DE313648T1 - Verfahren zur stickstoffoxydminderung und zur minimierung der herstellung sonstiger schadstoffe. - Google Patents

Verfahren zur stickstoffoxydminderung und zur minimierung der herstellung sonstiger schadstoffe.

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DE313648T1 DE198888905072T DE88905072T DE313648T1 DE 313648 T1 DE313648 T1 DE 313648T1 DE 198888905072 T DE198888905072 T DE 198888905072T DE 88905072 T DE88905072 T DE 88905072T DE 313648 T1 DE313648 T1 DE 313648T1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
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Claims (32)

u.Z.: EP-1020 EP 88 90 5072.0 Fuel Tech Inc. Patentansprüche
1. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a. die Schaffung und Durchführung eines Behandlungskonzepts, bei dem ein Behandlungsmittel in das Abgas eingebracht wird, um das Abgas unter solchen Einspritzbedingungen zu behandeln, bei denen die Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas unter den erwähnten vorbestimmten Abgasbedingungen erfolgt, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird;
b. die Überwachung des Abgaszustands, bis dessen deutliche Änderung beobachtet wird;
c. das Einstellen des erwähnten Behandlungskonzepts durch Verändern von mindestens einem der folgenden Parameter
5 i) Verdünnung und Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels ;
ii) Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels;
und
iii) Verhältnis der Bestandteile des Behandlungsmittels,
um ein eingestelltes Behandlungskonzept zu schaffen, wobei das erwähnte eingestellte Behandlungskonzept unter Bedingungen arbeitet, bei denen die Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas bei dem erwähnten geänderten Abgaszustand bewirkt wird, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der überwachte Abgaszustand aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Beschikkung der in Betrieb befindlichen Feuerungsanlage, Abgastemperatur an der Stelle, an der das erwähnte Behandlungsmittel eingespeist wird, Stickoxidgehalt, Ammoniakgehalt, Kohlenmonoxidgehalt, Gehalt des überschüssigen Sauerstoffs und deren Gemische.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der überwachte Abgaszustand die Abgastemperatur an der Stelle ist, an der das erwähnte Behandlungsmittel eingespeist wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
5'. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe, daß ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
6. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a. die Bestimmung der Kurve, die sich ergibt, wenn die Stickoxidreduktion gegen die Abgastemperatur aufgetragen wird, für jedes einer Vielzahl von Behandlungskonzepten ;
b. das Ermitteln desjenigen Behandlungskonzepts, das,
wenn es dafür geschaffen wurde, ein Abgas bei derjenigen Abgastemperatur zu behandeln, die an der Einspritzstelle vorherrscht, innerhalb seines Kurvenplateaus an dem am weitesten rechts befindlichen Punkt
arbeitet; und
c. die Durchführung des erwähnten ermittelten Behandlungskonzepts zum Behandeln des Abgases unter Bedingungen, bei denen die Verringerung der Konzentration an Stickoxiden des Abgases bewirkt wird, während die Bildung anderer Schadstoffe im wesentlichen verhindert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen
Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe, daß ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das erwähnte Behandlungsmittel eine Zusammensetzung aus folgender Gruppe
umfaßt: Harnstoff, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe und deren Gemische.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der erwähnte Kohlenwasserstoff aus folgender Gruppe gewählt wird: stickstoffhaltige Kohlenwasserstoffe, sauerstoffhaltige Koh-
lenwasserstoffe, Hydroxyamino-Kohlenwasserstoffe, heterocyclische Kohlenwasserstoffe und deren Gemische.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das erwähnte Behandlungsmittel eine wäßrige Lösung von Harnstoff oder Ammoniak umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das erwähnte Behandlungsmittel zusätzlich eine wirkungsverstarkende Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe Furfural, Zucker, Milch, Glycin, Äthylenglykol und Hexamethylentetramin, und deren Gemischen gewählt wird.
13. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel in das Abgas einbringt, das eine bekannte Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve aufweist, wobei diese ein erkennbares Plateau hat, und das Einbringen unter solchen Bedingungen erfolgt, bei denen die Verringerung der Konzentration an Stickoxiden im Abgas während einer Reaktion oder einer Serie von Reaktionen, die durch das erwähnte Behandlungsmittel erleichtert werden, bewirkt wird, und man die Einspritzstelle so einstellt, daß das erwähnte Einspritzen bei einer anderen Abgastemperatur erfolgt und die erwähnte Reaktion oder Serie von Reaktionen auf der erwähnten Stickoxxdreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve auf die rechte Seite des Plateaus gebracht wird.
14. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a. die Bestimmung des an einer Einspritzstelle bestehenden Abgaszustandes;
b. das Einspeisen in das Abgas eines Behandlungsmittels mit einer bekannten Kurve, die ein erkennbares PIa-
teau hat und die sich ergibt, wenn die Stickoxidreduktion gegen die Abgastemperatur aufgetragen wird,
wobei das Behandlungsmittel die Verringerung der
Stickoxidkonzentration des Abgases bei den vorbestimmten Abgasbedingungen durch eine Reaktion oder
eine Serie von Reaktionen bewirkt, die durch das erwähnte Behandlungsmittel erleichtert werden;
c. die Anpassung der Bestandteile, der Verdünnung/Zugaberate oder des Verhältnisses der Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels in der
Weise, da/3 dadurch die erwähnte Kurve verschoben
wird, und wodurch erzielt wird, da/3 das erwähnte Behandlungsmittel so eingespeist wird, da/3 man auf der rechten Seite des Plateaus der erwähnten verschobenen Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve arbei-
tet.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu ver-
grö/3ern, bis ein vorbestimmtes Höchstma/3 an anderen
Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittel erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe, ' da/3 ein vorbestimmtes Höchstma/3 an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
17. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a. das Einspeisen eines Behandlungsmittels in das Abgas unter Bedingungen, bei denen die Stickoxidkonzentration im Abgas durch eine Reaktion oder eine Serie von Reaktionen bewirkt wird, die durch das erwähnte Behandlungsmittel erleichtert werden; und
b. das Verändern von mindestens einem der folgenden Parameter:
i) Verdünnung und Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels ;
ii) Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels;
iii) Verhältnis der Bestandteile des Behandlungsmittels; und
iv) Einspritzstelle,
wobei die erwähnte Reaktion oder die Serie von Reaktionen in Richtung auf eine Verringerung der Bildung anderer Schadstoffe gebracht wird, während das Ausmaß der Stickoxidreduktion im wesentlichen aufrechterhalten bleibt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe,
da/3 ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
20. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestma/3 herabgesetzt wird, umfassend:
a. die Schaffung und Durchführung eines ersten Behandlungskonzepts, bei dem ein Behandlungsmittel in das Abgas eingebracht wird, um das Abgas unter solchen Bedingungen zu behandeln, bei denen die Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas durch eine Reaktion oder eine Serie von Reaktionen bewirkt wird, die durch das erwähnte erste Behandlungskonzept erleichtert werden;
b. die Bestimmung für das erwähnte Behandlungsmittel derjenigen Stelle auf der Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve, bei der das erwähnte erste Be- handlungskonzept durchgeführt wird;
c. das Einstellen des erwähnten ersten Behandlungskonzepts durch Verändern von mindestens einem der folgenden Parameter
i) Verdünnung und Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels;
ii) Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels;
und
iii) Verhältnis der Bestandteile des Behandlungsmittels,
um ein zweites Behandlungskonzept zu schaffen; und
d. die Bestimmung der Stelle auf der Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve, bei der das erwähnte zweite Behandlungskonzept durchgeführt wird,
wobei sich die Stelle, bei der das erwähnte zweite Behandlungskonzept durchgeführt wird, auf ihrer Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve weiter rechts befindet, als die Stelle auf ihrer Stickoxidreduktion
vs. Abgastemperatur-Kurve, bei der das erwähnte erste
Behandlungskonzept durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem zusätzlich die
Schritte c und d wiederholt werden, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß der Anwesenheit anderer Schadstoffe im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um
das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen
Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
15
23. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem zusätzlich die Zuga-. . . . berate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe, daß ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
24. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer
Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a. das Einspeisen eines Behandlungsmittels in das Abgas unter Bedingungen, bei denen die Stickoxidkonzentration im Abgas durch eine Reaktion oder eine Serie von Reaktionen bewirkt wird, die durch das erwähnte
Behandlungsmittel erleichtert werden; und
b. das Verändern von mindestens einem der folgenden Parameter;
i) Verdünnung und Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels ;
ii) Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels;
iii) Verhältnis der Bestandteile des Behandlungsmittels ; und
iv) Einspeisstelle des erwähnten Behandlungsmittels, wobei die erwähnte Reaktion oder Serie von Reaktionen in Richtung auf eine Verringerung der Bildung anderer Schadstoffe gebracht wird, während das Ausma/3 der Stickoxidreduktion im wesentlichen aufrechterhalten bleibt.
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25. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestma/3 herabgesetzt wird, umfassend:
a. die Schaffung und Durchführung eines Behandlungskonzepts, bei dem ein Behandlungsmittel in das Abgas unter solchen Bedingungen eingebracht wird, bei denen die Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas bewirkt wird, während gleichzeitig die Bildung anderer Schadstoffe bei der Beschickung eines sich in Betrieb befindenden Kessels auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird;
b. die Überwachung der Kesselbeschickung, bis eine deutliehe Änderung dieser Beschickung beobachtet wird;
c. das Einstellen des erwähnten Behandlungskonzepts durch Verändern von mindestens einem der folgenden Parameter:
i) Verdünnung und Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels;
ii) Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels; iii) Verhältnis der Bestandteile des Behandlungsmittels; und
iv) normalisiertes stöchiometrisches Verhältnis, um ein eingestelltes Behandlungskonzept zu schaffen, wobei das erwähnte eingestellte Behandlungskonzept unter Bedingungen arbeitet, bei denen die Verringerung der
Konzentration an Stickoxiden im Abgas bewirkt wird, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das erwähnte Behandlungskonzept mittels eines von der Beschickung abhängigen, den Kessel charakterisierenden Faktors eingestellt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen im wesentlichen erreicht, aber nicht überschritten wird.
28. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem zusätzlich die Zugaberate des erwähnten Behandlungsmittels erhöht wird, um das normalisierte stöchiometrische Verhältnis zu vergrößern, bis ein vorbestimmter Sollwert an Stickoxidreduktion im wesentlichen erreicht wird, mit der Maßgabe, daß ein vorbestimmtes Höchstmaß an anderen Schadstoffen nicht überschritten wird.
29. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden in einem Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, während die Bildung anderer Schadstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, umfassend:
a· das Einspeisen in ein Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs eines Behandlungsmittels, mit einer bekannten Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve, die ein erkennbares Plateau hat, wobei das Behandlungsmittel die Verringerung der Stickoxidkonzentration des Abgases bei den vorbestimmten Abgasbedingungen durch eine Reaktion oder eine Serie von Reaktionen bewirkt, die durch das er-
wähnte Behandlungsmittel erleichtert werden, und wobei das erwähnte Behandlungsmittel unter solchen Bedingungen eingespeist wird, da/3 die Einspritzung auf der Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve an einer rechts auf dem Kurvenplateau befindlichen Stelle der Kurve erfolgt;
b. die Anpassung der geeigneten Bestandteile, der Verdünnung/Zugaberate oder des Verhältnisses der Bestandteile des erwähnten Behandlungsmittels in der Weise, da/3 dadurch die erwähnte Kurve verschoben wird, und wodurch erzielt wird, da/3 das erwähnte Behandlungsmittel so eingespeist wird, da/3 man auf dem Plateau der erwähnten verschobenen Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve, arbeitet.
30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Schritt b. wiederholt wird, bis die Einspritzung auf dem Plateau der verschobenen Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve erfolgt.
31. Verfahren zum Ermitteln des Zustandes eines Abgases aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, umfassend die Schaffung und Durchführung eines Behandlungskonzepts mit einer bekannten Stickoxidreduktion vs.
Abgastemperatur-Kurve, bei dem ein Behandlungsmittel in das Abgas unter solchen Bedingungen eingebracht wird, bei denen die Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas bewirkt wird; die Bestimmung der Konzentration an Stickoxiden, Ammoniak und Kohlenmonoxid im Abgas bei und stromabwärts von der Einspeisung des erwähnten Behandlungsmittels; und das Ermitteln des Zustandes des Abgases durch Herstellen einer Beziehung für das durchgeführte Behandlungskonzept zwischen der Konzentration an Stickoxiden, Ammoniak und Kohlenmonoxid und der Stickoxidreduktion vs. Abgastemperatur-Kurve.
32. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem man die Bestimmung der Beschickung des sich in Betrieb befindlichen Kessels aus dem Zustand des Abgases durch zusätzliche Bezugnahme zu einem von der Beschickung abhängigen, den Kessel charakterisierenden Faktor ermittelt.
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