieübertragungseinrichtung (50) vorgesehen ist, wobei die weitere Energieübertragungseinrichtung (50) an den Heizkreislauf (40) angeschlossen ist und wobei die weitere Energieübertragungseinrichtung (50) eingerichtet ist beim Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur dem Rauchgas entzogene Wärmeenergie an den Heizkreislauf (40) abzugeben.
Rauchgasreinigungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Energieübertragungseinrichtung (50) einen Wärmetauscher (14) und einen Wärmetauscherkreislauf (54) mit einem darin zirkulierbaren Wärmetauschermedium aufweist, wobei der Wärmetauscher (14) eingerichtet ist das Abkühlen des Rauchgases auf die weitere Rauchgastemperatur vorzunehmen, und wobei ein Prozesskühlerwärmetauscher (52) im Wärmetauscherkreislauf (54) der weiteren Energieübertragungseinrichtung (50) vorgesehen ist, der zum Abgeben von Wärmeenergie an den Heizkreislauf (40) angeschlossen ist.