Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.The invention is based on a method according to the preamble of
Claim 1.
Die Verbrennung an Abfällen aller Art in Müllverbrennungsanlagen er
folgt heute in zunehmendem Maße in Wirbelschichtreaktoren, bei dem das zu
verbrennende Material unter Einmischung in ein stehend-fluidisiertes oder
ein rotierendes Granulatbett verbrannt wird. Die zu diesem Zweck in den
Reaktor eingebrachte Verbrennungsluft dient hierbei gleichzeitig der Flui
disierung der Wirbelschicht. Diese Verfahren haben sich im wesentlichen
bewährt, wobei die Entsorgung der während der Verbrennung entstehenden und
mit den Abfallmaterialien ausgetragenen Schadstoffen in der gleichen Weise
wie in anderen Verbrennungsanlagen erfolgt. So ist etwa zur Beseitigung
der bei der Verbrennung insbesondere im Schachtbereich oberhalb der Wir
belschicht entstehenden Stickoxide das sogenannte SCR-Verfahren (Selected
Catalytic Reduction) bekannt geworden, bei dem das aus dem Reaktor aus
tretende Rauchgas auf eine Temperatur von unter 380°C abgekühlt mit Am
moniak versetzt und über Vanadinpentoxid-Katalysatoren geführt wird, an
denen das Stickoxid von dem Ammoniak zu molekularem Stickstoff reduziert
wird. Die Arbeitsweise hat den wesentlichen Nachteil, daß zur Gewährlei
stung einer vollständigen Reduktion des Stickoxides mit einem Ammoniak
überschuß gearbeitet werden muß und damit auch bei genauer Dosierung ein
sogenannter (Ammoniak)-Schlupf auftritt, der mit dem Rauchgas abgeführt
wird oder ebenfalls mit erheblichem Aufwand entsorgt werden muß.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die bisher eingesetzten Katalysatoren
eine nur begrenzte Wirksamkeit aufweisen, so daß die Gase zur vollständi
gen Entstickung eine verhältnismäßig lange Verweildauer im Reaktor
aufweisen müssen, was eine entsprechende Größe der Katalysatoren notwendig
macht.The incineration of waste of all kinds in waste incineration plants
follows increasingly today in fluidized bed reactors, where that too
burning material while interfering in a standing fluidized or
a rotating bed of granules is burned. For this purpose in the
Combustion air introduced into the reactor simultaneously serves the fluid
fluidization. These procedures have essentially
proven, the disposal of the resulting during combustion and
with the pollutants discharged in the same way
as in other incinerators. So is about disposal
that during combustion, especially in the shaft area above the Wir
nitrogen oxide, the so-called SCR process (Selected
Catalytic Reduction) has become known, in which that from the reactor
emerging flue gas cooled to a temperature below 380 ° C with Am
added moniak and passed over vanadium pentoxide catalysts
which reduces the nitrogen oxide from the ammonia to molecular nitrogen
becomes. The way of working has the main disadvantage that to guarantee
Complete reduction of the nitrogen oxide with an ammonia
excess must be worked and thus even with precise dosing
So-called (ammonia) slip occurs, which is removed with the flue gas
is or must also be disposed of with considerable effort.
In addition, it has been shown that the catalysts used to date
have a limited effectiveness, so that the gases to the full
against denitrification, a relatively long residence time in the reactor
must have what a corresponding size of the catalysts necessary
makes.
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Ver
fahrens der beschriebenen Art zugrunde, mit dessen Hilfe bei vollständiger
Beseitigung der Stickoxide aus dem Rauchgas von Wirbelschichtreaktoren der
Ausstoß an Ammoniak mit dem Rauchgas und damit auch der erforderliche
Nachreinigungsaufwand wesentlich vermindert werden können. Diese Aufgabe
wird durch das Verfahren mit den im Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merk
malen gelöst.The present invention has for its object to provide a Ver
driving of the type described, with the help of complete
Removal of nitrogen oxides from the flue gas from fluidized bed reactors
Emission of ammonia with the flue gas and therefore also the required
Post-cleaning effort can be significantly reduced. This task
is by the method with the note reproduced in claim 1
paint solved.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen, bei dem zur Fluidi
sierung anstelle von sauerstoffreicher Luft sauerstoffarmes Rauchgas unter
Begrenzung der Zuführung von Frischluft in engen Grenzen auf den zur
Verbrennung der eingesetzten Brennmaterialien erforderlichen Sauerstoff.
Es kann auf diese Weise die Verbrennung einerseits auf eine niedrige Ver
brennungstemperatur und auf eine so weit wie möglich reduzierende Atmo
sphäre, d. h., unter Bedingungen geführt werden, unter denen mit der Bildung
von Stickoxiden nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang gerechnet werden
muß. Es kann bereits auf diese Weise die Zugabemenge an Ammoniak in der
Entstickungsanlage erheblich reduziert werden. Ein weiterer Vorteil des
Verfahrens der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß durch die Rück
führung zumindest einer Teilmenge des Rauchgases einerseits die abgeführte
Rauchgasmenge vermindert und andererseits das aufgrund des Schlupfes
mitgeführte Ammoniak in den Reaktor eingebracht wird und bereits dort
bereits im Sinne einer Reduzierung von sich bildendem Stickoxid wirksam
wird. Es kann zur Verstärkung dieser Wirkung mit gutem Erfolg dem im
Umlauf rückgeführten Rauchgas über das als Schlupf aus der Entstickungsre
aktion bereits mitgeführte hinaus Ammoniak weiteres Ammoniakgas zugeführt
werden.The invention provides a method in which the fluidi
instead of oxygen-rich air, low-oxygen flue gas
Limiting the supply of fresh air within narrow limits to the
Burning the fuel used requires oxygen.
In this way, the combustion can be reduced to a low level on the one hand
combustion temperature and reducing the atmosphere as much as possible
sphere, d. that is, be conducted under conditions under which with education
of nitrogen oxides, or only to a very limited extent
got to. It is already possible in this way to add ammonia in the
Denitrification plant can be significantly reduced. Another advantage of
The method of the invention is also to be seen in that by the back
leadership of at least a subset of the flue gas on the one hand the removed
The amount of flue gas is reduced, on the other hand, due to the slippage
entrained ammonia is introduced into the reactor and already there
already effective in terms of reducing nitrogen oxide formation
becomes. It can be used to enhance this effect with good success
Recirculated flue gas as a slip from the denitrification
Action ammonia already carried in addition added ammonia gas
will.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeich
nung beispielsweise erläutert ist.Further embodiments and advantages result from the following
The description in which the invention is based on the drawing
voltage is explained for example.
Die in der Zeichnung wiedergegebene Anlage zur Verbrennung von Ab
fällen besteht aus dem Wirbelbettreaktor 1, dem die Abfallstoffe sowie ge
gegebenenfalls Zuschlagstoffe über die Aufgaben 2 bzw. 3 zugegeben werden.
Das gebildete Rauchgas wird über den Abzug 5 aus dem Reaktor abgeführt und
in dem Reaktionsbehälter 6 nach Abkühlung auf unter 380°C unter Zugabe
von Ammoniak von seinen Stickoxidverunreinigungen befreit.The plant shown in the drawing for the combustion of waste consists of the fluidized bed reactor 1 , to which the waste materials and, if appropriate, additives are added via tasks 2 and 3 . The flue gas formed is discharged from the reactor via the vent 5 and freed of its nitrogen oxide impurities in the reaction vessel 6 after cooling to below 380 ° C. with the addition of ammonia.
Erfindungsgemäß wird ein Teil des Rauchgases nach der Entstickung ent
nommen und als Fluidisierungsmittel über die Leitung 7 im Umlauf in den
Wirbelschichtreaktor 1 zurückgeführt und ihm während seines Rückflusses
über die Leitung 9 der für die Verbrennung erforderliche Luftsauerstoff
beigemischt. Hierbei wird die Luftzuführung derart bemessen, daß das Ver
hältnis zwischen Verbrennungssauerstoff und zu verbrennendem Material
durch Zugabe von Frischluft zum Umlaufgas den Wert von Lambda = 1 nicht
wesentlich übersteigt, d. h., die Verbrennung im stöchiometrischen oder vor
zugsweise in reduzierender Atmosphäre erfolgt, so daß bereits der Bildung
von Stickoxiden aufgrund der Verbrennungsführung entgegengewirkt wird.
Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß aufgrund der dosierten
Sauerstoffzufuhr die Verbrennung bei niedrigen Temperaturen erfolgt, bei
denen ebenfalls keine Tendenz zur Bildung von Stickoxiden besteht. Sie
kann weiterhin dadurch verstärkt werden, dem im Umlauf rückgeführten
Rauchgas über das als Schlupf aus der Entstickungsreaktion bereits mitge
führte Ammoniak hinaus über die Zuleitung 10 weiteres Ammoniakgas zuge
führt wird, das bereits in dem über der Wirbelschicht gelegenen Brennraum
eine Reduzierung der sich bildenden Stickoxide bewirkt. Soweit aufgrund
der hohen Temperaturen in diesem Bereich eine Zersetzung des Ammoniaks
eintritt, so dient der hierdurch gebildete Wasserstoff - sofern er nicht
zu Wasser oxidiert - ebenfalls der Stickoxidreduktion.According to the invention, part of the flue gas is removed after denitrification and is recirculated as a fluidizing agent via line 7 into the fluidized bed reactor 1 and admixed with the atmospheric oxygen required for combustion during its reflux via line 9 . Here, the air supply is dimensioned such that the ratio between combustion oxygen and the material to be burned by adding fresh air to the circulating gas does not significantly exceed the value of lambda = 1, ie the combustion takes place in a stoichiometric or preferably in a reducing atmosphere, so that already counteracts the formation of nitrogen oxides due to the combustion control. This effect is further enhanced by the fact that, due to the metered supply of oxygen, the combustion takes place at low temperatures, at which there is likewise no tendency to form nitrogen oxides. It can be further strengthened by feeding the recirculated flue gas via the ammonia already carried as a slip from the denitrification reaction via the feed line 10, which further reduces the nitrogen oxides formed in the combustion chamber located above the fluidized bed . Insofar as decomposition of the ammonia occurs due to the high temperatures in this area, the hydrogen formed thereby - provided it does not oxidize to water - also serves to reduce the nitrogen oxide.
Das den Reaktor über den Abzug 5 verlassende Rauchgas enthält entspre
chend der Verbrennungsführung im Reaktor einen hohen Anteil an Kohlen
monoxid und wird daher vor der Überführung in die Entstickungseinrichtung
auf eine Temperatur von weniger als 700°C abgekühlt und in dem Zug 12 un
ter Zugabe von Frischluft nachverbrannt, bei welcher Temperatur keine Bil
dung von Stickoxiden eintritt. Nach Rückgewinnung der gebildeten Wärme im
Wärmetauscher 14 und Abkühlung des Rauchgases auf eine Temperatur von un
ter 380°C erfolgt die Entstickung der Gase im Reaktor 6, wobei anstelle
der bisher eingesetzten Wabenkatalysatoren Katalysatoren aus Schaumkeramik
oder Schaummetall verwendet werden, wobei die Zugabe des für die Stick
oxidreduktion erforderlichen Ammoniaks durch Eindüsung unmittelbar in die
Porenstruktur des Schaumkörpers erfolgt. Durch die Verwendung der eine
richtungsunbestimmte und scharfkantige Porenstruktur aufweisenden Schaum
keramik-Katalysatoren wird eine außerordentlich turbulente Strömung
des Gases im Reaktor erreicht, die durch die Zudüsung des Reduktionsmittels
(Ammoniak) unmittelbar in den Schaumkörper noch verstärkt. Es wird auf
diese Weise nicht nur eine gleichmäßige Verteilung des Ammoniaks im Rauch
gas erreicht, sondern auch der katalytische Kontakt der einzelnen Moleküle
an den Porenwandungen des Katalysators verstärkt. Die erfindungsgemäß ein
gesetzten Schaumkeramik-Katalysatoren zeigen gegenüber den bekannten
Wabenkatalysatoren eine wesentlich verbesserte Leistungsfähigkeit und
ermöglichen auf diese Weise eine wesentliche Erhöhung des Durchsatzes
bzw. den Einsatz kleinerer Reaktoren.The flue gas leaving the reactor via the vent 5 contains a high proportion of carbon monoxide in accordance with the combustion management in the reactor and is therefore cooled to a temperature of less than 700 ° C. before being transferred to the denitrification device and in the train 12 un addition of Afterburned fresh air at which temperature no formation of nitrogen oxides occurs. After recovery of the heat generated in the heat exchanger 14 and cooling of the flue gas to a temperature of un ter 380 ° C, the gases in the reactor 6 are denitrogenized, instead of the previously used honeycomb catalysts, catalysts made of foam ceramic or foam metal are used, the addition of for Nitric oxide reduction required ammonia by injecting directly into the pore structure of the foam body. By using a directional and sharp-edged pore structure foam ceramic catalysts, an extraordinarily turbulent flow of the gas in the reactor is achieved, which is further intensified by the addition of the reducing agent (ammonia) directly into the foam body. In this way, not only is a uniform distribution of the ammonia in the flue gas achieved, but also the catalytic contact of the individual molecules on the pore walls of the catalyst is increased. The foam ceramic catalysts used according to the invention show a significantly improved performance compared to the known honeycomb catalysts and in this way enable a substantial increase in throughput or the use of smaller reactors.