DE3317507C2

DE3317507C2 - Verfahren zur Verminderung des NO↓X↓-Gehaltes in Rauchgasen einer Schmelzfeuerung

Info

Publication number: DE3317507C2
Application number: DE19833317507
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach Leikert
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE3317507A1

Abstract

Verfahren zur Verminderung der NOX-Bildung von Rauchgasen aus einer Brennstaubfeuerung für Schmelzkammerkessel, wobei die Rauchgase aus der Schmelzkammer unter einer Umlenkung von 180° einen Schlackenfangrost durchströmen, wobei den aus dem Brennersystem der Brennstaubfeuerung entstammenden Rauchgasen zusätzlich im Außenbereich der Brennerflammen Zusatzluft zugegeben wird, der aus dem Feuerraum austretende Rauchgasstrom bei Umlenkung und Durchtritt durch den Schlackenfangrost einer innigen Durchmischung unterworfen wird und den Rauchgasen in der dem Schlackenfangrost nachgeschalteten Nachbrennkammer Zusatzbrennstoff und/oder Zusatzluft, vorzugsweise im Bereich einer Ausbuchtung der Rückwand, zugegeben werden.

Description

und
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 11—11 der F i g. 1.

In einem Abschnitt I (Schmelzkammer) wird unter den Brennern 1 jeweils eine Primärverbrennungszone gebildet, in der der Brennstaub in unterstöchiometrischem Verhältnis gezündet und verbrannt wird. Über in Wandnähe der Schmelzkammerwandungen angeordnete Düsen 2 wird Zusatzluft beigegeben, um eine gestufte Verbrennung zu erreichen, die die Bildung von Brennstoff-NOx unterdrückt, und die wegen ihrer Wandnähe eine Rohrwandkorrosion infolge reduzierender Atmosphäre verhindert, sowie den Restausbrand des Brennstoffes weiterführt. Zusätzlich zu der über die Brenner zugeführten Luft wird so viel Zusatzluft im Außenbereich der Brennerf.ammen zugeführt, daß insgesamt niedriger Gesamtluftüberschuß erreicht wird.

In einem Abschnitt II erfolgt durch einen Schlackenfangrost 3 eine intensive Mischung der Verbrennungspartner in den Rauchgasen. Bei der sich hierdurch einstellenden Nachverbrennung bildet sich eine Flammenfront mit reaktionskinetischen Bedingungen, die das aus der Behandlungszone I mit hohem Gehalt an thermischem NOx beladene Rauchgas so beeinflussen, daß ein Abbau von Stickoxiden erfolgt.

Ein dritter Behandlungsabschnitt III zur NOx-Verminderung der Rauchgase liegt im Endbereich einer auf den Schlackenfangrost 3 nachfolgenden Nachbrennkammer 4. In diesem Endbereich wird eine zweite nachgeschaltete Flammenfront durch die Zugabe von Zusatzbrennstoff oder Zusatzbrennstoff und Zusatzluft über Düsen 5 erzeugt, wobei — ähnlich wie im Behandlungsabschnitt II — ein Abbau von thermischem Stickoxid erfolgt. Begünstigt wird der Abbau von thermischem NOx in diesem Abschnitt III noch dadurch, daß die Rauchgastemperatur deutlich unter der Rauchgastemperatur des Abschnittes II liegt.

Die Anordnung der Düsen 5 für den Zusatzbrennstoff bzw. die mit ihnen kombinierten Luftdüsen muß so erfolgen, daß eine möglichst vollständige Erfassung des Rauchgasstromes aus der Schmelzkammer erreicht wird. Hierzu ist die Anordnung der Düsen 5 in der Spit- ^ ze einer Ausbuchtung 6 der Rückwand, wie in F i g. 1 gezeigt, besonders geeignet. In den Behandlungsbereichen I, II und III werden sowohl das Brennstoff-ΝΟχ als auch das thermische NOx so stark vermindert, daß die hieraus herrührende Umweltbelastung durch die aus der Nachbrennkammer austretenden Rauchgase erheblich herabgesetzt ibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung des NOx-Gehaltes in Rauchgasen aus einer Brennstaubfeuerung für Schmelzkammerkessel mit Schmelzkammer und Strahlungszug, wobei die Rauchgase aus der Schmelzkammer unter einer Umlenkung von 180° einen Schlackenfangrost durchströmen und durchmischt in den Strahlungszug einströmen und wobei in Anwesenheit der Rauchgase ein Zusatzbrennstoff verbrannt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) unterhalb der Brenner des Brennersystems wird jeweils eine Primärverbrennungszone gebildet, in der der Brennstaub in unterstöghiometrischem Verhältnis gezündet und verbrannt wird und den aus dem Brennersystem der Brennstaubfeuerung austretenden Rauchgasen wird zusätzlich im Außenbereich der Brennerflammen Zusatzluft bei insgesamt niedrigem Gesamtluftüberschuß zugegeben und

b) den Rauchgasen wird in dem Strahlungszug des Schmelzkammerkessels der Zusatzbrennstoff oder Zusatzbrennstoff und Zusatzluft im Bereich einer Ausbuchtung an der Rückwand des Strahlungszuges im Endbereich einer auf den Schlackenfangrost folgenden Nachbrennkammer zugegeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Außenbereich der Brennerflammen zugegebene Zusatzluft im Wandbereich der Schmelzkammer zugegeben wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Aus der DE-AS 29 51 104 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem die den Strahlungszug des Schmelzkammerkessels verlassenden Rauchgase unter Zufuhr von Frischluft einer Trockenfeuerung zugeführt werden. Dabei wird durch die Zufuhr von Frischluft zu den Rauchgasen der Schmelzfeuerung ein Sauerstoffanteil an dem der Trockenfeuerung zugeführten Rauchgas-Frischluft-Gemisch von etwa 15% erzielt. Die flugasche-beladenen Rauchgase der Trockenfeuerung werden gefiltert und die anfallende Asche wird der Schmelzfeuerung aufgegeben. Da die der Trockenfeuerung zugeführte Verbrennungsluft in Form des Rauchgas-Frischluft-Gemisches einen Sauerstoffanteil von etwa 15% aufweisen soll, muß das Größenverhältnis der Trockenfeuerung zur Schmelzfeuerung etwa 4 :1 betragen, d. h. für die Herabsetzung des Anteils an Stickoxiden im Rauchgas von mit Kohlenstaub betriebenen Schmelzfeuerungen muß der nachgeschalteten Trokkenfeuerung vier mal so viel Brennstoff als Zusatzbrennstoff zugeführt werden, wie der Schmelzfeuerung als Hauptbrennstoff zugeführt wird. Die Zufuhr von Brennstaub und Verbrennungsluft ist in der einzigen Figur der DE-AS 29 51 104 rein schematisch dargestellt. Es findet sich keinerlei Hinweis auf eine gestufte Verbrennung. Der Strahlungszug erweitert sich in seinem Querschnitt von unten nach oben.

Aus der DE-AS 12 05 223 ist ein Schmelzkammerkessel mit mehreren Brennkammern und einem Strahlungszug bekannt, wobei die an der Einmündung der Brennkammern in den Strahlungszug angeordneten Schlakkenfangrost zweckmäßig schottenartig ausgebildet und sehr steil gestellt sind, so daß sie eine Richtwirkung auf die aus den Brennkammern austretenden Gassföme ausüben. Eine Strähnenbildung bei Schwachlast wird dadurch vermieden. Die Brenner des Brennersystems sind Brenner mit Kernluftrohr, dazu konzentrischem Primärluftrohr und hierzu konzentrischem Mantelluftrohr, so daß bei Betrieb der Brenner eine einstufige Verbrennung erfolgt. Der Strahlungszug ist auf seiner Rückwand mit einer den Strömungsquerschnitt der Rauchgase im Strahlungszug verringernden Nase oder Ausbuchtung versehen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem zum einen bei der Verbrennung des Brennstaubes durch das Brennersystem eine Verminderung der NOx-Konzentration erreicht wird und zum anderen die Reduktion des im Rauchgas im Strahlungszug des Schmelzkammerkessels vorhandenen NOx durch den Zusatzbrennstoff vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 erreicht.

Durch die Zugabe von Zusatzluft im Außenbereich der Brennerflammen bei insgesamt niedrigem Gesamtluftüberbchuß wird im primären Flammenbereich eine reduzierende Atmosphäre erzeugt, die die Bildung von Stickoxid aus dem Brennstoff-Stickstoff stark herabsetzt. Da die Temperatur innerhalb der Schmelzkammer zur Einhaltung eines einwandfreien Schmelzflusses deutlich über dem Aschefließpunkt liegen muß und damit oberhalb von Temperaturen, bei denen eine starke Bildung von thermischem NO* eintritt, muß durch nachfolgende Maßnahmen in Temperaturbereichen, die unterhalb der Schmelzkammertemperatur liegen, eine weitere Beeinflussung des Rauchgases mit dem Ziel weiterer ΝΟχ-Verminderung erfolgen. Danach werden die Rauchgase hinter dem Schlackenfangrost durch eine dort aus der Restverbrennung der in die Schmelzkammer eingebrachten Verbrennungspartner Brennstaub und Luft gebildeten Flammenfront durchgeleitet, wobei diese Resteverbrennung durch die im Schlackenfangrost vorgenommene innige Vermischung des Rauchgases mit seinen noch nicht ausreagierten Bestandteilen ausgelöst wird. Durch die Zugabe des Zusatzbrennstoffes oder des Zusatzbrennstoffes und Zusatzluft im Bereich einer im Endbereich der auf den Schlackenfangrost folgenden Nachbrennzone in der Rückwand des Strahlungszuges vorgesehenen Ausbuchtung wird eine Flammenfront mit solchen reaktionskinetischen Bedingungen aufgebaut, daß in dieser Flammenfront das mit dem Rauchgas zugeführte NOx weiter reduziert wird.

Durch die Zugabe des Zusatzbrennstoffes und gegebenenfalls der Zusatzluft im Bereich der Ausbuchtung wird eine möglichst vollständige Erfassung des aus der Schmelzkammer austretenden Rauchgasstromes am Ende der Nachbrennzone erreicht.

Um eine Rohrwandkorrosion im Bereich der Schmelzkammer infolge reduzierender Atmosphäre zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn die im Außenbereich der Brennerflamme zugegebene Zusatzluft im Wandbereich der Schmelzkammer zugegeben wird.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren soll die Erfindung nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Stufenschmelzfeuerung im Querschnitt