DE3425070A1

DE3425070A1 - Verfahren zur entstickung von staubhaltigen verbrennungsabgasen und feuerung mit vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3425070A1
Application number: DE19843425070
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 5628 Heiligenhaus Hannes; Ekkehard Prof. Dr.-Ing. 4300 Essen Weber
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1984-07-07
Filing date: 1984-07-07
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3425070C2

Description

Stichwort: NH -Austreibung
3 Verfahren zur Entstickung von staubhaltigen Verbrennungsabgasen und Feuerung mit Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens g Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.
Bei einer Vielzahl von Verfahren zur Entstickung von staubhaltigen Verbrennungsabgasen wird den Verbrennungsabgasen ein Reduktionsmittel zur Entfernung von Stickstoffmonoxid aus den sauerstoffhaltigen Verbrennungsabgasen durch selektive Reduktion ohne Katalysator oder durch selektive Reduktion mit Katalysator zugeführt. Als Reduktionsmittel wird in erster Linie Ammoniak eingesetzt. Weiterhin können z. B.
Ammoniakvorstufen eingesetzt werden (vgl. die DE-PS 24 11 672). Auch können Reduktionsmittel mit organisch gebundenem Stickstoff, z. B. Amine oder Amide gemäß DE-OS 26 30 202, eingesetzt werden. Bei der Verfahrensführung ist ein Schlupf von unverbrauchtem Reduktionsmittel aus der Reaktionszone, in die es eingebracht wird, unvermeidbar. Es wurde festgestellt, daß im Falle des Ammoniaks bzw. der Ammoniakvorstufen der Schlupf sich im überwiegenden Teil als an der Oberfläche des Flugstaubs absorbiertes NH3 bzw. Ammoniumverbindungen darstellt, während ein wesentlich geringerer Teil in dem entstickten Rauchgas verbleibt.
Wenn er mit dem Reduktionsmittel beaufschlagt ist, läßt sich der abgeschiedene Flugstaub (die Abscheidung erfolgt üblicherweise in Elektrofiltern) für viele seiner bisherigen Verwendungszwecke nicht mehr einsetzen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das zu einem im wesentlichen für die bisherigen Einsatzzwecke geeigneten Flugstaub führt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der abgeschiedene Staub erwärmt wird und das dabei ausgetriebene Reduktionsmittel mittels eines Trägergases abgezogen wird.
Durch die Erwärmung des Flugstaubs auf eine Tempe#ratur von vorzugsweise 100 bis 5000C, hierbei wiederum bevorzugt 1200C - 2500C, wird das anhaftende Reduktionsinittel, z. B. NH3, bzw. das Ammonium aus den-Ammoniumverbindungen bzw. Amin oder Amid und entsprechende Verbindungen ausgetrieben und somit die Filterasche gereinigt.
Ein besonders wirtschaftliches Entstickungsverfahren wird erreicht, wenn das Trägergas mit dem ausgetriebenen Reduktionsmittel den noch nicht entstickten Abgasen zugeführt wird, d. h. das absorbierte Reduktionsmittel wird für den Entstickungsprozeß zurückgewonnen. Dabei bietet sich die bevorzugte Verfahrensführung an, daß dem Trägergas mit ausgetriebenem Reduktionsmittel das frische Reduktionsmittel zugemischt wird.
Weiterhin wird eine besonders einfache Verfahrensführung erreicht, wenn der Staub mit einem heißen Gas direkt erwärmt wird, das zugleich als Trägergas dient.
Das heiße Gas kann z. B. heiße Luft oder heißes Verbrennungsabgas sein.
Im übrigen kann der abgeschiedene Staub mittels heißer Verbrennungsluft, heißem Verbrennungsabgas, Dampf oder elektrischem Strom erwärmt werden, wobei die Wärmeübertragung auf den Staub direkt oder indirekt über aufgeheizte Heizflächen erfolgt. Auf die besondere Bedeutung der gleichzeitigen Verwendung des Heizgases als Trägergas bei direkter Erwärmung wurde bereits verwiesen.
Falls die Verbrennungsabgase aus einer Schmelzfeuerung stammen, ist es von Vorteil, wenn der Staub nach Austreiben des Reduktionsmittels ungekühlt in die Schmelzfeuerung eingeführt wird, um dort eingebunden zu werden.
Im Falle einer Trockenfeuerung, bei der keine Einbindung des abgeschiedenen Flugstaubs in der Feuerung erfolgt, ist es von Vorteil, wenn der Staub nach Austreiben des Reduktionsmittels zur Wärmerückgewinnung abgekühlt wird. Die Abkühlung könnte z. B. durch Kesselspeisewasser erfolgen.
Wie aus der zitierten DE-PS 24 11 672 hervorgeht, kann bei einer Entstickung ohne Katalysator neben dem eigentlichen Reduktionsmittel, vorzugsweise Ammoniak, noch ein Hilfsreduktionsmittel eingesetzt werden, um die untere Grenze des Temperaturfensters bei alleini- ger Verwendung von Ammoniak nach unten Absenken zu können. Dies ist auch beim vorliegenden Verfahren möglich.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Feuerung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Reaktionszone und einem dieser nachgeschalteten Staubabscheider.
Erfindungsgemäß ist die Feurung dadurch gekennzeichnet, daß dem Staubauslaß des Staubabscheiders eine Aufheizzone nachgeschaltet ist, die direkt oder indirekt beheizbar ist.
Vorzugsweise ist die Aufheizzone mit der Reaktionszone verbunden derart, daß ein der Aufheizzone zugeführtes Trägergas mit ausgetriebenem -Reduktionsmittel der Reaktionszone zuführbar ist.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figur genauer beschrieben werden.
Die Rauchgase einer Schmelzkammerfeurung 1 werden einem Reaktor 2 zugeleitet, in dem sie entstickt werden sollen. Die gereinigten Rauchgase durchströmen einen regenerativen Luftvorwärmer 3, in dem die der Schmelzfeuerung zuzuführende Verbrennungsluft vorgewärmt wird.
Aus einem Vorratsbehälter 4 wird dem Reaktor 2 als Reduktionsmittel Ammoniak (NH3) zugeleitet.
Die gereinigten und abgekühlten Rauchgase treten in einen Staubabscheider 5, vorzugsweise ein Elektrofilter, ein, in dem der Flugstaub abgeschi.#den wird.
Die Rauchgase verlassen den Staubabscheider 5 und werden ggf. nach einer Entschwefelung einem Kamin zugeleitet. Die im Filter 5 abgeschiedene Asche enthält ungefähr 80 % des Ammoniaks, das im Reaktor 2 nicht zur Entstickung beigetragen hat. Durch das angelagerte NH3 und eventuelle Ammoniumverbindungen ist die Verwendbarkeit der aus dem Staubabscheider 5 abzuziehenden Asche eingeschränkt, z. B. bereits durch die Geruchsentwicklung.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird der abgeschiedene Staub einem Desorber 6 zugeführt, was auf pneumatische oder mechanische Weise erfolgen kann. In dem Desorber wird der Staub so weit aulgewarmt, daß anhaftendes NH3 desorbiert bzw. aus den entsprechenden Ammoniumverbindungen, die an dem Staub anhaften, ausgetrieben wird. Für den Desorber sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. So kann die Wärmeübertragung auf den Staub direkt erfolgen, indem die Wärme auf den Staub in einem Staubwirbelbett übertragen wird.
Auch ist es möglich, Staub indirekt über beheizte Heizflächen zu erwärmen. Über ein Gebläse 7 wird der Desorber mit einem Trägergas beaufschlagt, der aus dem Desorber unter Mitnahme des desorbierten Ammoniaks über einen als Zyklon dargestellten Staubabscheider 8 abgezogen wird. Das den Staubabscheider 8 verlassende Trägergas wird dem Reaktor 2 zugeführt.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, kann das aus dem Vorratsbehälter 4 zur Entstickung herangeführte Ammoniak in die Verbindungsleitung zwischen Staubabscheider 8 und dem Reaktor 2 eingedüst werden. Es ist aber auch eine Rückführung des wiedergewonnenen Ammoniaks getrennt von der Zuführung des Ammoniaks aus dem Vorratsbehälter 4 denkbar.
Als Träger- und Heizgas kann mittels des Gebläses 7 ein Teilstrom der Verbrennungsluft aus dem Luftvorwärmer 3 genutzt werden. Auch ist es möglich, Rauchgas aus dem Kessel oder Heißgas aus einem gesonderten Heißgaserzeuger zu verwenden. Die Abzugstelle des heißen Rauchgases aus dem Kessel hängt von der erforderlichen Temperatur ab. Unter Umständen ist es sogar sinnvoll, Kesselrauchgas zwischen Reaktor 2 und Luftvorwärmer 3 abzuziehen In der Figur sind drei Heißgasquellen zusammen dargestellt. Einzelne Quellen oder Kombinationen von Quellen z. B. in Abhängigkeit von der Kessel last sind denkbar.
Weiterhin ist es auch möglich, dçn Desorber mit ~Dampf oder elektrisch zu beheizen, wobOi die Wärme#b'e't'trägung# bevorzugt über Heizflächen erfolgt. Aus dem Desorber 6 wird der Filterstaub abgezogen und in die Schmelz£euerung zurückgeführt, um dort eingebunden zu werden.
Da das Einbinden bei wesentlich höheren Temperaturen als den Temperaturen im Reaktor erfolgt, ist es auch bei Einbindung des Flugstaubs sinnvoll, vor Einbindung das anhaftende NH3 abzutreiben, da eine Rückführung des abgeschiedenen Flugstaubs mit absorbiertem NH, in die Einschmelzzone zu einer Erhöhung der NO-Bildung in der Schmelzfeuerung führt. Der Staub kann aber auch zur anderweitigen Nutzung aus dem Desorber abgezogen werden.
Der Desorber wird vorzugsweise auf. eine Temperatur über 1000C erwärmt, da die Filtertemperatur übicherweise in diesem Bereich liegt.
Falls die Feuerung keine Schmelzfeuerung, sondern eine Trockenfeuerung ist, in die kein Flugstaub zurückgeführt wird, ist es zweckmäßig, den Flug#staub in einem Kühler 10 (gestrichelt dargestellt) herunterzukühlen, um zumindest einen Teil der Flugstaubwärme zurückzugewinnen. Der Kühler 10 kann z. B. in den Wasserkreislauf der Trockenfeuerung eingebunden sein.
In der Figur ist der besseren Klarheit wegen der Reaktor 2 als gesonderter Block gegenüber der Feuerung 1 dargestellt. Der Reaktor braucht aber nicht als gesondertes Bauteil ausgebildet zu sein. Das R#duktionsmittel kann auch bei einer selektiven nichtkatalytischen Reduktion, wie sie Gegenstand der DE-PS 24 11 672 ist, direkt in einen Kesselzug in eine Zone eingedüst werden, in der die für die entsprechende Reaktion erforderliche Temperatur herrscht.
Bei welcher Temperatur das Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend, denn diese richtet sich alleine auf das Austreiben von an abgeschiedenem Staub anhaftenden Reduktionsmittel.

Claims

Stichwort: NH3-Austreibung Verfahren zur Entstickung von staubhaltigen Verbrennungsabgasen und Feuerung mit Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Patentansprüche 1. Verfahren zur Entstickung von staubhaltigen Verbrennungsabgasen, bei dem den Abgasen mindestens ein frisches Reduktionsmittel, ggf. Hilfsreduktionsmittel, zugesetzt wird und danach der Staub mit anhaftendem Reduktionsmittel und ggf. anhaftenden Verbindungen des Reduktionsmittels abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Staub erwärmt wird und das dabei ausgetriebene Reduktionsmittel mittels eines Trägergases abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas mit dem ausgetriebenen Reduktionsmittel den noch nicht entstickten Abgasen zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub mit einer heißen Gas direkt erwärmt wird, das zugleich als Trägergas dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Staub mittels heißer Verbrennungsluft, heißem Verbrennungsabgas, Dampf oder elektrischem Strom erwärmt wird, wobei die Wärmeübertragung auf den Staub direkt oder indirekt über aufgeheizte Heizflächen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schmelzfeuerung der Staub nach Austreiben des Reduktionsmittels ungekühlt in die Schmelzfeuerung eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Trockenfeuerung der Staub nach Austreiben des Reduktionsmittels zur Wärmerückgewinnung abgekühlt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trägergas mit ausgetriebenem Reduktionsmittel das frische Reduktionsmittel zugemischt wird.
8. Feuerung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 7 mit einer Reaktionszone und einem dieser nachgeschalteten Staubabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß dem Staubauslaß des Staubabscheiders (5) eine Aufheizzone (6) nachgeschaltet ist, die direkt oder indirekt beheizbar ist.
9. Feuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizzone (6) mit der Reaktionszone (2) verbunden ist derart, daß ein der Aufheizzone zugeführtes Trägergas (7) mit ausgetriebenem Reaktionsmittel der Reaktionszone (2) zuführbar ist.