DE102011122970B3

DE102011122970B3 - Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxiden

Info

Publication number: DE102011122970B3
Application number: DE102011122970.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd von der Heide
Original assignee: Mehldau & Steinfath Umwelttechnik GmbH
Current assignee: Mehldau & Steinfath Umwelttechnik GmbH
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: DE102011105419A1; DE102011105419B4; PL2772301T3; CN103857460A; ES2788130T3; CN103857460B; US9238195B2; EA036174B1; EA201391831A1; EP2772301A1; WO2012168758A9; EP2772301B1; US20150290583A1; WO2012168758A1; EP2704817A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen zu Zwecken der Entfernung und/oder Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide,dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) umfasst:(a) einen Reaktor (2) zum Inkontaktbringen und/oder zur Umsetzung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Reduktionsmitteln mit den Stickoxide enthaltenden Abgasen, wobei der Reaktor (2) eine Mehrzahl von Eindüseinrichtungen (3) zur Einbringung von mindestens zwei voneinander verschiedenen stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln (4, 5) aufweist, wobei die Eindüseinrichtungen (3) einzeln und/oder gruppenweise regelbar sind, wobei der Auslass der Reduktionsmittel (4, 5) aus den Eindüseinrichtungen (3) für jede Eindüseinrichtung (3) individuell und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen (3) geregelt ist und wobei die Eindüseinrichtungen (3) zur Einbringung wässriger Ammoniak- und Harnstofflösungen ausgebildet sind,(b) mindestens eine erste dem Reaktor (2) zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung (6A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbundene Bevorratungseinrichtung (6) zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines ersten Reduktionsmittels (4),(c) mindestens eine zweite dem Reaktor (2) zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung (7A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbundene Bevorratungseinrichtung (7) zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines von dem ersten Reduktionsmittel verschiedenen zweiten Reduktionsmittels (5),(d) eine Wasserbevorratungseinrichtung (10) zur Bevorratung und/oder Abgabe von Wasser,(e) mindestens eine Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12), wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12) mit den Bevorratungseinrichtungen (6, 7) und mit den Eindüseinrichtungen (3) und mit der Wasserbevorratungseinrichtung (10) verbunden ist, wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12) derart ausgebildet ist, dass die Gewichtsverhältnisse der Reduktionsmittel (4, 5) zueinander für einzelne Eindüseinrichtungen (3) oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen (3) individuell geregelt werden, und(f) eine stromaufwärts zu den Eindüseinrichtungen (3) angeordnete Messeinrichtung (13A) zur Bestimmung der Temperatur des Abgases und zur Erstellung eines Temperaturprofils des Abgases mittels akustischer Temperaturmessung, wobei die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, auf Grundlage des ermittelten Temperaturprofils des Abgases die gewichtsbezogenen Verhältnisse der Reduktionsmittel (4, 5) zueinander für jede Eindüseinrichtung (3) individuell oder für jede Gruppe von Eindüseinrichtungen (3) individuell einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen, wie Rauchgasen, zu Zwecken der Entfernung und/oder Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide.
Bei Verbrennungsreaktionen in Gegenwart von Luft entstehen metastabile, im Allgemeinen giftige und reaktive Oxide des Stickstoffs, sogenannte Stickoxide. Verstärkt wird die Bildung von Stickoxiden durch die Verbrennung bzw. Thermo- und Pyrolyse organischer und anorganischer stickstoffhaltiger Verbindungen, welche in Großfeuerungsanlagen, wie Heizkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen, auftritt.
Stickoxide, insbesondere die unter der Bezeichnung nitrose Gase bekannten Verbindungen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, welche auch mit der Kurzform NO_x bezeichnet werden, sind jedoch nicht nur giftig und führen zu Reizungen und Schädigung der Atmungsorgane, sondern fördern darüber hinaus auch die Entstehung des sauren Regens, da sie mit Feuchtigkeit zu Säuren reagieren.
Die Freisetzung von Stickoxiden ist jedoch noch aus weiterführenden Gründen des Umweltschutzes problematisch, da sie einerseits die Bildung von Smog und des schädlichen bodennahen Ozons fördern und andererseits als Treibhausgase die Erderwärmung verstärken.
Aufgrund der nachteiligen Auswirkungen der Stickoxide auf Gesundheit und Umwelt und nicht zuletzt durch die damit verbundenen volkswirtschaftlichen Schäden wurde schon früh versucht, die Freisetzung von Stickoxiden bei Verbrennungsvorgängen zu minimieren bzw. zu unterbinden. Bei PKWs wird dies beispielsweise durch den Einsatz von Katalysatoren erreicht, welche eine fast vollständige Entfernung der Stickoxide aus den Abgasen erlauben.
Zur Verminderung des Stickoxidausstoßes von großtechnischen Anlagen, insbesondere großindustriellen Feuerungsanlagen, wurden unter Berücksichtigung der jeweiligen Gesetzeslage sowie betriebswirtschaftlicher Erwägungen verschiedene Verfahren zur Entstickung bzw. Denitrifikation (DeNOx) entwickelt, welche allein oder in Kombination eine wirksame Verminderung bzw. Vermeidung von Stickoxiden in Abgasen, insbesondere Rauchgasen, bewirken sollen.
Die Verfahren bzw. Maßnahmen zur Reduzierung des Stickoxidgehalts von Abgasen, insbesondere Rauchgasen, lassen sich dabei in Primär- und Sekundärmaßnahmen unterteilen:

Im Rahmen der Primärmaßnahmen wird der Verbrennungsvorgang derart gesteuert, dass der Stickoxidgehalt in den resultierenden Abgasen möglichst gering ist; die Stickoxide sollen sozusagen gar nicht erst entstehen. Zu den Primärmaßnahmen zählen beispielsweise die Rauchgasrezirkulation, bei welcher das Rauchgas nochmals in die Verbrennungszone geleitet wird, sowie Luft- bzw. Brennstoffstufen, bei welchen die Verbrennung derart gesteuert wird, dass verschiedene Verbrennungszonen mit unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen erhalten werden. Daneben kann die Entstehung von Stickoxiden in Rauchgasen auch durch den Zusatz von Additiven oder durch Quenchen, d. h. durch Eindüsen von Wasser zur Herabsenkung der Temperatur während des Verbrennungsprozesses, vermindert werden.

Im Gegensatz zu den Primärmaßnahmen, welche die Entstehung der Stickoxide verhindern sollen, soll durch die Anwendung der Sekundärmaßnahmen die Konzentration der Stickoxide in den Abgasen, insbesondere Rauchgasen, gemindert werden. Zu den Sekundärmaßnahmen zählen beispielsweise Abscheideverfahren, bei welchen die Stickoxide chemisch gebunden oder aus dem Rauchgasstrom ausgewaschen werden. Nachteilig bei den Abscheideverfahren ist jedoch, dass große Mengen Abfallprodukte, wie beispielsweise Prozesswasser, welche oft mit weiteren Bestandteilen des Rauchgases verunreinigt sind, erhalten und aufwendig entsorgt werden müssen.
In modernen großtechnischen Anlagen werden daher als Sekundärmaßnahmen zumeist Verfahren angewendet, welche auf einer Reduktion der Stickoxide zu elementarem Stickstoff beruhen und nur zu geringen Mengen an Abfallstoffen führen, wobei generell zwischen katalytischen und nicht-katalytischen Verfahren unterschieden wird.
Die selektive katalytische Reduktion der Stickoxide (Selective Catalytic Reduction oder SCR) umfasst katalytische Verfahren, bei welchen die Stickoxide unter Zuhilfenahme von Metallkatalysatoren zu elementarem Stickstoff umgesetzt werden. Mit SCR-Verfahren lassen sich im Allgemeinen die besten Denitrifikationswerte erhalten, wobei der Einsatz des Katalysators das Verfahren jedoch deutlich kostspieliger und wirtschaftlich wenig rentabel macht. Darüber hinaus sind die Anlagen zur Durchführung des SCR-Verfahrens nicht nur in der Anschaffung, sondern auch im Unterhalt äußerst kostspielig, da die empfindlichen Katalysatoren in engen Zeitintervallen gewartet bzw. ausgetauscht werden müssen. Gerade in Großfeuerungsanlagen deren Brennstoffzusammensetzung oft nur unzureichend bestimmt werden kann, wie beispielsweise bei Müllverbrennungsanlagen, besteht stets die Gefahr einer Vergiftung der Katalysatoren durch Verunreinigungen des Rauchgases. Dieses Risiko kann nur durch zusätzliche kostenintensive Maßnahmen reduziert werden.
Die selektive nicht-katalytische Reduktion (Selective Non Catalytic Reduction oder SNCR) beruht dagegen auf der Thermolyse von Stickstoffverbindungen, insbesondere Ammoniak oder Harnstoff, welche dann in einer Komproportionierungsreaktion mit den Stickoxiden zu elementarem Stickstoff reagieren.
Die selektive nicht-katalytische Reduktion ist im Vergleich zur selektiven katalytischen Reduktion deutlich kostengünstiger durchzuführen: So betragen die Kosten für Anschaffung und Unterhalt von SNCR-Anlagen gerade einmal 10 bis 20 % der Kosten entsprechender SCR-Anlagen.
Problematisch an den SNCR-Verfahren ist jedoch, dass diese in ihrer Wirksamkeit nicht an die Wirksamkeit katalytischer Verfahren heranreichen, so dass beispielsweise bei einer weiteren Absenkung der gesetzlich erlaubten Grenzwerte von Stickoxiden in Abgasen, insbesondere Rauchgasen, die meisten SNCR-Anlagen nicht mehr betrieben werden dürften.
Ein weiterer Nachteil der auf der selektiven nicht-katalytischen Reduktion von Stockoxiden beruhenden Verfahren ist, dass das Reduktionsmittel im Überschuss eingesetzt werden muss und nicht vollständig abreagiert, so dass das Abgas eine gewisse, unter Umständen nicht unbedeutende Ammoniakbelastung aufweist. Überschüssiges Ammoniak im Abgas muss entweder abgetrennt oder durch prozesstechnische Maßnahmen in seinem Gehalt derart reduziert werden, dass eine Abgabe des Abgasstroms an die Umwelt möglich ist.
Daneben gibt es auch Verfahren, welche sowohl auf einer katalytischen Wirkungsweise als auch auf dem Einsatz von Reduktionsmitteln beruhen, wobei jedoch auch diese Verfahren nicht die prinzipiellen Nachteile der jeweiligen Verfahren (hohe Kosten für den Einsatz katalytischer Verfahren bzw. geringe Wirksamkeit für den Einsatz von Reduktionsmitteln) überwinden können.
Die DE 694 16 137 T2 betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Stickstoffoxidkonzentrationen in einem fließenden Strom von Verbrennungsgasen, die mit mitgerissenen Partikelfeststoffen beladen sind.
Aus der DE 691 20 812 T2 geht ein Verfahren zum Reduzieren der Konzentration von NOx in Verbrennungsrückständen hervor.
Die US 5,478,542 A betrifft die Verteilung von verschmutzungsreduzierenden Mitteln in einem Fluid innerhalb eines effektiven Temperaturfensters, um eine effektive Gasphasenreaktion zu gewährleisten.
Aus der WO 2010/015272 A2 geht eine Vorrichtung zur Entstickung der Rauchgase eines fossilen Dampferzeugers hervor.
Die DE 40 19 037 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Ort und Menge der Zuführung NO_x reduzierter Chemikalien in den Rauchgasstrom von Verbrennungsanlagen innerhalb von gewünschten, vorgegebenen Temperaturbereichen.
Aus der DE 40 27 040 C1 geht ein Verfahren zur selektiven nicht-katalytischen Entstickung von Abgasen hervor.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. Anlage zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen, wie Rauchgasen, zu Zwecken der Entfernung bzw. Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide bereitzustellen, wobei die zuvor geschilderten, im Zusammenhang mit dem Stand der Technik auftretenden Probleme und Nachteile zumindest weitgehend vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen.
Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, eine Vorrichtung bzw. Anlage bereitzustellen, mit welcher Abgase aus großtechnischen Anlagen entstickt werden können, wobei zumindest ansatzweise die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad eines selektiven katalytischen Reduktionsverfahrens erreicht werden soll, jedoch ein Kostenaufwand vergleichbar mit einer üblichen selektiven nicht-katalytischen Reduktion verbunden sein soll.
Die zuvor geschilderte Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst; weitere, vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Vorrichtungsunteransprüche.
Es versteht sich von selbst, dass Besonderheiten, Merkmale, Ausgestaltungen und Ausführungsformen sowie Vorteile oder dergleichen, welche nachfolgend - zu Zwecken der Vermeidung von unnötigen Wiederholungen - nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt werden, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass es einer ausdrücklichen Erwähnung bedarf.
Weiterhin versteht es sich von selbst, dass bei der nachfolgenden Angabe von Werten, Zahlen und Bereichen die diesbezüglichen Werte-, Zahlen- und Bereichsangaben nicht beschränkend zu verstehen sind; es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen von den angegebenen Bereichen bzw. Angaben abgewichen werden kann, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder aber mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungsmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können.
Dies vorausgeschickt, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung näher beschrieben.
Vorliegend ist ein Verfahren zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen, wie Rauchgasen, zu Zwecken der Entfernung und/oder Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide, insbesondere ein Verfahren zur Entstickung von Abgasen aus großtechnischen Anlagen beschrieben, wobei mindestens zwei voneinander verschiedene stickstoffhaltige Reduktionsmittel mit den Stickoxide enthaltenden Abgasen in Kontakt gebracht werden bzw. in den Strom der Stickoxide enthaltenden Abgase eingebracht werden.
Es werden die Stickoxide durch chemische Umsetzung mit dem Reduktionsmittel zu elementarem Stickstoff reduziert; hierdurch lässt sich einerseits eine effektive Reduktion des Stickoxidgehalts der resultierenden Abgase erreichen, andererseits fallen keine mit Rauchgasbestandteilen kontaminierten Flüssigkeiten und Feststoffe an, wie dies beispielsweise bei Abscheidereaktionen der Fall ist, welche anschließend aufwendig und kostspielig entsorgt werden müssen.
Durch den gezielten Einsatz von mindestens zwei voneinander verschiedenen stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln, welche beispielsweise eine unterschiedliche Reaktionskinetik, insbesondere Reaktionsgeschwindigkeit, und/oder unterschiedliche Temperaturbereiche für eine optimale Reduktionswirkung aufweisen, lässt sich die Reduktion der Stickoxide in den Abgasen, insbesondere Rauchgasen, individuell und flexibel anpassen und kann darüber hinaus eine überaus wirksame Entstickung der Abgase erreicht werden. Insbesondere kann auf Schwankungen des Stickoxidgehalts der Rauchgase schnell reagiert werden, wodurch eine geringere Menge an Reduktionsmitteln eingesetzt werden muss und/oder eine verbesserte Reduktion des Stickstoffgehalts erreicht werden kann. Das Verfahren ermöglicht überraschenderweise eine deutlich effizientere Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen, insbesondere Rauchgasen, und seine Effizienz bzw. Wirksamkeit ist mit der Effizienz von katalytischen Reduktionsverfahren vergleichbar.
Darüber hinaus werden beim Einsatz von zwei unterschiedlichen bzw. voneinander verschiedenen stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln gleichfalls überraschend geringere Mengen an Reduktionsmittel verbraucht als beispielsweise bei der Verwendung nur eines einzigen Reduktionsmittels. Bei beispielsweise gemeinsamer Verwendung von wässrigen Ammoniaklösungen und Harnstofflösungen werden deutlich geringere Mengen an Reduktionsmitteln verbraucht als bei jeweils alleiniger Verwendung von Ammoniak oder Harnstoff.
Das Verfahren weist somit eine deutlich höhere Effizienz als die bislang bekannten Verfahren des Standes der Technik auf und ist dabei kostengünstig und flexibel durchführbar.
Weiterhin kann mit dem Verfahren auch die bei SNCR-Verfahren des Standes der Technik auftretende Korrosion von Anlagenteilen, wie sie insbesondere bei Verwendung von Harnstoff als Reduktionsmittel beobachtet wird, vermieden werden.
Bei den in erster Linie entfernten Stickoxiden handelt es sich überwiegend um nitrose Gase, d. h. Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Darüber hinaus werden jedoch auch weitere Stickoxide sicher aus dem Abgasstrom entfernt.
Das Verfahren, insbesondere die Reduktion der Stickoxide, wird im Allgemeinen in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Bei dem Verfahren entfallen somit die hohen Anschaffungs- und Unterhaltskosten für einen Katalysator zur Reduktion der Stickoxide.
Bevorzugt wird das Verfahren als selektive nicht-katalytische Reduktion, insbesondere als SNCR-Verfahren, durchgeführt.
Bei der selektiven nicht-katalytischen Reduktion (Selective Non Catalytic Reduction, SNCR) von Stickoxiden werden Reduktionsmittel zumeist in wässriger Lösung (wie Ammoniakwasser oder wässrigen Harnstofflösungen) oder gasförmig (wie beispielsweise Ammoniak) in die heißen Abgase bzw. Rauchgase eingedüst. Die Reduktionsmittel reagieren dann mit den Stickoxiden, wie am Beispiel der Reduktionsmittel Ammoniak und Harnstoff anhand der nachfolgenden Reaktionsgleichungen (1) und (2) verdeutlicht, zu molekularem Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid. (NH₂)₂CO + 2 NO + ½ O₂ → 2 N₂ + CO₂ + 2 H₂O (1) 4 NH₃ + 4 NO + O₂ → 4 N₂ + 6 H₂O (2)
Der optimale Temperaturbereich, in der eine signifikante Reduktion der Stickoxide erzielt wird, liegt - abhängig von der Rauchgaszusammensetzung - üblicherweise im Bereich von 900 und 1.100 °C. Oberhalb dieses Temperaturbereichs wird in zunehmenden Maße Ammoniak oxidiert, d. h. es bilden sich zusätzliche Stickoxide.
Bei Temperaturen darunter verringert sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wodurch ein so genannter Ammoniak-Schlupf entsteht, der im Verlauf des weiteren Rauchgasweges zur Bildung von Ammoniaksalzen und dadurch zu Sekundärproblemen, wie Korrosion, führen kann; der Ammoniak-Schlupf sollte deshalb möglichst gering gehalten werden.
Unter Ammoniak-Schlupf ist insbesondere derjenige Teil des Ammoniaks zu verstehen, welcher nicht mit den Stickoxiden zu elementarem Stickstoff reagiert. Das Ammoniak stammt dabei entweder aus einer Überdosierung von Ammoniak oder ist ein Abbauprodukt der Thermolyse von stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln, wie beispielsweise Harnstoff.
Für die meisten Anwendungsfälle werden bislang entweder Harnstoff oder Ammoniakwasser als Reduktionsmittel verwendet. Für eine optimale Stickoxidabscheidung bei minimalem Ammoniak-Schlupf muss das Reduktionsmittel mit den Rauchgasen gleichmäßig im optimalen Temperaturbereich durchmischt werden. Um den Impuls für die vollkommene Durchmischung zu erreichen, ist dabei für Ammoniakwasser ein erheblich höherer Energieaufwand erforderlich als für Harnstoff, da Ammoniak einen deutlich höheren Dampfdruck aufweist.
Darüber hinaus weisen wässrige Lösungen von Harnstoff und Ammoniak eine unterschiedliche Reaktionskintetik auf, was insbesondere darauf beruht, dass der in Wasser gelöste Harnstoff erst dann in reaktionsfähige Radikale gespalten werden kann, wenn das Wasser, welches die Harnstoffteilchen umgibt, komplett verdampft ist, weshalb mit relativ geringem Energieaufwand eine hohe Eindringtiefe in die Abgase sichergestellt wird.
Bei der Verwendung von wässrigen Ammoniaklösungen dagegen dampft das Ammoniak unmittelbar nach Eintritt in die Rauchgase aus den einzelnen Wassertröpfchen aus, so dass die Reaktion vorzugsweise in der Nähe der Kesselwände stattfindet. So erreicht der Partialdruck von Ammoniak bei 38 °C bereits 1 bar. Der für die optimale Eindringtiefe der Reduktionsmittel notwendige Impuls kann bei dem dann gasförmig vorliegenden Ammoniak wegen der gegenüber einem Wassertropfen geringen Masse nur durch einen höheren Energieaufwand erreicht werden, wozu die entsprechende Dampf- bzw. Luftmenge deutlich erhöht werden muss. Zusätzlich zu den höheren Betriebskosten, die sich aufgrund der höheren Energieverbräuche ergeben, sind die Investitionskosten für eine mit Ammoniakwasser betriebene Anlage aufgrund der Sicherheitsanforderungen wesentlich höher, da Ammoniak ein giftiges Gas ist, welches sich bei Umgebungstemperatur leicht in Wasser lösen lässt.
Ammoniakwasser wird daher der Wassergefährdungsklasse 2 zugeordnet und unterliegt darüber hinaus wegen des hohen Gefährdungspotentials für die Umwelt den technischen Richtlinien für Dampfkessel.
Wegen der chemischen Bindung von Ammoniak im Harnstoffmolekül können dagegen Harnstofflösungen bis 106 °C erwärmt werden, ohne dass Ammoniakgas ausdampft. Die Zerlegung von Harnstoff in Ammoniak- und Kohlendioxidgas beginnt erst ab 130 °C und erreicht ein Maximum bei ca. 380 °C. Da diese hohen Temperaturen bei der Lagerung nicht erreicht werden können, sind die für Ammoniakwasser notwendigen Sicherheitsvorkehrungen nicht nötig. Harnstofflösung ist gemäß des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) nur der Wassergefährdungsklasse 1 zuzuordnen (d.h. es muss nur sichergestellt sein, dass Harnstoff nicht in das Grundwasser gelangen kann, wozu eine Auffangwanne für den Lagertank ausreichend ist).
Harnstofflösungen besitzen jedoch den Nachteil, dass bei einer Überdosierung von Harnstoff sich dieser in fester Form auf Teilen der Anlage ablagert und zu unerwünschter Korrosion führt. Dies gilt umso mehr, als Anlagen zur Durchführung von SNCR-Verfahren relativ unmittelbar nach den Brennkammern installiert sind, d. h. noch vor den üblicherweise vorhandenen Wärmetauschern. Bei hohen Lasten bzw. bei einer hohen Leistung des Brennkessels kann dann eine Eindüsung der Harnstofflösung in den Bereich der Wärmetauscher erforderlich sein, um eine effiziente Reduktion der Stickoxide zu ermöglichen. Dies birgt jedoch die Gefahr, dass sich fester Harnstoff auf den Wärmetauschern anlagert und so zu einer Korrosion der Teile führt, welches die Lebensdauer der Anlage verringert und die Betriebskosten deutlich erhöht.
Es ist im Allgemeinen vorgesehen, dass das Inkontaktbringen bzw. das Einbringen der Reduktionsmittel derart erfolgt, dass die Reduktionsmittel mit den Stickoxiden reagieren, insbesondere die Stickoxide reduzieren, vorzugsweise zu elementarem Stickstoff.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, wenn die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel derart ausgewählt und eingesetzt werden, dass sie mit den Stickoxiden jeweils unter Komproportionierung zu elementarem Stickstoff reagieren. Durch die Komproportionierung von Stickoxiden und stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln zu elementarem Stickstoff und vorzugsweise weiteren gasförmigen Komponenten wird der Entstehung weiterer Abfälle, welche kostspielig entsorgt werden müssen, verhindert.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel unter voneinander verschiedenen Reaktionsbedingungen mit den Stickoxiden reagieren, insbesondere unter voneinander verschiedenen Temperaturen bzw. unter voneinander verschiedenen kinetischen und/oder thermodynamischen Bedingungen.
Die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel unterscheiden sich somit vorzugsweise nicht nur in ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern auch in ihren physikalischen Eigenschaften bzw. ihren bevorzugten Reaktionstemperaturen und Reaktionsgeschwindigkeiten. Auf diese Weise ist es möglich, durch gezielte Mischung der mindestens zwei unterschiedlichen Reduktionsmittel ein neuartiges Reduktionsreagens zu schaffen, welches individuell sowie flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann. Idealerweise unterscheiden sich die eingesetzten Reduktionsmittel dabei so weit in ihren Eigenschaften, dass durch deren Mischung ein möglichst breiter optimaler Wirkungsbereich erhalten werden kann.
Was die Einbringung der Reduktionsmittel in die Stickoxide enthaltenden Abgase anbelangt, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens ein Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Lösung eingesetzt wird. Noch bessere Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn alle Reduktionsmittel in Form wässriger Lösungen eingesetzt werden. Durch die Verwendung wässriger Lösungen und die gezielte Variation der Konzentrationen an Reduktionsmitteln in den jeweiligen Lösungen kann die Eindringtiefe der Reduktionsmittel in den Rauchgasstrom gezielt gesteuert werden, wodurch eine maßgeschneiderte und effiziente Verwendung der Reduktionsmittel ermöglicht wird.
Vorzugweise werden als voneinander verschiedene Reduktionsmittel Ammoniak einerseits und Harnstoff andererseits, insbesondere in Form ihrer wässrigen Lösungen, eingesetzt.
Die Verwendung von Ammoniaklösungen besitzt den Vorteil, dass diese im großtechnischen Maßstab kostengünstig zu beziehen sind, wodurch das Verfahren sehr kostengünstig durchführbar ist, und das Ammoniak unmittelbar aus der wässrigen Lösung verdampft und schon nahe der Reaktorwand mit den Stickoxiden reagiert. Der letztgenannte Vorteil ist jedoch auch ein Nachteil, da es sich oftmals als schwierig oder unmöglich gestaltet, mit Ammoniaklösungen eine Eindringtiefe in den Rauchgasstrom zu erzielen, welche eine effiziente Reduktion der Stickoxide erlaubt.
Harnstofflösungen besitzen hingegen den Vorteil, dass mit ihnen eine hohe Eindringtiefe in den Rauchgasstrom erreicht werden kann, da der Harnstoff erst nach Verdampfen des gesamten Wassers in NH₂-Radikale zersetzt wird und mit den Stickoxiden reagieren kann. Andererseits besteht jedoch bei Harnstofflösungen die Gefahr der Korrosion von Anlagenteilen, insbesondere bei Einsatz in der Nähe der Wärmetauscher.
Durch gezielte Kombination der beiden vorgenannten Reduktionsmittel, insbesondere an jeweils vorteilhaften Wirkorten, lassen sich aber die jeweiligen Nachteile des einzelnen Reduktionsmittels vermeiden und nur die Vorteile ausnutzen.
Sowohl Ammoniaklösungen als auch Harnstofflösungen lassen sich gut in entsprechend ausgestalteten Tanks lagern, wobei es vorgesehen sein kann, die jeweiligen Lösungen vor oder nach dem gegebenenfalls stattfindenden Mischen nochmals mit Wasser zu verdünnen.
Wenn Ammoniak als eines der Reduktionsmittel eingesetzt wird, wird das Ammoniak vorzugsweise in Form einer 10 bis 35 Gew.-%, insbesondere 15 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 25 Gew.-%, NH₃ enthaltenden, insbesondere wässrigen Lösung bereitgestellt bzw. eingesetzt, bezogen auf die Lösung.
Falls Harnstoff als eines der Reduktionsmittel zur Verminderung des Stickoxidgehalts der Abgase verwendet wird, so hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn der Harnstoff in Form einer 10 bis 50 Gew.-%, insbesondere 20 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.%, bevorzugt 40 bis 45 Gew.-%, Harnstoff enthaltenden, insbesondere wässrigen Lösung bereitgestellt bzw. eingesetzt wird, bezogen auf die Lösung.
Gleichfalls kann es vorgesehen sein, dass die wässrige Harnstofflösung bzw. die wässrige ammoniakalische Lösung vor Einbringen der Lösung(en) in den Abgasstrom mit zusätzlichem Wasser versetzt werden.
Sowohl Ammoniak- als auch Harnstofflösungen sind in vorgenannten Konzentrationsbereichen kommerziell erhältlich und gut lagerbar. Die optionale zusätzliche Zugabe von weiterem Prozesswasser zu den jeweiligen Grundmischungen erlaubt ein gezieltes Einstellen der Eindringtiefe der Reduktionsmittel in das Rauchgas, führt darüber hinaus zu einer Abkühlung des Rauchgases auf die für die Reduktion notwendigen Temperaturen und ermöglicht auch ein exaktes Einstellen der Tröpfchengröße der in den Abgasstrom eingebrachten Lösungen der Reduktionsmittel. Hierdurch wird gleichfalls die Reaktionskinetik positiv beeinflusst.
Was die Einbringung der Reduktionsmittel in die Stickoxide enthaltenden Abgase anbelangt, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak und Harnstoff, zeitlich und/oder räumlich getrennt voneinander in den Abgasstrom eingebracht werden.
Gleichermaßen kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel gemeinsam in den Abgasstrom eingebracht werden, insbesondere nach vorheriger Mischung.
Dabei hat es sich im Rahmen einer möglichst effizienten und wirkungsvollen Reduktion der Stickoxide in den Abgasen als vorteilhaft erwiesen, wenn die voneinander verschiedenen Reduktionsmittel im Verlauf des Verfahrens sowohl zeitlich und/oder räumlich voneinander getrennt als auch nach vorheriger Mischung gemeinsam in den Rauchgasstrom eingebracht werden.
Das Verfahren erlaubt eine äußerst flexible und an die jeweiligen Verfahrensbedingungen anpassbare Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom, insbesondere Rauchgasstrom. Dabei ist es möglich, dass im Laufe des Verfahrens die Reduktionsmittel einzeln oder aber als Mischungen eingesetzt werden, d. h. im Laufe des Verfahrens kann zwischen der Einbringung eines einzelnen Reduktionsmittels und der Einbringung von Mischungen der Reduktionsmittel gewechselt werden. Neben dieser zeitlichen Trennung des Einbringens der Reduktionsmittels bzw. deren Mischungen ist auch eine örtlich getrennte Einbringung der Reduktionsmittel bzw. ihrer Mischungen möglich. Hierzu kann an einer Stelle des Reaktors beispielsweise ein einzelnes Reduktionsmittel eingebracht werden, während an einer anderen Stelle das andere Reduktionsmittel bzw. eine Mischung von Reduktionsmitteln eingebracht wird.
Wenn Ammoniak und Harnstoff als Reduktionsmittel verwendet werden, so können besonders gute Ergebnisse erhalten werden, wenn Ammoniak und Harnstoff mit einem gewichtsbezogenen Ammoniak/Harnstoff-Verhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99, insbesondere 95 : 5 bis 5 : 95, vorzugsweise 9 : 1 bis 1 : 9, bevorzugt 7 : 1 bis 1 : 7, weiter bevorzugt 4 : 1 bis 1 : 6, noch weiter bevorzugt 2 : 1 bis 1 : 5, in den Abgasstrom eingebracht werden. Dies gilt insbesondere bei gemeinsamer Einbringung von Ammoniak und Harnstoff, In den vorgenannten Bereichen ist eine besonders hohe Effizienz in der Entstickung von Abgasen und in einer synergistischen Wirkungsweise zwischen Ammoniak einerseits und Harnstoff andererseits zu beobachten, welcher sich nicht nur in einer deutlichen Reduzierung der Stickoxide, sondern darüber hinaus auch in einem deutlich geringeren Verbrauch an Reduktionsmitteln niederschlägt.
Die Einbringung der Reduktionsmittel in die Stickoxide enthaltenden Abgase kann durch eine Vielzahl von technischen Maßnahmen erfolgen. Es hat sich jedoch als im Rahmen der vorliegenden Erfindung bewährt, wenn die Reduktionsmittel in feiner Verteilung in den Abgasstrom eingebracht, insbesondere eingesprüht oder eingedüst werden. Insbesondere durch Eindüsung kann eine Feinverteilung der Reduktionsmittel bei gleichzeitig hervorragender Eindringtiefe der Reduktionsmittel in den Abgasstrom bzw. Rauchgasstrom erfolgen, wodurch eine besonders effektive und wirkungsvolle Reduzierung der Stickoxide möglich wird.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Reduktionsmittel mittels Eindüseinrichtungen, insbesondere Eindüslanzen, in den Abgasstrom eingebracht werden. Der zur Eindüsung benötigte Druck wird dabei üblicherweise durch Druckluft oder Dampf erzeugt.
Hierbei ist es möglich, dass jede Eindüseinrichtung eine oder mehrere, insbesondere 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 15, bevorzugt 1 bis 10, besonderes bevorzugt 1 bis 5, Düsen zur Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom aufweist. Durch eine Mehrzahl von Düsen je Eindüseinrichtung wird eine besonders feine und gleichmäßige Verteilung der Reduktionsmittel im Abgasstrom erreicht.
Gleichermaßen hat es sich in dieser Hinsicht als vorteilhaft erwiesen, wenn die Eindüseinrichtungen in 1 bis 10, insbesondere 1 bis 7, vorzugsweise 1 bis 5, Eindüsebenen angeordnet sind. Durch die Anordnung der Eindüseinrichtungen in Eindüsebenen kann gewährleistet werden, dass der gesamte Reaktorquerschnitt bzw. die gesamte Breite des Rauchgasstromes von den Reduktionsmitteln erfasst werden kann.
Dabei ist es möglich, dass jede Eindüsebene 1 bis 20, insbesondere 1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 12, Eindüseinrichtungen aufweist.
Im Allgemeinen werden die Reduktionsmittel über 1 bis 200, insbesondere 2 bis 100, vorzugsweise 5 bis 60, Eindüseinrichtungen in den Rauchgasstrom eingebracht.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Eindüseinrichtungen einzeln und/oder gruppenweise, vorzugsweise einzeln, gesteuert werden.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Austritt der Reduktionsmittel aus den Eindüseinrichtungen für jede Eindüseinrichtung individuell und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen gesteuert wird. Die einzelnen Eindüseinrichtungen sind bevorzugt individuell oder zumindest gruppenweise regelbar, da der Abgasstrom, insbesondere der Rauchgasstrom, kein homogenes Gebilde ist, sondern hinsichtlich seiner Temperatur und Zusammensetzung starken örtlichen und zeitlichen Schwankungen ausgesetzt ist. Um einen besonders effizienten Einsatz der Reduktionsmittel zu gewährleisten, sind die Eindüseinrichtungen daher vorteilhafterweise einzeln regelbar, d. h. die Eindüseinrichtungen können vorteilhafterweise einzeln in Betrieb genommen bzw. abgeschaltet werden, wobei auch der Druck und somit die Eindringtiefe der Reduktionsmittel in den Abgasstrom für jede Eindüseinrichtung einzeln geregelt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Eindüseinrichtungen nicht nur im Hinblick auf ihren Einsatz und den Eindüsdruck individuell geregelt werden, sondern wenn die Zusammensetzung der eingedüsten Reduktionsmittel, d. h. entweder einzelne Reduktionsmittel oder deren Mischungen, individuell und auf die jeweiligen Verhältnisse abgestimmt, gesteuert werden können.
Die vorgenannte individuelle Steuerbarkeit sämtlicher Eindüseinrichtungen im Hinblick auf ihre Betriebsparameter sowie die Zusammensetzung der Reduktionsmittel ist zwar bevorzugt, erhöht jedoch auch den prozesstechnischen Aufwand und somit die Kosten der Denitrifikation.
Gleichfalls sehr gute Ergebnisse - jedoch bei einem deutlich geringeren prozenttechnischen Aufwand - werden erhalten, wenn die Zusammensetzung bzw. das Mischungsverhältnis der Reduktionsmittel für sämtliche Eindüseinrichtungen gemeinsam eingestellt wird oder aber zumindest für sämtliche Eindüseinrichtungen einer Eindüsebene gemeinsam eingestellt wird, die einzelnen Eindüseinrichtungen jedoch im Hinblick auf den Eindüsdruck und die Betriebsbedingungen bzw. Betriebsverhältnisse individuell geregelt werden können.
Unter relativ gleichmäßigen und/oder erwartungsgemäßen Abgasströmen können immer noch sehr gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Eindüseinrichtungen gruppenweise gesteuert werden. Unter einer Gruppe von Eindüseinrichtungen ist dabei eine definierte und/oder gemeinsam ansteuerbare und/oder zusammengefasste Einheit einer Mehrzahl von Eindüseinrichtungen, insbesondere Eindüslanzen, zu verstehen.
Was die Temperaturen bei der Durchführung des Verfahrens anbelangt, so können diese in weiten Bereichen variieren. Besonders gute Ergebnisse könne im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch bei Temperaturen im Bereich von 750 bis 1.200 °C, insbesondere 800 bis 1.150 °C, vorzugsweise 850 bis 1.100 °C, erzielt werden. In diesen Temperaturbereichen werden insbesondere mit wässrigen Ammoniak- bzw. Harnstofflösungen besonders gute Ergebnisse erhalten.
Gleichfalls werden besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Einbringung der Reduktionsmittel in die Abgase gezielt und flexibel gesteuert wird.
Es wird daher die Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom, insbesondere deren Menge und/oder der Zeitpunkt der Einbringung, über die Bestimmung der Abgastemperatur und/oder des Stickoxidrestgehalts des nach der Behandlung resultierenden Reingases gesteuert.
Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom über eine Auswertung des Lastsignals und/oder über die Bestimmung der Abgastemperatur und/oder über einen Vergleich zwischen einem gemessenen Wert für den Stickoxidrestgehalt des nach der Behandlung resultierenden Reingases einerseits und einem vorgegebenen Sollwert andererseits gesteuert wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass zusätzlich noch der Ammoniak-Schlupf bestimmt und gleichfalls bei der Prozesssteuerung berücksichtigt wird.
Unter einem Lastsignal ist dabei die Angabe der jeweiligen Last, bei welcher eine Verbrennungseinrichtung, wie beispielsweise eine Großfeuerungsanlage, insbesondere ein Brennkessel, betrieben wird, zu verstehen. Die Last korrespondiert dabei zu der Leistung, die von der Verbrennungseinrichtung freigesetzt wird, und wird üblicherweise in Prozent angegeben, wobei die Volllast (100 %) der Leistung entspricht, für welche die Verbrennungseinrichtung bei optimaler Verbrennung und Befüllung ausgelegt ist.
Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur der Abgase während der Verfahrensdauer zumindest an definierten und/oder vorgegebenen Messpunkten bestimmt wird und/oder wenn mindestens ein Temperaturprofil der Abgase, insbesondere in Form einer oder mehrerer Ebenen, erstellt wird, insbesondere mittels akustischer und/oder optischer Temperaturmessung, vorzugsweise akustischer Temperaturmessung. Die Bestimmung eines orts- und zeitaufgelösten Temperaturprofils einer oder mehreren Ebenen des Abgasstroms ermöglicht eine zielgerichtete Steuerung der einzelnen Eindüseinrichtungen, wodurch einerseits die Reduktionsmittel effektiv eingesetzt werden können, so dass eine effektive Reduzierung der Stickoxide stattfindet, und andererseits eine Überdosierung der Reduktionsmittel in Bezug auf die Stickoxide, welche zu einem erhöhten Ammoniak-Schlupf führen würde, vermieden werden kann.
Besonders bewährt haben sich in diesem Zusammenhang Verfahren zur akustischen Temperaturmessung, insbesondere akustische Gastemperaturmessung, mit denen über den Feuerungsraumquerschnitt bzw. den Querschnitt der Abgasbehandlungseinrichtung nahe den Eindüsstellen die wahren Gastemperaturen ermittelt und Temperaturprofile berechnet werden.
Ein bevorzugt eingesetztes System besteht aus mechanisch und elektrisch baugleichen Sender- und Empfängereinheiten, die an den Wänden der Abgasbehandlungseinrichtung unmittelbar stromabwärts zu dem Feuerraum, insbesondere Brennkessel, angebracht sind, und einer externen Steuereinheit. Bei der Messung öffnet ein Ventil (z.B. Magnetventil) eine Druckluftleitung auf der Senderseite, wodurch akustische Signale erzeugt werden. Die Signale werden an der Sender- und Empfängerseite zeitgleich aufgezeichnet. Aus den digitalisierten Signalen kann die Schalllaufzeit ermittelt werden. Da die Wegstrecke bekannt ist, erhält man die Schallgeschwindigkeit, die in eine Temperatur, die so genannte Pfadtemperatur, umgerechnet wird. Mit mehreren, kombiniert wirkenden Sender-/Empfängereinheiten in einer Ebene erhält man Mehrpfadkonfigurationen, mit denen die zweidimensionale Temperaturverteilung in einer Ebene unmittelbar und ohne Verzögerung ermittelt werden kann.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn auf Grundlage der ermittelten Temperaturwerte der Abgase und/oder des ermittelten Temperaturprofils der Abgase der Abgasstrom in Sektionen unterteilt wird, wobei den Sektionen definierte einzelne Eindüseinrichtungen und/oder definierte Gruppen von Eindüseinrichtungen zugeordnet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Reduktionsmittel auch bei schnell wechselnden Abgastemperaturen an die für eine Reaktion wirkungsvollsten Stellen gelangt und die Anlage bezüglich des Stickoxidabscheidegrades, des Ammoniak-Schlupfes und des Reduktionsmittelverbrauches immer im optimalen Bereich betrieben wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Eindüseinrichtungen, insbesondere einzeln oder gruppenweise, auf Grundlage der ermittelten Temperaturwerte der Abgase und/oder des ermittelten Temperaturprofils der Abgase und/oder des Lastsignals und/oder eines Vergleichs zwischen einem gemessenen Wert für den Stickoxidrestgehalt des nach der Behandlung resultierenden Reingases einerseits und einem vorgegebenen Sollwert andererseits gesteuert.
Gleichfalls ist es möglich, dass die gewichtsbezogenen Verhältnisse der Reduktionsmittel zueinander, insbesondere die gewichtsbezogenen Verhältnisse der Mischungen der Reduktionsmittel, und/oder die Konzentrationen der wässrigen Lösungen der Reduktionsmittel für alle Eindüseinrichtungen identisch eingestellt werden und/oder für einzelne, insbesondere jede Eindüseinrichtung und/oder für jede Gruppe von Eindüseinrichtungen, vorzugsweise für jede Eindüseinrichtung, individuell eingestellt werden. Auf diese Weise wird eine besonders flexible und schnelle Anpassung der Reduktionsmittelgemische an die jeweils gegebenen Verfahrensbedingungen erreicht.
Was die Menge der Reduktionsmittel in Bezug auf die Mengen an Stickoxiden in den Abgasen anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden jedoch besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak und Harnstoff, in solchen Mengen in den Abgasstrom eingebracht werden, dass das molare Verhältnis, insbesondere Äquivalentverhältnis, zwischen insgesamt eingesetzten Reduktionsmitteln einerseits und zu reduzierenden Stickoxiden andererseits im Bereich von 1:1 bis 5:1, insbesondere 2:1 bis 4:1, vorzugsweise etwa 2,5 : 3,5, eingestellt wird. Das Äquivalentverhältnis bezieht sich dabei auf Ammoniakäquivalente, welche sich danach richten, in wieviele Ammoniakmoleküle bzw. NH₂-Radikale die eingesetzten stickstoffhaltigen Reduktionsmittel zerfallen. So entspricht ein Molekül Harnstoff zwei Ammoniakäquivalenten, da ein Molekül Harnstoff bei der Thermolyse in zwei NH₂-Radikale zerfällt.
Das Verfahren, wie es zuvor geschildert ist, ermöglicht eine gegenüber Verfahren des Standes der Technik eine deutlich verbesserte Reduktion der Stickoxide in Abgasen bei gleichzeitiger Verminderung der eingesetzten Mengen an Reduktionsmitteln.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung (Anlage) zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen, wie Rauchgasen, zu Zwecken der Entfernung und/oder Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide, insbesondere eine Vorrichtung (Anlage) zur Entstickung von Abgasen aus großtechnischen Anlagen, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens, wie es zuvor beschrieben worden ist, wobei die Vorrichtung umfasst:

(a) einen Reaktor zum Inkontaktbringen und/oder zur Umsetzung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Reduktionsmitteln mit den Stickoxide enthaltenden Abgasen, wobei der Reaktor eine Mehrzahl von Eindüseinrichtungen zur Einbringung von mindestens zwei voneinander verschiedenen stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln aufweist, wobei die Eindüseinrichtungen einzeln und/oder gruppenweise regelbar sind, wobei der Auslass der Reduktionsmittel aus den Eindüseinrichtungen für jede Eindüseinrichtung individuell und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen geregelt ist und wobei die Eindüseinrichtungen zur Einbringung wässriger Ammoniak- und Harnstofflösungen ausgebildet sind,
(b) mindestens eine erste dem Reaktor zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung mit den Eindüseinrichtungen verbundene Bevorratungseinrichtung zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines ersten Reduktionsmittels,
(c) mindestens eine zweite dem Reaktor zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung mit den Eindüseinrichtungen verbundene Bevorratungseinrichtung zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines von dem ersten Reduktionsmittel verschiedenen zweiten Reduktionsmittels,
(d) eine Wasserbevorratungseinrichtung zur Bevorratung und/oder Abgabe von Wasser,
(e) mindestens eine Dosier- und/oder Mischeinrichtung, wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung mit den Bevorratungseinrichtungen und mit den Eindüseinrichtungen und mit der Wasserbevorratungseinrichtung verbunden ist, wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Gewichtsverhältnisse der Reduktionsmittel zueinander für einzelne Eindüseinrichtungen oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen individuell geregelt werden, und
(f) eine stromaufwärts zu den Eindüseinrichtungen angeordnete Messeinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Abgases und zur Erstellung eines Temperaturprofils des Abgases mittels akustischer Temperaturmessung,

Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Verfahren geschildert, ist der Auslass der Reduktionsmittel aus den Eindüseinrichtungen für jede Eindüseinrichtung individuell und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen geregelt.
Wie gleichfalls zuvor im Rahmen des Verfahrens beschrieben, kann die Eindüseinrichtung eine oder mehrere, insbesondere 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 15, bevorzugt 1 bis 10, besonders bevorzugt 1 bis 5, Düsen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung 2 bis 100, vorzugsweise 5 bis 60, Eindüseinrichtungen auf.
Gleichfalls hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Eindüseinrichtungen in 1 bis 10, insbesondere 1 bis 7, vorzugsweise 1 bis 5, Eindüsebenen angeordnet sind.
In diesem Zusammenhang werden besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn jede Eindüsebene 1 bis 20, insbesondere 1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 12, Eindüseinrichtungen aufweist.
Wie zuvor bei der Schilderung des Verfahrens erläutert, sind die Eindüseinrichtungen zur Einbringung, insbesondere Einsprühung, vorzugsweise Eindüsung, wässriger Lösungen der Reduktionsmittel, insbesondere wässriger Ammoniak- und/oder Harnstofflösungen, ausgebildet.
Was die Positionierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in beispielsweise Großfeuerungsanlagen, wie Müllverbrennungsanlagen oder Heizkraftwerken, anbelangt, so ist die Vorrichtung im Allgemeinen einer Verbrennungseinrichtung, insbesondere einem Brennkessel, nachgeschaltet, insbesondere unmittelbar nachgeschaltet. Hierbei hat es sich bewährt, wenn die Vorrichtung zwischen einer Verbrennungseinrichtung und einer Wämeaustauscheinrichtung angeordnet ist. Durch diese Anordnung können die für die Durchführung des Verfahrens benötigten hohen Temperaturen erreicht werden.
Was den weiteren Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung anbelangt, so ist es Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Wasserbevorratungseinrichtung zur Bevorratung und/oder Abgabe von Wasser aufweist. Hierbei ist es gleichfalls möglich, dass die Wasserbevorratungseinrichtung dem Reaktor zugeordnet ist, vorzugsweise über mindestens eine Zuführleitung mit den Eindüseinrichtungen verbunden ist.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Vorrichtung mindestens eine Gasbevorratungseinrichtung zur Bevorratung und/oder Abgabe von gegebenenfalls komprimierten Gasen, insbesondere von Druckluft, aufweist. Hierbei ist es möglich, dass die Gasbevorratungseinrichtung dem Reaktor zugeordnet ist, vorzugsweise über mindestens eine Zuführleitung mit den Eindüseinrichtungen verbunden ist. Die Wasserbevorratungseinrichtung hat insbesondere den Zweck, den Reduktionsmitteln bzw. den Mischungen von Reduktionsmitteln weiteres Prozesswasser zuzumischen, um so eine ideale Konzentration an Reduktionsmitteln für die jeweilige Eindringtiefe in dem Rauchgasstrom zu erhalten. Alternativ zu einer Wasserbevorratungseinrichtung kann auch eine einfache, unter Druck stehende Wasserleitung vorhanden sein. Die Gasbevorratungseinrichtung dient insbesondere der Erzeugung und Speicherung des für die Eindüsung erforderlichen Drucks.
Folglich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, dass die Druckbeaufschlagung der Eindüseinrichtungen zum Austragen der Reduktionsmittel in den Reaktor mittels der in der Gasbevorratungseinrichtung bevorrateten Gase durchführbar ist.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, ist es oftmals zweckmäßig, wenn die Reduktionsmittel vor Einbringung in die Abgase gemischt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher mindestens eine Dosier- und/oder Mischeinrichtung auf.
In diesem Zusammenhang ist es vorgesehen, dass die Dosier- und/oder Mischeinrichtung mit den Bevorratungseinrichtungen der Reduktionsmittel und mit den Eindüseinrichtungen und auch mit der Wasserbevorratungseinrichtung verbunden ist.
Hierbei ist es möglich, dass die Dosier- und/oder Mischeinrichtung mit den weiteren Einrichtungen unmittelbar oder mittelbar, d. h. über weitere zwischengeschaltete Einrichtungen oder Zuführleitungen, verbunden ist. In der Dosier- und/oder Mischeinrichtung werden somit die Verhältnisse der einzelnen Reduktionsmittel zueinander sowie deren Konzentrationen in der in den Reaktor eingesprühten Mischung eingestellt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Dosier- und/oder Mischeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Gewichts- und/oder Volumenverhältnisse der Reduktionsmittel zueinander, insbesondere die Gewichts- und/oder Volumenverhältnisse von Mischungen der Reduktionsmittel, und/oder die Konzentrationen der wässrigen Lösungen der Reduktionsmittel identisch geregelt werden und/oder für einzelne, insbesondere für jede Eindüseinrichtung und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen, vorzugsweise für jede Eindüseinrichtung, individuell geregelt werden.
Wie bereits bei den Ausführungen zu dem Verfahren erläutert, ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Temperaturen im Bereich von 750 bis 1.250 °C, insbesondere 800 bis 1.150 °C, vorzugsweise 850 bis 1.250 °C, zu betreiben.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom über eine Ermittlung von Temperaturwerten der Abgase und/oder über eine Ermittlung eines Temperaturprofils der Abgase und/oder über ein Lastsignal und/oder über einen Vergleich zwischen einem gemessenen Wert für den Stickoxidrestgehalt des nach der Behandlung resultierenden Reingases einerseits und einem vorgegebenen Sollwert andererseits gesteuert werden kann.
Was die Prozesssteuerung des Verfahrens angeht, so kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens eine Messeinrichtung zur Ermittlung von Temperaturwerten der Abgase und/oder zur Ermittlung eines Temperaturprofils der Abgase und/oder zur Ermittlung eines Lastsignals und/oder zur Ermittlung eines Wertes für den Stickoxidrestgehalt des nach der Behandlung resultierenden Reingases, insbesondere zu Zwecken der Steuerung der Einbringung der Reduktionsmittel in den Abgasstrom, auf.
In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, stromaufwärts zu den Eindüseinrichtungen angeordnet, eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Abgases und zur Erstellung eines Temperaturprofils des Abgases mittels akustischer Temperaturmessung aufweist.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Anlage kann auf die obigen Ausführungen zu dem Verfahren verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Anlage entsprechend gelten.
Das Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Anlage zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen sind in der beigefügten Figurendarstellung beispielhaft und in nicht beschränkender Weise veranschaulicht.
Weitere Vorteile, Eigenschaften, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen.
Es zeigt die einzige Figurendarstellung (1) eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens.
Die Figur zeigt einen Reaktor 2 zur Durchführung des Verfahrens zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist üblicherweise einem Brennkessel 8, beispielsweise dem Kessel einer Abfallverbrennungsanlage oder eines Heizkraftwerkes, nachgeschaltet und befindet sich unmittelbar stromaufwärts zu den Wärmetauschern 9, in welchen die bei der Verbrennung entstehende Wärme aus den Rauchgasen entfernt und der weiteren Nutzung zugeführt wird.
Der Reaktor 2 weist eine Vielzahl von Eindüseinrichtungen 3 auf, welche in der Figurendarstellung zur Verdeutlichung in fünf Eindüsebenen angeordnet sind. Weiterhin weist der Reaktor 2 ein System zur akustischen Gastemperaturmessung 13/13A auf, welches unmittelbar stromaufwärts zu den Eindüslanzen 3 zur Eindüsung der Reduktionsmittel in den Rauchgasstrom angeordnet ist. Alternativ kann die Temperaturmessung auch zwischen einzelnen Eindüsebenen oder über mehrere Systeme zur akustischen Gastemperaturmessung 13/13A erfolgen. Aufgrund des durch die Temperaturmessung ermittelten Temperaturprofils des Abgasstroms können die Zusammensetzung des in den Reaktor eingesprühten Reduktionsmittels sowie der Eindüsdruck und die Tröpfchengröße gezielt eingestellt werden.
Die Eindüseinrichtungen 3 sind über eine Zuführleitung 11A mit einem Bevorratungsgefäß 11 für Druckluft verbunden.
Weiterhin sind die Eindüseinrichtungen 3 mit einer Mischvorrichtung 12 verbunden, welche über die Versorgungsleitungen 6A bzw. 7A an die Vorratsgefäße 6 bzw. 7 angeschlossen ist, die die Reduktionsmittel 4 (Ammoniak) und 5 (Harnstoff) in Form ihrer wässrigen Lösungen enthalten. Weiterhin ist die Mischeinrichtung 12 über die Zuführleitung 10A mit dem Bevorratungsgefäß 10 für Wasser verbunden.
Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass nicht nur die Vorratsgefäße 6 und 7 zur Aufbewahrung bzw. Abgabe der Reduktionsmittel und das Vorratsgefäß 10 zur Aufbewahrung bzw. Abgabe von Wasser mit der Mischeinrichtung 12 verbunden sind, sondern dass auch das Bevorratungsgefäß 11 zur Abgabe von Druckluft mit der Mischeinrichtung 12 verbunden ist.
Abweichend von der Figurendarstellung kann die Mischeinrichtung 12 bevorzugt nicht nur über eine Versorgungsleitung mit den Eindüslanzen 3 verbunden sein, sondern über mehrere, insbesondere ist zumindest jede Eindüsebene von Eindüslanzen 3 über mindestens eine eigene Versorgungsleitung mit der Mischeinrichtung 12 verbunden sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in der Figurendarstellung jedoch auf die Abbildung einer Mehrzahl von Versorgungsleitungen verzichtet.
Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt derart vorgegangen, dass aufgrund des Lastsignals des Brennkessels eine Grundeinstellung für die Dosierung bzw. Zugabe der Reduktionsmittel in den Reaktor 2 ausgewählt wird.
Auf Grundlage eines mittels akustischer Gastemperaturmessung ermittelten Temperaturprofils des Rauchgasstroms mit Hilfe der Messeinrichtungen 13/13A werden in der Mischeinrichtung 12 die Verhältnisse von Ammoniaklösungen und Harnstofflösung zueinander eingestellt und durch Zugabe von Prozesswasser die Konzentration der Reduktionsmittel bei Zugabe in den Reaktor bestimmt.
Alternativ zu dem in der Figurendarstellung dargestellten Schema ist es auch möglich und erfindungsgemäß bevorzugt, die jeweiligen Verhältnisse von Ammoniaklösung zu Harnstofflösung sowie die Gesamtkonzentration der Reduktionslösung in der Lösung, welche in den Reaktor eingedüst wird, individuell für jede Eindüseinrichtung einzustellen.
Durch die Zuführleitung 11A wird dann Druckluft zu den jeweiligen Eindüslanzen geführt, wodurch der jeweilige Austrittsdruck und somit die Eindringtiefe und Tröpfchengröße der Reduktionsmittellösung gezielt eingestellt werden kann. Alternativ ist es auch in diesem Fall möglich, die Druckluftregelung gleichfalls über eine Mess- und Dosiereinrichtung zusammen mit der jeweiligen Mischung der Reduktionsmittel bestimmen zu lassen.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen, Variationen und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne Weiteres erkennbar und realisierbar, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, ohne jedoch die vorliegende Erfindung hierauf zu beschränken.
Ausführungsbeispiele:
Zur Verdeutlichung der Wirksamkeit des zuvor beschriebenen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele exemplarisch verdeutlicht. Das Verfahren wird in einer Vorrichtung betrieben, wie sie schematisch und exemplarisch in der einzigen Figurendarstellung veranschaulicht ist.
Die erfindungsgemäße Reduzierung von Stickoxiden aus Rauchgasen wird an einem mit Kohle gefeuerten Kessel des Standes der Technik bei Volllast (200 MW_el) demonstriert. Zwischen dem Kessel und den Wärmetauschern der Anlage ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reduzierung des Stickoxidgehalts von Rauchgasen angebracht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Reaktionsraum (Reaktor), in welchen über 60 Eindüslanzen, verteilt auf 5 Eindüsebenen mit jeweils 12 Eindüslanzen, Ammoniakwasser (25 Gew.-% NH₃, bezogen auf das Ammoniakwasser), Harnstofflösung (40 Gew.-% Harnstoff, bezogen auf die Lösung) und Gemische der beiden Flüssigkeiten eingedüst werden können. Unmittelbar stromaufwärts zu der ersten Eindüsebene ist ein akustisches Temperaturmesssystem angebracht, welches es ermöglicht, ein Temperaturprofil des Rauchgasstromes zu erstellen und auf diese Weise die Eindüslanzen zu steuern.
Jeweils zu Beginn des Verfahrens bzw. in regelmäßigen Abständen während der Verfahrensdauer wird die Stickoxidbelastung des Rohgases, d. h. des noch nicht behandelten Abgases, gemessen, um auf diese Weise in Kombination mit dem Lastsignal eine Grobeinstellung der Abgasbehandlungseinrichtung bzw. der Verfahrensparameter zu ermöglichen.
Während der gesamten weiteren Verfahrensdauer werden die Stickoxidbelastung der behandelten Abgase (d.h. der Reingase) sowie der Ammoniakschlupf bestimmt, wodurch eine Feinabstimmung des zuvor beschriebenen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht wird.
Es werden mehrere Versuchsreihen durchgeführt: Zuerst werden zwei anderweitige, aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren durchgeführt, welche lediglich auf dem Einsatz von Ammoniaklösung oder von Harnstofflösung beruhen. Anschließend werden Verfahrensdurchläufe nach dem zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt, welche auf der Kombination von Ammoniaklösung und Harnstofflösung beruhen. Hierbei werden die Verhältnisse von Ammoniaklösung zu Harnstofflösung jeweils in unterschiedlichen Bereichen variiert. In keiner der Versuchsreihen werden die wässrigen Lösungen der Reduktionsmittel mit zusätzlichem Wasser versetzt. Die Ergebnisse der Verfahrensdurchläufe sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Wie sich anhand der ermittelten Daten ersehen lässt, liefern sowohl die alleinige Eindüsung von Harnstoff als auch die alleinige Eindüsung von Ammoniaklösung eine Reduzierung des Stickoxidgehalts der Abgase, welcher den aktuellen gesetzlichen Grenzwerten entspricht. Die alleinige Eindüsung von Ammoniak führt jedoch zu einem erhöhten Ammoniakschlupf, da das Ammoniak bereits unmittelbar nach Austritt aus den Düsen verdampft und somit nur teilweise im gewünschten Temperaturbereich in Kontakt mit den Stickoxiden kommt. Die alleinige Verwendung von Harnstoff resultiert in einem deutlich verbesserten, da reduzierten Ammoniakschlupf, führt jedoch zu einer merklichen Korrosion an den Wärmetauschern, da insbesondere bei hohen Lasten des Kessels eine Eindüsung im Bereich der Wärmetauscher notwendig wird, um den Stickoxidgehalt der Rauchgase auf das gewünschte Maß zu senken.
Im Vergleich zu den vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zeigen die drei erfindungsgemäßen Verfahrensdurchläufe unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine deutliche Effizienz zur Abscheidung der Rauchgase, d. h. der Stickoxidgehalt der behandelten Abgase ist deutlich geringer im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Weiterhin ist bei den Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch der Ammoniakschlupf deutlich reduziert, und es wird keine Korrosion im Bereich der Wärmetauscher festgestellt.
Sehr gute Ergebnisse werden bereits erhalten, wenn das Verhältnis von Ammoniak zu Harnstoff im Bereich von 1 : 99 bis 99 : 1 variiert wird, wobei die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn das Verhältnis von Ammoniak zu Harnstoff 20 : 80 bis 80 : 20 beträgt. In diesem Bereich und sogar schon bei Ammoniak/Harnstoff-Verhältnissen von 10 : 90 bis 90: 10 liefert das zuvor beschriebene Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Entstickungsgrade, wie sie sonst nur mit katalytischen Verfahren erreichbar sind.

Claims

Vorrichtung (1) zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen zu Zwecken der Entfernung und/oder Abscheidung der Stickoxide und/oder zu Zwecken der Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) umfasst: (a) einen Reaktor (2) zum Inkontaktbringen und/oder zur Umsetzung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Reduktionsmitteln mit den Stickoxide enthaltenden Abgasen, wobei der Reaktor (2) eine Mehrzahl von Eindüseinrichtungen (3) zur Einbringung von mindestens zwei voneinander verschiedenen stickstoffhaltigen Reduktionsmitteln (4, 5) aufweist, wobei die Eindüseinrichtungen (3) einzeln und/oder gruppenweise regelbar sind, wobei der Auslass der Reduktionsmittel (4, 5) aus den Eindüseinrichtungen (3) für jede Eindüseinrichtung (3) individuell und/oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen (3) geregelt ist und wobei die Eindüseinrichtungen (3) zur Einbringung wässriger Ammoniak- und Harnstofflösungen ausgebildet sind, (b) mindestens eine erste dem Reaktor (2) zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung (6A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbundene Bevorratungseinrichtung (6) zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines ersten Reduktionsmittels (4), (c) mindestens eine zweite dem Reaktor (2) zugeordnete, über mindestens eine Zuführleitung (7A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbundene Bevorratungseinrichtung (7) zur Bevorratung und/oder Abgabe mindestens eines von dem ersten Reduktionsmittel verschiedenen zweiten Reduktionsmittels (5), (d) eine Wasserbevorratungseinrichtung (10) zur Bevorratung und/oder Abgabe von Wasser, (e) mindestens eine Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12), wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12) mit den Bevorratungseinrichtungen (6, 7) und mit den Eindüseinrichtungen (3) und mit der Wasserbevorratungseinrichtung (10) verbunden ist, wobei die Dosier- und/oder Mischeinrichtung (12) derart ausgebildet ist, dass die Gewichtsverhältnisse der Reduktionsmittel (4, 5) zueinander für einzelne Eindüseinrichtungen (3) oder für Gruppen von Eindüseinrichtungen (3) individuell geregelt werden, und (f) eine stromaufwärts zu den Eindüseinrichtungen (3) angeordnete Messeinrichtung (13A) zur Bestimmung der Temperatur des Abgases und zur Erstellung eines Temperaturprofils des Abgases mittels akustischer Temperaturmessung, wobei die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, auf Grundlage des ermittelten Temperaturprofils des Abgases die gewichtsbezogenen Verhältnisse der Reduktionsmittel (4, 5) zueinander für jede Eindüseinrichtung (3) individuell oder für jede Gruppe von Eindüseinrichtungen (3) individuell einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Eindüseinrichtung (3) eine oder mehrere Düsen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) 2 bis 100 Eindüseinrichtungen (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüseinrichtungen (3) in 1 bis 10 Eindüsebenen angeordnet sind, wobei jede Eindüsebene 1 bis 20 Eindüseinrichtungen (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserbevorratungseinrichtung (10) über mindestens eine Zuführleitung (10A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbunden ist und dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Gasbevorratungseinrichtung (11) zur Bevorratung und/oder Abgabe von Gasen aufweist, wobei die Gasbevorratungseinrichtung (11) über mindestens eine Zuführleitung (11A) mit den Eindüseinrichtungen (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Eindüseinrichtungen (3) zum Austragen der Reduktionsmittel (4, 5) in den Reaktor (2) mittels der in der Gasbevorratungseinrichtung (11) bevorrateten Gase durchgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) bei Temperaturen im Bereich von 750 bis 1.200 °C betrieben ist.