DE3702371A1

DE3702371A1 - Verfahren zur denitrierung von abgas

Info

Publication number: DE3702371A1
Application number: DE19873702371
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Wada; Tomihisa Ishikawa; Isato Morita; Hiroshi Kuroda; Masato Mukai; Teruo Kumura
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE3702371C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um Abgas einer Denitrierungsbehandlung zu unterziehen. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren, das geeignet ist, um Abgas, das Schwermetallelemente als den Katalysator vergiftende Komponente enthält, in Brennstoffen der Denitrierungsbehandlung zu unterziehen.

Das hauptsächliche Fließschema einer Anlage nach dem Stand der Technik, in die ein ganz allgemeines Denitrierungsverfahren für Abgas eingefügt ist, ist in Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. Um Stickstoffoxide (nachfolgend als NOx bezeichnet) zu behandeln, die im Abgas 10 enthaltend sind, daß aus einer Abgas erzeugenden Quelle, wie einem Dampferzeuger 1, abgegeben wird, ist eine Denitrierungsvorrichtung (Denitrierungsreaktor) 2 innerhalb des Abzugskanales des Ablasses aus dem Dampferzeuger 1 vorgesehen, indem ein Katalysator zur Förderung der Reaktion von NOx mit NH₃ unter Verwendung von Ammoniak 15 als Reduktionsmittel enthalten ist. Da die Denitrierungsreaktion im allgemeinen innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa 300 bis 400°C wirksam durchgeführt wird, ist die Denitrierungsvorrichtung zwischen dem Abgasvorwärmer des Dampferzeugers und dem Lufterhitzer 3 im Falle eines Dampferzeugers oder ähnlichem vorgesehen. Das Abgas strömt durch den Lufterhitzer 3, wird durch eine Staubentfernungsvorrichtung, wie einem elektrostatischen Abscheider 4, vom Staub befreit und dann über die Entschwefelungsvorrichtung 5 aus dem Schornstein 6 in die Atmosphäre abgelassen. Auf der anderen Seite wird die Asche, die in dem Abgas enthalten ist, um etwa 15% durch die Kesselfeuerung entfernt, und der Rest von 84% wird durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt. Der Brennstoff (Kohle), der in dem Dampferzeuger verbrannt werden soll, kann einen schwer verbrennbaren Brennstoff enthalten. Z. B. kann die Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wird, eine große Menge unverbrannter Materialien enthalten. In einem Beispiel können die unverbrannten Materialien in einem Anteil von etwa 5 bis 10% der Brennstoffzufuhr zum Dampferzeuger 1 enthalten sein. Wenn die unverbrannten Materialien so wie sie sind ausgeschieden werden, wird folglich die Verbrennungswirksamkeit des Dampferzeugers verringert, folglich ergibt sich ein Problem im Hinblick auf das Wärmegleichgewicht. Das Massegleichgewicht ist in diesem Fall wie folgt: Wenn der Anteil der Masse in der Brennstoffzufuhrleitung 10 als 100 bezeichnet wird, ist der am Auslaß des Dampferzeugers 1 85, der in der Leitung 12 zur Entladung der Asche aus dem Dampferzeuger ist 15, der in der Leitung 20 zur Entladung der Asche aus der Staubentfernungsvorrichtung 4 ist 84, und der in der Leitung 1 aus dem Einlaß der Entschwefelungsvorrichtung 5 ist 1.

Folglich wurde ein Beispiel vorgeschlagen, das ein System zur weiteren Erhöhung der Verbrennungswirksamkeit anwendet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, bei dem die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernte Asche zum Dampferzeuger zurückgeführt wird und darin verbrannt wird, um dadurch die unverbrannten Materialien zu reduzieren, das Massegleichgewicht in diesem Fall beträgt jedoch: Wenn der Anteil der Masse in der Brennstoffzufuhrleitung 10 als 100 angenommen wird, ist der im Auslaß des Dampferzeugers 1 65, der in der Aschekreislaufleitung 19 aus der Staubentfernungsvorrichtung ist 63, der in der Leitung 12 zur Entladung der Asche aus dem Dampferzeuger ist 98, und der in der Leitung vom Einlaß der Entschwefelungsvorrichtung 5 beträgt 2.

Die leichtesten Schwermetallelemente, die in dem Brennstoff enthalten sind, die in dem Dampferzeuger 1 verbrannt werden, umfassen jedoch jene, die in einer Atmosphäre von Hochtemperaturgas innerhalb der Kesselfeuerung vergast werden und dann in Zonen geringerer Temperatur kondensiert und verfestigt werden, während sie durch die Denitrierungsvorrichtung und den Lufterhitzer geleitet werden, wodurch sie in der Asche enthalten sind, die durch die Staubentfernungsvorrichtung entfernt wird. Da die Asche, die die leichtesten bzw. geringfügigsten Schwermetallelemente (nachfolgend als leichteste Schwermetalle bezeichnet) enthält, wieder zu dem Dampferzeuger zurückgeführt wird und darin erneut verbrannt wird, werden folglich die Schwermetalle durch das obengenannte Kreislaufverfahren konzentriert. Wenn die Schwermetalle in einer Menge von 30 ppm im Abgas enthalten sind, und zwar in einem Beispiel des Falles, bei dem die Asche nicht im Kreislauf zurückgeführt wird (Fall nach Fig. 3) und dann in dem Fall der Fig. 4, die die Menge der Asche in Betracht zieht, die aus der Staubentfernungsvorrichtung zur Außenseite des Systems geführt wird, wird die Asche theoretisch auf das 50fache in der Kreilaufleitung konzentriert, d. h. sie wird auf eine so hohe Konzentration wie 1500 ppm konzentriert.

Im Hinblick auf das Verhältnis zwischen der Gastemperatur in den entsprechenden Teilen im Dampferzeuger, die in Fig. 5 gezeigt sind, und den Verdampfungstemperaturen der Metalle werden als leichteste Schwermetalle in der Asche die Schwermetalle As, Cd, Cu, Pd, Sb, Se, Tl und Zn betrachtet.

Fig. 6 zeigt die entsprechenden Kurven der Verringerung der Denitrierungsleistung in dem Falle, in dem die in Fig. 1 gezeigte Anlage A, bei der die Asche nicht rezirkuliert wird, mit einer Denitrierungsvorrichtung ausgestattet ist, und in dem Falle, in dem die in Fig. 2 gezeigte Anlage B, bei der die Asche rezirkuliert wird, mit einer Denitrierungsvorrichtung ausgestattet ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich wird, wird im Fall der Anlage A eine geringe Verringerung der Leistung nach Beginn des Betriebes in der Anfangsperiode beobachtet, danach wird jedoch ein stabilisierter Betrieb durchgeführt, wohingegen im Fall der Anlage B eine große Verringerung der Leistung im Anfangszeitraum des Betriebes auftritt und danach die Katalysatoraktivität im Verlauf des Betriebes noch stark verringert wird.

Es wird deutlich, daß der Wirkungsunterschied zwischen den Anlagen A und B darauf basiert, ob ein Aschekreislauf durchgeführt wird oder nicht, und die direkte Ursache besteht darin, daß der Katalysator durch die Wirkung, daß die leichtesten Schwermetallelemente konzentriert werden, vergiftet wird.

Folglich wurde ein solches Problem, das sich auf die leichtesten Schwermetalle bezieht, untersucht, um eine Denitrierungsvorrichtung vom sogenannten Nach-DeSOx-Typ anzuwenden, bei der eine Denitrierungsvorrichtung 2 im Verhältnis zur Entschwefelungsvorrichtung 5 stromabwärts vorgesehen ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Die Gasausgangstemperatur der DeSOx-Vorrichtung beträgt jedoch gewöhnlich etwa 150°C, so daß eine solche Temperatur zu niedrig ist, um die Denitrierung durchzuführen, folglich ist es notwendig, eine Gegenmaßnahme vorzunehmen, wie die Erhöhung der Temperatur auf eine Temperatur, die für die Denitrierung geeignet ist (etwa 300 bis 400°C), indem ein Gasheizofen 22 oder ähnliches vorgesehen werden. In Fig. 7 beziehen sich die Bezugsziffern 22 auf einen Gasheizofen und die Ziffer 23 auf eine Brennstoffzufuhrleitung. Es entstanden jedoch Probleme der Kosten des Brennstoffes, der zu dem Gasheizofen 22 zugeführt wird, und der Installationskosten des Gaserwärmers 21 usw. als Wärmerückgewinnungsvorrichtung, folglich vergrößern die Installationskosten und die Betriebskosten beide das Problem der Kosten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Denitrierungsbehandlung zu schaffen, das die obengenannten Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet und das verhindert, daß der Katalysator vergiftet wird, ohne daß die Verbrennungswirksamkeit verringert wird, indem eine Denitrierungsvorrichtung am ökonomischsten Ausgang des Dampferzeugers geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein sekundärer Verbrennungsofen zur Verbrennung unverbrannter Materialien vorgesehen wird, die in der Asche enthalten sind, die eine große Menge konzentrierter leichtester Schwermetallelemente als den Katalysator vergiftende Komponente enthält, ohne daß die Asche der Verbrennungsvorrichtung des Dampferzeugers zurückgeführt wird oder indem eine Ascheheizvorrichtung in der Mitte der Aschekreislaufleitung vorgesehen wird, um die Schwermetallelemente zu entfernen, gefolgt von der Rückführung des resultierenden Abgasstromes stromaufwärts zum Lufterhitzer für den Dampferzeuger (und zwar stromabwärts zur Denitrierungsvorrichtung), um dadurch die Verbrennungswärme der obengenannten unverbrannten Materialien mittels des Lufterhitzers zurückzugewinnen.

Nach einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das von einer Abgasquelle abgegeben wird, durch die Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, ein Schritt vorgesehen ist, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die obengenannte Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, der Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen zu unterziehen, der getrennt von den obengenannten Verbrennungsvorrichtungen vorgesehen ist, und ein Schritt, um das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgelassen wird und dann durch die Staubentfernungsvorrichtung vom Staub befreit wird, mit dem Gasfluß zu kombinieren, der zur obengenannten Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

Nach einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das von einer Abgasquelle abgegeben wird, durch eine Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, ein Schritt vorgesehen ist, um die Asche, die durch die obengenannte Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, zu der obengenannten Abgasquelle zurückzuleiten, ein Schritt zur Erwärmung der Asche vorgesehen ist, um die Schwermetalle, die in der obengenannten Asche enthalten sind, zu entfernen, und ein Schritt, um das Abgas aus der Ascheheizvorrichtung mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

Da die Verbrennung der unverbrannten Materialien, die in der Asche enthalten sind, nicht in der Abgasquelle, wie dem Dampferzeuger, durchgeführt wird, sondern in der sekundären Verbrennungsvorrichtung, wird nach der vorliegenden Erfindung die Konzentration zwischen der Leitung, die, bezogen auf den Lufterhitzer, stromaufwärts liegt (und zwar bezogen auf die Denitrierungsvorrichtung stromabwärts) und der Staubentfernungsvorrichtung durchgeführt, was von der Konzentrierung verschieden ist, die bisher zwischen der Kesselfeuerung und der Staubentfernungsvorrichtung durchgeführt wurde, folglich tritt in der Leitung keine Konzentration auf, in der die Denitrierung vorgesehen ist, so daß die Denitrierungsvorrichtung ohne irgendwelche Probleme unter den gleichen Bedingungen wie im Falle des Stromes durchgeführt wird, wie er bisher im allgemeinen angewendet wurde, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nach einem ersten und zweiten Aspekt auf die Entfernung der Schwermetalle durch Verdampfung gerichtet, die in der Asche enthalten sind, während die vorliegende Erfindung nach einem dritten und vierten Aspekt, die nachfolgend beschrieben werden, auf ein Verfahren gerichtet ist, bei dem eine Verbrennung bei niedriger Temperatur unter Verwendung eines Wirbelschichtbettes in einem sekundären Verbrennungsofen durchgeführt wird, um dadurch nur die unverbrannten Materialien wie Kohlenstoff zu verbrennen, ohne, soweit es möglich ist, die Schwermetalle zu verdampfen, die in der Asche enthalten sind, die resultierende Asche aufgefangen wird, die eine große Menge Schwermetalle enthält, und diese aus dem System abgelassen wird.

Nach einem dritten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das aus einer Abgasquelle abgelassen wird, durch eine Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt von Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, ein Schritt vorgesehen ist, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, einer Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ zu unterziehen, ein Schritt, um das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgelassen wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung zu unterziehen, und ein Schritt, um das Gas nach der Staubentfernung mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromaufwärts liegt.

Nach einem vierten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das aus einer Abgasquelle abgegeben wird, durch eine Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, ein Schritt vorgesehen ist, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, einer Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ zu unterziehen, ein Schritt, um das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung zu unterziehen und ein Schritt, um das Gas nach der Staubentfernung der Denitrierungsbehandlung in einer sekundären Denitrierungsvorrichtung zu unterziehen und ein Schritt, um das Gas nach Denitrierungsbehandlung mit eine Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, Fig. 1A und Fig. 1B jeweils ein Fließschema einer Vorrichtung, um Abgas der Denitrierungsbehandlung zu unterziehen, wobei eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht wird, bei der die Asche, die durch eine Staubentfernungsvorrichtung von niedriger Temperatur entfernt wird, in einem sekundären Verbrennungsofen verbrannt wird;

Fig. 2 ein Fließschema einer Vorrichtung, um Abgas der Denitrierungsbehandlung zu unterziehen, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht, bei der Schwermetalle als den Katalysator vergiftende Komponente aus der Asche entfernt werden, die durch eine Staubentfernungsvorrichtung von niederiger Temperatur entfernt wurde und dann rezirkuliert wird;

Fig. 3 ein Fließschema einer Anlage, bei der eine Denitrierungsvorrichtung in einer Anlage eines Aschekreislaufsystems nach dem Stand der Technik eingebaut ist;

Fig. 4 ein Fließschema des Falles, bei dem eine Denitrierungsvorrichtung in eine Anlage eines Aschekreislaufsystemes nach dem Stand der Technik eingearbeitet ist;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Verteilung der Gastemperatur an den entsprechenden Teilen eines allgemeinen Dampferzeugers;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Veränderungen des Prozentsatzes der Denitrierung im Zeitverlauf in der Denitrierungsvorrichtung im Fall (A), bei dem verbrannte Asche nicht rezirkuliert wird, und im Fall (B), bei dem verbrannte Asche rezirkuliert wird;

Fig. 7 ein Fließschema einer Anlage, bei der eine Denitrierungsvorrichtung eines Nach-DeSOx-Systems eingebaut ist;

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Anteil der Schwermetallelemente, die in dem sekundären Verbrennungsofen vergast wurden, und der Menge der Schwermetalle, die in dem Gas am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung vorhanden ist;

Fig. 9 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Ascheheiztemperatur und dem Prozentsatz der Entfernung der Schwermetallkomponente;

Fig. 10 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Prozentsatz der Entfernung der Schwermetallkomponente und der Konzentration des Anteils der Schwermetallkomponente am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung (als Verhältnis ausgedrückt, das als 1,0 angenommen wird, wenn der Prozentsatz der Entfernung 100% beträgt).

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Temperatur des sekundären Verbrennungsofens vorzugsweise im Bereich von 950 bis 1400°C, noch bevorzugter im Bereich von 1000 bis 1400°C, um die unverbrannten Materialien wie Kohlenstoff zu verbrennen und die leichtesten Schwermetalle ebenfalls ausreichend zu verdampfen. Die Verweilzeit beträgt vorzugsweise 30 min oder mehr. Als Art des Verbrennungsofens ist ein Drehofen oder ein ähnlicher Ofen bevorzugt, um die unverbrannten Materialien bei hoher Temperatur und während eines langen Zeitraumes zu halten.

Nach einem zweiten Aspekt wird nach der vorliegenden Erfindung der Ascheheizofen ebenfalls vorzugsweise bei 1000°C oder mehr 30 min oder länger betrieben, um zumindest die schweren Metalle zu verdampfen.

Nach einem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die sekundäre Staubentfernungsvorrichtung, die im Verhältnis zum sekundären Verbrennungsofen stromabwärts vorgesehen ist, vorzugsweise bei 800°C oder mehr betrieben, um ein erneutes Niederschlagen der Schwermetalle zu vermeiden.

Nach einem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, wenn ein Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ als sekundärer Verbrennungsofen verwendet wird, möglich, die Verbrennung sogar bei niedrigen Temperaturen von etwa 1000°C oder geringer gut durchzuführen, folglich ist es möglich, unverbrannte Materialien zu verbrennen, ohne die Schwermetallkomponente, die in der Asche kondensiert ist, zu vergasen. Folglich verbleibt die Schwermetallkomponente in der Asche, und durch Abtrennung dieser Asche in der sekundären Staubentfernungsvorrichtung kann sie aus dem System abgelassen werden. Folglich ist es möglich, Schwermetalle als den Katalysator vergiftende Komponente am Kondensieren in der Hauptdenitrierungsvorrichtung im Abgasbehandlungssystem zu hindern, folglich ist es, sogar wenn das Abgas im Verhältnis zur Denitrierungsvorrichtung stromaufwärts rezirkuliert wird, möglich, während eines langen Zeitraums einen stabilisierten Betrieb durchzuführen.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine durch ein Fließschema dargestellte Ausführungsform eines Verfahrens zur Denitrierungsbehandlung von Abgas, das auf dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht. In dieser Vorrichtung wird der Bereich des Kreislaufes zwischen dem Ausgang der Denitrierungsvorrichtung 2 und der Staubentfernungsvorrichtung 4 festgelegt, und die Denitrierungsvorrichtung 2 wird aus dem Kreislaufabschnitt entfernt, um zu verhindern, daß der Denitrierungskatalysator durch die Konzentration der Schwermetalle als den Katalysator vergiftende Komponente durch den Aschekreislauf vergiftet wird.

Das Abgas, das aus dem Dampferzeuger 1 durch Verbrennung abgelassen wird, wird durch die Denitrierungsvorrichtung 2 denitriert, gefolgt von Rückgewinnung der Wärme in dem Lufterhitzer 3, danach wird durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 die Asche entfernt, die in dem Abgas enthalten ist, das resultierende Gas durch eine Entschwefelungsvorrichtung 5 weiter behandelt und das behandelte Gas aus dem Schornstein 6 nach außen abgegeben. Da in der Asche unverbrannte Materialien in großer Menge enthalten sind, wenn die Asche, die in der Staubentfernungsvorrichtung 4 gesammelt ist, so wie sie ist, abgelassen wird, wird jedoch in dem Fall, in dem schwer verbrennbarer Brennstoff verwendet wird, die Wärmewirksamkeit des Dampferzeugers stark vermindert. Folglich wird die Asche über die Leitung 13 zum sekundären Verbrennungsofen vom Typ eines Drehofens 7 geleitet, der zum Verbrennung der unverbrannten Materialien vorgesehen ist, die in der Asche enthalten sind, und zusammen mit einem Brennstoff verbrannt, der durch die Brennstoffzufuhrleitung 11 zugeführt wird. Da das resultierende Abgas eine große Menge der Asche enthält, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wurde, wird neuerdings eine zweite Staubentfernungsvorrichtung 9 vorgesehen, in der die Asche entfernt wird. Die darin entfernte Asche wird falls erforderlich einer Behandlung unterzogen, um sie unschädlich zu machen, und danach durch Leitung 14 abgelassen. Wenn die Temperatur des Abgases, das aus dem sekundären Verbrennungsofen 7 durch Verbrennung abgegeben wird, so hoch ist, daß in bezug auf das Material und die Leistung der sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 usw. ein Problem entsteht, wird ein Wärmeaustauscher 8 am Einlaß der Vorrichtung 9 vorgesehen, durch den ein Teil Wasser, Dampf, Brennstoff, Luft usw. des Dampferzeugers 1 zirkuliert wird, wodurch eine Wärmerückgewinnung durchgeführt wird und die Abgastemperatur verringert wird. Das Abgas, das aus der sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 abgegeben wird, wird mit dem Strom in der Hauptleitung kombiniert, gefolgt von weiterer Wärmerückgewinnung mittels des Lufterhitzers 3.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Aus dem Gesichtspunkt, daß der Aschekreislauf selbst keine Probleme entstehen läßt, die Schwermetalle, die in der Asche enthalten sind, jedoch Probleme entstehen lassen, ist in diesem Fall die Ascheheizvorrichtung 16 A in der Mitte der Aschekreislaufleitung vorgesehen, Schwermetalle werden durch die Vorrichtung 16 A abgetrennt, das Gas, das die Schwermetalle enthält, wird in eine Leitung an der Auslaßseite der Denitrierungsvorrichtung 2 eingegeben und die Asche, die die abgetrennten und entfernten Schwermetalle enthält, wird erneut dem Dampferzeuger 1 zugeführt. In der Ascheheizvorrichtung 16 A wird die Asche durch Heißluft erwärmt, die aus der Leitung 17 A eingeblasen wird.

Die Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wird, wird durch eine Ascheheizvorrichtung 16 A erwärmt, die in der Mitte der Aschekreislaufleitung 13 vorgesehen ist, so daß die Schwermetalle aus der Asche verdampft und entfernt werden. Die Asche, aus der die Schwermetalle entfernt wurden, wird erneut der Dampferzeuger- Verbrennungsvorrichtung 1 zugeführt. Auf der anderen Seite wird das Abgas, das die Schwermetalle enthält, das aus der Ascheheizvorrichtung 16 A abgelassen wird, über die Leitung 18 A einer Leitung zugeführt, die im Verhältnis zum Lufterhitzer 3 stromaufwärts liegt, und nach der Wärmerückgewinnung in dem Lufterhitzer 3 zum Schornstein 6 oder einer getrennt vorgesehenen Behandlungsvorrichtung geleitet.

Als Betriebsbedingungen des in Fig. 1 gezeigten sekundären Verbrennungsofens 7 und der in Fig. 2 gezeigten Ascheheizvorrichtung 16 A sind bevorzugt: eine Temperatur von 950 bis 1400°C und eine Heizzeit T von

T ≧ 7.78 × 10^-5 F ² - 0.2473F + 194.7

worin T die Heizzeit (min) und F die Heiztemperatur (°C) darstellen. In bezug auf die Entfernungseigenschaft der Schwermetallkomponente in dem Fall, in dem die Asche erwärmt wird, ist der Prozentsatz der Entfernung bei niedrigen Temperaturen gering, und selbst wenn die Heizzeit kurz ist, ist der Prozentsatz der Entfernung ebenfalls gering, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.

Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Prozentsatz der Entfernung der Schwermetallkomponente, die in der Flugasche enthalten ist, und dem Anteil der Konzentration der Schwermetallkomponente stromaufwärts zur Denitrierungsvorrichtung. Wenn die Schwermetallkomponente um etwa 40% entfernt wird, wird der Anteil der Konzentration auf ein Geringfaches des Anteiles des Falles heruntergedrückt, bei dem ein Aschekreislauf nicht durchgeführt wird, und der vergiftete Anteil des Denitrierungskatalysators wird auf ein durchführbares Ausmaß reduziert.

Wenn eine 40%ige Entfernung der Schwermetallkomponente in dem Verfahren beabsichtigt ist, betragen die Betriebsbedingungen folglich 30 min oder mehr bei etwa 950°C, 10 min oder mehr bei etwa 1200°C und 1 min oder mehr bei etwa 1400°C, siehe Fig. 10, und diese Bedingungen sind durch den obengenannten Zahlenausdruck dargestellt.

T ≧ 7.78 × 10^-5 × F ² - 0.2473 × F + 194.7

worin T die Heizzeit (min) und F die Heiztemperatur (°C) (950-1400°C) darstellen.

Wenn der Betrieb unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, ist es möglich, die Schwermetallkomponente um 40% oder mehr zu entfernen. Sogar unter Betriebsbedingungen, die von den obengenannten verschieden sind (niedrigere Temperatur, kürzere Zeit) wird natürlich die Schwermetallkomponente in einem bestimmten Ausmaß entfernt, und eine dementsprechende Wirksamkeit wird beobachtet. In der vorliegenden Erfindung wird die Wirksamkeit folglich kontinuierlich variiert, folglich sollte sie nicht auf die obengenannte Gleichung begrenzt sein.

In bezug auf den Typ der sekundären Verbrennungsvorrichtung in dem Fall, in dem ein Ofen vom Wirbelschichtbett-Typ nicht verwendet wird, ist der vom Drehofen-Typ bevorzugt, wobei die Heiztemperatur (950-1400°C) und die Heizzeit in Betracht gezogen werden. Wenn die Heizzeit 1400°C übersteigt, kann die Schwermetallkomponente leicht entfernt werden, jedoch durch eine solche hohe Temperatur schmilzt die Flugasche, und die Handhabung wird kompliziert.

Fig. 1A zeigt ein Fließschema einer Abgas-Denitrierungsvorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In diesem Fall wird ein Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ als sekundärer Verbrennungsofen angewendet, und das Abgas wird nach der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung zu einem Strom rezirkuliert, der zur Denitrierungsvorrichtung 2 stromaufwärts liegt.

In Fig. 1A wird das Abgas, das vom Dampferzeuger 1 durch Verbrennung abgegeben wird, durch die Denitrierungsvorrichtung 2 denitriert, gefolgt von Rückgewinnung der Wärme durch den Lufterhitzer 3 und anschließendem Entfernen der Asche, die in dem Abgas enthalten ist, durch die Staubentfernungsvorrichtung 4. Um die unverbrannten Materialien in der Asche zu reduzieren, wird die Asche über eine Aschekreislaufleitung 13 zu einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ 7 geleitet, wo sie einer Verbrennungsbehandlung unterzogen wird. Sogar wenn die behandelte Menge an Asche, die von der Aschekreislaufleitung 13 in den sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ 7 geleitet wird, schwankt, wird falls erforderlich ein Hilfsbrennstoff aus der Zufuhrleitung 11 in den sekundären Verbrennungsofen 7 geleitet, um die Temperatur innerhalb des Bettes konstant zu halten.

In bezug auf den Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett- Typ 7 in dieser Ausführungsform ist es möglich, unverbrannte Materialien ohne Vergasung der leichtesten Schwermetallkomponente zu verbrennen, die in der Asche kondensiert ist, während der größte Teil der Komponente in der Asche so wie sie ist zurückgehalten wird, da die Verbrennung sogar bei niedrigen Temperaturen (etwa 1000°C oder geringer) durch die kräftige Verwirbelung innerhalb des Wirbelschicht-Verbrennungsbettes durchgeführt wird. Das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen des Wirbelschichtbettes 7 abgelassen wird, wird dann zu einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 geleitet, wo die Asche, die Schwermetallelemente enthält, entfernt wird. Ein Wärmeaustauscher 8 ist zusätzlich zur Rückgewinnung der in dem sekundären Verbrennungsofen mit Wirbelschichtbett 7 erzeugten Wärme vorgesehen. Die Asche, die durch die sekundäre Staubentfernungsvorrichtung 9 entfernt wurde, wird falls erforderlich einer Behandlung unterzogen, um sie unschädlich zu machen, und danach über die Ascheablaßleitung 14 aus dem System nach außen abgegeben. Da das Abgas, das die sekundäre Staubentfernungsvorrichtung 9 verläßt, nahezu keine Schwermetallelemente enthält, wird das Abgas mit einem Strom, der bezogen auf die Denitrierungsvorrichtung 2, im Abgaskanal des Abgases 18 stromaufwärts liegt, kombiniert, gefolgt von Denitrierungsbehandlung und anschließender Wärmerückgewinnung durch den Lufterhitzer 3.

Zusätzlich enthält das Abgas, das die sekundäre Staubentfernungsvorrichtung 9 verläßt, eine bestimmte Menge an Schwermetallelementen, wenn jedoch das Gas zum Abzugskanal des Abgases 18 rezirkuliert wird, entsteht durch eine solche Menge nahezu kein Problem.

Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen dem Anteil der Schwermetallelemente (Z), die in dem sekundären Verbrennungsofen 7 vergast wurden, und der Menge der Schwermetallelemente (Y), die im Gas am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung enthalten ist. Die Ordinate Y stellt die Menge der Schwermetallelemente am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung 2 dar und ist auf die Zahl des Vielfachen der Menge der Schwermetallelemente bezogen, die im Abgas am Auslaß des Dampferzeugers 1 (X) enthalten ist, bezogen. Die Abszisse Z stellt den Anteil der Vergasung (%) der Schwermetallelemente dar, die in der Asche innerhalb des sekundären Verbrennungsofens 7 enthalten ist, und wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, wird in dem Fall, bei dem der Vergasungsanteil Z einige 10% oder weniger beträgt, sogar wenn die Asche rezirkuliert wird, die Menge der Schwermetallelemente am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung (Y) nur etwas erhöht, verglichen mit dem Fall, bei dem die Asche nicht rezirkuliert wird.

Fig. 1B zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall wird eine sekundäre Denitrierungsvorrichtung stromabwärts zum sekundären Verbrennungsofen mit Wirbelschichtbett 7 vorgesehen, und das Abgas, das durch die sekundäre Denitrierungsvorrichtung 16 geleitet wird, wird stromabwärts zur Haupt- Denitrierungsvorrichtung 2 zurückgeführt. Sogar wenn es im Hinblick auf die Anordnung unmöglich ist, eine Rückführleitung aus der sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 stromaufwärts zur Denitrierungsvorrichtung 2 vorzusehen, ist es nach dieser Ausführungsform möglich, die Denitrierungsbehandlung ohne Verringerung der gesamten Denitrierungswirksamkeit durchzuführen, folglich ist, wenn die vorliegende Erfindung auf ein System angewendet wird, das mit einer bereits installierten Denitrierungsvorrichtung ausgestattet ist, das obengenannte System vorteilhaft.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich zu verhindern, daß der Katalysator in der Denitrierungsvorrichtung durch die den Katalysator vergiftende Komponente vergiftet wird, die in einem Brennstoff enthalten ist, ohne die Verbrennungswirksamkeit zu verringern.

Claims

1. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das aus einer Abgas erzeugenden Quelle abgegeben wird, durch die Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stufe, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wurde, der Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen zu unterziehen, und einen Schritt, um das Abgas, das von dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird und dann durch die Staubentfernungsvorrichtung vom Staub befreit wird, mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungstemperatur F (°C) im sekundären Verbrennungsofen im Bereich von 950 bis 1400°C liegt und die Heizzeit T (min) durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: T ≧ 7.78 × 10^-5 F ² - 0.2473F + 194.7

3. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das von einer Gaserzeugungsquelle abgegeben wird, durch die Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stufe, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wurde, der Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ zu unterziehen, einen Schritt, um das Abgas, das von dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung zu unterziehen, und einen Schritt, um das Gas nach der Staubentfernung mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromaufwärts liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des sekundären Verbrennungsofens 1000°C oder weniger beträgt.

5. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das aus einer Abgas erzeugenden Quelle abgegeben wird, durch eine Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Abgases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stufe, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, der Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ zu unterziehen, eine Stufe, um das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung zu unterziehen, eine Stufe, um das Gas nach der Staubentfernung in einer sekundären Denitrierungsvorrichtung der Denitrierungsbehandlung zu unterziehen, und einen Schritt, um das Gas nach der Denitrierungsbehandlung mit einem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des sekundären Verbrennungsofens 1000°C oder weniger beträgt.

7. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung, bei dem ein Verbrennungsabgas, das von einer Abgas erzeugenden Quelle abgegeben wird, durch eine Denitrierungsvorrichtung der Denitrierung unterzogen wird, gefolgt vom Leiten des resultierenden Gases zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stufe, um die Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wurde, der Verbrennungsvorrichtung des Dampferzeugers zurückzuführen, eine Stufe, um die Schwermetalle, die in der Asche enthalten sind, in einer Ascheheizvorrichtung zu entfernen, und eine Stufe, um das Abgas aus der Ascheheizvorrichtung mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungstemperatur F (°C) im sekundären Verbrennungsofen im Bereich von 950 bis 1400°C liegt und die Heizzeit T (min) durch die folgende Gleichung dargestellt wird: T ≧ 7.78 × 10^-5 F ² - 0.2473F + 194.7