DE3702371C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um Abgas einer Denitrierungsbehandlung zu unterziehen. Insbesondere bezieht sich auf ein Verfahren, das geeignet ist, um Abgas, das Schwermetallelemente als Kataly­ satorgifte enthält, der Denitrierungsbehandlung zu unterziehen.

Das hauptsächliche Fließschema einer Anlage nach dem Stand der Technik, in die ein ganz allgemeines Denitrie­ rungsverfahren für Abgas eingefügt ist, ist in Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. Um Stickstoffoxide (nachfolgend als NO _x bezeichnet) zu behandeln, die im Abgas 10 enthalten sind, das 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, in dem ein Katalysator zur Förderung der Reaktion von NO _x 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 Achse, die in dem Abgas ent­ halten ist, zu etwa 15% durch die Kesselfeuerung ent­ fernt, und der Rest von 84% wird durch die Staubent­ fernungsvorrichtung 4 entfernt. Der Brennstoff (Kohle), der in dem Dampferzeuger verbrannt werden soll, kann einen schwer verbrennbaren Brennstoff enthalten. Z. B. kann die Achse, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wird, eine große Menge unverbrannter Materialien enthalten. In einem Beispiel können die un­ verbrannten 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 Verbrennungs­ wirksamkeit des Dampferzeugers verringert, folglich er­ gibt sich ein Problem im Hinblick auf das Wärmegleich­ gewicht. Das Massegleichgewicht ist in diesem Fall wie folgt: Wenn der Anteil der Masse in der Brennstoffzu­ fuhrleitung 10 als 100 bezeichnet wird, ist der am Aus­ läß 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 Staubent­ fernungsvorrichtung 4 ist 84, und der in der Leitung 1 aus dem Einlaß der Entschwefelungsvorrichtung 5 ist 1.

Folglich wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, ein System zur weiteren Erhöhung der Verbrennungswirksamkeit anzuwenden, 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 vermindern.

Das Massegleichgewicht in diesem Fall beträgt jedoch, wenn der Anteil der Masse in der Brennstoffzu­ fuhrleitung 10 als 100 angenommen wird, 65 im Auslaß des Dampferzeugers 1, 63 in der Aschekreislauf­ leitung 19 aus der Staubentfernungsvorrichtung, 98 in der Leitung 12 zur Entladung der Asche aus dem Dampferzeuger, und 2 in der Leitung vom Einlaß der Entschwefelungsvorrichtung 5.

Die leichtesten Schwermetallelemente, die in dem Brenn­ stoff enthalten sind, die in dem Dampferzeuger 1 ver­ brannt werden, umfassen jedoch jene, die in einer Atmos­ phäre 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 Schwer­ metallelemente enthält, wieder zu dem Dampferzeuger zurück­ geführt wird und darin erneut verbrannt wird, werden folglich die Schwermetalle durch das oben genannte Kreis­ laufverfahren konzentriert. Wenn die Schwermetalle in einer Menge von 30 ppm im Abgas enthalten sind, und zwar im Falle der Fig. 3, wobei die Asche nicht im Kreislauf zurückgeführt wird, sowie auch im Falle der Fig. 4, wobei die Menge der Asche berücksichtigt ist, die aus der Staubentfernungsvorrichtung zur Außenseite des Systems geführt wird, so wird die Asche theoretisch auf das 50fache in der Kreislaufleitung kon­ zentriert, 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, Pb, 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 rezir­ kuliert wird, mit einer Denitrierungsvorrichtung ausge­ stattet ist, und in dem Falle, in dem die in Fig. 2 ge­ zeigte Anlage B, bei der die Asche rezirkuliert wird, mit einer Denitrierungsvorrichtung ausgestattet ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich wird im Falle der Anlage A gemäß Fig. 1 eine geringe Verringerung der Leistung nach Beginn des Betriebes in der Anfangsperiode beobachtet, danach wird jedoch ein stabilisierter Betrieb durchgeführt, wohin­ gegen im Fall der Anlage B gemäß Fig. 2 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 Aschekreis­ lauf durchgeführt wird oder nicht, wobei sich dieser Unterschied daraus ergibt, daß der Katalysator durch die Konzen­ trierung der leichtesten Schwermetallelemente 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 stromab­ wärts vorgesehen ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Die Gasausgangstemperatur der DeSOx-Vorrichtung beträgt jedoch gewöhnlich etwa 150°C, so daß eine solche Tempera­ tur zu niedrig ist, um die Denitrierung durchzuführen. Folglich ist es notwendig, eine Gegenmaßnahme vorzunehmen, wie die Erhöhung der Temperatur auf eine Tempera­ tur, die für die Denitrierung geeignet ist (etwa 300 bis 400°C), indem ein Gasheizofen 22 oder ähnliches vorge­ sehen 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 Gas­ erwärmers 21 usw. als Wärmerückgewinnungsvorrichtung. Folglich erhöhen die Installationskosten und die Be­ triebskosten die Gesamtkosten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Denitrierungsbehandlung zu schafffen, das die obenge­ nannten Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet und das verhindert, daß der Katalysator vergiftet wird, ohne daß die Verbrennungswirksamkeit verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den nebengeordneten Patentansprüchen 1, 3, 5 und 7 angegebenen Verfahren gelöst. Es wird ein sekundärer Verbren­ nungsofen zur Verbrennung unverbrannter Materialien vor­ gesehen, die in der Asche enthalten sind, die eine große Menge konzentrierter leichtester Schwermetall­ elemente als Katalysatorgifte ent­ hält, ohne daß die Asche der Verbrennungsvorrichtung des Dampferzeugers zurückgeführt wird oder indem eine Asche­ heizvorrichtung in der Mitte der Aschekreislaufleitung vorgesehen wird, um die Schwermetallelemente zu entfernen. Sodann folgt eine Rückführung des resultierenden Ab­ gasstromes stromaufwärts zum Lufterhitzer für den Dampf­ erzeuger (und zwar stromabwärts zur Denitrierungsvor­ richtung), um dadurch die Verbrennungswärme der obenge­ nannten unverbrannten Materialien mittels des Lufter­ hitzers zurückzugewinnen.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben.

Nach einem zweiten Aspekt zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß das Abgas einer Denitrierungsbehandlung unterzogen, das resultierende Abgas einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung zugeführt wird und daß die Asche, die durch die obengenannte Staubentfernungsvorrichtung zu­ rückgewonnen wird, zu der Abgasquelle zurückgeleitet und erhitzt wird, um die Schwermetalle, die in der Asche enthalten sind, zu entfernen. Danach wird das Abgas aus der Ascheheizvorrichtung mit dem Gasstrom kombiniert, 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 vor­ liegenden 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, die für die Denitrierung vorgesehen ist, so daß die Denitrierungs­ vorrichtung 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 Ver­ wendung 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 ver­ dampfen, die in der Asche enthalten sind, und die eine große Menge Schwermetalle enthaltende, resultierende Asche aufgefangen wird und aus dem System abgelassen wird.

Nach einem dritten Aspekt zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß in einem Verfahren zur De­ nitrierungsbehandlung, 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 Staubentfernungsvor­ richtung, vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, einer Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschicht­ bett-Typ zu unterziehen, und ferner das Abgas, das aus den sekundären Verbrennungsofen abgelassen wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungsvor­ richtung zu unterziehen, und außerdem das Gas nach der Staubentfernung mit dem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungsvorrichtung stromaufwärts liegt.

Nach einem vierten Aspekt, zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß in einem Verfahren zur De­ nitrierungsbehandlung, 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 Staubentfernungsvor­ richtung, ein Schritt vorgesehen ist, um zumindest einen Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, einer Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschicht­ bett-Typ zu unterziehen, ein Schritt, um das Abgas, das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird, der Staubentfernung in einer sekundären Staubentfernungs­ vorrichtung 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 einem Strom zu kombinieren, der zur Denitrierungs­ vorrichtung stromabwärts liegt.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, Fig. 1A und Fig. 1B jeweils ein Fließschema einer Vorrichtung, um das Abgas der Denitrierungsbehand­ lung zu unterziehen, wobei eine Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht wird, bei der die Asche, die durch eine Staubentfernungsvorrichtung von niedriger Temperatur entfernt wird, in einem sekundären Verbrennungs­ ofen 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 vergiftet Komponente aus der Asche entfernt werden, die durch eine Staubentfernungsvorrichtung von niedriger 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 ent­ sprechenden Teilen eines allgemeinen Dampferzeugers;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Verän­ derungen des Prozentsatzes der Deni­ trierung im Zeitverlauf in der De­ nitrierungsvorrichtung im Fall (A), bei dem verbrannte Asche nicht rezirkuliert wird, und im Falle (B), bei dem ver­ brannte 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 Ver­ hältnisses 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 Ver­ hältnisses zwischen der Ascheheiztem­ peratur und dem Prozentsatz der Ent­ fernung der Schwermetallkomponente;

Fig. 10 eine graphische Darstellung des Ver­ hältnisses zwischen dem Prozentsatz der Entfernung der Schwermetallkomponente und der Konzentration des Anteils der Schwermetallkomponente am Einlaß der Denitrierungsvorrichtung (als Verhält­ nis ausgedrückt, das als 1,0 ange­ nommen 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 bevor­ zugter im Bereich von 1000 bis 1400°C, um die unver­ brannten 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 Dreh­ ofen oder ein ähnlicher Ofen bevorzugt, um die unver­ brannten 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 zu­ mindest 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 Nieder­ schlagen der Schwermetalle zu vermeiden.

Nach einem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, wenn ein Verbrennungsofen vom Wirbel­ schichtbett-Typ als sekundären Verbrennungsofen verwendet wird, möglich, die Verbrennung sogar bei niedrigen Temperaturen von etwa 1000°C oder geringer gut durch­ zuführen, folglich ist es möglich, unverbrannte Materialien zu verbrennen, ohne die Schwermetallkomponente, die in der Asche kondensiert ist, zu vergasen. Folglich ver­ bleibt die Schwermetallkomponente in der Asche, und durch Abtrennung dieser Asche in der sekundären Staub­ entfernungsvorrichtung kann sie aus dem System abgelassen werden. Folglich ist es möglich, den Katalysator vergiftende Schwermetalle am Kondensieren in der Hauptdenitrierungsvorrichtung im Abgasbehand­ lungssystem zu hindern. Folglich ist es, sogar wenn das Abgas im Verhältnis zur Denitrierungsvorrichtung strom­ aufwärts rezirkuliert wird, möglich, während eines langen Zeitraums einen stabilisierten Betrieb durchzu­ führen.

Unter Bezugsnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung de­ taillierter beschrieben.

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

Das Abgas, das in dem Dampferzeuger 1 durch Verbrennung entsteht, wird durch die Denitrierungsvorrichtung 2 denitriert, gefolgt von Rückgewinnung der Wärme in dem Lufterhitzer 3. Danach wird durch die Staubentfernungs­ vorrichtung 4 die Asche entfernt, die in dem Abgas ent­ halten ist, das resultierende Gas durch eine Entschwefe­ lungsvorrichtung 5 weiter behandelt und das behandelte Gas aus dem Schornstein 6 nach außen abgegeben. Da in der Asche unverbrannte Materialien in großer Menge ent­ halten sind, wenn die Asche, die in der Staubentfer­ nungsvorrichtung 4 gesammelt ist, so wie sie ist, abge­ lassen wird, wird jedoch in dem Fall, in dem schwer ver­ brennbarer Brennstoff verwendet wird, die Wärmewirksam­ keit des Dampferzeugers stark vermindert. Folglich wird die Asche über die Leitung 13 zum sekundären Verbren­ nungsofen 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 Brennstoffzu­ fuhrleitung 11 zugeführt wird. Da das resultierende Abgas eine große Menge der Asche enthält, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wird, wird neuerdings eine zweite Staubentfernungsvorrichtung 9 vorgesehen, in der die Asche entfernt wird. Die darin entfernte Asche wird falls erforderlich einer Behand­ lung 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 Leitung der sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 usw. ein Problem ent­ steht, wird ein Wärmeaustauscher 8 am Einlaß der Vor­ richtung 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 abge­ geben wird, wird mit dem Strom in der Hauptleitung kom­ biniert, gefolgt von weiterer Wärmerückgewinnung mittels des Lufterhitzers 3.

Die Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung 4 entfernt wird, wird durch eine Ascheheizvorrichtung 16 A (Fig. 2) 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 Dampf­ erzeuger-Verbrennungsvorrichtung 1 zugeführt. Auf der anderen Seite wird das Abgas, das die Schwermetalle ent­ hält, 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 eine getrennt vorgesehenen Be­ handlungsvorrichtung geleitet.

In der Asche­ heizvorrichtung 16 A wird die Asche durch Heißluft er­ wärmt, die aus der Leitung 17 A eingeblasen wird.

Als Betriebsbedingungen des in Fig. 1 gezeigten sekun­ dären 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 F² - 0.2473F + 194.7

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

Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung des Verhält­ nisses zwischen dem Prozentsatz der Entfernung der Schwermetallkomponente, die in der Flugasche enthalten ist, und dem Anteil der Konzentration der Schwermetall­ komponente stromfaufwärts zur Denitrierungsvorrichtung. Wenn die Schwermetallkomponente um etwa 40% entfernt wird, wird der Anteil der Konzentration auf ein Gering­ faches des Anteiles des Falles heruntergedrückt, bei dem ein Aschekreislauf nicht durchgeführt wird, und der ver­ giftete Anteil des Denitrierungskatalysators wird auf ein durchführbares Ausmaß reduziert.

Wenn eine 40%ige Entfernung der Schwermetallkomponente in dem Verfahren beabsichtigt ist, betragen die Be­ triebsbedingungen 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 Bedin­ gungen sind durch den obengenannten Zahlenausdruck dar­ gestellt,

T ≧ 7.78×10^-5×F² - 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 Schwerme­ tallkomponente 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 Verbrennungsvorrich­ tung in dem Fall, in dem ein Ofen vom Wirbelschichtbett- Typ nicht verwendet wird, ist der vom Drehofen-Typ be­ vorzugt, wobei die Heiztemperatur (950-1400°C) und die Heizzeit in Betracht gezogen werden. Wenn die Heiztemperatur 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-Denitrierungs­ vorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der vor­ liegenden 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 Denitrierungsvor­ richtung 2 denitriert, gefolgt von Rückgewinnung der Wärme durch den Lufterhitzer 3 und anschließendem Ent­ fernen 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 Verbrennungs­ ofen 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, unver­ brannte 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 durchge­ führt 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 Ver­ brennungsofen mit Wirbelschichtbett 7 erzeugten Wärme vorgesehen. Die Asche, die durch die sekundäre Staubent­ fernungsvorrichtung 9 entfernt wurde, wird falls erfor­ derlich 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 Denitrierungsvor­ richtung 2, im Abgaskanal des Abgases 18 stromaufwärts liegt, kombiniert, gefolgt von Denitrierungsbehandlung und anschließender Wärmerückgewinnung durch den Lufter­ hitzer 3.

Enthält jedoch das Abgas, das die sekundäre Staub­ entfernungsvorrichtung 9 verläßt, eine bestimmte Menge an Schwermetallelementen, wenn 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 Ver­ brennungsofen 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 Einläß der Denitrie­ rungsvorrichtung (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 Rück­ führleitung aus der sekundären Staubentfernungsvorrichtung 9 stromaufwärts zur Denitrierungsvorrichtung 2 vorzusehen, ist es nach dieser Ausführungsform möglich, die Denitrierungsbehandlung ohne Verringerung der gesamten Denitrierungswirksamkeit durchzuführen, folg­ lich ist, wenn die vorliegende Erfindung auf ein System angewendet wird, daß mit einer bereits installierten Denitrierungsvorrichtung ausgestattet ist, das obenge­ nannte System vorteilhaft.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich zu ver­ hindern, daß der Katalysator in der Denitrierungsvor­ richtung durch die den Katalysator vergiftete Kompo­ nente vergiftet wird, die in einem Brennstoff enthalten ist, ohne die Verbrennungswirksamkeit zu verringern.

Claims (8)

1. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung von Abgas, bei welchem das Abgas einer Denitrierungsbehandlung unterzogen und nachfolgend einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in der Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnenen Asche einer Verbrennung in einem sekundären Verbrennungsofen unterzogen wird und daß das vom dem sekundären Verbrennungsofen abgegebene Abgas sodann durch eine zweite Staub­ entfernungsvorrichtung vom Staub befreit und mit dem Strom des denitrierten Abgases kombiniert wird.

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 F₂ - 0.2473F + 194.7

3. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung von Abgas, bei welchem das Abgas einer Denitrierungsbehandlung unterzogen wird und nachfolgend einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wurde, der Verbrennungsbehandlung in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett-Typ unterzogen wird und daß das Abgas, das von dem sekundären Verbrennungsofen abgegeben wird, der Staubent­ fernung in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung unterzogen wird, sowie dadurch, daß das Gas nach dem Entstauben mit dem Abgasstrom kombiniert wird, der zur Denitrierungsvorrichtung stromaufwärts liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des sekundären Verbrennungsofens 1000°C oder weniger beträgt.

5. Verfahren zur Denitrierungsbehandlung von Abgas, bei welchem das Abgas einer Denitrierungsbehandlung unterzogen und das resultierende Abgas einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Asche, die durch die Staubentfernungsvorrichtung zurückgewonnen wird, in einem sekundären Verbrennungsofen vom Wirbelschichtbett- Typ verbrannt wird, das das aus dem sekundären Verbrennungsofen abgegebene Abgas in einer sekundären Staubentfernungsvorrichtung entstaubt wird, daß das entstaubte Gas in einer sekundären Denitrierungsvorrichtung denitriert wird und daß das Gas nach der Denitrierungsbehandlung mit dem Abgasstrom kombiniert wird, der zur Haupt-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 von Abgas, bei welchem das Abgas einer Denitrierung unterzogen und das resultierende Gas zu einer stromabwärtigen Staubentfernungsvorrichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche, die durch die Staubent­ fernungsvorrichtung zurückgewonnen wurde, wieder der Verbrennungs­ vorrichtung des Dampferzeugers zugeführt wird, daß die Schwermetalle, die in der Asche enthalten sind, in einer Ascheheizvorrichtung entfernt werden und daß das Abgas der Ascheheizvorrichtung mit dem Abgasstrom kombiniert wird, der zur Denitrierungsvorrichtung stromabwärts liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungstemperatur F (°C) in der Ascheheizvorrichtung im Bereich von 950 bis 1400°C liegt und die Heizzeit T (min) durch die folgende Gleichung dargestellt wird: T ≧ 7.78 × 10^-5 F² - 0.2473F + 194.7