DE3731082C1

DE3731082C1 - Method and plant for obtaining energy from solid, high-ballast fuels

Info

Publication number: DE3731082C1
Application number: DE19873731082
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Pogrzeba
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1989-04-13

Abstract

The energy-winning plant includes a furnace (4) suitable for burning high-ballast fuels, a steam turbine (6), a gas turbine for obtaining energy from the flue gases of the furnace, a pollutant-removal facility (11, 14, 16), and two gas-to-gas heat exchangers (9, 8), in which the clean gas purified of dust and sulphur is heated with the uncleaned gas coming from the furnace. The clean gas is compressed to a pressure of at least 1.5 bars by a compressor (17). After the pollutant-removal facility and ahead of the gas turbine (30), an NOx reduction facility (20) is integrated between the two gas-to-gas heat exchangers (9 and 8). In the NOx reduction facility, the reducing agent is injected at a pressure adapted to the pressure of the clean gas. At least the heat exchanger (9) on the clean-gas influx side is equipped with variably acting heat exchange surfaces, which are controlled by an automatic controller to adjust the outlet temperature of the clean gas under pressure. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen Brenn stoffen, z. B. Steinkohle, wobei der Brennstoff verbrannt, mit der bei der Verbrennung freigesetzten und in Rauchgasen ge speicherten Wärme für einen Dampfturbinenprozeß erforderlicher Wasserdampf erzeugt, wenigstens ein Teil der Rauchgase abge kühlt und danach von Schadstoffen gereinigt, insbesondere entstaubt und entschwefelt wird, das so gereinigte Rauchgas komprimiert, durch Wärmetausch mit dem Rohgas wieder erwärmt und als Maschinengas für einen Gasturbinenprozeß verwendet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchfüh rung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for obtaining energy from solid, fossil and especially ballast-rich distillate fabrics, e.g. B. hard coal, with the fuel burned with the released during the combustion and ge in flue gases stored heat required for a steam turbine process Water vapor generated, at least part of the flue gases removed cools and then cleaned of pollutants, especially dusted and desulphurized, the flue gas cleaned in this way compressed, reheated by heat exchange with the raw gas and used as machine gas for a gas turbine process becomes. Furthermore, the invention relates to a plant for implementation tion of this procedure.

Bei einem aus der DE-PS 30 24 479 bekannten Energiegewinnungs verfahren dieser Art erfolgt die Entstaubung bei niedrigen Rauchgastemperaturen und niedrigen, praktisch atmosphärischen Drücken und die Beseitigung der Schadstoffe bei niedrigen Rauchgastemperaturen und hohen Rauchgasdrücken. Dadurch ge lingt es zwar, relativ klein bauende und preiswerte herkömmli che Anlagen für die Schadstoffbeseitigung einzusetzen; eine NO_x-Emissionsminderung ist jedoch nicht vorgesehen.In a known from DE-PS 30 24 479 energy recovery process of this type, the dedusting takes place at low flue gas temperatures and low, practically atmospheric pressures and the removal of the pollutants at low flue gas temperatures and high flue gas pressures. This makes it possible to use relatively small and inexpensive conventional systems for removing pollutants; however, there is no provision for NO _x emission reduction.

Aus BWK Band 38 (1986) Nr. 7/8, Seiten 358 bis 363 sind ver schiedene Verfahren und Schaltungen zur NO_x-Emissionsminde rung durch selektive katalytische Reduktion bekannt. Hiernach unterscheidet man die älteren Rohgasschaltungen, bei denen der SCR-Reaktor vor der REA (Rauchgasentschwefelungsanlage) ange ordnet ist, und Reingasschaltungen, bei denen die NO_x-Besei tigung nach dem Entstauben und Entschwefeln stattfindet. Bei allen bekannten Verfahrens- und Anlagenbeispielen erfolgt die selektive katalytische Reduktion bei etwa atmosphärischem Druck, und das aus dem SCR-Reaktor austretende Reingas wird nach Abkühlung in einem Luvo aus dem Kamin emittiert.From BWK Volume 38 (1986) No. 7/8, pages 358 to 363, various methods and circuits for NO _x emission reduction by selective catalytic reduction are known. A distinction is made between the older raw gas circuits, in which the SCR reactor is arranged upstream of the REA (flue gas desulfurization system), and clean gas circuits, in which the NO _x removal takes place after dedusting and desulfurization. In all known process and plant examples, the selective catalytic reduction takes place at about atmospheric pressure, and the clean gas emerging from the SCR reactor is emitted from the chimney after cooling in an air vent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Kombiprozessen (Prozessen mit Dampf- und Gasturbinen) für eine in allen Last bereichen wirksame und ökonomische NO_x-Emissionsminderung zu sorgen.The invention has for its object to provide in combination processes (processes with steam and gas turbines) for an effective and economical NO _x emission reduction in all load areas.

Bei dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufga be erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das gereinigte Rauchgas vor seiner Erwärmung durch das Rohgas bei einem Druck von wenigstens 1,5 bar stehendes gereinigtes Rauchgas in einem ersten Gas-Gas-Wärmetauschprozeß mit dem Rohgas auf eine für eine NO_x-Reduktion geeignete Temperatur gebracht wird, daß danach das Reduktionsmittel, insbesondere NH₃, unter Druck dem gereinigten Rauchgas zugeführt, mit letzterem gemischt und unter Umwandeln von in Rauchgas vorhandenem NO_x zur Reaktion gebracht wird.In the method of the type mentioned, this task is solved according to the invention in that the cleaned flue gas, prior to being heated by the raw gas at a pressure of at least 1.5 bar, is purified flue gas in a first gas-gas heat exchange process with the raw gas suitable temperature for a NO _x reduction is brought that the reducing agent, in particular NH ₃ , is then supplied under pressure to the cleaned flue gas, mixed with the latter and reacted with conversion of NO _x present in flue gas.

Die Energiegewinnungsanlage ist erfindungsgemäß dadurch ge kennzeichnet, daß in einen Leitungsstrang der Rauchgasleitung hinter der Schadstoffbeseitigungsanlage und vor der Gasturbine eine NO_x-Reduktionsanlage zwischen dem ersten Gas-Gas-Wärme tauscher und einem zweiten Gas-Gas-Wärmetauschern eingebunden ist, daß die Primärseiten dieser beiden Gas-Gas-Wärmetauscher in Serie geschaltet und auch der weitere Gas-Gas-Wärmetauscher mit den aus dem Kessel kommenden Rohgasen beaufschlagt ist und daß zumindest der Reingas-zuströmseitige Gas-Gas-Wärmetauscher zur Regelung der Austrittstemperatur des unter Druck stehenden Reingases mit veränderbaren Wärmetauschflächen versehen ist.The energy production system is characterized in that a NO _x reduction system between the first gas-gas heat exchanger and a second gas-gas heat exchanger is integrated in a line of the flue gas line behind the pollutant removal system and in front of the gas turbine, that the primary sides of these two gas-gas heat exchangers connected in series and also the further gas-gas heat exchanger with the raw gases coming from the boiler and that at least the clean gas inflow-side gas-gas heat exchanger for regulating the outlet temperature of the pressurized clean gas with changeable Heat exchange surfaces is provided.

Bei der Erfindung erfolgt die Beseitigung des NO_x unter Druck, und zwar in einer sogenannten Reingasschaltung, d. h. nach der Entstaubung und Entschwefelung (nach REA). Die Wie deraufheizung auf das für die NO_x-Reduktion erforderliche Temperaturfenster - bei einer SCR-Anlage im Bereich von 300°C bis 400°C und ohne Anwesenheit eines Katalysators im wesent lich höheren Temperaturbereich von 700°C bis 1100°C - geschieht allein durch Wärmeaustausch zwischen dem Rohgas und dem Reingas, also ohne Zusatzfeuerung. Die Umwandlung des NO_x läuft unter Druck sowohl in einer SCR-Anlage als auch in einer Hochtemperaturanlage ohne Katalysator in der Regel bes ser ab als bei herkömmlichen relativ drucklosen Anlagen. Die zweiteilige Anordnung des Gas-Gas-Wärmetauschers am Eingang und am Ausgang der Entstickungsanlage begünstigt die optimale Ausnutzung der Rohgaswärme und die Regelung der Temperatur innerhalb des für die NO_x-Reduktion einzuhaltenden Tempera turfensters.In the invention, the NO _x is eliminated under pressure, in a so-called clean gas circuit, ie after dedusting and desulfurization (according to REA). The reheating to the temperature window required for the NO _x reduction - in an SCR system in the range from 300 ° C to 400 ° C and without the presence of a catalyst in the substantially higher temperature range from 700 ° C to 1100 ° C - is done alone through heat exchange between the raw gas and the clean gas, i.e. without additional firing. The conversion of the NO _x is usually better under pressure both in an SCR system and in a high-temperature system without a catalyst than in conventional relatively unpressurized systems. The two-part arrangement of the gas-gas heat exchanger at the entrance and at the exit of the denitrification plant favors the optimal use of the raw gas heat and the regulation of the temperature within the temperature window to be observed for the NO _x reduction.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung regelt man die für die NO_x-Reduktion geeignete Temperatur durch Vergrößern oder Verkleinern der wirksamen Wärmetauschflächen bei dem ersten Gas-Gas-Wärmetauschprozeß, und zwar derart, daß die Temperatur am Eingang der NO_x-Reduktionsanlage über den gesamten Lastbereich im wesentlichen konstant gehalten wird.In a preferred embodiment of the invention, the temperature suitable for the NO _x reduction is regulated by increasing or reducing the effective heat exchange surfaces in the first gas-gas heat exchange process, in such a way that the temperature at the inlet of the NO _x reduction system over the entire Load range is kept essentially constant.

Auch die bei dem dem ersten Gas-Gas-Wärmetauschprozeß folgen den weiteren Gas-Gas-Wärmetauschprozeß wirksamen Wärmetausch flächen werden vorzugsweise derart vergrößert oder verklei nert, daß die im Rohgas zur Verfügung stehende Wärme optimal ausgenutzt wird. Der Regelung des für die NO_x-Reduktion erforderlichen Temperaturbereichs im ersten Gas-Gas-Wärme tauschprozeß wird jedoch zur Erzielung einer optimalen NO_x- Reduktion Vorrang eingeräumt.Also in the case of the first gas-gas heat exchange process, the further gas-gas heat exchange process effective heat exchange surfaces are preferably enlarged or reduced such that the heat available in the raw gas is optimally utilized. However, the regulation of the temperature range required for the NO _x reduction in the first gas-gas heat exchange process is given priority in order to achieve an optimal NO _x reduction.

Die Zufuhr des Reduktionsmittels zu den Rauchgasen erfolgt unter einem Druck, der vorzugsweise höher als der Rauchgas druck ist. Der Rauchgasdruck liegt etwa im Bereich zwischen 1,5 und 12 bar.The reducing agent is supplied to the flue gases under a pressure that is preferably higher than the flue gas pressure is. The flue gas pressure is approximately in the range between 1.5 and 12 bar.

Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Druckbetriebes bei der NO_x-Reduktion können die Abmessungen sowohl einer SCR- Anlage als auch einer nicht-katalytischen Anlage wesentlich herabgesetzt werden. Dadurch gelingt es, die Investitionskosten in Verbindung mit der NO_x-Emissionsminderung bei gattungsge mäßen Anlagen zu senken. Auch die gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels, vorzugsweise eines NH₃-Luft-Gemisches, im Rauchgas wird durch die Erfindung problemloser, da durch den Druckbetrieb das Reaktorvolumen kleiner ist. Dementsprechend vermindert sich auch der unvermeidbare Reduktionsmittel- bzw. NH₃-Schlupf und damit auch der Reduktionsmittelverbrauch im Vergleich zu konventionellen Anlagen mit oder ohne SCR-Techno logie.Due to the printing operation provided according to the invention for NO _x reduction, the dimensions of both an SCR system and a non-catalytic system can be significantly reduced. This makes it possible to reduce the investment costs in connection with the NO _x emission reduction in generic systems. The invention also makes the uniform distribution of the reducing agent, preferably an NH ₃ / air mixture, in the flue gas more problem-free, since the reactor volume is smaller due to the pressure operation. Accordingly, the unavoidable reducing agent or NH ₃ slip and thus also the reducing agent consumption is reduced in comparison to conventional systems with or without SCR technology.

Die Temperaturregelung in allen Lastbereichen der Anlage be dingt eine ausreichend große Dimensionierung der Wärmetausch flächen der Gas-Gas-Wärmetauscher. Bei Schwachlast muß bei spielsweise der auf der Reingas-Zuströmseite gelegene Wärme tauscherteil besonders stark aktiviert und der abströmseitige Teil geeignet zurückgefahren werden. Bei Vollast wird zur optimalen Nutzung der im Reingas gespeicherten Wärme der zwei te, d. h. Reingas-abströmseitige Teil des Wärmetauschers beson ders stark aktiviert.The temperature control in all load ranges of the system be a sufficiently large dimensioning of the heat exchange is essential surfaces of the gas-gas heat exchanger. In the case of light loads, for example the heat on the clean gas inflow side exchanger part is particularly strongly activated and the downstream side Part can be retracted appropriately. At full load it becomes optimal use of the heat of the two stored in the clean gas te, d. H. Part of the heat exchanger downstream of the clean gas, in particular strongly activated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following the invention based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the Drawing shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Energiegewinnungsanlage, bei der in einem Kombiprozeß eine neuartige NO_x-Reduktionsanlage einer herkömmlichen Schadstoffbeseitigungsanlage nachgeschaltet ist; und Fig. 1 shows an embodiment of the energy recovery plant according to the invention, in which a novel NO _x reduction system is connected downstream of a conventional pollutant removal system in a combination process; and

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausführungs beispiels der NO_x-Reduktionsanlage mit regelba ren Gas-Gas-Wärmetauschern. Fig. 2 is an enlarged view of an embodiment example of the NO _x reduction system with regulatable gas-gas heat exchangers.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten schematischen Blockschaltbild mit den wesentlichen Komponenten der Energiegewinnungsanlage wird Kohle aus einem Kohlebunker 1 mit Hilfe von vorgeheizter Primärluft aus einer Leitung 2 über eine Leitung 3 einem Kes sel 4 mit Trockenfeuerung oder Schmelzfeuerung zugeführt. Mit der durch Verbrennung der Kohle im Kessel 4 freigesetzten und in Rauchgasen gespeicherten Wärme wird Wasserdampf erzeugt, der über eine Leitung 5 einer mehrfach angezapften Dampfturbi ne 6 zugeführt wird.In the schematic block diagram shown in Fig. 1 with the essential components of the energy production system, coal is fed from a coal bunker 1 with the aid of preheated primary air from a line 2 via a line 3 to a boiler 4 with dry firing or melt firing. With the heat released by combustion of the coal in the boiler 4 and stored in flue gases, water vapor is generated, which is supplied via a line 5 to a multi-tap steam turbine 6 .

Das Rauchgas kühlt sich bei dem beschriebenen Ausführungsbei spiel durch die Dampferzeugung auf ca. 1000°C ab und gelangt über eine Rohgasleitung 7 zu zwei sowohl primärseitig als auch sekundärseitig in Reihe geschalteten Gas-Gas-Wärmetauschern 8 und 9. In den Wärmetauschern 8 und 9 wird das Rohgas im Gegen strom mit gekühltem und gereinigtem Rauchgas zweistufig abge kühlt. Am Ausgang des Wärmetauschers 9, d. h. in der Leitung 10, ist das Rohgas beispielsweise auf ca. 100°C abgekühlt und gelangt bei dieser Temperatur in einen Entstauber 11, der als Elektrofilter, Zyklon der Tuchfilter ausgebildet sein kann. Die entstaubten Rauchgase werden in einem Vorverdichter vor verdichtet. In einem nachgeschalteten Kühler 13 wird das Rauchgas bis in die Nähe des Wassertaupunkts (bei 3,4 bar ca. 80°C) abgekühlt. An den Kühler 13 schließt sich ein Druckent schwefeler 14 an. Bei der Naßentschwefelung im Druckentschwe feler erfolgt auch eine Feinstentstaubung, eine teilweise Beseitigung anderer Schadstoffe, wie Cl, HCl, F, HF und eine Minderung von NO_x. Danach gelangen die Rauchgase über eine Leitung 15 an einen Sprühabscheider 16. Das aus dem Sprühab scheider austretende Reingas wird in einem Druckerhöhungsnach verdichter 17, der gleichzeitig als Restsprühabscheider dient, auf einen für einen Gasturbinenprozeß erforderlichen Enddruck des Maschinengases gebracht.In the described embodiment, the flue gas cools down to approx. 1000 ° C. by steam generation and passes through a raw gas line 7 to two gas-gas heat exchangers 8 and 9 connected in series both on the primary side and on the secondary side. In the heat exchangers 8 and 9 , the raw gas is cooled in countercurrent with cooled and cleaned flue gas in two stages. At the outlet of the heat exchanger 9 , ie in the line 10 , the raw gas has cooled, for example, to approximately 100 ° C. and reaches a dust extractor 11 at this temperature, which can be designed as an electrostatic filter, cyclone or cloth filter. The dedusted flue gases are pre-compressed in a pre-compressor. In a downstream cooler 13 the flue gas is cooled down to near the water dew point (at 3.4 bar approx. 80 ° C). At the cooler 13 , a pressure sulfurizer 14 follows. With the wet desulfurization in the pressure desulfurizer there is also a fine dedusting, a partial elimination of other pollutants such as Cl, HCl, F, HF and a reduction of NO _x . The flue gases then reach a spray separator 16 via a line 15 . The clean gas emerging from the spray separator is brought in a pressure increase after compressor 17 , which also serves as a residual spray separator, to a final pressure of the machine gas required for a gas turbine process.

Das von dem Verdichter 17 auf den Solldruck gebrachte gerei nigte Rauchgas gelangt über eine Leitung 18 zum Gas-Gas-Wärme tauscher 9 und wird durch Wärmetausch mit dem Rohgas auf eine für die nachfolgende NO_x-Reduktion geeignete Temperatur gebracht. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Reingas, das die Sekundärseite 19 des Wärmetauschers 9 im Gegenstrom zum Rohgas durchströmt, für eine nachfolgende se lektive katalytische Reduktion auf eine Temperatur im Bereich von 300 bis 400°C gebracht. An die Sekundärseite 19 des Wärme tauschers 9 schließt sich ein NO_x-Reaktor 20 an, der in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als SCR-Reaktor ausgebildet ist. Das für die Reduktion erforderliche Reduktionsmittel, vorzugsweise NH₃, wird durch einen Verdichter 22 auf einen Druck gebracht, der mindestens so hoch, vorzugsweise aber etwas höher als der Druck des durch die Leitung 24 in den Reaktor 20 eintretenden Reingases ist. NH₃ als Reduktions mittel wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Ver dichter 22 mit Luft vorgemischt und über eine Leitung 26 und in der Zeichnung nicht dargestellte Eindüsmittel in den Reak tor 20 eingedüst. Das Zumischen des Reduktionsmittels zu dem zu reduzierenden Rauchgas kann auch in einem gesonderten Mi scher bereits in der Leitung 24 erfolgen.The cleaned flue gas brought from the compressor 17 to the target pressure reaches the gas-gas heat exchanger 9 via a line 18 and is brought to a temperature suitable for the subsequent NO _x reduction by heat exchange with the raw gas. In the exemplary embodiment described, the clean gas which flows through the secondary side 19 of the heat exchanger 9 in countercurrent to the raw gas is brought to a temperature in the range from 300 to 400 ° C. for a subsequent selective catalytic reduction. On the secondary side 19 of the heat exchanger 9 is followed by a NO _x reactor 20 , which is designed as an SCR reactor in the described embodiment. The reducing agent required for the reduction, preferably NH ₃ , is brought to a pressure by a compressor 22 which is at least as high, but preferably somewhat higher than the pressure of the clean gas entering the reactor 20 through the line 24 . NH ₃ as a reducing agent is premixed in the illustrated embodiment in the compressor 22 with air and injected into the reactor 20 via a line 26 and injection means, not shown in the drawing. The admixing of the reducing agent to the flue gas to be reduced can also take place in line 24 in a separate mixer.

Nach der Reaktion des Rauchgases mit dem Reduktionsmittel, im beschriebenen Ausführungsbeispiel im Beisein eines geeigneten Katalysators, gelangt das von NO_x weitgehend befreite reine Gas über die Leitung 27 zur Sekundärseite 28 des Gas-Gas-Wär metauschers 8 und wird dort von dem aus dem Kessel 4 austre tenden Rohgas auf die vorgesehene Eintrittstemperatur von ca. 900°C einer nachgeschalteten Gasturbine 30 aufgeheizt. Hinter der Gasturbine 30 wird das entspannte Rauchgas über einen Luvo 31 in einen Abgaskanal geleitet. Im Luvo 31 wird die Verbren nungsluft für den Kessel 4, und zwar sowohl die Primärluft (Leitung 2) als auch die Sekundärluft, vorgewärmt.After the reaction of the flue gas with the reducing agent, in the described embodiment in the presence of a suitable catalyst, the pure gas largely freed from NO _x passes via line 27 to the secondary side 28 of the gas-gas heat exchanger 8 and is there from the boiler 4 emerging crude gas heated to the intended inlet temperature of about 900 ° C of a downstream gas turbine 30 . After the gas turbine 30 , the expanded flue gas is passed via a Luvo 31 into an exhaust gas duct. In the Luvo 31 , the combustion air for the boiler 4 , both the primary air (line 2 ) and the secondary air, is preheated.

Die Gasturbine treibt in üblicher Weise einen Generator 32 sowie den Druckerhöhungsverdichter 17.The gas turbine drives a generator 32 and the booster compressor 17 in the usual way.

In Fig. 2 ist die NO_x-Reduktionsanlage mit den beiden Gas- Gas-Wärmetauschern 8 und 9 sowie schematisch eine Regelein richtung zur Regelung der Temperatur des Reingases bei dessen Eintritt in den Reaktor 20 gezeigt.In Fig. 2, the NO _x reduction system with the two gas-gas heat exchangers 8 and 9 and schematically a Regelein direction for controlling the temperature of the clean gas when it enters the reactor 20 is shown.

Die beiden Gas-Gas-Wärmetauscher 8 und 9 sind zwar in dem Prinzipschaltbild gemäß den Fig. 1 und 2 als getrennte Blöcke gezeigt, können aber zu einer einzigen Wärmetauscher einheit zusammengefaßt sein. Sie sind vorzugsweise als Röhren wärmetauscher ausgebildet und mit Absperrklappen zum regelba ren Schließen der Rohrsegmente versehen. Durch geeignete Ein stellung der Absperrklappen können die wirksamen Wärmetausch flächen in den beiden Wärmetauschern 9 und 8 derart geregelt werden, daß die Temperatur des aus dem Wärmetauscher 9 austre tenden und dem Reaktor 20 zugeführten Reingases über den ge samten Lastbereich der Anlage im wesentlichen in dem für die Reduktion vorgesehenen Temperaturfenster bleibt. Zu diesem Zweck ist ein Regelgerät 40 vorgesehen, dem die Meßwerte von zwei Temperaturmeßgeräten (Fühlern) 41 und 42 zugeführt wer den. Der erste Fühler 41 erfaßt die Temperatur des in den Reaktor 20 eintretenden Reingases in der Leitung 24. Der zwei te Fühler 42 erfaßt die Rohgastemperatur in der Rohgas-Verbin dungsleitung 29 zwischen Rohgasausgang des Wärmetauschers 8 und Rohgaseingang des Wärmetauschers 9. Wie oben gesagt, ist eine bestimmte Solltemperatur für die NO_x-Reduktion im Reak tor 20 erforderlich, die bei dem beschriebenen SCR-Reaktor im Temperaturbereich zwischen 300 und 400°C liegt. Die Einhaltung dieser Temperatur ist vorrangig. Der Regler 40 wirkt auf beide Wärmetauscher bzw. Wärmetauscherabschnitte 8 und 9 derart ein, daß einerseits das gewünschte Temperaturfenster für das Rein gas in der Leitung 24 eingehalten wird und andererseits das Rohgas am Rohgasausgang 10 des Wärmetauschers 9 die für die nachfolgende Rohgasentstaubung und Entschwefelung geeignet niedrige Temperatur hat.The two gas-gas heat exchangers 8 and 9 are shown in the basic circuit diagram according to FIGS. 1 and 2 as separate blocks, but can be combined into a single heat exchanger unit. They are preferably designed as a tube heat exchanger and provided with butterfly valves for regulating the pipe segments. By a suitable setting of the butterfly valves, the effective heat exchange surfaces in the two heat exchangers 9 and 8 can be regulated in such a way that the temperature of the exiting from the heat exchanger 9 and the reactor 20 fed clean gas over the entire load range of the system essentially in the for the reduction provided temperature window remains. For this purpose, a control device 40 is provided, to which the measured values from two temperature measuring devices (sensors) 41 and 42 are supplied. The first sensor 41 detects the temperature of the clean gas entering the reactor 20 in the line 24 . The two th sensor 42 detects the raw gas temperature in the raw gas connec tion line 29 between the raw gas outlet of the heat exchanger 8 and the raw gas inlet of the heat exchanger 9 . As stated above, a certain target temperature for the NO _x reduction in the reactor 20 is required, which is in the SCR reactor described in the temperature range between 300 and 400 ° C. Maintaining this temperature is a priority. The controller 40 acts on both heat exchangers or heat exchanger sections 8 and 9 in such a way that on the one hand the desired temperature window for the pure gas in line 24 is maintained and on the other hand the raw gas at the raw gas outlet 10 of the heat exchanger 9 is suitable for the subsequent raw gas dedusting and desulfurization Temperature.

Bei Einsatz eines SCR-Reaktors wird das bei einer Temperatur von ca. 1000°C anfallende Rohgas zunächst im Wärmetauscher 8 auf etwa 440°C gekühlt und nachfolgend unter Wärmetausch mit dem kühlen Reingas im Wärmetauscher 9 auf ca. 100°C herunter gekühlt. Der Regler 40 wirkt über hier mit Pfeilen 43 und 44 bezeichnete Stellglieder auf die Absperrklappen und regelt dadurch die Größe der wirksamen Wärmetauschflächen.When using an SCR reactor, the raw gas obtained at a temperature of approx. 1000 ° C. is first cooled in the heat exchanger 8 to approx. 440 ° C. and then cooled down to approx. 100 ° C. in the heat exchanger 9 by heat exchange with the cool clean gas. The controller 40 acts on the shut-off flaps via actuators designated here by arrows 43 and 44 and thereby controls the size of the effective heat exchange surfaces.

Das Reduktionsmittel NH₃ und Luft werden über den Verdichter 22 unter Druck in die Leitung 26 gegeben und von dort in die Reduktionsanlage 20 eingedüst. Der SCR-Reaktor 20 ist im Prin zip in bekannter Weise aufgebaut, kann jedoch wegen des Be triebs bei erhöhtem Druck von wenigstens 1,5 bar besonders kompakt gestaltet werden. Dies gilt auch für eine nicht-kata lytische Anlage, bei der das Reingas im Gas-Gas-Wärmetauscher von dem Rohgas auf eine wesentlich höhere Temperatur im Be reich von 700 bis 1100°C aufgeheizt wird. In dem zuletzt ge nannten Fall werden die Wärmetauschflächen des Wärmetauschers 8 sehr klein, wenn nicht sogar auf Null zurückgeregelt, damit der größte Teil der im Rohgas gespeicherten Wärme bereits vor dem Reaktor 20 im Wärmetauscher 9 an das Reingas übergeben werden kann. Der für die Aufheizung des Reingases in der Lei tung 24 nicht benötigte Teil der im Rohgas gespeicherten Wärme wird mit Hilfe des Gas-Gas-Wärmetauschers 8 dem Gasturbinen prozeß in der Gasturbine 30 zugeführt.The reducing agent NH ₃ and air are introduced via the compressor 22 under pressure into the line 26 and from there injected into the reduction system 20 . The SCR reactor 20 is constructed in principle in a known manner, but can be made particularly compact because of the operation at elevated pressure of at least 1.5 bar. This also applies to a non-catalytic system, in which the clean gas in the gas-gas heat exchanger is heated by the raw gas to a much higher temperature in the range from 700 to 1100 ° C. In the last-mentioned case, the heat exchange surfaces of the heat exchanger 8 are regulated very small, if not even back to zero, so that the majority of the heat stored in the raw gas can be transferred to the clean gas before the reactor 20 in the heat exchanger 9 . The part of the heat stored in the raw gas, which is not required for heating the clean gas in the line 24 , is fed to the gas turbine process in the gas turbine 30 with the aid of the gas-gas heat exchanger 8 .

Die beschriebene NO_x-Reduktion unter Druck bedingt keine besonderen Katalysatoren oder Reduktionsmittel; vielmehr kann jeder bekannte Katalysator und jedes geeignete Reduktionsmit tel verwendet werden. Auch als Gas-Gas-Wärmetauscher sind prinzipiell herkömmliche Geräte geeignet, wobei allerdings der Wärmetauscher oder Wärmetauscherabschnitt 9 zur Einstellung des Temperaturbereichs des Reingases in der Reingasleitung 24 mit steuerbar veränderlichen Wärmetauschflächen versehen sein sollte.The described NO _x reduction under pressure does not require any special catalysts or reducing agents; rather, any known catalyst and suitable reducing agent can be used. Conventional devices are also suitable in principle as gas-gas heat exchangers, although the heat exchanger or heat exchanger section 9 should be provided with controllably variable heat exchange surfaces for setting the temperature range of the clean gas in the clean gas line 24 .

Claims

1. Process for energy generation from solid, fossil and in particular high-ballast fuels, for. B. hard coal, where the fuel is burned, with the heat released for combustion and stored in flue gases, the water vapor required for a steam turbine process is generated, at least some of the flue gases are cooled and then cleaned of pollutants, in particular dusted and de-fused, which is cleaned in this way Flue gas compressed by heat exchange with the raw gas is reheated and used as a machine gas for a gas turbine process, characterized in that the cleaned flue gas before being heated by the raw gas at a pressure of at least 1.5 bar in a first gas-gas heat exchange process the raw gas is brought to a temperature suitable for a reduction in No _x and that the reducing agent, in particular NH ₃ , is then fed under pressure to the cleaned flue gas, mixed with the latter and reacted with conversion of NO _x present in the flue gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature suitable for the NO _x reduction is regulated by increasing or decreasing the effective heat exchange surfaces in the first gas-gas heat exchange process, so that the temperature over the entire load range of the system essentially is maintained at the set temperature.

3. The method according to claim 2, characterized in that in the following gas-gas heat exchange process following the further gas-gas heat exchange process effective heat exchange surfaces are enlarged or reduced in such a way that the heat available in the raw gas is optimally utilized, whereby priority is given to the regulation of the temperature range required for the NO _x reduction in the first gas-gas heat exchange process.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the cleaned flue gas by the first Gas-gas heat exchange process to a temperature in the range of Brought 300 ° C to 400 ° C and after mixing with the reduction medium in the presence of a catalytically active adsorption agent subjected to selective catalytic reduction becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the flue gas is heated by the first gas-gas heat exchange process to a temperature in the range from 700 ° C to 1100 ° C and at this temperature by mixing with a reducing agent is reacted without the presence of a catalyst with reduction of NO _x in the flue gas.

6. The method according to claim 5, characterized in that the heat emitted in the smoke gas emerging from the gas turbine is saved, for the most part by a post switched waste heat boiler is discharged.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an NH ₃ / air mixture is added as a reducing agent to the flue gases to be denitrified.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the reducing agent supply to the flue gases takes place under a pressure which is higher than the flue gas pressure is.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the flue gas pressure at which the NO _x reduction takes place is in the range of 1.5 to 10 bar.

10. Plant for energy generation from solid, fossil and in particular high-ballast fuels, for. B. hard coal with at least one boiler ( 4 ) for burning the fuel, at least one steam turbine ( 6 ) and a gas turbine ( 30 ) for generating energy from the flue gases of the boiler, a pollutant removal system ( 11, 14, 16 ), the means for Dust removal ( 11, 14 ) and desulfurization ( 14, 16 ) of the Rauchga se, and at least a first gas-gas heat exchanger ( 9 ), in which the dedusted and desulfurized clean gas can be heated by the raw gas coming from the boiler, with the the raw gas brought into heat exchange relationship compressed gas is used as machine gas for at least one downstream gas turbine, characterized in that in a pipeline of the flue gas line ( 18 ) behind the pollutant removal system ( 11, 14, 16 ) and in front of the gas turbine ( 30 ) a NO _x reduction system ( 20 ) between the first gas-gas heat exchanger ( 9 ) and a second gas-gas heat exchanger ( 8 ) is integrated that the primary side n of these two gas-gas heat exchangers ( 8, 9 ) connected in series and also the further gas-gas heat exchanger ( 8 ) is charged with the raw gases coming from the boiler ( 4 ) and that at least the gas on the inflow side for the clean gas -Gas heat exchanger ( 9 ) for controlling the outlet temperature of the pressurized clean gas is provided with variable heat exchange surfaces.

11. Plant according to claim 10, characterized in that the two gas-gas heat exchangers ( 8, 9 ) are flowed through by the raw gas in countercurrent to the clean gas such that the raw gas first through the primary side of the second heat exchanger ( 8 ) and then through the primary side of the first heat exchanger ( 9 ) leads.

12. Plant according to claim 10 or 11, characterized in that the reduction system ( 20 ) is associated with a device for injecting the reducing agent under a pressure of at least 1.5 bar.

13. Plant according to one of claims 10 to 12, characterized in that the reduction system is designed as an SCR reactor ( 20 ) and is provided with a catalytically active adsorption medium.

14. Plant according to one of claims 10 to 12, characterized in that a catalyst-free plant for the reduction of NO _{x is} provided, which is operated at temperatures in the range of 700 ° C-1100 ° C.

15. Plant according to one of claims 10 to 14, characterized in that the two gas-gas heat exchangers ( 8, 9 ) are combined in a heat exchanger unit.

16. Plant according to one of claims 10 to 15, characterized in that after the pollutant removal system ( 11, 14, 16 ) and before the first gas-gas heat exchanger ( 9 ) a after compressor ( 17 ) is provided, which is designed so is that it compresses the dedusted and desulfurized flue gases to a pressure of at least 1.5 bar.

17. Plant according to one of claims 10 to 16, characterized in that at least one of the gas-gas heat exchangers ( 8, 9 ) is designed as a tubular heat exchanger which has tube segments provided with shut-off valves.

18. Plant according to one of claims 1 to 17, characterized in that a thermostatically controlled control device ( 40 ) is provided for enlarging or reducing the heat exchange surfaces of the first gas-gas heat exchanger ( 9 ).