DE2601077A1 - Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus verbrennungsabgas - Google Patents
Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus verbrennungsabgasInfo
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Description
Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung
von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgas und insbesondere ein Verfahren zur hochwirksamen Entfernung von Stickstoffoxiden
aus Verbrennungsabgasen von industriellen Verbrennungseinrichtungen .
Die Stickstoffoxide von NO und NOp (im folgenden als
NO bezeichnet) wirken toxisch auf den menschlichen Körper. Wenn sie im menschlichen Körper resorbiert werden, so werden
hierdurch die Körperfunktionen beeinträchtigt. Ferner bewirkt NO den photochemischen Smog. Daher ist es wichtig, wirksame
Verfahren zur Entfernung von N0„ zu entwickeln. Insbesondere
ist es wichtig, N0„ aus Verbrennungsabgasen von Dampfkraftwerken,
welche eine Hauptquelle für NO v sind, zu entfernen, um auf diese Weise die Luftverschmutzung mit N0„ herabzusetzen.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Entfernung von NO aus Verbrennungsabgasen vorgeschlagen. Es ist
z.B. bekannt, NO v durch katalytische Reduktion von NO -haiti-
Λ. Λ.
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gen Verbrennungsabgas en bei etwa 200 bis 500°C mit Ammoniak
in Gegenwart eines Katalysators zu entfernen. Als Katalysator verwendet man verschiedene Metalloxide auf einem Trägermaterial.
Wenn die Sauerstoffkonzentration relativ hoch ist, so kann man NO selektiv mit Ammoniak umsetzen. Bei diesem Verfahren
ist jedoch der zu verwendende Katalysator sehr teuer und der Katalysator wird durch verschiedenste Verunreinigungen wie
Schwefeloxid, Dampf, Ruß oder dergl. des Verbrennungsabgases in seiner katalytischen Aktivität beeinträchtigt. Daher ist
es erforderlich, den Katalysator einer Reaktivierungsbehandlung und Rückgewinnungsbehandlung zu unterziehen. Ferner ist
es erforderlich, teure Apparaturen zu verwenden. Ferner ist die Durchführung dieses bekannten Verfahrens umständlich und
daher teuer, da man Druckverluste in der Katalysatorschicht kompensieren muß und da man die Temperatur des Abgases auf
einen optimalen Temperaturwert einstellen muß. Die aktive Temperatur des Katalysators ist je nach dem Katalysator typ
verschieden und der Temperaturbereich, in dem der Katalysator wirksam ist, ist zu schmal. Zum Beispiel liegt bei Verwendung
eines Platinkatalysators die aktive Temperatur im Bereich von 210 bis 35O°C. Daher sind die Kosten für die Apparatur
und für die Verfahrensdurchführung sehr hoch, so daß diese bekannten Verfahren unwirtschaftlich sind.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, NO aus NO-haltigen
Verbrennungsabgasen zu entfernen, indem man diese
Verbrennungsabgase auf 700 bis 13000C hält und in Gegenwart
von Sauerstoff mit Ammoniak oder einer Ammoniak-Vorstufe ohne Verwendung eines Metalloxid-Katalysators umsetzt. Dabei wird
NO zu Stickstoff reduziert. Dieses Verfahren bietet beträchtliche industrielle Vorteile (US-PS 3 900 554).
Die Erfinder haben nun versucht, dieses Verfahren auf verschiedenste Verbrennungsapparaturen anzuwenden. Dabei
wurden die folgenden Beobachtungen gemacht. Bei industriellen Verbrennungsgeräten, z.B. bei Boilern von Kraftwerken, sind
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gewöhnlich eine Vielzahl von Wärmeaustauschrohren aus Edelstahl in dichter Packung in der Hochtemperaturzone der Verbrennungsabgas
strömung angeordnet, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Wenn man nun die Ammoniak-Quelle in denjenigen
Bereich einführt, in dem die metallenen Wärmeaustauschrohre in dichter Packung angeordnet sind, so kommt es wegen der
raschen Temperaturs.enkung nicht zu einer ausreichenden Reduktion
des NO , und es kommt zu einer Zersetzung des Ammoniaks aufgrund der katalytischen Wirkung der metallischen Flächen,
wobei N0„ gebildet wird. Daher ist es bei industriellen Verbrennungsgeräten
wichtig, die Position genau auszuwählen, in der der Ammoniak oder die Ammoniak-Quelle eingeführt wird,
und zwar derart, daß die Dichte der metallischen Wärmeaustauschflächen stromab von dieser Position (Wärmeübergangsfläche)
begrenzt ist.
Darüberhinaus verwendet man bei verschiedenen Verbrennungsapparaten,
z.B. bei Boilern, Brennmittel, z.B. Schweröl, mit einem Gehalt an Vanadiumkomponenten. Wenn nun
in diesem Falle eine Wärmeaustauschfläche in einer * Temperaturzone des Verbrennungsgerätes von 70O0C angeordnet ist, so
wird auf der Wärmeaustauschfläche eine die Vanadiumkomponente enthaltende, im halbgeschmolzenen Zustand vorliegende Ablagerung
abgeschieden. Hierdurch wird eine Zersetzung des Ammoniaks, welcher zur Entfernung von N0„ bei oberhalb 70O0C
in das Verbrennungsabgas eingeführt wird, bewirkt. Durch diese Zersetzung wird nun eine N0x-Bildung bewirkt. Es ist
daher erwünscht, die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschflächen zu begrenzen, wenn stromab von der Position der
Ammoniakzuführung und in der Nähe der Position der Ammoniakzuführung eine mit Vanadiumkomponenten enthaltenden Ablagerungen
bedeckte Wärmeaustauschfläche angeordnet ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver- ·
fahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgasen zu schaffen, welches die oben erwähnten Nachteile
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einer Bildung von NO durch Zersetzung von Ammoniak nicht
aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch evin Verfahren
zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgasen gelöst, bei dem das Verbrennungsabgas in Gegenwart
von Sauerstoff und Ammoniak oder einer Ammoniak-Quelle oder
einer Ammoniak-Vorstufe bei 700 bis 13000C gehalten wird, und
zwar in einer Verbrennungsapparatur, bei der metallene Wärmeaustauschflächen
in einer stromab von dem auf oberhalb 700°C befindlichen Verbrennungsabgas gelegenen Zone angeordnet sind,
wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Ammoniak-Quelle dem Verbrennungsabgas in einer Position
zuführt, in der die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschoberflächen in einem Raum mit einer Verweilzeit des Ver-
-2 2 brennungsabgases von bis zu 1 see weniger als 0,5 x 10 m
pro 1 Nm-5/H der Verbrennungsgasströmung beträgt und wobei
die Temperatur des Verbrennungsabgases am Auslaß dieses Raums oberhalb 7000C liegt.
Wenn man eine Verbrennungsapparatur wählt, bei der die Wärmeaustauschfläche mit einer Vanadiumkomponenten enthaltenden
Ablagerung bedeckt sind, so beträgt vorzugsweise die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschoberflächen in
einem Raum mit einer Verweilzeit des Verbrennungsabgases von bis zu 1 see weniger al
brennungsabgasströmung.
brennungsabgasströmung.
bis zu 1 see weniger als 0,4 χ 10 m pro 1 Nnr/H der VerDie
bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Verbrennungseinrichtung umfaßt eine Vielzahl von
Wärmeaustauschrohren zur Erzeugung von überhitztem Dampf oder dergl. Diese Wärmeaustauschrohre befinden sich in einer
Hochtemperaturzone mit einer Temperatur von mehr als 7000C.
Die Wärmeaustauschflächen bestehen aus verschiedenen Metallen, z.B. aus Stahl. Bei der Verbrennungsapparatur handelt es sich
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um eine industrielle Verbrennungsapparatur, z.B. um einen
Boiler eines Kraftwerks oder dergl. Es ist insbesondere wichtig, das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer
Verbrennungsapparatur anzuwenden, welche eine Vielzahl von
Wärmeaustauschrohren zur Erzeugung von überhitztem Dampf oder dergl. in einer Hochtemperatürzone mit einer Temperatur von
mehr als 7OO°C aufweist, wobei die Wärmeaustauschfläche (Wärmeübergangsflächen) mit Vanadiumkomponenten enthaltenden
Ablagerungen bedeckt sind (als Ergebnis einer derzeitigen oder vorherigen Verwendung eines Vanadiumkomponenten enthaltenden
Brennstoffs). Boiler für Kraftwerke, welche durch Verbrennung Von Schweröl betrieben werden, weisen solche
Vanadiumkomponenten enthaltende Ablagerungen auf. Die Vanadiumkomponenten können in einer Form vorliegen, in der ein
Vanadiumatom mit Sauerstoffatomen (in verschiedenen Bindungszuständen) kombiniert ist. Diese Vanadiumkomponenten werden
durch Verbrennung eines Vanadiumkomponenten enthaltenden" Brennstoffs gebildet. Ablagerungen mit einem Gehalt an Vanadiumkomponenten
zeigen eine katalytische Aktivität zur Umwandlung
von Ammoniak in NO . Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren bei diesem Anwendungsfall besonders vorteilhaft.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht in der Schaffung eines Trockenverfahrens zur Entfernung von NO aus Verbrennungsabgasen
durch Versetzen des Verbrennungsabgases
mit einer Ammoniakquelle ohne Anwendung eines Katalysators, wobei die Position der Zufuhr der Ammoniak- Quelle speziell
ausgewählt wird. Es ist unumgänglich, daß bei Einführung der Ammoniak-Quelle Sauerstoff in dem Verbrennungsabgas vorliegt.
Das Verbrennungsabgas enthält gewöhnlich eine gewünschte Sauerstoffmenge. Wenn der Sauerstoffgehalt zu gering
ist, so ist es bevorzugt, das Verbrennungsgas mit Luft zu verdünnen, um den Sauerstoffgehalt auf mehr als 0,1 o
und insbesonder auf 2 bis 15 Vol-# zu bringen.
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Die Menge der Ammoniak-Quelle wird unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und des NC^-Entfernungsgrades
ausgewählt. Sie liegt vorzugsweise im Bereich des etwa 0,5- bis 50fachen und insbesondere des etwa 1- bis
20fachen der NO -Konzentration im Gesamtgas. Wenn ein Ammoniak-Überschuß
verwendet wird, so kann der nichtumgesetzte Ammoniak aus dem Verbrennungsabgas durch Waschen mit einer Mineralsäure
oder durch Nachbehandlung mit anderen herkömmlichen Zersetzungsmethoden entfernt werden. Andererseits ist es
auch möglich, nur einen Teil des NO durch Einführung einer zu geringen Menge der Ammoniak-Quelle zu entfernen und dann
das restliche NO nach einer anderen Methode zu entfernen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das NO-haltige Verbrennungsabgas in Gegenwart des Sauerstoffs und
der Ammoniak-Quelle auf einer Temperatur von 700 bis 13000C
und vorzugsweise von 800 bis 1100°C gehalten. Im allgemeinen geht die Reduktion des NO leicht vonstatten, und zwar auch
bei relativ niedriger Temperatur, wenn man einen Ammoniaküberschuß einsetzt. Es ist jedoch schwierig, das NO in wirk- ·
samer Weise bei einer Temperatur unterhalb 700°C zu entfernen. Bei Temperaturen oberhalb 1300°C wird eine Oxydation des
Ammoniaks bewirkt. Ferner ist es vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit nachteilig, eine Temperatur oberhalb 13000C
zu wählen. Die Zeitdauer, während der das Verbrennungsabgas bei der Temperatur gehalten werden muß, hängt ab von dem Grad
der Verteilung der Ammoniak-Quelle in dem Verbrennungsgas.
Wenn der Ammoniak gleichförmig zugemischt wird, so reicht eine Zeitdauer in der Größenordnung von weniger als 0,01 see
aus. Bevorzugt ist jedoch eine Zeitspanne in der Größenordnung von etwa 1 see, gerechnet von der Position der Zuführung der
Ammoniak-Quelle an, da die gleichförmige Verteilung des Ammoniaks durch Diffusion eine bestimmte Zeit erfordert.
Es ist wichtig, bei einem Boiler einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Daher sind selbst in dieser speziellen
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Temperaturzone eine große Anzahl von Wärmeaustauschrohren auf kleinem Raum angeordnet. Die metallenen Wärmeaustauschflächen
mit einer großen Oberfläche sind stromab von der Position der Ammoniak-Quellenzufuhr angeordnet, so daß die
Temperatur des Verbrennungsabgases rasch unter die wirksame Reaktionstemperatur absinkt, und zwar vor Erzielung einer genügenden
NO -Reduktion. Daher kommt es zu einer Zersetzung der Ammoniak-Quelle und zu einer teilweisen Oxydation des
Ammoniaks zu NO , so daß der Gehalt des Verbrennungsabgases an NO erhöht wird.
Ji-
Daher ist es äußerst wichtig, die Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle sorgfältig auszuwählen, und zwar derart,
daß die Wärmeübergangsflächen der Wärmeaustauschoberflächen innerhalb eines Raums mit einer Verweilzeit des Verbrennungsabgases von bis zu 1 see (stromab von der Zufuhrposition)
—ρ ρ ^
weniger als 0,5 x 10" m pro 1 Nm /H der Verbrennungsgasströmung beträgt. Wenn die Wärmeaustauschflächen mit Vanadiumkomponenten enthaltenden Ablagerungen bedeckt sind, so sollte die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschoberflächen in einem Raum mit einer Verweilzeit des Verbrennungsabgases von bis zu 1 see (stromab von der Zufuhrstelle) vorzugsweise weniger als 0,4 χ 10"" m pro 1 Nnr/H der Verbrennungsgasströmung betragen.
weniger als 0,5 x 10" m pro 1 Nm /H der Verbrennungsgasströmung beträgt. Wenn die Wärmeaustauschflächen mit Vanadiumkomponenten enthaltenden Ablagerungen bedeckt sind, so sollte die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschoberflächen in einem Raum mit einer Verweilzeit des Verbrennungsabgases von bis zu 1 see (stromab von der Zufuhrstelle) vorzugsweise weniger als 0,4 χ 10"" m pro 1 Nnr/H der Verbrennungsgasströmung betragen.
Ein höherer NO -Entfernungsgrad kann erzielt werden, wenn man die Wärmeübergangsfläche senkt. Eine kleinere Wärmeübergangsfläche
der Wärmeaustauschoberflächen ist jedoch unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades des Boilers pro
Volumeneinheit nicht bevorzugt. Demgemäß kann eine optimale Wärmeübergangsfläche unter einer Abwägung dieser verschiedenen
Gesichtspunkte ausgewählt werden. Im allgemeinen beträgt die Wärmeübergangsfläche vorzugsweise weniger als 0,4 χ 10 m
-? 2 und insbesondere 0,2 bis 0,3 x 10 m .
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Die Wärmeaustauschrohre bestehen gewöhnlich aus
Stahl, z.B. aus verschiedenen Kohlenstoffstählen, Stahllegierungen oder rostfreiem Stahl oder dergl. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man gewöhnlich Wärmeaustauschrohre mit Wärmeaustauschflächen aus Stahl, welche
direkt von dem Verbrennungsgas berührt werden. Die Wärmeaustauschflächen können mit Ablagerungen bedeckt sein, welche Vanadiumkomponenten enthalten. Die Position der Zufuhr der
Ammoniak-Quel3£ sollte derart gewählt werden, daß sie nicht
von der Flamme erreicht wird. Es ist bevorzugt, eine Berührung zwischen der Ammoniak-Quelle und der Flamme zu verhindern, da in diesem Falle der Ammoniak zersetzt wird und
durch Berührung mit der Flamme in NO__ umgewandelt wird.
Stahl, z.B. aus verschiedenen Kohlenstoffstählen, Stahllegierungen oder rostfreiem Stahl oder dergl. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man gewöhnlich Wärmeaustauschrohre mit Wärmeaustauschflächen aus Stahl, welche
direkt von dem Verbrennungsgas berührt werden. Die Wärmeaustauschflächen können mit Ablagerungen bedeckt sein, welche Vanadiumkomponenten enthalten. Die Position der Zufuhr der
Ammoniak-Quel3£ sollte derart gewählt werden, daß sie nicht
von der Flamme erreicht wird. Es ist bevorzugt, eine Berührung zwischen der Ammoniak-Quelle und der Flamme zu verhindern, da in diesem Falle der Ammoniak zersetzt wird und
durch Berührung mit der Flamme in NO__ umgewandelt wird.
Wie bereits erwähnt, kann die Reduktion des NO bei Temperaturen oberhalb 700°C bewirkt werden. Wenn die Temperatur
in der Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle in der Nähe von 700°C liegt, so kann es geschehen, daß eine ungenügende
Menge N0__ reduziert wird. Daher ist es bevorzugt,
die Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle innerhalb einer Zone von 750 bis 13000C und insbesondere von 800 bis 11000C auszuwählen. Wenn man die Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle unter diesem Gesichtspunkt bei einem schon fertiggestellten Boiler auswählen kann, so bestehen keine Probleme. Andererseits ist es jedoch vorteilhaft, einen neuen Boiler
herzustellen, bei dem die Zufuhr der Ammoniak-Quelle in dem optimalen Bereich gewählt ist. Die Verwendung eines solchen neuen Boilers bietet daher erhebliche Vorteile.
die Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle innerhalb einer Zone von 750 bis 13000C und insbesondere von 800 bis 11000C auszuwählen. Wenn man die Position der Zufuhr der Ammoniak-Quelle unter diesem Gesichtspunkt bei einem schon fertiggestellten Boiler auswählen kann, so bestehen keine Probleme. Andererseits ist es jedoch vorteilhaft, einen neuen Boiler
herzustellen, bei dem die Zufuhr der Ammoniak-Quelle in dem optimalen Bereich gewählt ist. Die Verwendung eines solchen neuen Boilers bietet daher erhebliche Vorteile.
Bei der Zufuhr der Ammoniak-Quelle, z.B. des Ammoniaks
oder einer Ammoniak-Vorstufe wie Ammoniumcarbonat,ist es bevorzugt,
eine möglichst gleichförmige Verteilung in dem Ver- · brennungsgas herbeizuführen. Dies geschieht in herkömmlicher
Weise. Die Ammoniak-Quelle kann mit einem Gas verdünnt werden, welches die Reduktion des NO nicht inhibiert. -Wenn die Posi-
609829/0804
tion der Zufuhr der Ammoniak-Quelle bei einer relativ hohen Temperatur liegt, so verwendet man vorzugsweise ein mit
einem Mantel versehenes Einleitungsrohr zur Einleitung der Ammoniak-Quelle. Dieses Einleitungsrohr wird mit einem Kühlmittel,
welches durch den Mantel fließt, gekühlt. Hierdurch werden bessere Ergebnisse erzielt.
Der Mechanismus der Entfernung des NO nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist nicht geklärt. Es ist jedoch klar, daß NCL. zu Stickstoff reduziert wird und daß die Gegenwart
von Sauerstoff und Ammoniak in der Hochtemperatürzone
erforderlich ist. Demgemäß unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich von den herkömmlichen Verfahren
zur Entfernung von NO■ , welche bei niedriger Temperatur von
200 bis 500°C in Gegenwart eines Katalysators vom Metalltyp arbeiten. Die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens betragen
weniger als 1/10 der Kosten des wirtschaftlichsten herkömmlichen Verfahrens. Somit wird erfindungsgemäß ein
vorteilhaftes Verfahren zur Entfernung von NO v geschaffen,
welches sich insbesondere zur Anwendung in Verbindung mit industriellen Verbrennungsapparaturen eignet, welche große
Verbrennungsgasvolumen liefern (Boiler).
Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verhinderung eines Kontakts zwischen der Flamme und dem
Ammoniak-Einleitungsrohr ein Abfangelement vorsehen. Die Düsen der Ammoniak-Einleitungsrohre können stromab von der
Verbrennungskammer angeordnet werden, und zwar derart, daß die Ammoniak-Quelle gleichförmig in dem Verbrennungsabgas
verteilt wird. Die Raumgeschwindigkeit des Verbrennungsabgases beträgt weniger als 200 000 Vol./Vol./h und vorzugsweise weniger
als 50 000 Vol./Vol./h. Es ist bevorzugt, einen Ofen aus einem nichtmetallischen, feuerfesten Material zu verwenden,
z.B. aus Silikat, Agalmatolith, Schamotte oder einem feuerfesten Siliciumoxid-Material.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiele 1 "bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Ss v/ird ein Verbrennungsofen für die Verbrennung von
Brennöl vom Kohlenwasserstofftyp verwendet. Stromab von der
Verbrennungskammer v/ird ein Verbrennungsgaskanal mit einer Quersclmittsflache von 0,3 ι χ 0,3 m vorgesehen. Ein Verbrennungsabgas
mit einem durchschnittlichen NO -Gehalt von
190 YgI = -ppm strömt siit einem Durchsatz von 70 Nm9/H aus.
Ss wird ein Aaanoniakeinleitungsrohr mit Düsen und einem Kühlmantel
zur Kühlung der Außenfläche des Rohrs mit einem Kühlgas
verwendst. Dieses Ammoniakeinleitimgsrohr wird in der Nähe
des Einlasses des Kanals angeordnet, und zwar in einer Position, welche einerseits nicht von der Flamme erreicht wird und in der
andererseits eine Temperatur von 1O5G°C vorliegt. Durch das
Ammoniakeinleitungsrolir wird eine Gasmischung aus mit Stickstoff verdünntem Ammoniak eingeführt. Diese Gasmischung strömt
mit einem spezifischen Durchsatz durch die Düsen in das Verbrennungsgas. Von der· Position der Ammoniakzufuhrdüsen stromabwärts
wird nun ein Raum ins Äuge gefaßt, in dem die Verweilzeit
des Verbrennungsabgases weniger als 1 see beträgt. In
diesem Raum wird die gewünschte Anzahl von Wärmeaustauschrohren mit Edelstahloberflächen gleichförmig verteilt, so daß
in diesem Raum jeweils eine bestimmte Wärmeübergangsfläche vorliegt. Die Temperatur des Dampfes und der Dampfdurchsatz
durch das Innere der Wärmeaustauschrohre werden derart gesteuert, daß man am Auslaß des oben definierten Raums die jeweilige
spezifische Temperatur des Verbrennungsabgases erhält. Das
Material der Wärmeaustauschrohre wird variiert. Ferner wird der Durchsatz des Ammoniaks variiert. Außerdem wird das Verhältnis
der Wärmeübergangsfläche zum Durchsatz des Verbrennungsabgases variiert. Der NO -Gehalt im Verbrennungsabgas am
Auslaß des Abgaskanals wird durch Chemilumineszenz-Analyse gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
609829/080 4
Versuch
Beisp.
Beisp.
Vergl.Beispiele
Beisp. 3 Beisp. 4 Beisp. 5 Beisp. 6 1 .2 3
CD O CO 00 PO CO
Wärmeaustausch- Edelstahlrohrmaterial * rohr
SUS321HTB
Verhältnis d. 0,3x10 Wärmeübergangsfläche
zum Durchsatz (m2/Nm3/H)
-2
NE*-Durchsatz (Nl/H) Temp.am Auslaß
d.definierten Raums (0C) NOx-Gehalt am
Auslaß d.Abgaskanals (Vol-ppm) NOx-Entfernungsgrad
(%)
Bemerkungen: STB-42: STBA-24: SUS321HTB:
50
700
29
85
JISG 3461 JISG 3462 JISG 3463
Edelstahlrohr SUS321HTB
0,5x10
50 700
46 76 Edelstahl- Stahlle- Kohlenstoffrohr gierungs- Stahlrohr
SUS321HTB rohr STB-42
STBA-24
SUS321HTB rohr STB-42
STBA-24
0,5x10
-2
0,5x10
-2
50
700
700
73
0,5x10
-2
50
700
48
75
50
95
Boiler und Wärmeaustauschrohre aus Kohlenstoffstahl Boiler und Wärmeaustauschrohre aus legiertem Stahl
Boiler und Wärmeaustauschrohre aus rostfreiem Stahl
SUS
321
HTB
321
HTB
0,5
50
27
SUS STBA-321 24 HTB
1,0 1,0
50 50
(700) 600 400 400
139 150 152
21 20
* In Beispiel 6 wurden keine Wärmeaustauschrohre in dem speziellen Raum angeordnet, welcher sich von der Position
der Ammoniakeinleituiigsrohre stromab bis zu der Position
erstreckt, bei der die Verweilzeit des Verbrennungsabgases weniger als 1 see beträgt. Alle Wärmeaustauschrohre werden
stromab von diesem Raumvolumen angeordnet und die Temperatur des Verbrennungsabgases am Auslaß ,des Verbrennungsgaskanals
beträgt 70O0C.
Beispiele 7 bis 10 und Vergleichsbeispiele k bis 6
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 werden die gleichen Tests durchgeführt, wobei man jedoch Wärmeaustauschrohre
verwendet, deren Außenflächen mit einer Ablagerung bedeckt sind, welche mehr als 30 Gew.% Vanadiumoxide und andere Metallverbindungen,
z.B. Verbindungen des Eisens, Nickels, Natriums oder dergl., enthält. Diese Ablagerungen bilden sich bei
einem langen Betrieb mit einem Brennmittel, welches Vanadiumkomponenten enthält. Die Testbedingungen und die Testergebnisse
sind in Tabelle II zusammengestellt.
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Test
8·
10
Vergleichsbeispiele
Verhältnis der Wärmeübergangsfläche zum Durchsatz (m2/Nm5/H)
Nil·* -Durchsatz 3 (Nl/H)
NOx-Gehalt am Auslaß des Kanals
(VoI -ppm)
ΝΟγ-Entfernungsgrad (%)
O,40x1Ο"2 0,40x10"
50
55
71
25
108
43
0,20x10"
50
50
0
50
50
95
0,80x10-2 0,80x10"2 0,20x10""2
169
1,1
25
180
190
In Beispiel 10 wurden keine Wärmeaustauschrohre in dem speziellen Raum angeordnet, welcher sich von der
Position der Ammoniakzufuhrdüsen stromab bis zu derjenigen
Position erstreckt«, in der die Verweilzeit des Verbrennungsaogases
"weniger als 1 see beträgt, Alle Wärmeaustauschrohre
vrerden stromab von diesem Raumvolumen angeordnet und die
Temperatur des Verbrennungsabgases am Auslaß des Verbrennungsgaskanals beträgt 7000C.
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Claims (2)
1. Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus
einem Verbrennungsabgas in einer Verbrennungseinrichtung mit Wärmeaustauschflächen in einer Zone mit einer Temperatur
von mehr als 7000C, wobei man das Verbrennungsabgas in Abwesenheit
eines Katalysators und in Gegenwart von Sauerstoff und einer Ammoniak-Quelle bei 700 bis 1300°C hält, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Ammoniak-Quelle an einer derart gewählten Position in das Verbrennungsabgas einführt, daß
die Wärmeübergangsfläche der Wärmeaustauschoberflächen innerhalb eines sich von der Position der Einleitung der Ammoniak-Quelle
stromabwärts erstreckenden Raums, in dem die Verweilzeit des Verbrennungsgases bis zu etwa 1 see beträgt,
weniger als etwa 0,5 x 10" m pro 1 Nnr/H der Verbrennungsgasströmung
beträgt und daß die Temperatur des Verbrennungsgases am Auslaß dieses Raums oberhalb 700°C liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschflächen metallene Wärmeaustauschflächen
sind.
3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschflächen mit Vanadiumkomponenten
enthaltenden Ablagerungen bedeckt sind und daß die Wärmeübergangsfläche in dem stromab von der Position der
Einleitung der Ammoniak-Quelle gelegenen Raum mit einer Verweilzeit des Verbrennungsgases von bis zu etwa 1 see weniger
als etwa 0,4 χ 10 m pro 1 Nnr/H der Verbrennungsgasströmung
beträgt.
609829/0804 original inspected
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP50006174A JPS5181776A (ja) | 1975-01-13 | 1975-01-13 | Nenshohaigasunodatsushohoho |
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| DE2601077C2 DE2601077C2 (de) | 1987-05-27 |
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Family Applications (1)
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