DE3021875A1 - METHOD FOR APPLYING THE SELECTIVE REDUCTION OF NITROGEN OXIDS FROM A FLAME COMBUSTION WITH THE AID OF AMMONIA - Google Patents

METHOD FOR APPLYING THE SELECTIVE REDUCTION OF NITROGEN OXIDS FROM A FLAME COMBUSTION WITH THE AID OF AMMONIA

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Description

& C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, den 9.6.198o Postfach 1949/196O Pa 8008& C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, 9.6.198o P.O. Box 1949/1990 Pa 8008

Kl./Al.Kl./Al.

PatentanmeldungPatent application

'Verfahren zur Anwendung der selektiven Reduktion von Stickoxiden aus einer Flammenverbrennung mit Hilfe von Ammoniak"'' Method for applying the selective reduction of nitrogen oxides from flame combustion with the help of ammonia "

Dje Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven oduktion von N0v, die bei den technischen Verbrennungsprozessen durch Oxidation des molekularen Stickstoffes der Luft bei hohen Temperaturen durch atomaren Sauerstoff und durch die Pyrolyse des stickstoffhaltigen Brennstoffes entstehen, durch Zugabe von Ammoniak mittels eines Trägermittelstromes in den ereich der Brennerflamme.The invention relates to a method for the selective oduction of N0 v , which arise in the technical combustion processes by oxidation of the molecular nitrogen of the air at high temperatures by atomic oxygen and by the pyrolysis of the nitrogen-containing fuel, by adding ammonia by means of a carrier medium flow in the area of the Burner flame.

Zur erfolgreichen Durchführung der selektiven Reduzierung von NO durch NH~ wird gemäß der Offenlegungschrift 2 411 672 der Esso Research & Engineering Co., Linden, N.J. (USA) neben dem Vorhandensein einer auseichenden Menge von Sauerstoff und Ammoniak nach der eaktionTo successfully carry out the selective reduction of NO by NH ~, according to the laid-open specification 2,411,672 from Esso Research & Engineering Co., Linden, N.J. (USA) in addition to the presence of an adequate Amount of oxygen and ammonia after the reaction

2 NO + 2 NK3 + i O2 ^ 2 N2 + 3 H3O2 NO + 2 NK 3 + i O 2 ^ 2 N 2 + 3 H 3 O

ein Temperaturbereich von 7o5 — Io95 ° C vorgeschlagen, wobei die optimale Temperatur bei etwa looo ° C angegeben wird.suggested a temperature range of 7o5 - Io95 ° C, the optimum temperature being given at around 100 ° C.

Es sind Verfahren bekannt, mit denen auf verschiedene Art und Weise die Reduktionsmittel in den Feuerraum ein. gegeben werden.Processes are known with which the reducing agents can be introduced into the combustion chamber in various ways. are given.

Bei einem üblichen Verfahren ist die Vorgehensweise derart, daß die Reduktionsmittel oberhalb des Flammenbcreichs in den Feuerraum mit Hilfe von Luftstrahlen oingodüst worden. Der Nachteil dieses bekannten Verfahren.'; besteht darin, daß die Art des Einbringens der Reduktionsmittel in den Feuerraum die Reduktion von Stickoxiden durch die Reduktionsmittel deshalb nicht sicherstellt, da die relativ geringe Mischungsenergie der Luftstrahlen nicht ausreicht, um einen guten Mischungsgrad der Reduktionspartner zu erzielen. Außerdem erfolgt die Mischung der Reduktionspartner zum größten Teil in Temperaturbereichen, die nicht optimale Reaktionsbedingungen gewährleisten.In a common method, the procedure is such that the reducing agents are above the flame area been oingodusted in the furnace with the help of air jets. The disadvantage of this known method. '; is that the way of introducing the reducing agent into the furnace, the reduction of Nitrogen oxides by the reducing agent therefore does not ensure, since the relatively low mixing energy the air jets are not sufficient to achieve a good degree of mixing of the reducing partners. aside from that the mixing of the reducing partners takes place for the most part in temperature ranges that are not optimal reaction conditions guarantee.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, mit dem sichergestellt ist, daß bei Zucjabe von die Stickoxide bindenden Reduktionsmittel diese mit den Reaktionsprodukten aus der Verbrennung an einem Ort und in einer Form im Feuerraum so zusammen geführt werden, daß die für die Reaktion notwendigen Voraussetzungen in Bezug auf Temperatur und Mischungsgrad erreicht werden. The present invention has therefore set itself the task of providing a method of the type described at the outset to be developed to ensure that zucjabe reducing agents binding the nitrogen oxides to these with the reaction products from the combustion be brought together in one place and in a form in the furnace so that the necessary for the reaction Requirements in terms of temperature and degree of mixing are achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Reduktionsmittel der Brennerflamme mittels eines gasförmigen und/oder flüssigen Trägermittelstromes unter Bildung eines die Brennerflamme umgebenden Schleiers zugegeben werden.To solve this problem it is proposed according to the invention that the reducing agent of the burner flame by means of a gaseous and / or liquid carrier medium flow with the formation of a flame surrounding the burner flame Veil to be added.

Als Trägermittel können verschiedene Stoffe zur Anwendung kommen. Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Trägermittel Verbrennungsluft in Form eines Teilluftstromes verwendet werden.Various substances can be used as carriers. According to a first embodiment of the invention In the process, combustion air in the form of a partial air stream can be used as the carrier medium.

Es besteht nach der Erfindung auch die Möglichkeit, als Trägermittel ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgas zu verwenden.According to the invention, there is also the possibility of using a mixture of combustion air and flue gas as the carrier medium to use.

130051/0268 ' Λ 130051/0268 ' Λ

Eine andere Möglichkeit ist, als Trägermittel reines Rauchgas einzusetzen.Another possibility is to use pure flue gas as the carrier medium.

ch dem Verfahren kann auch als Trägermittel eine wässrige Lösung verwendet werden.The process can also use an aqueous carrier medium Solution can be used.

s Reduktionsmittel kann NH, sowie sine reaktionsfähi-s reducing agent can be NH, as well as its reactive

3
geh Verbindungen, wie sie im Anspruch 6 genannt sind,
3
go connections, as they are mentioned in claim 6,

Verwendung finden.Find use.

Daüurch, daß der Ort und die Form der Zugabe der Reduktionsmittel im Bereich der Flamme unter Verwendung einesBy that the place and the form of the addition of the reducing agent in the area of the flame using a

gegeben sind, wird erreicht, daß die Reaktion der Re-are given, it is achieved that the reaction of the

:tionsmittel mit den Stickoxiden aus den Brenngasen 2ts dort erfolgt, wo die Reaktionsbedingungen verfah-: medium with the nitrogen oxides from the fuel gases 2ts takes place where the reaction conditions

Di sp foTuesday sp fo

förmigen und flüssigen Trägermittelstromes klar vor-shaped and liquid carrier medium flow is clearly

rensoptimal vorliegen.rensoptimal available.

Au 5er der Festlegung des Ortes und der Form für die ZugaDe des Reduktionsmittels kann die Wahl des Trägermittels r den Reaktionsablauf in Richtung weiterer Optimierung sinflußt werden. Dies gilt z. B., wenn Brennstoffe mitExcept for the definition of the place and the form for the access of the reducing agent can be the choice of the carrier r the course of the reaction in the direction of further optimization be flowing. This applies e.g. B. if fuels with

hoien Flanimentemperaturen die für die Reaktion notwendige Temperatur negativ beeinflussen könnten. Weiterhin ka in durch die Wahl des Impulsstromes des Trägermittels fü.r das Reduktionsmittel der Mischvorgang der Reaktionsrtner hinsichtlich einer Reaktionsoptimierung gesteuert werden.hoien flaniment temperatures that necessary for the reaction Could negatively affect the temperature. Furthermore ka in by the choice of the impulse current of the carrier means For the reducing agent, the mixing process of the reactants is controlled with a view to optimizing the reaction will.

ϊ Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beielsweise an einem Kohlenstaubbrenner nach Bild 1 nachgend beschrieben.ϊ Application of the method according to the invention is for example described below on a pulverized coal burner according to Figure 1.

dem Kernluftrohr 2, Brennstoff und Kohlenstaub-Tragtteil 1 und Mantelluftteil 3 bestehenden Brenner wirdthe core air pipe 2, fuel and pulverized coal support part 1 and jacket air part 3 existing burner

eine Primärverbrennungszone 6 erzeugt, deren Luftzahl zwischen dem o,6- bis 1,1-fachen der Stöchiometrie liegta primary combustion zone 6 is generated, the air ratio of which is between 0.6 and 1.1 times the stoichiometry

130051/0268130051/0268

Der Brenner ist so ausgebildet, daß durch bestimmte Maßnahmen (Drall der Mantelluft, konisch erweiterte Brennermündung, geschlossene Kernluft) im Inneren der Flamme eine Zone intensiver Rückströmung 5 aus einem Gebiet bereits fortgeschrittener Verbrennung erzeugt wird. Hierdurch wird das Brennstoff-Luftgemisch rasch aufgeheizt und gezündet. Die Aufheizung und Zündung kann über die Einstellung der Kernluftmenge beeinflußt werden.The burner is designed so that certain measures (swirl of the jacket air, widened conically Burner mouth, closed core air) inside the flame a zone of intense backflow 5 from a Area of already advanced combustion is generated. This makes the fuel-air mixture quick heated up and ignited. The heating and ignition can be influenced by setting the amount of core air will.

Die restliche Verbrennungsluft wird als Teilluftstrom mit Reduktionsmitteln, die mit den bei der Verbrennung entstehenden Stickoxiden reagieren sollen, über einige Düsen am Umfang so eingeblasen, daß sich um die Flamme ein Teilluftstrom-Reduktionsmittel-Schleier bildet, durch den sich außerhalb der Primärflamme die Sekundärflamme oder auch Naehroaktionszone 7 ausbildet, die über den Teilluftstrom mit Sauerstoff und Reduktionsmittel versorgt wird. Der Teilluftstrom 4 wird hierfür in einem Teilkreis angeordnet, der dem Doppelten oder mehr des Mantelluftrohrdurchmessers entspricht. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Teilluftstrom 4 mit den Reduktionsmitteln erst nach einer Strecke von etwa 1 bis Mantelluftrohrdurchmessern außerhalb der höheren Temperaturbereiche die eigentliche Flamme stromab der Brennermündung erreicht. Die Zugabe der Reduktionsmittel zum Teilluftstrom 4 erfolgt über eine Leitung 8, und zwar im Bereich des Teilluftmenge-Regulierorgans, da dort wegen sich bildender Strcmungswirbel eine gute Durchmischung gew-ährleistet ist.The remaining combustion air is used as a partial air flow with reducing agents, which are supposed to react with the nitrogen oxides produced during combustion, via some Nozzles blown in on the circumference so that a partial air flow reducing agent veil is formed around the flame the secondary flame is located outside the primary flame or also near-action zone 7, which is supplied with oxygen and reducing agent via the partial air flow will. The partial air flow 4 is arranged for this in a partial circle that is twice or more the Jacket air tube diameter corresponds. This is ensures that the partial air flow 4 with the reducing agents only after a distance of about 1 to Jacket air pipe diameters outside the higher temperature ranges reaches the actual flame downstream of the burner mouth. The addition of the reducing agent to the partial air flow 4 takes place via a line 8, and although in the area of the partial air volume regulator, there there, due to the formation of vortices, good mixing is guaranteed.

An den Abschnitten der Umfangsflache der Flamme, die nicht der Teilluftströmung 9 benachbart sind, werden durch Impulsaustausch Rauchgase aus dem Feurraum eingesogen. Hierdurch wird die Flammentemperatur erniedrigt, was zu einer günstigen Beeinflussung des Reaktionsablaufes zwischen Reduktionsmittel und gasförmigen Stickoxiden mit beiträgt.At the sections of the circumferential surface of the flame that are not adjacent to the partial air flow 9, flue gases are sucked in from the furnace by the exchange of pulses. This lowers the flame temperature, which has a beneficial effect on the course of the reaction between reducing agents and gaseous nitrogen oxides.

130051/0268 A 130051/0268 A

Claims (1)

PatentansprücheClaims Verfahren zur selekt-iven Reduktion von Stickoxiden, die bei den technischen Verbrennungsprozessen durch Oxidation des molekularen Stickstoffes der Luft bei hohen Temperaturen durch atomaren Sauerstoff und durch die Pyrolyse des stickstoffhaltigen Brennstoffes entstehen, durch Zugabe von Ammoniak mittels eines Trägermittelstromes in den Bereich der Brennerflamme, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniak und dessen Verbindungen der Brennerflamme mittels eines gasförmigen und/oder flüssigen Trägermitteistromcs unter Bildung eines die Brennerflamme umgebenden Schleiers zugegeben werden.Process for the selective reduction of nitrogen oxides, which contribute to the technical combustion processes through the oxidation of the molecular nitrogen in the air high temperatures caused by atomic oxygen and the pyrolysis of the nitrogenous fuel, by adding ammonia by means of a carrier medium flow in the area of the burner flame, characterized in that ammonia and its compounds of the burner flame by means of a gaseous and / or liquid carrier medium flow with the formation of the burner flame surrounding veil. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermittel Verbrennungsluft in Form eines Teilluftstromes ist.Method according to claim 1, characterized in that that the carrier medium is combustion air in the form of a partial air stream. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermittel ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgas ist.Method according to claim 1, characterized in that that the carrier medium is a mixture of combustion air and flue gas. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermittel aus reinem Rauchgas besteht.Method according to claim 1, characterized in that that the carrier means consists of pure flue gas. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei chnet, daß das Trägermitteleine Flüssigkeit ist.A method according to claim 1, characterized in that the carrier means is a Liquid is. 30210753021075 Verfahren nach don Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel reaktionsfähige Verbindungen von Ammoniak z. B· Ammoniumcarbonat, Ammoniumformiat "rmcT^Srnrnoniurnoxalat sowie deren Lösungen in Wasser verwericiet werden.Method according to don claims 1 to 5, characterized in that as Reducing agent reactive compounds of ammonia z. B · ammonium carbonate, ammonium formate "rmcT ^ ammonium oxalate and their solutions in water be used. 130051./0268130051./0268
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