DE3730255A1

DE3730255A1 - Verbrennungsanlage

Info

Publication number: DE3730255A1
Application number: DE19873730255
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Balling; Dietmar Prof Dr Ing Hein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-09
Filing date: 1987-09-09
Publication date: 1989-03-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsanlage mit einer Brennkammer, einen an der Brennkammer angeschlossenen Rauchgaskanal, einer im Rauchgaskanal angeordneten katalyti schen Denox-Anlage mit einer Eindüsvorrichtung für Ammoniak und einer Staubfilteranlage.

Bei bekannten Verbrennungsanlagen mit im Rauchgaskanal angeord neter katalytischer Denox-Anlage besteht das Problem, daß die Katalysatoren durch Arsen, Arsenoxid und andere Katalysator gifte, wie Quecksilber, Blei und Antimon, mit der Zeit desakti viert werden. Diese Desaktivierung ist bei Verbrennungsanlagen mit Staubrückführung so stark, daß sie einen sinnvollen Einsatz von katalytischen Denox-Anlagen verhindert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie die Desaktivierung der katalytisch aktiven Oberflä chen von Denox-Anlagen durch im Rauchgas mitgeführtes Arsen und andere Katalysatorgifte verringert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vor teilhafte Ausgestaltungen sind den Ansprüchen 2 bis 9 zu ent nehmen.

Durch die erfindungsgemäße Abkühlung der Rauchgase auf Werte unter 320°C vor Einleitung in die Denox-Anlage wird erreicht, daß sich Arsenoxid wie auch elementares Arsen und andere Schwermetalle bzw. Schwermetalloxide an den Oberflächen in diesem Bereich des Rauchgaskanals niederschlagen bzw. an den vom Rauchgas mitgeführten Staubpartikeln kondensieren. Nach der Wiederaufheizung der Rauchgase vor Einleitung in die Denox-An lage hat sich daher der Gehalt an Katalysatorgiften deutlich vermindert. Das wiederum hat größere Standzeiten der kataly tisch aktiven Oberflächen der Denox-Anlage zur Folge.

Der Gehalt an Arsen und anderen Schwermetallen kann weiter ab gesenkt werden, wenn in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin dung die kühleren Abschnitte des Rauchgaskanals vor der Denox- Anlage derart voluminös dimensioniert sind, daß die Verweilzeit der Rauchgase in diesem Bereich des Rauchgaskanals mehr als 0,5 Sekunden beträgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Verweil zeit der Rauchgase darüber hinaus noch bis zu 10 Sekunden ver längert wird.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung können in den küh leren Abschnitten des Rauchgaskanals Kontaktflächen wie Wärme tauscherflächen und/oder Schikanen und/oder Zyklone vorgesehen sein. Auch hierdurch wird der Ausscheidungsgrad der Schwer metalle und der Arsenbestandteile vergrößert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Die Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungsanlage mit einer im Rauchgaskanal angeordneten Denox-Anlage.

In der Figur erkennt man den schematischen Aufbau der Verbren nungsanlage 1, bestehend aus einer Brennkammer 2 mit einer Brennstoffzuführleitung 3 und einer Frischluftleitung 4 sowie eingebauten Wärmetauscherheizflächen 5 (nur eine dargestellt). Am unteren trichterförmigen Ende der Brennkammer 2 ist ein Naß entschlacker 6 angeschlossen. Am oberen Ende der Brennkammer 2 schließt ein Rauchgaskanal 7 mit weiteren Wärmetauscherheiz flächen 8, 9, einer im Rauchgaskanal eingebauten Denox-Anlage 10 mit einer Eindüsvorrichtung 11 für Ammoniak und katalytisch aktive Oberflächen 12 sowie mit einer Staubfilteranlage 13 an. Die Wärmetauscherheizflächen 4 in der Brennkammer 2 und un mittelbar hinter der Brennkammer im Rauchgaskanal 7 dienen der Abkühlung der Rauchgase, wohingegen die Wärmetauscherheizflä chen 9 im Rauchgaskanal 7 unmittelbar vor der Denox-Anlage 10 der Wiederaufheizung der Rauchgase dienen. Der zwischen den Wärmetauscherheizflächen 8 und 9 befindliche kühlere Abschnitt 14 des Rauchgaskanals 7 hat zur Verringerung der Strömungsge schwindigkeit der Rauchgase einen größeren Querschnitt. Er ent hält eine Vielzahl von Kontaktflächen 15 bzw. Schikanen sowie einen Zyklon 16. Die Staubabzugsleitung 17 des Zyklons 16 ver einigt sich mit den Staubsammelleitungen 18, die unter den Kon taktflächen 15 angeschlossen sind, und mit der Staubabzugslei tung 19 der Staubfilteranlage 13 und führt in die Brennkammer 2 zurück.

Beim Betrieb der Verbrennungsanlage wird der über die Brenn stoffzuführleitung 3 zuströmende Brennstoff zusammen mit der der Frischluftleitung 4 entströmenden Frischluft in der Brenn kammer 2 verbrannt. Die dabei entstehenden heißen Rauchgase geben ihre Wärme an den Heizflächen 4 der Brennkammer (nur eine symbolisch angedeutet) ab und verlassen die Brennkammer 2 über den Rauchgaskanal 7. Im Rauchgaskanal ist ein weiterer Wärme tauscher 8 eingebaut, in dem eine weitere Abkühlung der Rauch gase auf Werte um 220°C stattfindet. Die soweit abgekühlten Rauchgase durchströmen nunmehr einen Abschnitt 14 des Rauchgas kanals 7 mit einem größeren Querschnitt, der als Verzögerungs strecke ausgelegt ist. In diesem Abschnitt des Rauchgaskanals sind verschiedene Bleche 15, die den Rauchgasstrom verwirbeln und als Kontaktflächen dienen, eingebaut. Außerdem ist am Ende dieses kühleren Abschnittes 14 des Rauchgaskanals 7 ein Zyklon 16 eingebaut.

In diesem Abschnitt 14 des Rauchgaskanals 7 liegt die Tempera tur so niedrig, daß Arsen, aber auch Arsenoxid, sowie andere Schwermetalle bzw. Schwermetalloxide auskondensieren, sobald sie mit den Kontaktflächen 15 in Berührung kommen. Zur besseren Auskondensation sind diese Kontaktflächen mit einer hochporösen Beschichtung versehen. Hierfür eignen sich insbesondere Zeo lithe mit Porendurchmessern von 40 bis 200 Angström recht gut. Die Auskondensation des Arsens bzw. Arsenoxids und der anderen Schwermetalle erfolgt nicht nur an den Kontaktflächen 15, son dern auch an den im Rauchgas mitgeführten und somit ebenfalls abgekühlten Staubteilchen. Diese setzen sich am Boden dieses Abschnitts 14 des Rauchgaskanals sowie auch am unteren Ende des Zyklons 116 ab und werden dort abgezogen.

Die Staubpartikel gelangen über die Staubabzugsleitungen 17, 18, 19 in die Brennkammer 2, die im Ausführungsbeispiel als Schmelzkammer ausgebildet ist. Das hat zur Folge, daß die Staubpartikel zum großen Teil an der flüssigen Asche kleben bleiben und mit ihr über den Naßentschlacker 6 abgezogen werden.

Die auf diese Weise weitgehend von Arsen, Arsenoxid, Schwer metalloxiden sowie bereits teilweise vom Flugstaub befreiten Rauchgase gelangen in den Wärmetauscher 9, in dem sie auf ein Temperaturniveau von etwa 380-400°C aufgeheizt werden, bevor sie in die Denox-Anlage 10 einströmen. Diese Wiederaufheizung der Rauchgase, die mit Wärmeenergie erfolgt, die den Rauchgasen zuvor entzogen worden ist, hat den Zweck, die Rauchgase auf ein Temperaturniveau anzuheben, bei dem die katalytische Aktivität der Denox-Anlage besonders groß ist. In der Denox-Anlage 10 wird den Rauchgasen in an sich bekannter Weise in der Eindüs vorrichtung 11 Ammoniak als Reduktionsmittel zugemischt. Mit diesem werden dann die Stickoxide der Rauchgase an den kata lytisch aktiven Oberflächen zu Stickstoff und Wasser reduziert. Nach der Denox-Anlage können dann die Rauchgase in der Staub filteranlage 13 von den restlichen Staubteilchen befreit werden.

Es ist ein großer Vorteil dieser Verbrennungsanlage, daß durch diese Art der Auskondensierung der Arsenbestandteile und Schwer metalle die Standzeit der katalytisch aktiven Oberflächen der Denox-Anlage beträchtlich erhöht werden kann.

Claims

1. Verbrennungsanlage mit einer Brennkammer (2), einem an der Brennkammer angeschlossenen Rauchgaskanal (7), einer im Rauch gaskanal angeordneten katalytischen Denox-Anlage (10) mit einer Eindüsvorrichtung (11) für Ammoniak und einer Staubfilteranlage (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase vor Einleitung in die Denox-Anlage (10) auf Werte unter 320°C abgekühlt und unmittelbar vor Einleitung in die Denox-Anlage auf über 350°C wieder aufgeheizt werden.

2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kühleren Abschnitte (14, 16) des Rauchgaskanals (7) vor der Denox-Anlage (10) derart voluminös dimensioniert sind, daß die Verweilzeit der Rauchgase in diesen Abschnitten des Rauch gaskanals bei betriebsmäßiger Strömungsgeschwindigkeit mehr als 0,5 Sekunden beträgt.

3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit 0,5 bis 10 Sekunden beträgt.

4. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den kühleren Abschnitten (14, 16) des Rauchgaskanals (7) Kontaktflächen wie Wärmetauscherheizflächen und/oder Schikanen (15) und/oder Zyklone (16) enthalten sind.

5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (15, 16) mit einer hochporösen Beschich tung versehen sind.

6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (15, 16) Zeolithe enthalten.

7. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Rauchgase vor Einleitung in die Denox-An lage (10) auf Werte unter 220°C erfolgt.

8. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederaufheizung der Rauchgase unmittelbar vor Ein leitung in die Denox-Anlage (10) auf Werte über 380°C erfolgt.

9. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch aktiven Oberflächen (12) der Denox-Anlage (10) Poren im Bereich von 40 bis 200 Angström enthalten.