DE112020000100T5 - Rauchgas-niedertemperatur-adsorptions-denitrierungssystem und -verfahren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem und- verfahren, umfassend ein Druckerhöhungsgebläse, einen Kälterückgewinnungsapparat, ein Rauchgaskühlsystem, ein Rauchgasschaltventil und einen Denitrierungs-Adsorptionsturm, wobei ein Einlass des Druckerhöhungsgebläses mit einer Einlass-Rauchgasleitung verbunden ist, das Druckerhöhungsgebläse, der Kälterückgewinnungsapparat, das Rauchgaskühlsystem, das Rauchgasschaltventil und der Denitrierungs-Adsorptionsturm nacheinander verbunden sind, ein Auslass des Rauchgasschaltventils jeweils einem ersten und einem zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm verbunden ist, und die Rauchgasauslässe des ersten und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms mit einem Rauchgaseinmündungsapparat verbunden sind, der mit dem Kälterückgewinnungsapparat verbunden ist. In der vorliegenden Erfindung werden zwei Denitrierungs-Adsorptionstürme vorgesehen, um abwechseld einen Prozess für Denitrierung und einen Prozess für Regeneration durchzuführen. Somit kann ein andauernder Denitrierungsprozess durch das System durchführt werden, der eine hohe Effizienz der Denitrierung verursacht, und mit dem das Adsorptionsmaterial nach einer Desorption recycelt wird. Eine physikalische Adsorptions-Denitrierung wird genutzt. Zugleich werden NO2und NO unmittelbar adsorbiert und entfernt, wobei keine Voroxidation von NO gefordert wird und weder starkes Oxidationsmittel noch ein Edelmetallkatalysator erforderlich ist. Die Effizienz für die Denitrierung ist hoch und eine Null-Emission von NOxkann ermöglicht werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung gehört zum Gebiet einer Technologie für Denitrierung eines Rauchgases und betrifft insbesondere ein Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das durch Verbrennung von Kohlen generierte Rauchgas enthält eine große Menge von Stickoxiden - NOx, die eine der Hauptursachen für die Luftverschmutzung ist. In der Gegenwart wird NOx im Rauchgas hauptsächlich durch SCR-Verfahren - selektive katalytische Reduktion - entfernt. Bei diesem Verfahren wird NOx unter Einwirkung von einem Katalysator durch das ins Rauchgas eingefürhte NH3 zum harmlosen N2 reduziert und somit entfernt. Zwar ist die SCR-Denitrierungstechnologie zurzeit schon hinreichend ausgereift, aber es bestehen immer noch viele Probleme. Zum Beispiel besitzt der Katalysator eine relativ hohe Aktivität lediglich in einem bestimmten Temperaturintervall. Wenn die Betriebslast eines Kraftwerks eingestellt ist, beeinflusst eine Änderung der Rauchgastemperatur stark auf die SCR-Denitrifikationseffizienz. Darüber hinaus bestehen es für die SCR-Denitrierung Probleme einer sekundären Verschmutzung wie Ammoniak-Flucht, Feststoffabfall des Katalysators und dergleichen. Außerdem wird ein Denitrierungskatalysator schnell altert und verbraucht, was zur Folge hat, dass die Betriebskosten hoch bleiben. Neben dem SCR-Verfahren - selektive katalytische Reduktion - gibt es ferner ein Nassdenitrierungsverfahren, bei dem das unlösliche NO-Gas im NOx zunächst zu einem lösbaren NO2-Sauergas oxidiert werden muss und dann durch eine alkalische Flüssigkeit absorbiert und entfernt wird. Übliche Voroxidationsverfahren umfassen ein Ozonverfahren, ein Wasserstoffperoxidverfahren, ein Katalysatoroxidationsverfahren, ein Niedertemperatur-Prismaoxidationsverfarhren und dergleichen. Bei dem Ozonverfahren und dem Wasserstoffperoxidverfahren muss zusätzlich ein starkes Oxidationsmittel verbraucht werden, das hohe Betriebskosten verursacht und leicht zur sekundären Verschmutzungsemission führt. Beim Katalysatoroxidationsverfahren muss einen teueren Edelmetallkatalysator verwendet werden und ist somit eine industrielle Anwendung auch schwierig. Beim Niedertemperatur-Prismaoxidationsverfarhren wird eine relativ große Leistung verbraucht und sie führt ebenfalls zu höheren Betriebskosten.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Um das im Stand der Technik vorhandene Problem zu lösen, stellt die Erfindung ein Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem bereit, bei dem nicht nur die leicht zu adsorbierende Komponente NO2 im NOx adsorbiert und entfernt werden kann, sondern auch die schwer zu adsorbierende Komponente NO effizient adsorbiert werden kann, die Kosten für die Denitrierung verringert werden und keine sekundäre Verschmutzung mitgebracht wird.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung ein Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem bereit, das ein Druckerhöhungsgebläse, einen Kälterückgewinnungsapparat, ein Rauchgaskühlsystem, ein Rauchgasschaltventil, einen ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm und einen zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm umfasst; wobei ein Einlass des Druckerhöhungsgebläses mit einer Einlass-Rauchgasleitung verbunden ist, ein Auslass des Druckerhöhungsgebläses mit einem heißseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats verbunden ist, ein heißseitige Auslass des Kälterückgewinnungsapparats mit einem Einlass des Rauchgaskühlsystems verbunden ist, ein Rauchgasauslass des Rauchgaskühlsystems mit einem Einlass des Rauchgasschaltventils verbunden ist, und ein Auslass des Rauchgasschaltventils jeweils mit Rauchgaseinlässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms verbunden ist, und wobei an einer in den Kälterückgewinnungsapparat mündenden Rauchgasleitung ein Rauchgaseinmündungsapparat vorgesehen ist, dessen Enlass mit den Rauchgasauslässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms verbunden ist und dessen Auslass mit einem kaltseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats verbunden ist.
  • Das Rauchgaskühlsystem umfasst ein Primärkühlsystem und ein Sekundärkühlsystem, wobei im Primärkühlsystem ein Luftkühlsystem, ein Wärmeaustauscherkühlsystem oder ein Wasserkühlsystem verwendet wird, und im Sekundärkühlsystem ein Kompressionsabkühlsystem oder ein Absorbtionsabkühlsystem verwendet wird. Das Rauchgaskühlsystem ist mit einem Auslass für Rauchgas-Kondenswasser versehen, der mit einem Wassereinlass eines Behandlungssystems für recyceltes Wasser verbunden ist.
  • Als Denitrierungs-Adsorptionsturm wird ein Festbett-Adsorptionsturm verwendet, dessen Festbett mit einem NOx-Adsorptionsmaterial gefüllt wird.
  • Als NOx-Adsorptionsmaterial wird Aktivkohle oder Molekularsieb verwendet.
  • Als Außenseite des Denitrierungs-Adsorptionsturms wird eine Kühlkastenstruktur verwendet.
  • Als Rauchgasschaltventil wird ein elektrisches oder ein pneumatisches Schaltventil verwendet; ein Eingang einer Steuerung des Rauchgasschaltventils ist mit einem Ausgang eines Werkstatts-DCS verbunden.
  • Als Kälterückgewinnungsapparat wird ein Rauchgaswärmeaustauscher verwendet.
  • Ein Verfahren für Denitrierung eines Rauchgases mit einer Niedertemperatur umfasst Anlegen des Rauchgases mit einem Druck nach einer Staubentfernung und einer Entschwefelung, Vorkühlen des Rauchgases danach und dann Kühlen des Rauchgases auf unter der Raumtemperatur, Zuführen des Rauchgases, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemepratur ist, zu einem Denitrierungs-Adsorptionsturm, in dem eine physikalische Adsorptions-Denitrierung durchgeführt wird, Vorkühlen des staubentfernten und entschefelten Rauchgases mit dem denitrierten Rauchgas, und Zuführen des gereinigten Rauchgases, das Wärme absorbiert hat, zu einem Schornstein zum Abführen.
  • Mittels dem System nach Schutzanspruch 1 erfolgt die Denitrierung. Das staubentfernte und entschefelte Rauchgas wird nach einer Druckerhöhung im Gebläse zum Kälterückgewinnungsapparat zugeführt, in dem es mit dem denitrierten gereinigten Niedertemperatur-Rauchgas Wärme austauscht, um die Vorkühlung zu ermöglichen. Das vorgekühlte Rauchgas wird zum Kühlen dem Rauchgaskühlsystem zugeführt, um ein gekühltes Rauchgas, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemperatur ist, zu erhalten. Das gekühlte Rauchgas wird über das Rauchgasschaltventil zu dem ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm oder dem zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm zugeführt, wobei im ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm bzw. zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm abwechselnd einen Prozess für die Adsorptions-Denitrierung und einen Prozess für die Regeneration erfolgen. Das gereinigte Rauchgas nach der Adsorption und der Denitrierung wird dem Rauchgaseinmündungsapparat und dann dem Kälterückgewinnungsapparat für eine Kälterückgewinnung zugeführt. Das gereinigte Rauchgas nach dem Erwärmen wird dem Schornstein zum Abführen zugeführt.
  • Im Rauchgaskühlsystem wird eine Primärkühlung des Rauchgases mittels eines Wärmeaustauschs von zirkuliertem Kühlwasser oder mittels einer Sprühkühlung durchgeführt, und eine Sekundärkühlung des Rauchgases nach der Primärkühlung mittels einer Kompressionsabkühlung oder mittels einer Absorbtionsabkühlung durchgeführt.
  • Im Vergleich zu dem Stand der Technik besitzt die vorliegende Erfindung zumindest die folgende vorteilhafte Wirkung: Die im erfindungsgemäßen Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem vorgesehene Kälterückgewinnungsapparat für das Rauchgas kann das gereinigte Niedertemperatur-Rauchgas zur Vorkühlung des entschwefelten Rauchgases verwenden, was die Ausnutzung der Kältekapazität des Systems erhöhen kann und außerdem zu einer schnellen Emission des gereinigten Rauchgases beiträgt. Zwei Denitrierungs-Adsorptionstürme sind vorgesehen, um abwechseld den Prozess für die Denitrierung und den Prozess für die Regeneration durchzuführen. Somit kann ein andauernder Denitrierungsprozess durch das System durchführt werden, der eine hohe Effizienz der Denitrierung verursacht, und mit dem das Adsorptionsmaterial nach einer Desorption recycelt wird. Das Denitrierungssystem ist der Staubentfernungs- und der Entschwefelungssektion nachgemontiert. Als Anlage, die dem Rauchgaskühlsystem nachgeordnet ist, braucht keine hochtemperaturbeständige Anlage zu verwenden, da die Denitrierung erfolgt, nachdem das Rauchgas auf unter der Raumtemperatur reduziert wurde. Somit können die Kosten verringert werden.
  • Die physikalische Adsorptions-Denitrierung wird genutzt. Zugleich werden NO2 und NO unmittelbar adsorbiert und entfernt, wobei keine Voroxidation von NO gefordert wird. Die Effizienz für die Denitrierung ist hoch und eine Null-Emission von NOx kann ermöglicht werden. Das adsorbierte NOx wird in Form von NO2 desorbiert und gesammelt, um zur Herstellung von Nebenprodukten mit höher Wertschöpfung wie Salpetersäure, Stickstoffdünger oder dergleichen verwenden zu können. Während des Temperaturabfalls des Rauchgases fällt eine große Menge von sauren Kondensaten aus und steht nach einer Neutralisationsbehandlung dem Kraftwert zur Verfügung, wobei der Wasserverbrauch des Kraftwerks reduziert wird. Bei diesem Verfahren wird für die Denitrierung ein physikalisches Verfahren verwendet, wobei keine Chemikalie wie Denitrierungskatalysator, Reduktionsmittel oder Oxidationsmittel etc. benötigt wird. Somit werden die Betriebskosten verringert. Eine Emission der sekundären Verschmutzung wie Ammoniak-Flucht wird verringert, und eine Wasserwiederverwendung wird ermöglicht.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm.
    • 1
    Druckerhöhungsgebläse,
    2
    Kälterückgewinnungsapparat,
    3
    Rauchgaskühlsystem,
    4
    Rauchgasschaltventil,
    5
    ein erster Denitrierungs-Adsorptionsturm,
    6
    ein zweiter Denitrierungs-Adsorptionsturm,
    7
    Rauchgaseinmündungsapparat
  • Die Figur dient zum Bereitstellen eines weitergehenden Verständnisses der vorliegenden Erfindung und bildet einen Teil der vorliegenden Erfindung. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie ihre Illustration dienen zum Erläutern der vorliegenden Anmeldung und bilden jedoch keine ungeeigneten Einschränkungen für die vorliegende Anmeldung.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Um die vorliegende Erfindung klarzustellen, wird folgendermaßen in Kombination mit Ausführungsformen sowie Figuren die vorliegende Erfindung näher erläutert. Ein Fachmann auf dem Gebiet versteht sich, dass folgender Inhalt keine Begrenzung auf den erfindungsgemäßen Schutzbereich ist. Jede Verbesserung sowie Modifikation auf Basis der vorliegenden Erfindung fallen unter dem erfindungsgemäßen Schutzberech.
  • Es wird auf 1 verwiesen. Ein Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem umfasst ein Druckerhöhungsgebläse 1, einen Kälterückgewinnungsapparat 2, ein Rauchgaskühlsystem 3, ein Rauchgasschaltventil 4, einen ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 und einen zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6, wobei ein Einlass des Druckerhöhungsgebläses 1 mit einer Einlass der Rauchgasleitung verbunden ist, ein Auslass des Druckerhöhungsgebläses 1 mit einem heißseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats 2 verbunden ist, ein heißseitige Auslass des Kälterückgewinnungsapparats 2 mit einem Einlass des Rauchgaskühlsystems 3 verbunden ist, ein Rauchgasauslass des Rauchgaskühlsystems 3 mit einem Einlass des Rauchgasschaltventils 4 verbunden ist, und ein Auslass des Rauchgasschaltventils 4 jeweils mit Rauchgaseinlässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms 5 und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms 6 verbunden ist, und wobei an einer in den Kälterückgewinnungsapparat 2 mündenden Rauchgasleitung ein Rauchgaseinmündungsapparat 7 vorgesehen ist, dessen Einlass mit den Rauchgasauslässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms 5 und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms 6 verbunden ist und dessen Auslass mit einem kaltseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats 2 verbunden ist.
  • Das Rauchgaskühlsystem 3 umfasst ein Primärkühlsystem und ein Sekundärkühlsystem, wobei im Primärkühlsystem ein Luftkühlsystem, ein Wärmeaustauscherkühlsystem oder ein Wasserkühlsystem verwendet wird, und im Sekundärkühlsystem ein Kompressionsabkühlsystem oder ein Absorbtionsabkühlsystem verwendet wird. Das Rauchgaskühlsystem 3 ist mit einem Auslass für Rauchgas-Kondenswasser versehen, der mit einem Wassereinlass eines Behandlungssystems für recyceltes Wasser verbunden ist.
  • Als Denitrierungs-Adsorptionsturm wird ein Festbett-Adsorptionsturm verwendet, dessen Festbett mit einem NOx-Adsorptionsmaterial gefüllt wird. Als NOx-Adsorptionsmaterial wird Aktivkohle oder Molekularsieb verwendet.
  • Als Außenseite des Denitrierungs-Adsorptionsturms wird eine Kühlkastenstruktur verwendet. Als Kälterückgewinnungsapparats 2 wird ein Rauchgaswärmeaustauscher verwendet.
  • Als Rauchgasschaltventil 4 wird ein elektrisches oder ein pneumatisches Schaltventil verwendet; ein Eingang einer Steuerung des Rauchgasschaltventils 4 ist mit einem Ausgang eines Werkstatts-DCS verbunden.
  • Ein Verfahren für Denitrierung eines Rauchgases mit einer Niedertemperatur umfasst Anlegen des Rauchgases mit einem Druck nach einer Staubentfernung und einer Entschwefelung, Vorkühlen des Rauchgases danach und dann Kühlen des Rauchgases auf unter der Raumtemperatur, Zuführen des Rauchgases, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemepratur ist, zu einem Denitrierungs-Adsorptionsturm, in dem eine physikalische Adsorptions-Denitrierung durchgeführt wird, Vorkühlen des staubentfernten und entschefelten Rauchgases mit dem denitrierten Rauchgas, und Zuführen des gereinigten Rauchgases, das Wärme absorbiert hat, zu einem Schornstein zum Abführen.
  • Mittels dem System nach dem Schutzanspruch 1 erfolgt die Denitrierung. Das staubentfernte und entschwefelte Rauchgas wird nach einer Druckerhöhung im Gebläse 1 zum Kälterückgewinnungsapparat 2 zugeführt, in dem es mit dem denitrierten gereinigten Niedertemperatur-Rauchgas Wärme austauscht, um die Vorkühlung zu ermöglichen. Das vorgekühlte Rauchgas wird zum Kühlen dem Rauchgaskühlsystem 3 zugeführt, um ein gekühltes Rauchgas, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemperatur ist, zu erhalten. Das gekühlte Rauchgas wird über das Rauchgasschaltventil 4 zu dem ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 oder dem zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 zugeführt, wobei im ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 bzw. zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 abwechselnd einen Prozess für die Adsorptions-Denitrierungs und einen Prozess für die Regeneration erfolgen. Das gereinigte Rauchgas nach der Adsorption und der Denitrierung wird dem Rauchgaseinmündungsapparat 7 und dann dem Kälterückgewinnungsapparat 2 für eine Kälterückgewinnung zugeführt. Das gereinigte Rauchgas nach dem Erwärmen wird dem Schornstein zum Abführen zugeführt.
  • Im Rauchgaskühlsystem 3 wird eine Primärkühlung des Rauchgases mittels eines Wärmeaustauschs von zirkuliertem Kühlwasser oder mittels einer Sprühkühlung durchgeführt, und eine Sekundärkühlung des Rauchgases nach der Primärkühlung mittels einer Kompressionsabkühlung oder mittels einer Absorbtionsabkühlung durchgeführt.
  • Eine spezifische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystems lautet wie folgt:
  • Der Mechanismus des Verfahrens für die Adsorption und die Denitrierung lautet wie folgt:
    1. 1. Adsorption und Entfernung des NO2 in NOx: NO2 ist ein leicht zu adsorbierendes Gas; wenn das Rauchgas durch die Oberfläche von Aktivkohle, Molekularsieb oder weiterem porösem Adsorptionsmaterial fließt, wird NO2 unmittelbar adsorbiert und entfernt.
    2. 2. Adsorption und Entfernung des NO in NOx: NO ist ein äußerst schwierig zu adsorbierendes Gas; wenn das Rauchgas durch die Oberfläche von Aktivkohle, Molekularsieb oder weiterem porösem Adsorptionsmaterial fließt, kann NO nicht direkt, sondern durch folgende Schritte adsorbiert oder entfernt werden:
      1. (1) Die Temperatur des Rauchgases wird durch Kühlung auf unter der Raumtemperatur abgesenkt;
      2. (2) Wenn O2 aus NO in dem Niedertemperatur-Rauchgas durch die Oberfläche des porösen Adsorptionsmaterials fließt, reichert es sich auf der Oberfläche an, wodurch die Konzentration von NO und O2 erheblich erhöht wird, sodass NO schnell zu NO2 oxidiert wird;
      3. (3) Das oxidierte NO2 wird auf der Oberfläche des porösen Adsorptionsmaterials adsorbiert.
  • Hierbei erfolgen die Schritte (2) und (3) gleichzeitig, was insgesamt eine Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierung von NO dargestellt. Der Schritt der Temperaturssenkung des Rauchgases gemäß Schritt (1) ist eine notwendige Bedingung für die Anreicherung und Oxidation von NO und O2, weil ein schwer zu kondensierendes Gas wie NO und O2 erst bei einer niedrigen Temperatur leicht auf einer Adsorptionsoberfläche eine Anreicherung schafft.
  • Regeneration von NOx: NO und NO2 in NOx sind jeweils in Form von NO2 auf der Oberfläche des porösen Materials adsorbiert. Das adsorbierte NO2 wird desorbiert, indem das poröse Material einer Temperaturerhöhung, einer Durckverminderung sowie einer Mikrowellenregeneration unterzogen wurde, wobei die Adsorptionsleistung wiedergewonnen wird und es wiederverwenden wird kann. Das desorbierte NO2 kann wiedergewonnen werden, um zur Herstellung von Salpetersäure oder Stickstoffdünger zu verwenden.
  • Das erfindungsgemäße Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem umfasst ein Druckerhöhungsgebläse 1, einen Kälterückgewinnungsapparat 2, ein Rauchgaskühlsystem 3, ein Rauchgasschaltventil 4, einen ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 und einen zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6. Das Druckerhöhungsgebläse 1 dient zum Überwinden des vom System generierten Rauchgasswiderstands und zum Erhöhen des Rauchgasdrucks. Der Kälterückgewinnungsapparat 2 umfasst einen Gas-Gas- oder Gas-Flüssigkeit-Indirekt-Wärmeaustauscher und kann ferner eine Direkt-Sprüh-Füllkörperkolone oder eine Plattenkolone verwenden, um die Kälte des gereinigten Rauchgases nach der Niedertemperatur-Denitrierung wiederzugewinnen und zugleich das Einlassrauchgas vorzukühlen.
  • Das Rauchgasschaltventil 4 wird anhand einer eingestellten Schaltbedingung automatisch geschaltet, sodass das Rauchgas in den ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 oder den zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 fließt.
  • Der erste Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 und der zweite Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 sind Festbett-Adsorptionstürme und gefüllt mit einem Adsorptionsmaterial wie Aktivkohle, Molekularsieb, Aktivkoks, Kieselgel, aktivem Aluminiumoxid und dergleichen. Als Adsorptionsturm wird eine Kühlkastenstruktur verwendet, die der Wärmeableitverlust des Niedertemperatur-Rauchgases verringern kann. Die beiden Adsorptionstürme werden periodisch umgeschaltet, um einen andauernden Betrieb der Rauchgas-Adsorptions-Denitrierung zu halten.
  • Der Rauchgaseinmündungsapparat 7 dient zum Einmünden des aus den Denitrierungs-Adsorptionstürmen ausfließenden Rauchgases in die Leitung für gereinigtes Rauchgas für Abführen.
  • Der Einlass des Druckerhöhungsgebläses 1 ist mit dem Einlass der Rauchgasleitung verbunden. Der Auslass des Druckerhöhungsgebläses 1 ist mit dem heißseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats 2 verbunden. Der heißseitige Auslass des Kälterückgewinnungsapparats 2 ist mit dem Einlass des Rauchgaskühlsystems 3 verbunden. Der Rauchgasauslass des Rauchgaskühlsystems 3 ist mit dem Einlass des Rauchgasschaltventils 4 verbunden. Der Auslass des Rauchgasschaltventils 4 ist jeweils mit Rauchgaseinlässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms 5 und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms 6 verbunden. Die Rauchgasauslässe des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms 5 und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms 6 sind mit dem Einlass des Rauchgaseinmündungsapparats 7 verbunden. Der Auslass des Rauchgaseinmündungsapparats 7 ist mit dem kaltseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats 2 verbunden. Der kaltseitige Auslass des Kälterückgewinnungsapparats 2 ist mit einer Leitung zum Schonschein des Kraftwerks verbunden.
  • Das Verfahren läuft wie folgt:
  • Ein Kesselrauchgas, welches nicht denitriert wird, wird der Staubentfernung und der Entschwefelung unterzogen. Nach einer Wärmewiedergewinnung durch einen Luftvorwärmer wird es vom Gebläse 1 ins erfindungsgemäße System eingeführt. Das Hochtemperatur-Rauchgas, dess Druck durch das Gebläse 1 erhöht wurde, fließt durch den Kälterückgewinnungsapparat 2, in dem das Rauchgas die Wärme mit dem denitrierten gereinigten Niedertemperatur-Rauchgas austauscht, um die Kälte des Niedertemperatur-Rauchgases wiederzugewinnen. Das durch den Kälterückgewinnungsapparat 2 vorgekühlte Rauchgas wird dem Rauchgaskühlsystem 3 zugeführt, in dem durch eine mehrstufige Kühlung wie Kühlung durch zirkuliertes Kühlwasser, Kühlung durch industrielles Kühlwasseraggregat und dergleichen das Rauchgas auf unter der Raumtemperatur gekühlt wird und das Kondenswasser vom Rauchgas getrennt wird. Das gekühlte und entfeuchtete Rauchgas wird über das Rauchgasschaltventil 4 in den ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 und den zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 eingeleitet. In den beiden Adsorptionstürmen erfolgt abwechselnd der Adsorptions- und Regenerationsbetrieb, wodurch eine andauernde Denitrierung des Rauchgases ermöglicht wird. Das adsorbierte und denitrierte gereinigte Rauchgas wird über den Rauchgaseinmündungsapparat 7 in den Kälterückgewinnungsapparat 2 eingeleitet, um Kälte widerzugewinnen und zugleich das Einlassrauchgas vorzukühlen. Das gereinigte Rauchgas nach der Kältewiedergewinnung wird aus dem Kälterückgewinnungsapparats 2 abgeführt und dem Schornstein des Kraftwerks zugeführt.
  • Ein Rauchgas von einem Kohlenverbrennungs- bzw. Gasverbrennungsaggregat mit 600MW wird der Staubentfernung und der Entschwefelung unterzogen und danach wird ins erfindungsgemäßige System eingeleitet. Das Rauchgas wird nach einer Druckerhöhung durch das Druckerhöhungsgebläse 1 dem Kälterückgewinnungsapparat 2 zugeführt, in dem es Wärme mit dem gereinigten Niedertemperatur-Rauchgas mit 2°C austauscht, wobei die Temperatur vom 50°C auf 35°C sinkt. Das Rauchgas fließt durch das Rauchgaskühlsystem 3 und wird durch ein Niedertemperatur-Kaltwasseraggregat weiter auf 2°C gekühlt. Das Rauchgas-Kondenswasser wird aus dem Rauchgaskühlsystem abgeführt. Das gekühlte Rauchgas wird über das Rauchgasschaltventil 4 in den Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 eingeleitet. Das adsorbierte und denitrierte gereinigte Rauchgas fließt durch den Rauchgaseinmündungsapparat 7 in die Kaltseite des Kälterückgewinnungsapparats 2 ein. Seine Temperatur steigt nach dem Wärmeaustausch mit dem entschwefelten Rauchgas auf 30°C und es wird in den Schornstein eingeleitet. Hierbei wird auf den zweite Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 zur Adsorption und Denitrierung nach Adsorption im ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 für 8 Stunden geschaltet. Dabei wird der erste Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 auf einen Heizungs-Regenerationsmodus geschaltet, in dem das adsorbierte NOx desorbiert wird. Im ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 wird die Regenerierung für 4 Studen and die Kühlung für 4 Studen ausgeführt und dann wird erneut auf den Adsorptionsmodus geschaltet. Zugleich wird im zweite Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 auf den Regenerationsmodus geschaltet. Ein solcher Kreislauf ermöglicht andauernde Adsorption und Denitrierung. Der erste Denitrierungs-Adsorptionsturm 5 und der zweite Denitrierungs-Adsorptionsturm 6 werden jeweils mit Aktivkohle von 500 Tonnen gefüllt. Das desorbierte NOx liegt in Form von NO2 vor und kann mit einem Säureproduktionsverfahren als verdünnte Salpetersäure hergestellt werden, oder kann dadurch wiedergewonnen und -verwendet werden, dass durch das Absorbieren von Ammoniumhydroxid Ammoniumnitrat (Stickstoffdünger) produziert wird.

Claims (10)

  1. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Druckerhöhungsgebläse (1), einen Kälterückgewinnungsapparat (2), ein Rauchgaskühlsystem (3), ein Rauchgasschaltventil (4), einen ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm (5) und einen zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm (6) umfasst; wobei ein Einlass des Druckerhöhungsgebläses (1) mit einer Einlass-Rauchgasleitung verbunden ist, ein Auslass des Druckerhöhungsgebläses (1) mit einem heißseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats (2) verbunden ist, ein heißseitige Auslass des Kälterückgewinnungsapparats (2) mit einem Einlass des Rauchgaskühlsystems (3) verbunden ist, ein Rauchgasauslass des Rauchgaskühlsystems (3) mit einem Einlass des Rauchgasschaltventils (4) verbunden ist, und ein Auslass des Rauchgasschaltventils (4) jeweils mit Rauchgaseinlässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms (5) und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms (6) verbunden ist, und wobei an einer in den Kälterückgewinnungsapparat (2) mündenden Rauchgasleitung ein Rauchgaseinmündungsapparat (7) vorgesehen ist, dessen Einlass mit den Rauchgasauslässen des ersten Denitrierungs-Adsorptionsturms (5) und des zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturms (6) verbunden ist und dessen Auslass mit einem kaltseitigen Einlass des Kälterückgewinnungsapparats (2) verbunden ist.
  2. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgaskühlsystem (3) ein Primärkühlsystem und ein Sekundärkühlsystem umfasst, wobei im Primärkühlsystem ein Luftkühlsystem, ein Wärmeaustauscherkühlsystem oder ein Wasserkühlsystem verwendet wird, und im Sekundärkühlsystem ein Kompressionsabkühlsystem oder ein Absorbtionsabkühlsystem verwendet wird, und wobei das Rauchgaskühlsystem (3) mit einem Auslass für Rauchgas-Kondenswasser versehen ist, der mit einem Wassereinlass eines Behandlungssystems für recyceltes Wasser verbunden ist.
  3. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Denitrierungs-Adsorptionsturm ein Festbett-Adsorptionsturm verwendet wird, dessen Festbett mit einem NOx-Adsorptionsmaterial gefüllt wird.
  4. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als NOx-Adsorptionsmaterial Aktivkohle oder Molekularsieb verwendet wird.
  5. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Außenseite des Denitrierungs-Adsorptionsturms eine Kühlkastenstruktur verwendet wird.
  6. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rauchgasschaltventil (4) ein elektrisches oder ein pneumatisches Schaltventil verwendet wird, wobei ein Eingang einer Steuerung des Rauchgasschaltventils (4) mit einem Ausgang eines Werkstatts-DCS verbunden wird.
  7. Rauchgas-Niedertemperatur-Adsorptions-Denitrierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kälterückgewinnungsapparat (2) ein Rauchgaswärmeaustauscher verwendet wird.
  8. Verfahren für Denitrierung eines Rauchgases mit einer Niedertemperatur, gekennzeichnet durch Anlegen des Rauchgases mit einem Druck nach einer Staubentfernung und einer Entschwefelung, Vorkühlen des Rauchgases danach und dann Kühlen des Rauchgases auf unter der Raumtemperatur, Zuführen des Rauchgases, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemepratur ist, zu einem Denitrierungs-Adsorptionsturm, in dem eine physikalische Adsorptions-Denitrierung durchgeführt wird, Vorkühlen des staubentfernten und entschefelten Rauchgases mit dem denitrierten Rauchgas, und Zuführen des gereinigten Rauchgases, das Wärme absorbiert hat, zu einem Schornstein zum Abführen.
  9. Verfahren für Denitrierung eines Rauchgases mit einer Niedertemperatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem System nach dem Anspruch 1 die Denitrierung erfolgt, dass das staubentfernte und entschefelte Rauchgas nach einer Druckerhöhung im Gebläse (1) zum Kälterückgewinnungsapparat (2) zugeführt wird, in dem es mit dem denitrierten gereinigten Niedertemperatur-Rauchgas Wärme austauscht, um die Vorkühlung zu ermöglichen, dass das vorgekühlte Rauchgas zum Kühlen dem Rauchgaskühlsystem (3) zugeführt wird, um ein gekühltes Rauchgas, dessen Temperatur niedriger als die Raumtemperatur ist, zu erhalten, dass das gekühlte Rauchgas über das Rauchgasschaltventil (4) zu dem ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm (5) oder dem zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm (6) zugeführt wird, wobei im ersten Denitrierungs-Adsorptionsturm bzw. zweiten Denitrierungs-Adsorptionsturm abwechselnd einen Prozess für die Adsorptions-Denitrierung und einen Prozess für die Regeneration erfolgen, dass das gereinigte Rauchgas nach der Adsorption und der Denitrierung dem Rauchgaseinmündungsapparat (7) und dann dem Kälterückgewinnungsapparat (2) für eine Kälterückgewinnung zugeführt wird, und dass das gereinigte Rauchgas nach dem Erwärmen einem Schornstein zum Abführen zugeführt wird.
  10. Verfahren für Denitrierung eines Rauchgases mit einer Niedertemperatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgaskühlsystem (3) eine Primärkühlung des Rauchgases mittels eines Wärmeaustauschs von zirkuliertem Kühlwasser oder mittels einer Sprühkühlung durchgeführt wird, und dass eine Sekundärkühlung des Rauchgases nach der Primärkühlung mittels einer Kompressionsabkühlung oder mittels einer Absorbtionsabkühlung durchgeführt wird.
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