DE19842391A1 - Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen - Google Patents
Verfahren zur Entstickung von RauchgasenInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen werden diese nach vorheriger Zugabe von Ammoniak durch in einem Reaktor angeordnete Katalysatoren geleitet. DOLLAR A Um Schädigungen der Katalysatoren zu vermeiden, wird eine erste Konzentration C¶1¶ an CO in den Rauchgasen am Eintritt des Reaktors (7) und eine zweite Konzentration C¶2¶ an CO in den Reingasen am Austritt des Reaktors zeitgleich gemessen, die Differenz DELTAC = C¶2¶ - C¶1¶ ermittelt und beim Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Differenz DELTAC¶max¶ die Zufuhr der Rauchgase zum Reaktor mindestens teilweise unterbrochen und dem Reaktor Frischluft zugeführt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entstickung
von Rauchgasen mit Ammoniak an in Reaktoren angeordneten
Katalysatoren bei Temperaturen von 250 bis 400°C.
Verfahren zur katalytischen Reduzierung von Stickoxiden in
Rauchgasen sind bekannt. In der DE-OS 36 15 021 wird ein
Verfahren zum selektiven katalytischen Reduzieren der
Stickoxide aus Verbrennungsmotor-Abgasen unter Zugabe von
Ammoniak an in einem Reaktor befindlichen Katalysator
beschrieben. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß die
Ammoniak-Zugabe in Abhängigkeit von der NOx-Konzentration in
dem Abgas erfolgt und die NOx-Konzentration indirekt ermittelt
wird durch Messen von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors
und nachfolgendem Berechnen unter Berücksichtigung von
Kennlinienfeldern der Stickstoffmonoxid- und Stickstoffdioxid-
Konzentrationen in Abhängigkeit von mindestens einem
ausgewählten Betriebsparameter am Verbrennungsmotor.
In der Firmenschrift "Reinigung von Nutz- und Abgasen" der
Lurgi Energie- und Umwelttechnik GmbH, Frankfurt am Main,
1619d/8.91/2.30, Seiten 44/45 ist das SCR-Verfahren zur
Entstickung von Rauchgasen beschrieben, bei dem an mehreren in
Modulen zusammengefaßten Katalysatoren im Rauchgas enthaltene
Stickoxide mit Ammoniak zu N2 und H2O umgesetzt werden.
Sofern die i. a. geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen
aufweisenden Rauchgase größere Mengen an Kohlenwasserstoffen
enthalten, ergeben sich Probleme bei der Realisierung
katalytischer Entstickungsverfahren mittels
Festbettkatalysatoren; denn bilden sich z. B. bei
Sauerstoffmangel, bei An- und Abfahrtsvorgängen und/oder bei
Betriebsstörungen von Müllverbrennungsanlagen größere Mengen an
Kohlenwasserstoffen, so ist nachteilig, daß, bedingt durch die
im Reaktor erfolgende exotherme Oxidation größere Mengen an CO
entstehen. Eine weitere Oxidation zu CO2 findet in der Regel
nicht statt, was auf die geringen Mengen an Sauerstoff in den
Rauchgasen zurückzuführen ist. Infolge der Freisetzung von
relativ großen Wärmeenergien bei der exothermen Oxidation zu CO
kommt es im Reaktor zu thermischen Schädigungen der
Katalysatoren, die einen weiteren Betrieb der Anlage unmöglich
machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs
beschriebene Verfahren so zu gestalten, daß ein vorgegebener
Sollwert für die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in einem
Reaktor für die katalytische Entstickung von Rauchgasen im
zugeführten Rauchgas nicht überschritten wird und damit
sichergestellt ist, daß die nachteiligen
Katalysatorschädigungen vermieden werden.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Konzentration C1 an
CO im Rauchgas am Eintritt des Reaktors und die Konzentration
C2 an CO im Reingas am Austritt des Reaktors zeitgleich
gemessen werden, aus den Konzentrationen C1 und C2 die
Differenz ΔC = C2-C1 ermittelt wird und bei dem Überschreiten
einer vorgegebenen maximalen Differenz ΔCmax die Zufuhr der
Rauchgase zum Reaktor mindestens teilweise unterbrochen und dem
Reaktor Frischluft zugeführt wird.
Unter der Bezeichnung Kohlenwasserstoffe sind vor allem
reaktive, kurzkettige, ungesättigte Verbindungen z. B. Olefine
zu verstehen, die in der Regel in Rauchgasen aus
Verbrennungsanlagen in größeren Mengen vorhanden sind. Als
Entstickungskatalysator können beispielsweise konventionelle
SCR-Katalysatoren als Festbettkatalysator eingesetzt werden.
Die eigentliche Entstickung erfolgt im Reaktor durch Reaktionen
mit Ammoniak gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen, wobei
als Endprodukte Stickstoff und Wasser entstehen.
NO + 2/3 NH3 → 5/6 N2 + H2O
NO2 + 4/3 NH3 → 7/6 N2 + 2 H2O
NO + NR3 + 1/4 O2 → N2 + 3/2 H2O
NO2 + 2 NH3 + 1/2 O2 → 3/2 N2 + 3 H2O
NO2 + 4/3 NH3 → 7/6 N2 + 2 H2O
NO + NR3 + 1/4 O2 → N2 + 3/2 H2O
NO2 + 2 NH3 + 1/2 O2 → 3/2 N2 + 3 H2O
Der vorgegebene Sollwert der maximalen Differenz ΔCmax liegt in
der Regel im Bereich von 300 bis 500 mg/m3. Bei Überschreiten
des Konzentrationswertes von 500 mg/m3 ist ein linearer
Temperaturanstieg im Reaktor festzustellen.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die
Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen und demzufolge die
Temperatur in dem Reaktor so niedrig gehalten werden können,
daß Katalysatorschädigungen vermieden werden. Da bei der
exothermen Reaktion der Kohlenwasserstoffe immer CO entsteht,
läßt sich aus der jeweils ermittelten Differenz ΔC direkt
ableiten, welche Mengen an Kohlenwasserstoffen im Reaktor
oxidiert worden sind. Je größer diese Differenz ist, desto
größer ist auch die Menge an oxidierten Kohlenwasserstoffen.
Wird die maximale Differenz ΔCmax überschritten, so enthalten
die NOx-haltigen Rauchgase so große Konzentrationen an
Kohlenwasserstoffen, daß die Gefahr der Entstehung von
Katalysatorschädigungen besteht. In diesem Fall wird die Zufuhr
der Rauchgase zum Reaktor mindestens teilweise unterbrochen und
dem Reaktor Frischluft zugeführt. Dabei ist es besonders
vorteilhaft, die Zufuhr der Rauchgase zum Reaktor vollständig
zu unterbrechen und dem Reaktor größere Mengen an Frischluft
zuzuführen. Dies führt zu einer schnellen Kühlung des Reaktors
und der im Reaktor angeordneten Entstickungskatalysatoren,
wobei gleichzeitig die in den Rauchgasen enthaltenden
Kohlenwasserstoffe aus dem Reaktor ausgetragen werden. So
lassen sich Katalysatorschädigungen im Reaktor in vorteilhafter
Weise vermeiden, auch wenn stark schwankende Konzentrationen an
Kohlenwasserstoffen in den Rauchgasen zu verzeichnen sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß
die Messungen der ersten Konzentration C1 an CO in den
Rauchgasen, die Messungen der zweiten Konzentration C2 an CO in
den Reingasen und die Bildung der jeweiligen Differenz ΔC = C2-C1
mit einem Infrarot-Analysator in einem Schritt erfolgen.
Der Infrarot-Analysator beruht in seiner allgemeinen
Wirkungsweise auf der Absorption bestimmter, für die einzelnen
Gase spezifischer und voneinander unterscheidbarer Wellenlängen
der infraroten Strahlung. Die Analyse wird dabei mit einem
strömenden Vergleichgas durchgeführt. Im vorliegenden Fall wird
durch die Meßküvette das Reingas und durch die
Vergleichsküvette das Rohgas geleitet. Das Ausgangssignal des
Analysators ist somit die Differenz zwischen den CO-
Konzentrationen im Roh- und Reingas, die auf diese einfache
Weise in einem Schritt bestimmt werden kann. Durch diese
Maßnahme lassen sich der apparative Aufwand verkleinern und die
erforderlichen Differenzen ΔC besonders schnell ermitteln, so
daß auf rasch schwankenden Konzentrationen an
Kohlenwasserstoffen in den Rauchgasen besonders schnell
reagiert werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die ein
vereinfachtes, schematisches Fließbild des Verfahrens zur
Einstellung niedriger Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen in
Reaktoren zeigt, näher und beispielhaft erläutert.
Die Kohlenwasserstoff und NOx enthaltenden Rauchgase gelangen
über die Leitung (1) und die erste Absperrklappe (2) in den
Luftvorwärmer (3) und werden dort vorgewärmt. Die vorgewärmten
Rauchgase gelangen über die Leitung (4) als Rohgase in einen
Brenner (5), in dem sie auf 280 bis 350°C vorgewärmt werden.
Über die Leitung (6) werden die Rauchgase dem Reaktor (7)
zugeführt. Über eine Fördereinrichtung (8) und die Leitung (9)
wird in die Leitung (6) die für die Entstickung erforderliche
Menge an Ammoniak zugegeben. Die Rauchgase werden in dem
Reaktor (7) von NO und NO2 befreit und werden anschließend als
Reingase über die Leitung (10) erneut dem Vorwärmer (3)
zugeführt, in welchem sie größere Mengen ihrer Wärmeenergie an
die in den Vorwärmer (3) eingeleiteten Rauchgase abgeben. Über
die Leitung (11) werden die Reingase aus dem Vorwärmer (3)
abgeführt und über die Leitung (12) aus der Anlage ausgetragen.
Die Verfahrensweise stellt den Normalbetrieb dar. Während des
Normalbetriebs werden eine erste Konzentration C1 an CO in den
Abgasen am Eintritt des Reaktors (7) und eine zweite
Konzentration C2 an CO in den Reingasen am Austritt des
Reaktors (7) mehrfach zeitgleich gemessen. Aus den zeitgleich
gemessenen Konzentrationen C1 und C2 werden jeweils die
Differenzen ΔC = C2-C1 ermittelt. Ist die zweite
Konzentration C2 an CO in den Reingasen wesentlich größer als
die erste Konzentration C1 an CO in den Rauchgasen am Eintritt
des Reaktors (7), so liegt die ermittelte Differenz ΔC
möglicherweise über einer maximalen Differenz ΔCmax, so daß eine
Gefahr der Entstehung von Katalysatorschädigungen besteht. In
diesem Fall wird die bis dahin noch geschlossene zweite
Absperrklappe (13) geöffnet und mindestens eine Teilmenge der
Rauchgase direkt über die Leitung (12) geleitet. In der Regel
ist es dann besonders vorteilhaft, die erste Absperrklappe (2)
zu schließen und die gesamte Menge an Rauchgasen von der
Leitung (1) über die geöffnete zweite Absperrklappe (13) direkt
in die Leitung (12) zu leiten. Bei dieser Vorgehensweise wird
ferner die dritte Absperrklappe (14) geöffnet und Frischluft
über die Leitung (15) in die Anlage eingetragen. Über die
Leitungen (4, 6) gelangt die Frischluft dann in den Reaktor
(7), was zu einer Austragung der Kohlenwasserstoffe und zu
einer Kühlung des Entstickungskatalysators führt. Sobald die
maximale Differenz ΔCmax wieder unterschritten ist, kann der
Normalbetrieb fortgesetzt werden. Die Messungen der
Konzentrationen C1 und C2 sowie die Bildung der jeweiligen
Differenz ΔC kann in vorteilhafterweise mit Hilfe eines
Infrarot-Analysators (nicht dargestellt) in einem Schritt
erfolgen. Sobald der Normalbetrieb unterbrochen werden muß,
wird die Zufuhr von Ammoniak über die Leitung (9) ebenfalls
unterbrochen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen mit Ammoniak an
in Reaktoren (7) angeordneten Katalysatoren bei
Temperaturen von 250 bis 400°C, dadurch gekennzeichnet,
daß die Konzentration C1 an CO in den Rauchgasen am
Eintritt des Reaktors (7) und die Konzentration C2 an CO
in den Reingasen am Austritt des Reaktors (7) zeitgleich
gemessen werden, aus den Konzentrationen C1 und C2
jeweils die Differenz ΔC = C2-C1 ermittelt und beim
Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Differenz ΔCmax
die Zufuhr der Rauchgase zum Reaktor mindestens
teilweise unterbrochen und dem Reaktor Frischluft
zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Messungen der
ersten Konzentration C1 an CO in den Abgasen, die
Messungen der zweiten Konzentration C2 an CO in den
Reingasen und die Bildung der jeweiligen Differenz ΔC =
C2-C1 mit einer Analyseeinrichtung, vorzugsweise einem
Infrarot-Analysator, in einem Schritt erfolgen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Messung der CO-Konzentrationen
diskontinuierlich durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zufuhr an Rauchgas zum Reaktor
(7) vollständig unterbrochen wird.
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CN110234980A (zh) * | 2017-02-09 | 2019-09-13 | 基伊埃工程技术股份有限公司 | 包括co气体检测系统的粉末干燥系统中的阴燃粉末的早期检测 |
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1998
- 1998-09-16 DE DE19842391A patent/DE19842391B4/de not_active Expired - Fee Related
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