DE3331545A1 - Verfahren und anlage zum vermindern der schadstoffemission in rauchgasen von feuerungsanlagen - Google Patents

Verfahren und anlage zum vermindern der schadstoffemission in rauchgasen von feuerungsanlagen

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DE3331545A1 DE19833331545 DE3331545A DE3331545A1 DE 3331545 A1 DE3331545 A1 DE 3331545A1 DE 19833331545 DE19833331545 DE 19833331545 DE 3331545 A DE3331545 A DE 3331545A DE 3331545 A1 DE3331545 A1 DE 3331545A1
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern
  • der Schadstoffemission in Rauchgasen von Feuerungsanlagen, bei dem einer üblichen, mit Luftüberschuss in einer ersten Feuerungsanlage betriebenen Verbrennung eine Nachverbrennung im stöchiometrischen Bereich mit Verbrauch des Restsauerstoffs in einer zweiten Feuerungsanlage nachgeschaltet ist ' und anschliessend die in den Rauchgasen enthaltenen Stickoxyde katalytisch zu Stickstoff reduziert werden.
  • Ein Verfahren dieser Art beschreibt die nicht vorveröffentlichte Hauptanmeldung P 33 26 100.8; dieses Verfahren arbeitet mit einer der Reduktionsstufe für die Stickoxyde beispielsweise über einen Luftvorwärmer nachgeschalteten Rauchgasentschwefelung, in der das Rauchgas so stark abgekühlt wird, dass vor dem Einleiten in einen Kamin ein Wiedererwärmen erforderlich ist. Dies geschieht mittels aus dem Luftvorwärmer stammender und in den von der Rauchgasentschwefelung zum Kamin führenden Rauchgaskanal eingespeister Frischluft.
  • Diese Art der Rauchgasentschwefelung hat sich zwar bewährt, ist aber aufwendig und lässt die Wärmetönung der Schwefeldioxydoxydation für die thermische Leistung der Anlage ungenutzt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach der Hauptanmeldung in der Weise zu verbessern, dass der Wärmegewinn der Schwefeldioxydoxydation für die Verbesserung des Wirkungsgrades der Anlage nutzbar gemacht wird und gleichzeitig ein weitestgehend schwefelfreies Abgas anfällt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss das Schwefeldioxyd des Rauchgases vor oder nach der Reduktionsstufe für die Stickoxyde katalytisch zu Schwefeltrioxyd oxydiert wird.
  • Eine derartige katalytische Schwefeldioxydoxydation lässt sich mit sehr geringem Aufwand in die zweite Feuerungsanlage bzw. deren Stickoxydreduktion integrieren und erlaubt es, die Wärmetönung der Oxydationsreaktion ohne zusätzlichen apparativen. Aufwand zusammen mit dem Wärmeinhalt des Rauchgases aus der zweiten Feuerungsanlage nutzbar zu machen.
  • Der für die katalytische Oxydation des Schwefeldioxyds erforderliche Sauerstoff kann aus dem Luftüberschuss bzw. dem Rauchgas stammen oder auch vor der Oxydationsstufe in das Rauchgas eingespeist werden. Im einzelnen richtet sich das nach der Lage der Oxydationsstufe im Rauchgasstrom bzw. in bezug auf die Reduktionsstufe für die Stickoxyde.
  • Da die Oxydation des Schwefeldioxyds bei etwa 400 bis 500 oc stattfindet, kann es erforderlich sein, die Rauchgase auf diese Reaktionstemperatur einzustellen. Das ist normalerweise der Fall, wenn die Oxidationsstufe für das Schwefeldioxid der bei etwa 650 bis 70000 arbeitenden Reduktionsstufe für die Stickoxyde nachgeschaltet ist.
  • Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich eine Anlage aus einer ersten, mit Luftüberschuss betriebenen Feuerungsanlage, einer -zweiten, den Restsauerstoff in den Rauchgasen der ersten Feuerungsanlage verbrauchenden zweiten Feuerungsanlage und einem Reaktionskatalysator für die Stickoxyde, bei der erfindungsgemäss vor oder hinter dem Reduktionskatalysator ein Oxydationskatalysator für das Schwefeldioxyd angeordnet ist. Im Hinblick auf den für die Schwefeldioxydoxydation erforderlichen Sauerstoff kann zwischen dem Reaktionskatalysator und dem Oxydationskatalysator mindestens eine Luft- bzw. Sauerstoffdüse münden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Verbrennung des Restsauerstoffs in der zweiten Feuerungsanlage stöchiometrisch abläuft. Bei überstöchiometrischer Verbrennung braucht hingegen nur wenig oder auch gar kein Sauerstoff für die Schwefeldioxydoxydation in das Rauchgas eingespeist zu werden.
  • Um die für die katalytische Schwefeldioxydoxydation erforderliche Reaktionstemperatur zu gewährleisten, befinden sich zwischen dem Reduktions- und dem Oxydationskatalysator Heizflächen. Diese Heizflächen entfallen, wenn der Oxydationskatalysator für das Schwefeldioxyd vor dem Reduktionskatalysator für die Stickoxyde, insbesondere vor der Brennstoffzufuhr der zweiten Feuerungsanlage angeordnet ist. In diesem Falle tritt das Rauchgas in das Katalysatorbett für die Schwefeldioxydoxydation mit wesentlich niedrigerer Temperatur und mit seinem gesamten Restsauerstoffgehalt ein, so dass für die Oxydation des Schwefeldioxyds weder ein Kühlen des Rauchgases noch eine Sauerstoffzufuhr erforderlich ist.
  • Um ein vorzeitiges Kondensieren der aus der Schwefeldioxydoxydation resultierenden Schwefelsäure und damit eine Korrosion der Anlagenteile zu verhindern, sollte die Wassereintrittstemperatur eines Speisewasservorwärmers am kalten Ende der zweiten Feuerungsanlage oberhalb des Taupunkts der Rauchgase liegen. Das läßt sich beispielsweise dadurch gewährleisten, daß Heißwasser aus einem Speisewasservorwärmer am kalten Ende der ersten Feuerungsanlage in die Zuleitung des Speisewasservorwärmers der zweiten Feuerungsanlage eingespeist wird. Dabei kann ein Teilstrom des Heißwassers über- einen in einer Dampftrommel der ersten Feuerungsanlage angeordneten Vorwärmer in die erwähnte Zuleitung eingespeist werden.
  • Die den Speisewasservorwärmer der zweiten Feuerungsanlage verlassenden Rauchgase werden vorzugsweise in einem rekuperativen Luftvorwärmer bis unter den Taupunkt abgekühlt, um auf diese Weise eine hochkonzentrierte Schwefelsäure aus den Rauchgasen abtrennen zu können. Das geschieht vorzugsweise durch zweistufiges Abkühlen in dem Luftvorwärmer mit einer oberhalb des Taupunkts liegenden heißen und einer unterhalb des Taupunkts liegenden kalten Stufe, aus der dann die kondensierte Schwefelsäure abgezogen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockbild einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage Fig. 2 eine Darstellung einer Kraftwerksdampfkessel-Anlage mit erfindungsgemäßer zweistufiger Verbrennung, Fig. 3 ein Schnittbild des in der Kraftwerksanlage gemäß Fig. 2 verwendeten zweiten Kesselteiles mit zwei Alternativanordnungen des Oxydationskatalysators für die Schwefeldioxydoxydation und Fig. 4 Ein Diagramm der druck- und konzentrationsabhängigen Tau- und Siedelinien für Schwefelsäure/Wasserdampf-Gemische.
  • Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Anlage bezieht sich auf die in Fig. 2 dargestellte Dampferzeugungsanlage für ein Dampfkraftwerk. Prinzipiell ist eine Anlage nach dem Schema gemäß Fig. 1 jedoch auch als Prozeßdarnpferzeugungsanlage oder auch als Anlage zur Erzeugung von Fernwärme geeignet.
  • Einer ersten Feuerungsanlage 1 wird Brennstoff, z.B. als Kohlenstaub über eine Kohlenstaubzufuhr 2 zugeführt. Die Feuerungsanlage 1 wird, wie bei derartigen Feuerungsanlagen üblich, mit einem Luftüberschußfaktor t gleich 1,15 betrieben. In der Feuerungsanlage 1 werden etwa 85% der benötigten thermischen Leistung erzeugt. Bei einem Dampfkraftwerk wird die Brennstoffzufuhr üblicherweise in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch geregelt. Zu diesem Zweck ist ein Regler 3 vorgesehen, der über die. Kohlenstaubzufuhr 2 den Dampfdruck in der Anlage konstant hält. Der zugeführte Kohlenstaub wird mit über einen Verbrennungsluftkanal 17 zugeführter vorgewärmter Verbrennungsluft verbrannt, und die Rauchgase gelangen über einen Rauchgaskanal 4 in einen Entstauber 5. Dieser Entstauber ist nur beim Einsatz von aschehaltigen Brennstoffen, wie Kohlenstaub, erforderlich.
  • Werden in der Feuerungsanlage weitgehend aschefreie Brennstoffe verfeuert, ist'der Entstauber 5 entbehrlich.
  • Vom Entstauber 5 gelangen die noch etwa 3% Sauerstoff enthaltenden Rauchgase über einen Rauchgaskanal 7 in eine zweite Feuerungsanlage 6. In der zweiten -Feuerungsanlage wird zusätzlicher, weitgehend aschefreier Brennstoff in einer solchen Menge zugeführt, daß der im Rauchgas noch vorhandene Sauerstoff vollständig verbraucht wird. Zu diesem Zweck ist am Eingang der Feuerungsanlage 6 eine Brenngaszufuhr 8 vorgesehen. Statt Brenngas kann jedoch ebensogut ein flüssiger Brennstoff, z.B. Heizöl, eingesetzt werden. Eine > -Sonde 10 ist mit einem Regler 9 verbunden, der die zugeführte Brenngasmenge stets so einstellt, daß der gesamte noch im von der ersten Feuerungsanlage 1 kommenden Rauchgas enthaltene Sauerstoff verbraucht wird. Gegebenenfalls kann im Anschluß an die Brenngaszufuhr 8 ein ebenfalls mit Brenngas betriebener Zündbrenner 11 vorgesehen sein.
  • Die durch die geregelte Brenngaszufuhr erzeugte stöchiometrische Mischung aus Rauchgas mit überschüssigem Sauerstoff und Brenngas wird über einen Oxydationskatalysator 12 geleitet und -verbrennt hier vollständig zu CO und H20. Der Oxydationskatalysator ist vorzugsweise auf der Basis Platin-Palladium erstellt. Die X -Sonde 10 ist nach dem Oxydationskatalysator 12 in einem Bereich, wo die Verbrennung des Brenngases abgeschlossen ist, angeordnet. Die im Rauchgas enthaltenen Schadstoffkomponenten - unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmqnexyd und Stickoxyde werden katalytisch in einem Reduktionskatalysator in Kohlendioxyd, Wasserdampf und Stickstoff umgewandelt. Hierzu ist der Reduktionskatalysator 13 als multifunktioneller Platin-Rhodium-Dreiwegkatalysator ausgebildet.
  • Hinter dem Reduktionskatalysator 13 ist ein Oxydationskatalysator 42, vorzugsweise ein Platin-Palladium-Katalysator, für die Oxydation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd angeordnet, das sich mit dem im Rauchgas enthaltenen Wasserdampf nahezu quantitativ zu Schwefelsäure umsetzt.
  • Entsprechend der in den Rauchgasen aus der. ersten Feuerungsanlage 1 enthaltenen Sauerstoffmenge können inder zweiten Feuerungsanlage 6 etwa 15% der gesamten thermischen Leistung erzeugt werden. Das sauerstofffreie Rauchgas aus der Feuerungsanlage 6 gelangt über ~ einen Rauchgaskanal- 14 in einen Luftvorwärmer 15. Durch diesen Luftvorwärmer wird durch ein Gebläse 16 die für die Feuerungsanlagen 1 .und.6 benötigte Frischluft hindurchgefördert und über den Verbrennungsluftkanal 17 der ersten Feuerungsanlage 1 zugeführt.
  • Vom Luftvorwärmer 15 führt ein Rauchgaskanal 19 über ein Saugzuggebläse 20 und eine Leitung 23 zu einem Kamin 25.
  • Der Luftvorwärmer 15 besteht aus einer heißen Stufe- 15a und einer kalten Stufe 15b, in der die Schwefelsäure auskondensiert und über einen Abzug 45 abfließt.
  • Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Dampfkraftwerksanlage ist in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellt. Die erste Feuerungsanlage besteht aus einem Kesselteil 1 mit einer Kohlenstaubzufuhr 2 zur Brennkammer dieses Kesselteils 1. Der Kesselteil 1 ist in üblicher Weise mit Verdampferheizflächen 26, Überhitzerheizflächen 27 und Speisewasservorwärmerheizflächen 28 versehen. Oberhalb--des Kesselteils 1 befindet sich eine Dampftrommel 29.
  • Die Rauchgase werden aus dem Kesselteil 1 über den Rauchgaskanal 4 abgeführt. Eine Bypass-Regelklappe 30 für -die Rauchgase erlaubt es, einen Teil der Rauchgase -im Bereich zwischen den Uberhitzerheizflächen 27 und den Speisewasservorwärmerhei-zflächen 28 in den Rauchgaskanal 4 zu leiten.
  • Eine Rauchgasregelklappe 31 ist zu diesem Zwecke zusätzlich im RauchgasKanal 4 vor der Einmündung der durch die Bypass-Regelklappe 30 strömenden Rauchgase angeordnet.
  • Die als Brennstoff benötigte Kohle wird über eine Bekohlungsänlage 32 einem Kohlebunker 33 zugeführt. Von diesem Kohlebunker 33 gelangt die Kohle in der jeweils benötigten Menge über Zuteiler 34 in Mühlen 35, von wo die Kohle als Kohlenstaub in die Kohlenstaubzufuhr 2 gelangt. Im Rauchgaskanal 4 sind die Rauchgase auf etwa 330 0C abgekühlt und durchströmen den als Elektrofilter ausgebildeten Entstauber 5. Im Elektrofilter 5 wird der Flugstaub bis auf einen Reingasstaubgehalt von maximal 50 mg/Nm3 abgeschieden. Vom Elektrofilter 5 gelangen die Rauchgase durch einen Rauchgaskanal- 7 in einen zweiten Kesselteil 6, der die zweite Feuerungsanlage für die zweistufige Verbrennung enthält.
  • Den Rauchgasen wird das Brenngas über die Brenngaszufuhr 8 in Form von über den gesamten Eintrittsquerschnitt des Kesselteiles 6 angeordneten Verteilerrohren so zugeführt, daß eine gründliche Durchmischung der Rauchgase und des Brenngases erfolgt. Die zugeführte Brenngasmenge wird so geregelt, daß eine stöchiometrische Mischung mit dem Rauchgas erreicht wird. Dieses Gemisch verbrennt katalytisch beim Durchströmen des Oxydationskatalysators 12, wobei die Gastemperatur auf 680°C steigt, wenn als Brenngas Erdgas verwendet wird und der Restsauerstoffgehalt im vom ersten Kesselteil l-kommenden Rauchgas 3% beträgt.
  • Bei diesen Temperaturen findet eine vollständige Umsetzung der einzelnen Gaskomponenten am aus Platin und Palladium bestehenden Oxydationskatalysator 12 statt. Die Umsetzungstemperaturen sind für die einzelnen Gaskomponenten die folgenden: H2 bei unter 1000C, CO bei 200 bis 2000C, C2 H2 bei 140C bis 240°C, C2H4 bei 1750 bis 3000C usw. Selbst das am schwersten umzusetzende CH4 wird im Bereich von 3000 bis 450 0C vollständig umgesetzt.
  • Am Austritt des Oxydationskatalysators 12 erfüllt das Rauchgas die Bedingungen, um im nachgeschalteten multifunktionellen 'Platin-Rhodium-Dre iwegkatalysator 13 behandelt zu werden. Hier werden gleichzeitig alle 3 Schadstoffkomponenten - unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxyd und Stickoxyde - in CO2, H20 und N2 verwandelt. Der multifunktionelle Katalysator 13 bewirkt eine Oxydation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds und eine Reduktion der Stickoxyde zu N2.
  • Falls erforderlich, kann zur Einleitung der Zündung vor dem Oxydationskatalysator 12, der an sich ein hervorragendes Anspringen und gutes Dauerstandverhalten aufweist, eine Zündhilfe in Form eines Zündbrenners 11 angeordnet sein.
  • Die Notwendigkeit eines solchen Zündbrenners 11 hängt von der Rauchgastemperatur am Austritt des Kesselteils 1 ab.
  • Diese Rauchgastemperatur kann durch kesselinterne Maßnahmein, z.B. über eine Bypass-Regelung mittels der Bypass-Regelklappe 30 und der Rauchgasregelklappe 31 über den gesamten Lastbereich auf die niedrigst zulässige Temperatur eingeregelt werden. Der Temperaturanstieg der Rauchgase im .Oxydationskatalysator 12 wird weiterhin durch den Restsauerstoffgehalt im Rauchgas, d.h. durch den Luftüberschuß beim Betrieb des ersten Kesselteiles 1 beeinflußt.
  • Beim Austritt des multifunktionellen Katalysators 13 ist der Rauchgasstrom vollständig ausgebrannt und enthält lediglich noch ~502 und SO, als Schadstoffe. Dieses Rauchgas mit einer Temperatur von etwa 68000 gelangt nun über einen Oxydationskatalysator 42 für die Oxydation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd in eine zweite Feuerungsanlage 6 mit Überhitzerheizflächen 36, Verdampferheizflächen 37 und Speisewasservorwärmerheizflächen 38, wo es auf die prozeßintern gewünschte Rauchgastemperatur vor dem Eintritt in den Luftvorwärmer 15 abgekühlt wird. In Strömungsrichtung vor dem Reduktionskatalysator 42 befinden sich drei Düsen 43, über die. der für die Schwefeldioxydoxydation ggf. erforderliche Sauerstoff in das Rauchgas eingespeist wird, sofern die Oxydation mittels des Katalysators 12 nicht so gesteuert wird, dass das Rauchgas noch genügend Sauerstoff enthält. Des weiteren sind in Strömungsrichtung vor dem Oxydationskatalysator 42 Uberhitzerheizflächen 37 angeördnet, mit denen sich die Rauchgastemperatur auf die für die Schwefeldioxydoxydation erforderliche Temperatur von 400 bis 500 0C bringen läßt.
  • Alternativ kann jedoch auch in Strömungsrichtung vor dem Reduktionskatalysator 13 ein Oxydationskatalysator 42 für Schwefeldioxyd angeordnet sein. In diesem Falle bedarf es angesichts der niedrigeren Temperatur und des Sauerstof.fgehalts des Rauchgases weder eines Erwärmens noch einer Sauerstoffzufuhr.
  • Die zweite Feuerungsanlage 6 ist über eine Dampfleitung 39 mit der Dampftrommel 29 und über eine Siedewasserleitung 40 mit einer nicht dargestellten Falleitung zur Dampftrommel 29 verbunden. Über den Rauchgaskanal 14 gelangen die Rauchgase durch den Luftvorwärmer 15 hindurch in den Rauchgaskanal 19 und werden mittels des Saugzuggebläses 20 in den Kamin 25 gefördert. Die vom Frischluftgebläse 16 geförderte Frischluft tritt in den Luftvorwärmer 15 mit etwa 45 0C ein und wird im Luftvorwärmer 15 erwärmt. Der grösste Teil der durch den Luftvorwärmer 15 geförderten Frischluft gelangt über den Verbrennungsluftkanal 17 in die Brennkammer des ersten Kesselzuges 1.
  • Die Umsetzung des Schwefeltrioxyds aus der katalytischen Schwefeldioxydoxydation läuft sehr rasch und in Anbetracht der hohen Wasserdampfkonzentration vollständig ab. Dabei erhöht sich der Taupunkt mit zunehmender Schwefelsäurekonzentration, wie sich aus den Taulinien des Diagramms der Fig. 4 ergibt. Um nun die druckflührenden Heizflächen -des Speisewasservorwärmers 38 vor einer Korrosion durch die Schwefelsäure zu bewahren, wird dessen Wassereintrittstemperatur stets. oberhalb des Taupunkts gehalten, so daß ein Auskondensieren der Schwefelsäure nicht möglich ist. Die Wassereintrittstemperatur läßt sich dabei durch Zumischen von Heißwasser aus dem Speisewasservorwärmer 28 der ersten Feuerungsanlage 1 einstellen. Sofern die Temperatur des Heißwassers nicht hoch genug ist, kann ein Teilstrom des Heißwassers aus dem Speisewasservorwärmer 28 über einen besonderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Vorwärmer in der Damp#ftrommel 29 in den Vorwärmer 38 bzw. dessen Zuleitung eingespeist werden. Die Dampftemperaturen in der Dampftrommel 29 reichen aus, die betreffende Teilmenge ausreichend weit zu erhitzen.
  • Die den Speisewasservorwärmer 38 verlassenden Rauchgase werden in der ersten Stufe 15a des zweistufigen Luftvorwärmers 15 zunächst bis zu einer Temperatur oberhalb des Taupunkts und alsdann in der zweiten Stufe 15b bis unter den Taupunkt abgekühlt, um die Schwefelsäure auszukondensieren und über den Schwefelsäureabzug 45 abzuziehen. Besonders geeignet hierfür ist ein'Röhrenluftvorwärmer mit senkrecht verlaufenden Rohren und einem Rauchgaseintritt am Kopf der Rohre sowie einer Luftströmung in mehrfachem Kreuz-Gegenstrom von unten nach oben. Die zweite Stufe 15b des Luftvorwärmers 15 besteht im Hinblick auf die Gefahr einer Korrosion durch die auskondensierte Schwefelsäure aus einem säurefesten säurefesten- Werkstoff, beispielsweise aus Glasrohren.
  • Das Auskondensieren der Schwefelsäure in der zweiten Stufe 15b des Luftvorwärmers 15 verläuft etwa entsprechend den druckabhängigen Tau- und Siedelinien des Diagramms der Fig.
  • 3.
  • Als Beispiel ist im Diagramm der Fig. 4 die Schwefelsäurekondensation bei einem Partialdruck der Gemischkomponenten H20/H2 504 von 0,1 at und einer Anfangszusammensetzung A A =90/10 Gew.-% eingetragen.
  • Der Gemischdampf vom Zustand bei A kühlt sich mit g A konst. so lange ab, bis die Tautemperatur t2 im Punkt 3 erreicht ist. In diesem Augenblick kondensieren die ersten Tropfen mit der Zusammensetzung 9 C im Punkt C (8/92 %).
  • Der Gemischdampf wird dadurch ärmer an H2S04, so daß sich bei weiterer Kühlung seine Zusammensetzung längs der Taulinie bis zu dem Punkt# D ändert. Im Punkt D ist praktisch die gesamte Schwefelsäure kondensiert, d.h. bei 1400C befindet sich praktisch nur noch Wasserdampf in den Rauchgasen.
  • Das Kondensat ändert seine Zusammensetzung entlang der Siedelinie für 0,1 at vom Punkt C nach Punkt E. Der im Punkt F zuletzt kondensierende Dampf besitzt die Zusammensetzung ist also praktisch reines Wasser. Das im Punkt E anfallende Gemisch besteht aus etwa 81 Gew.-% H2S04 und 19 Gew.-% H20. Das heißt, daß die Rauchgase wasserdampfärmer geworden sind, da auch ein Teil des Wasserdampfes des Rauchgases kondensiert wurde.
  • Aus der Temperatur von 140°C im Punkt F ließe sich der Anteil der kondensierten Mengen bestimmen. Von 1 kg des Ausgangsgemisches sind # (kg/kg) kondensiert und verbleiben # (kg/kg) als Dampf, d.h.
  • = 1 Da die H2S04-Menge vor und während der Kondensation.erhalten bleibt, ist Demgemäß sind entsprechend Punkt F im Diagramm der Fig. 3 90 - 100 = 0,1235 (kg/kg) kondensiert 19 - 100 und bleiben # = 19 -90 = 0,8765 (kg/kg) dampfförmig.
  • 19 - 100 Das Kondensat besteht zu 19 Gew.-% aus H20, d.h. es wurden 0,19 ~ 0,1235 = 0,0235 und 0,81 ~ 0,1235 = 0,1000 kondensiert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Entschwefelung wird die Schwefelsäure praktisch vollständig auskondensiert.
  • Als Entsorgungsprodukt fällt zusätzlich zu der Filter-. und Kesseltrichterasche in der zweiten Stufe 15b des Luftvorwärmers noch eine etwa 80 %-ige Schwefelsäure an. Bei einem 150 t/h-Kessel und 1% Schwefel in der Kohle fallen etwa 400 kg Schwefelsäure' pro Stunde an bzw. bei 8.000 Jahresvollaststunden 3.200 t pro Jahr.
  • Die erfindungsgemäße Schwefeldioxydoxydation ergibt nicht nur ein umweltverträgliches Rauchgas sondern erhöht auch die thermische Leistung der Anlage; denn sie ist exotherm und ergibt bei einem Steinkohleheizwert von 6000 kml/kg und 1% Schwefel eine Wärmetönung von 7,18 kml/kg Kohle bzw.
  • 0,12%, bezogen auf deren Heizwe#.
  • - Leerseite -

Claims (15)

  1. "Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemission in Rauchgasen von Feuerungsanlagen" (Zusati zu P 33 26 100.8) Patentansprüche: 1. Verfahren zum Vermindern der Schadstoffemission in Rauchgasen von Feuerungsanlagen, bei dem einer üblichen, mit Luftüberschuss in einer ersten Feuerungsanlage, betriebenen Verbrennung eine Nachverbrennung im stöchiometrischen Bereich mit Verbrauch des Restsauerstoffs in einer zweiten Feuerungsanlage nachgeschaltet ist und anschliessend die in den, Rauchgasen enthaltenen Stickoxyde katalytisch zu Stickstoff reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwefeldioxyd des Rauchgases vor oder nach der Reduktionsstufe katalytisch zu Schwefeltrioxyd oxydiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass vor der Schwefeldioxydoxydation Sauerstoff in das Rauchgas eingespeist wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgase zwischen der Reduktions-, und der Oxydationsstufe auf 400 bis 5000C abgekühlt werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3-, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereintrittstemperatur eines Speisewasservorwärmers am kalten Ende der zweiten Feuerungsanlage- oberhalb des Taupunkts der Rauchgase liegt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Heißwasser aus einem Speisewasservorwärmer am~kalten Ende der ersten Feuerungsanlage in die Zuleitung des Speisewasservorwärmers der zweiten Feuerungsanlage eingespeist wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Heißwassers über einen in einer Dampftrommel angeordneten Vorwärmer eingespeist wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Speisewasservorwärmer der zweiten Feuerungsanlage verlassenden Rauchgase in einem rekuperativen Luftvorwärmer abgekühlt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein zweistufiges Abkühlen in dem Luftvorwärmer mit einer oberhalb des Taupunkts der Rauchgase liegenden heißen und einer unterhalb des Taupunkts liegenden kalten Stufe.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8,. dadurch gekennzeichnet, daß aus der kalten Stufe des Luftvorwärmers kondensierte Schwefelsäure abgezogen wird.
  10. 10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9 mit einer ersten, mit Luftüberschuss betriebenen Feuerungsanlage, einer zweiten, den Restsauerstoff in den Rauchgasen der ersten Feuerungsanlage verbrauchenden zweiten Feuerungsanlage und einem Reduktionskatalysator für die Stickoxyde, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Reduktionskatalysator (13) ein Oxydationskatalysator (42). für Schwefeldioxyd angeordnet ist.
  11. 11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung zwischen dem Reduktionskatalysator (13) und dem Oxydationskatalysator für Schwefeldioxyd (42) mindestens eine Sauerstoff-Düse (43) mündet.
  12. 12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung zwischen dem Reduktionskatalysator (13) und dem Oxydationskatalysator für das Schwefeldioxyd (42) Heizflächen (37) angeordnet sind.
  13. 13. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxydationskatalysator für Schwefeldioxyd (44) in Strömungsrichtung der Rauchgase vor einer Brenngaszufuhr (8) angeordnet ist.
  14. 14. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen dem Speisewasservorwärmer (38) der zweiten Feuerungsanlage (6) nachgeordneten zweistufigen Luftvorwärmer (15a, 15b) mit einem Schwefelsäureabzug (45) in der zweiten Stufe.
  15. 15. Anlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen eingangsseitig mit dem Speisewasservorwärmer (28) der ersten Feuerungsanlage (1) und ausgangsseitig mit dem Speisewasservorwärmer (38) der zweiten Feuerungsanlage verbundenen Vorwärmer in einer Dampftrommel (29).
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