DE2209641C3 - Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten Kessels - Google Patents
Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten KesselsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren
Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten
Kessels durch Einblasen eines Gemisches aus Ammoniak und Luft, welches auf eine der Temperatur
des Abgases entsprechende Temperatur gebracht wird. in das Abgas-Feuerrohr.
Zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes an der Niedertemperaturseite eines
ölgefeuerten Kessels ist bereits eine Vorrichtung zum Einblasen von Ammoniak in das Abgas-Feuerrohr
bekannt, die in Fig. 1 der a liegenden Zeichnung veranschaulicht ist. Diese Vorrichtung zur Durchführung
des eingangs bezeichneten Verfahrens besitzt einen Flüssigammoniak-Behälier a, einen Ammoniak-Verdampfer
g, im Feuerrohr b am Auslaß eines Lufterhitzers angeordnete Düsenrohre c, eine oder
mehrere Düsen d, eine Mischvorrichtung e, eine den Behälter a und den Verdampfer g mit den Düsenrohren
c verbindende Leitung h sowie eine die Austrittsseite eines Unterfeuerungsgebläses mit der Mischvorrichtung
e verbindende Leitung f, wobei die Anordnung dera/t
getroffen ist, daß von der Austrittsseite des Unterfeuerungsgebläses stammende Luft und vom Behälter a
sowie vom Verdampfer ^stammendes Ammoniakgas in der Mischvorrichtung e miteinander vermischt werden 4s
und das resultierende Gasgemisch über die Düsenrohre c in das Feuerrohr b eingeblasen wird, um die
Schwefelsäurekomponenten des Abgases im Feuerrohr mit Ammoniak zu neutralisieren.
Dieses bekannte Verfahren besitzt den Nachteil, daß Ammoniak unabhängig von der Verteilung der Schwefelsäurekomponenten
im Abgas stets gleichmäßig in das Feuerrohr eingeblasen wird. Wird daher ein Ljungström-Luftvorwärmer
verwendet, bei welchem die Temperaturverteilung und die Verteilung der Schwefel-Säurekomponenten
am Auslaß des Vorwärmers infolge der Rotordrehung ungleichmäßig sind, so wird die
eingeblasene Ammoniakmenge lokal zu hoch oder zu niedrig. Im letzteren Fall bilden sich an den Düsen des
Düsenrohres ablagernde, diese verstopfende und die Korrosion eher begünstigende als sie verhütende,
niedrigschmelzende Verbindungen. Bisher wurde angenommen, daß Ammoniaksulfat und saures Ammoniaksulfat
die Produkte der Neutralisation von im Abgas enthaltener Schwefelsäure mittels Ammoniak sind, f>s
jedoch ist die Zusammensetzung dieser Neutralisationsprodukte kompliziert und können sich je nach dem
Molverhältnis von NH, zu II2SO4 möglicherweise
Verbindungen mit außerordentlich niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise im Bereich von etwa 500C, bilden.
Das bekannte Verfahren besitzt auch den Nachteil, daß infolge der Einblasung des Ammoniak-Luft-Gemisches
bei Umgebungstemperatur in das Feuerrohr die Düsenrohre abgekühlt werden und schon dadurch das
Verstopfen der Düsen mit Feuerrohrstaub begünstigt wird.
Aus der Zeitschrift »Die ölfeuerung« 1959, Seiten 510
bis 526, insbesondere Seiten 523/524, ist es bekannt, die feuerseitige Korrosion an ölgefeuerten Kesseln durch
Zusatz von Ammoniak herabzusetzen. Dadurch soll ein der Feuerung nachgeschalteter Lufterhitzer vor Korroston
geschützt werden. Hierzu erfolgt die Einblasung einer vom Brennstoffgewicht abhängigen Menge von
Ammoniak, der mit heißer Luft vom Unterfeuerungsgebläse
verdünnt ist, im Abgasrohr stromauf des Lufterhitzers, vorzugsweise im Endbereich eines Ekonomisers.
Die Einblasung erfolgt mittels eines oder mehrerer Verteilerrohre mit beispielsweise im Abstand
von 30 cm voneinander angeordneten Düsenöffnungen an einer bestimmten Stelle der Abgasströmung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei dem
jegliche Verstopfungen der Düsen vermieden werden und eine Anpassung an die lokale Verteilung der
Schwefelsäurekonzentration und der Temperatur im Abgasrohr erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Ammoniak und Luft unter
Regulierung seiner Durchsatzmenge über mehrere, mit weitem Abstand voneinander im Abgas-Feuerrohr
verteilte Düsen eingeblasen wird.
Dadurch gelingt die Verhinderung von Korrosion oder der Bildung von saurem Ruß an der Niedertemperaturseite
eines ölgefeuerten Kessels sowie die vollständige Verhinderung der Verstopfung der Düsen durch
niedrigschmelzende Verbindung«! oder Feuerrohrstaub, um deren volle Betriebsbereitschaft während
einer längeren Zeitspanne aufrechtzuerhalten.
Da das Gemisch aus Ammoniak und Luft auf eine Temperatur gebracht, die praktisch derjenigen des
Abgases am Austritt des Lufterhitzers entspricht, und dann in das Feuerrohr aus einer Anzahl von Düsen
eingeblasen wird, die mit weitem Abstand voneinander im Feuerrohr verteilt sind, werden die die Düsen
aufweisenden Rohre durch das Ammoniak-Luft-Gemisch nicht abgekühlt, so daß die im Abgas enthaltenen
Schwefelsäurekomponenten nicht an den Oberflächen dieser Rohre kondensieren können und mithin die
Verstopfung der Düsen durch Staubablagerung völlig verhindert werden kann.
Bei Verwendung eines Ljungström-Luftvorwärmers können Temperaturverteilung und Verteilung der
Schwefelsäurekomponenten im Abgas am Auslaß des Vorwärmers unter dem Einfluß der Rotation ungleichmäßig
werden. Jedoch kann Ammoniak in einer zur Ausschaltung dieser ungleichmäßigen Temperatur- und
Schwefelsäurekomponenten-Yerteilung ausreichenden Menge eingeblasen werden, da das Ammoniak-Luft-Gemisch
— bei einer praktisch der Temperatur des Abgases am Auslaß des Luftvorwärmers entsprechenden
Temperatur — unter Regulierung seiner Durchsatzmenge über mehrere Düsen eingeblasen wird, wodurch
die Bildung von niedrigschmelzenden Verbindungen vermieden und die Verstopfung der Düsen durch diese
Verbindungen völlig vermindert werden kann.
Da das Gemisch aus Ammoniak und Luft am Auslaß
des Luftvorwärmers aus jeder Düse gleichmäßig in das Feuerrohr eingeblasen werden kann, um die Schwefelsäurekomponenten
im Abgas mit Ammoniak zu neutralisieren, können Korrosion und Bildung von saurem Ruß an der Niedertemperaturseite des ölgefeuerten
Kessels vollständig verhindert werden.
" Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten
Vorrichtung zum Einblasen von Ammoniak in ein Abgas-Feuerrohr,
F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
Einblasung von Ammoniak in ein Abgas-Feuerrohr,
Fig. 3a bis 3c lotrechte Schnitte verschiedener Düsenformen und
Fig.4 einen lotrechten Schnitt durch die in ein Düsenrohr eingebauten Düsen.
Die bekannte Vorrichtung gemäß Fig. 1 wurde eingangs bereits erläutert.
Im folgenden ist nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren anhand von F i g. 2 beschrieben. Bei der in
F i g. 2 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein Flüssigammoniak-Behälter
1, ein Mehrlagen-Sieb 2, ein Ammoniak-Verdampfer 3 und ein Speicher 4 vorgesehen.
Ein Ventil 5 zur Regulierung der Durchsatzmenge an Ammoniak wird automatisch in Abhängigkeit vor
einem aus einem zentralen Kontrollraum eingespeisten Ausgangssignal (R->
FIC) betätigt, das in Abhängigkeit von der Messung der effektiven Kesselleistung (bzw.
zum Beispiel der Temperatur) oder der der Abgasmenge entsprechenden Durchsatzmenge des Schweröls
erzeugt wird.
An der Auslaßseite eines Unterfeuerungs-Gebläses ist eine Luftzufuhr 6 angeordnet; die Anordnung weist
weiterhin einen handbetätigten Schieber 7, eine Düse 8 zur Messung der Durchsatzmenge sowie eine Ammoniak-Mischvorrichtung
9 auf. Die von der Luftzufuhr 6 gelieferte Luftmenge, die in der Mischvorrichtung 9 mit
dem Ammoniakgas vermischt werden soil, wird durch den handbetätigten Schieber 7 in der Weise gesteuert,
daß die Ammoniakgaskonzentration im Ammoniak· Luft-Gemisch 3 bis 6% beträgt.
An der Auslaßseite eines Luftvorwärmers ist eine Heißluftzufuhr 10 vorgesehen, der ein handbetätigter
Schieber 11, eine Düse 12 zur Messung der Durchsatzmenge
und eine Heißluft-Mischvorrichtung 13 nachgeschaltet sind. Die von der Heißluftzufuhr 10 gelieferte
40 Luftmenge, die in der Mischvorrichtung 13 mit dem von der Mischvorrichtung 9 gelieferten Ammoniak-Luft-Gemisch
vermischt werden soll, wird mit Hilfe des handbetätigten Schiebers 11 derart eingestellt, daß die
Temperatur des resultierenden Gemisches 100 bis 150 0C beträgt.
Am Auslaß des Luftvorwärmers sind mehrere Abgas-Feuerrohre 14 angeordnet, wobei mehrere
Gruppen von Düsenrohren 15, bei der dargestellten Ausführungsform vier Gruppen, sowie ausbaubar in
jedes Düsenrohr 15 eingesetzte Düsen 16 vorgesehen sind.
Die Düsen 16 besitzen eine solche Form, daß ein Verstopfen bestmöglich verhindert wird. Beispielsweise
können Düsen vorgesehen sein, die gemäß F i g. 3a eine sich in Strömungsrichtung erweiternde Öffnung aufweisen,
wobei der Diffusionsbereich durch die Größe der Öffnungserweiterung festgelegt werden kann, eine
weniger verwirbelte Strömung erlügt wird und das
Fluidum zufriedenstellend verteilt w^d. Wahlweise
können gemäß Fig. 3b Düsen vorgesehen sein, deren Düsenöffnung in einem mittleren Abschnitt liegt wobei
die Düsenieile getrennt herstellbar sein können und sich daher einfach fertigen lassen und das Gas zufriedenstellend
verteilen. Schließlich kann gemäß F i g. 3c wahlweise auch eine Düse mit einem konvergierenden. Ende
verwendet werden, die eine weniger verwirbelte Strömung erzeugt. Diese Düsen werden jeweils in je 0,2
bis 0,3 ms des Feuerrohrquerschnitts angeordnet, so daß
Ammoniak ausreichend im Abgas verteilt werden kann. Außerdem ist jede Düse gemäß F i g. 4 ausbaubar in das
Düsenrohr 15 eingeschraubt, um ihr Auswechseln zu erleichtern.
Düsen oder Lochblenden 17 dienen zur Feststellung einer Verstopfung der zugeordneten Düsen 16 durch
Messung der Änderung des Druckabfalles, die auftritt, wenn eine bestimmte Düsengruppe verstopft ist und
sich die Durchsatzmenge an Ammoniakgas im zugeordneten Düsenrohr geändert hat. In die gleiche Leitung
sind Ventile 18 eingeschaltet. Die die vorstehend beschriebenen Bauteile miteinander verbindenden ausgezogenen
Linien und die an diesen Linien ingebrachten Pfeile geben die Strömungswege und die Strömungsrichtungen
des Ammoniakgases an. während die gestrichelten Linien die Luftströmungswege angeben.
In einem Ljungström-Luftvorwärmer dreht sich ein Rotor zwischen Luft niedriger Temperatur und Gas
hoher Temperatur. Aus diesem Grund wird die Temperaturverteihing des Abgases an der Auslaßseite
des Luftvorwärmers ungleichmäßig, wie dies beispjp'sweise
durch die folgende Tabelle veranschaulicht ist:
Gemessene Temperatur des Abgases am Auslaß des Luftvorwärmers (Abweichung vom Mittelwert)
Querrichtung | 2 | 5 | 3 | 2 | 4 | 5 | 0 | 6 | 7 | 8 | 9 | Mittelwert | |
I | 9 | 7 | 4 | ||||||||||
Längsrichtung | 12 | 10 | I | 3 | _ 2 | - 3 | - 7 | - 13 | -1 | ||||
5 | 13 | 1 I | 7 | 1 | - I | - 4 | - K | - 13 | 1 | ||||
b | H | 10 | 7 | 7 | j | - Γ) | — 5 | -- q | - 15 | 1 | |||
C | 4 | ί | - 7 | -K | -· I 1 | - 16 | - 1 | ||||||
d | 4 | '5 | -4 | - 5 | - 4 | - 14 | f) | ||||||
Mittelwert | 8 |
·-- l.iiufrichtunii des Rotor1·
Außerdem liegen die Schwelelsäurekomponcnten im
Abgas von einem Kessel an der l.inlaßseile des Luftvorwärmers, deren Temperatur über HV) ( liegt.
praktisch vollständig in Form von SO, '..ir. wahrend sie
am Auslaß des Luftvorwärmers infolge der Drehung des Rotors in anderer Form vorliegen. Dabei kondensiert
Seliwefclsäuregas an einem Teil der Kotorflache, wo die
Temperatur unter dem Taupunkt der Säure hegt, und verdampft an einem anderen Teil dieser fläche, wo die
Temperatur über dem Taupunkt hegt und sich die
Schwefelsaurekomponenten zur wärmeren Seite des
Rotors bewegen. Sonnt nehmen die Schwefclsäiirekoin
ponenten an der wärmeren Seile des Rotors /ii. so dall
ihre Verteilung sowie die 1 empcraturverteilung an der
Auslaßseite des Luftvorwärmers ungleichmäßig wer
den. Die tatsächlich gemessenen Mengen der Schwefel säurckomponenten sind beispielhaft in nai hstehender
Tabelle aufgeführt:
Gemessene Mengen der Schwcfclsäurekomponcnten am Auslaß des Luftvorwärmers
(Mittelwert 100%)
Querrichtung | 2 | 3 | 4 | 94 | b | 7 | 62 | 4 | Mittelwert | |
I | 115 | 68 | ||||||||
Längsrichtung | 148 | 112 | 109 | 91 | 86 | 8i | 58 | 48 | 98 | |
a | 139 | 143 | 148 | 145 | 121 | 49 | 75 | 40 | 55 | I 12 |
b | 160 | 137 | 127 | 117 | 105 | 62 | 65 | 57 | 51 | 95 |
C | 159 | 137 | 137 | 92 | 92 | 44 | 43 | 96 | ||
d | 150 | 141 | 131 | 116 | 85 | 67 | 49 | 100 | ||
Mittelwert | 152 | |||||||||
— Laufrichtung des Rotors
Mithin sind die Temperaturverteilung und die Verteilung der Schwefelsäurekomponenten an der
Auslaßseite des Luftvorwärmers infolge der Rotordrehung ungleichmäßig. Infolgedessen wird Ammoniak in
das Feuerrohr am Auslaß des Luftvorwärmers in einer Menge eingeblasen, welche der der Verteilung der
Schwefelsäurekomponenten angepaßten Menge zuzüglich einer Menge zur Kompensierung der Temperaturverteilung
entspricht. Eine größere Ammoniakmenge muß in den Teil eingeblasen werden, in welchem die
Temperatur des Abgases höher liegt, da der Schmelz punkt der Ammoniak-Schwefelsäureverbindung höher
ist, wenn das Molverhältnis von NHj : H2SO4 höher
liegt. Die berechnete Mengenverteilung des cin/.ublasenden
Ammoniaks ist in der nachstehenden Tabelle beispielhaft angegeben:
Berechnete Mengenverteilung von einzublasendem Ammoniak
(Bezüglich Temperatur kompensiert)
Querrichtung | 2 | J | 4 | 5 | 89 | b | 7 | 8 | 9 | Mittelwert | |
1 | 117 | ||||||||||
Längsrichtung | 154 | 116 | 105 | 91 | 78 | 74 | 51 | 34 | Qi | ||
a | 144 | 158 | 159 | 155 | 112 | 92 | 65 | 55 | 39 | 113 | |
b | 175 | 159 | 144 | 125 | 102 | 53 | 55 | 45 | 35 | 98 | |
C | 176 | 162 | 157 | 95 | 75 | 35 | 30 | 28 | 96 | ||
d | 166 | 158 | 143 | 120 | 75 | 57 | 45 | 34 | 100 | ||
Mittelwert | 165 |
Laufrichtung des Rotors
Die Verteilung des eingeblasenen Ammoniaks wird durch die Öffnungsdurchmesser-Verteilung der im
Feuerrohr 14 angeordneten Düsen 16 bestimmt. Aus diesem Grund müssen die Öffnungsdurchmesser der in
den verschiedenen Gruppen enthaltenen Düsen 16 vor dem Einblasen von Ammoniak auf zweckmäßige Werte
festgelegt werden, um der vorstehend aufgeführten Verteilung der Schwefelsäurekomponenten zu entsprechen.
Genaugenommen hängt die Verteilung der Schwefel-
säurekornponenten auch von der Durchsatzmenge und
der Temperatur des Abgases ab. doch ist diese Abweichung so gering, daß sie vernachlässigt werden
kann.
Das im Verdampfer 3 vollständig verdampfte Ammoniakgas wird der Ammoniak-Mischvorrichtung 9
zugeführt, während seine Durchsatzmenge durch das Ventil 5 geregelt wird, welches in Abhängigkeit von der
gemessenen Brernstoff-Durchsatzmenge arbeitet. In der Mischvorrichtung wird das zugeführte Ammoniakgas
mit von der Luftzufuhr 6 stammender Luft vermischt und bildet ein Mischgas, in welchem die
Ammoniakkonzentration 3 bis 6% beträgt. Das auf diese Weise gebildete Ammoniak-Luft-Gemisch wird
zur Heißluft-Mischvorri^htung 13 überführt, in welcher es mit der von der Heißluftzufuhr 10 stammenden
Heißluft vermischt wird, wodurch ein Ammoniak-Luft-Gemisch mit einer praktisch der Temperatur des
Abgases, d.h. von 100 bis 150°C, entsprechenden
Temperatur gebildet wird. Dieses Gemisch wird dann in
tilt* I )iisrnmh τ 15 einpck'Hel und iiber die Diisen lh in Rolor /ii scm, sondern k;mn welmelir jeder beliebige
die I eiiermhre ΙΊ eiiifebhisen. ,iikIcic l.iiflL'i hil/ei verwende! ueiden. \or;inspcsil/I.
(Ib^'leieli die !-!rfiiKliinp vorsleliLMid in Vei biiidiiii): inn il;iM er die I cTtipcriiturv erleiliing i:nd die Verleiliin^ dei
einei einen I .jiiMgstrom I .iiflviirwarinei ν er w iiulelen Sehwefelsiin1''koniponcnlen des Abjjiises im I eiicrmlir
\'·. ni'liluiif.' diii^eslelll iiiul beselirieben lsi. hraiifhl del - \ei;mdei I
I .iiiti'i hil/ei selbstu'i stiiiullich kein soklier mi' einem
I .iiiti'i hil/ei selbstu'i stiiiullich kein soklier mi' einem
I liei /ii ' III.ill /ι κ Inniiu'en
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten Kessels durch Einblasen eines Gemisches aus Ammoniak und Luft, welches auf eine der Temperatur des Abgases entsprechende Temperatur gebracht wird, in das Abgas-Feuerrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Ammoniak und Luft unter Regulierung seiner Durchsatzmenge über mehrere, mit weitem Abstand voneinander im Abgas-Feuerrohr verteilte Düsen eingeblasen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722209641 DE2209641C3 (de) | 1972-02-29 | 1972-02-29 | Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten Kessels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722209641 DE2209641C3 (de) | 1972-02-29 | 1972-02-29 | Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten Kessels |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2209641A1 DE2209641A1 (de) | 1973-09-13 |
DE2209641B2 DE2209641B2 (de) | 1977-09-08 |
DE2209641C3 true DE2209641C3 (de) | 1978-04-27 |
Family
ID=5837478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722209641 Expired DE2209641C3 (de) | 1972-02-29 | 1972-02-29 | Verfahren zur Verhinderung von Korrosion oder der Bildung eines sauren Rußes durch im Abgas vorhandene Schwefelsäurekomponenten an der Niedertemperaturseite eines ölgefeuerten Kessels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2209641C3 (de) |
-
1972
- 1972-02-29 DE DE19722209641 patent/DE2209641C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2209641B2 (de) | 1977-09-08 |
DE2209641A1 (de) | 1973-09-13 |
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