DE3537874A1

DE3537874A1 - Verfahren zum entfernen unerwuenschter bestandteile aus rauchgasen

Info

Publication number: DE3537874A1
Application number: DE19853537874
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Linde
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-10-24
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1987-04-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen uner wünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden heißen Rauchgas, bei dem das heiße Rauchgas abgekühlt, gegebenenfalls vorgereinigt und von SO₂ abgereichert wird, das vorbehandelte Rauchgas ange wärmt, katalytisch von NO_x befreit und nach Abkühlung abgegeben wird.

Das Problem der Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus Verbrennungsgasen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Verbrennungs- oder Rauchgase entstehen in der Regel durch Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie Öl, Kohle oder Erdgas, aber auch bei der Verbrennung von Wasserstoff, wenn diese in Gegenwart von Luft durchgeführt werden. Die Entfernung von Schwefel oxiden, insbesondere Schwefeldioxid, kann dabei nach Ab kühlung und - falls erforderlich - Vorreinigung (insbeson dere Staub- und Rußabscheidung sowie gegebenenfalls Ent fernung von HF und HCl) in günstiger Weise mittels eines Absorptionsmittels durchgeführt werden. Dabei wird nahezu das gesamte ursprünglich im Rauchgas enthaltene Schwefel dioxid ausgewaschen. Die Rauchgasabkühlung nach dem Ver brennungskessel von üblicherweise 350°C auf ca. 130°C (H₂SO₄-Taupunkt) wird - wie beispielsweise aus Umwelt 4/85, Seite 16 bekannt ist - gegen anzuwärmende Verbrennungsluft in einem Luftvorwärmer durchgeführt. Dabei wird die Ver brennungsluft auf ca. 270°C angewärmt.

Im Anschluß an die SO₂-Entfernung wird zur Entfernung von Stickoxiden eine selektive katalytische Reaktion gemäß

4 NH₃ + 4 NO + O₂
4 NH₃ + 2 NO₂ + O₂
4 N₂ + 6 H₂O bzw.
3 N₂ + 6 H₂O

in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt. Diese Reaktionen finden bei hohen Temperaturen zwischen ca. 250 und 400°C statt. Das von Staub, Schwefeloxiden und Halogenwasser stoffen weitgehend befreite Rauchgas muß daher nach der Wäsche auf die Arbeitstemperatur des Katalysators gebracht werden. Dies wird bei den meisten Verfahren mit einem Regenerativwärmetauscher erreicht, bei dem das von SO₂ abgereicherte Gas im Wärmetausch zu entsticktem, abzuküh lendem Gas angewärmt wird. Das entstickte Gas wird dabei auf eine Temperatur zwischen ca. 95 und 110°C abgekühlt und in den Kamin abgegeben.

Zusätzlich zu der Anwärmung im Wärmetausch muß jedoch in jedem Falle Wärme durch Öl- oder Gasverbrennung in beispielsweise einem Kanalbrenner zugeführt werden, um den durch die endliche Temperaturdifferenz am Regenerativ wärmetauscher entstehenden Wärmeverlust von ca. 20°C zu decken. Bei dem bekannten Verfahren wird diese zuge führte Wärme letztlich jedoch vernichtet, indem sie über den Rauchgaskamin an die Umgebung abgegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Ver besserung des Wärmehaushaltes eines Rauchgasreinigungsver fahrens erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das heiße Rauchgas im Wärmetausch zu von SO ₂ abgereichertem Rauchgas und das von NO_x befreite Gas im Wärmetausch zu Luft abgekühlt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Rauchgaskühlung nach den Verbrennungskessel nicht mehr gegen Luft sondern gegen entschwefeltes Gas in bevorzugter Weise in einem Regenerativwärmetauscher, und die Rauchgasabkühlung des entstickten Reingases vor dem Kamin nicht mehr gegen entschwefeltes Gas sondern gegen Luft, die in bevorzugter Weise dann als Verbrennungsluft im Kessel verwendet wer den kann. Diese Abkühlung wird dabei zweckmäßig in einem Luftvorwärmer durchgeführt. Damit kann sowohl der Wärme inhalt der heißen Rauchgase für die Anwärmung des ent schwefelten Rauchgases ausgenutzt werden, als auch der Wärmeinhalt des von NO_x befreiten Gases zur Anwärmung von Verbrennungsluft verwendet werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens ist vorgesehen, das von SO₂ abgereicher te Rauchgas nach Anwärmung gegen abzukühlendes heißes Rauchgas noch weiter anzuwärmen auf die für die katalyti sche NO_x-Umsetzung erforderliche Temperatur, die vorteil haft zwischen 250 und 400°C liegt. Diese Anwärmung wird dabei vorzugsweise durch Brennstoffzufuhr realisiert. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird erfindungs gemäß nicht mehr die zugeführte Wärme an die Umgebung abgegeben, sondern voll auf die Verbrennungsluft über tragen. Dies heißt, daß die Verbrennungsluft entsprechend stärker, beispielsweise bis auf 330°C, aufgeheizt wird und damit der Wirkungsgrad des Verbrennungskessels ent sprechend erhöht wird. Auf diese Weise entsteht durch die Entstickung kein Verlust mehr an insgesamt zu verfeuernder Brennstoffenergie. Im Gegenteil, es wird sogar die bei der NO_x-Reduktion freiwerdende exotherme Wärme zusätzlich über die Verbrennungsluft dem Kessel zugeführt.

Mit der erfindungsgemäßen Abkühlung des von NO_x befreiten Gases gegen Luft ist überdies eine stärkere Abkühlung des Reingases möglich, die in vorteilhafter Weise bis auf etwa 80°C durchgeführt wird. Diese Temperatur wird gemäß Chemie Technik, 14. Jahrgang, 1985, Nr. 5, Seite 164 für den Schornsteinfuß empfohlen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einsetzbar bei allen Rauchgasreinigungsanlagen, bei denen eine Entschwefelung vor einer Entstickung des Rauchgases angeordnet ist.

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Über Leitung 1 werden 130000 Nm³/h eines Rauchgases aus einem nicht dargestellten Verbrennungskessel unter einem Druck von ca. 1 bar abs. und mit einer Temperatur von 350°C herangeführt. Das Rauchgas wird in einem Regenerativwärme tauscher 2 gegen entschwefeltes Rauchgas auf ca. 130°C abgekühlt und zum Beispiel in einem Elektrofilter von Staub befreit, falls dies erforderlich ist. Das so vor behandelte Rauchgas wird dann einer Entschwefelungsanlage 4 zugeführt und dort mittels eines physikalisch oder chemisch wirkenden Absorptionsmittels von Schwefeloxiden befreit. Je nach Absorptionsmittel beträgt die Temperatur des entschwefelten Rauchgases dann zwischen 80°C und 100°C.

Das entschwefelte Rauchgas wird in dem Regenerativwärme tauscher 2 gegen heißes Rauchgas auf etwa 300°C angewärmt. Um die Arbeitstemperatur des Entstickungskatalysators zu erreichen, wird dem Rauchgas über Leitung 5 ein Brennstoff zugeführt und so eine Temperatur von ca. 350°C eingestellt. Mit dieser Temperatur wird das Rauchgas über einen die Umsetzung von Stickoxiden zu N ₂ und Wasserstoff bewirkenden Katalysator 6 geleitet.

Nach der katalytischen Entstickung wird das heiße Rauchgas erfindungsgemäß über einen Luftvorwärmer 7 geführt und im Wärmetausch zu über Leitung 8 herangeführter Umgebungsluft (ca. 20°C) auf etwa 80°C abgekühlt und über einen Kamin 9 abgegeben. Bei dieser Abkühlung erwärmt sich die Luft auf etwa 330°C und kann über Leitung 10 dem nicht dargestellten Verbrennungskessel zugeführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit die Brenn stoffwärme sowie die bei der katalytischen Umsetzung freiwerdende Energie mittels der Verbrennungsluft im Ver brennungskessel ausgenützt werden und muß nicht mehr ver nichtet werden, wie dies bisher der Fall war.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen unerwünschter gasförmiger Be standteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden heißen Rauchgas, bei dem das heiße Rauchgas abgekühlt, gegebenenfalls vorgereinigt und von SO₂ abgereichert wird, das vorbehandelte Rauchgas angewärmt, katalytisch von NO_x befreit und nach Abkühlung abgegeben wird, da durch gekennzeichnet, daß das heiße Rauchgas im Wärme tausch zu von SO₂ abgereichertem Rauchgas und das von NO_x befreite Gas im Wärmetausch zu Luft abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von SO₂ abgereicherte Rauchgas nach Anwärmung gegen abzukühlendes heißes Rauchgas weiter auf die für die katalytische NO_x-Umsetzung erforderliche Tempe ratur angewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von SO₂ abgereicherte Rauchgas auf eine Tempe ratur zwischen 250 und 400°C angewärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß das von SO₂ abgereicherte Rauchgas durch Brennstoffzufuhr weiter angewärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das von NO_x befreite Gas auf eine Temperatur von ca. 80°C abgekühlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen abzukühlendes, von NO_x befreites Gas angewärmte Luft als Verbrennungsluft eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des heißen Rauchgases in einem Regenerativwärmetauscher und die Abkühlung des von NO_x befreiten Gases in einem Luftvorwärmer durchgeführt wird.