DE3804228A1

DE3804228A1 - Plant for treating a flue gas stream

Info

Publication number: DE3804228A1
Application number: DE19883804228
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ruetten
Original assignee: Deutsche Babcock Anlagen AG
Current assignee: Deutsche Babcock Anlagen AG
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1989-08-17
Also published as: DE3804228C2

Abstract

In known flue gas purification plants, a heat exchanger (3) is assigned to a denitration reactor (5). The inflowing flue gas which has been cooled, eg. by an upstream wet desulphurisation, is reheated in the heat exchanger by heat exchange with the outflowing flue gas. The heat exchanger (3) must be cleaned from time to time. Cooling is necessary prior to cleaning. Only a restricted time is available for the cooling. Rapid cooling is to be made possible by the invention. A cold air feed (19, 20, 21), which can be shut off, opens out into the flue gas duct upstream of the secondary-side inlet of the heat exchanger (3). Downstream of the denitration reactor (5), a duct (26), which can be shut off, is branched off from the flue gas duct. The flue gas duct is fitted with a shut-off means (25) downstream of this branching. The cooling of the heat exchanger (3) is accelerated by a cold air stream which is passed via the secondary side of the heat exchanger (3). The air stream which then flows through the denitration reactor (5) and is heated in the course of this is conducted past the secondary side of the heat exchanger (3) in the bypass. Plants for the desulphurisation and denitration of the flue gases of large-scale furnaces. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Behandeln eines Rauchgasstromes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a system for treating a Flue gas flow according to the preamble of the claim 1.

Die optimale Temperatur für die katalytische Entstickung von Rauchgasen liegt in der Regel zwischen etwa 250 und 450°C. Wenn das Rauchgas vor Eintritt in den Entstickungs reaktor schon abgekühlt ist, dann ist eine Wiederaufheizung auf die Entstickungstemperatur erforderlich. Dies trifft z.B. für Rauchgasreinigungsanlagen zu, bei denen ein Ent stickungsreaktor im Rauchgasweg stromabwärts von einem Entschwefelungsreaktor angeordnet ist. Gemäß DE-PS 34 07 277 erfolgt die Wiederaufheizung in einem regenerativen Wärmetauscher, dessen wärmeaufnehmende Seite (nachfolgend als "Sekundärseite" bezeichnet) im Rauchgaskanal zwischen dem Entschwefelungsreaktor und dem Entstickungsreaktor liegt. Stromabwärts von dem Entstickungsreaktor ist der Rauchgaskanal über die wärmeabgebende Seite (nachfolgend "Primärseite") des Wärmetauschers geführt, so daß das aus dem Entstickungsreaktor austretende Rauchgas seine Wärme auf das eintretende Rauchgas überträgt. Zwischen der Sekun därseite des Wärmetauschers und dem Eintritt in den Ent stickungsreaktor ist noch ein mit Fremdwärme beheizter Gas erhitzer angeordnet. Obwohl das Rauchgas nach der Entschwe felung schon relativ sauber ist, können sich in dem Wärme tauscher Ablagerungen bilden. Diese müssen von Zeit zu Zeit - z.B. mehrmals im Jahr - entfernt werden, z.B. durch eine Waschung. Der hierfür erforderliche Stillstand des Wärme tauschers und des Entstickungsreaktors darf nicht dazu füh ren, daß unentsticktes Rauchgas in die Atmosphäre gelangt. Erst recht darf er nicht dazu führen, daß die Verfügbarkeit der Gesamtanlage beeinträchtigt wird. Daher sollten die Reinigungsarbeiten möglichst während eines turnusmäßigen Kesselstillstandes durchgeführt werden, z.B. während eines Wochenendstillstandes, dessen Dauer in der Regel etwa 60 Stunden beträgt. In Anbetracht des erheblichen Arbeitsauf wandes ist dieser Zeitraum ziemlich knapp. Daher muß dafür gesorgt werden, daß die zuvor erforderliche Abkühlung des Wärmetauschers möglichst wenig Zeit in Anspruch nimmt.The optimal temperature for the catalytic denitrification of flue gases is usually between about 250 and 450 ° C. If the flue gas has cooled down before entering the denitrification reactor, then a reheating to the denitrification temperature is necessary. This applies, for example, to flue gas cleaning systems in which a denoxification reactor is arranged in the flue gas path downstream of a desulfurization reactor. According to DE-PS 34 07 277, the reheating takes place in a regenerative heat exchanger, the heat-absorbing side (hereinafter referred to as "secondary side") in the flue gas duct between the desulfurization reactor and the denitrification reactor. Downstream of the denitrification reactor, the flue gas duct is guided over the heat-emitting side (hereinafter "primary side") of the heat exchanger, so that the flue gas emerging from the denitrification reactor transfers its heat to the flue gas entering. Between the secondary side of the heat exchanger and the entry into the denoxification reactor, a gas heater heated with external heat is arranged. Although the flue gas is already relatively clean after desulfurization, deposits can form in the heat exchanger. These have to be removed from time to time - e.g. several times a year - e.g. by washing. The required standstill of the heat exchanger and the denitrification reactor must not lead to the fact that non-denitrified flue gas enters the atmosphere. All the more, it must not lead to the availability of the entire system being impaired. Therefore, the cleaning work should be carried out, if possible, during a regular boiler shutdown, for example during a weekend shutdown, the duration of which is usually about 60 hours. In view of the considerable amount of work involved, this period is quite tight. It must therefore be ensured that the previously required cooling of the heat exchanger takes as little time as possible.

Vielfach ist es erwünscht, anläßlich der Reinigung des Wärmetauschers eine Inspektion des Entstickungsreaktors vorzunehmen. Die Abkühlung des Entstickungsreaktors ist wegen der beträchtlichen Wärmekapazität des Katalysator materials in dem zur Verfügung stehenden Zeitraum nicht ohne besondere Maßnahmen möglich.In many cases it is desirable to clean the Inspection of the denitrification reactor to make. The denitrification reactor is cooling because of the considerable heat capacity of the catalyst materials in the time available possible without special measures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung eine beschleunigte Abkühlung des Wärmetauschers und des Ent stickungsreaktors zu ermöglichen.The invention has for its object in a system the genus specified in the preamble of claim 1 accelerated cooling of the heat exchanger and Ent to enable embroidery reactor.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is characterized by the in the characterizing part of the claim 1 specified features solved.

Die beschleunigte Abkühlung wird mittels eines Kaltluft stroms bewirkt, der durch die Sekundärseite des Wärmetau schers und durch den Entstickungsreaktor hindurchgeleitet wird. Wichtig ist dabei, daß der aus dem Entstickungsreak tor austretende erwärmte Luftstrom nicht über die Primär seite des Wärmetauschers geleitet wird; dadurch wird ver mieden, daß er die aufgenommene Wärme wieder auf den ein tretenden kalten Luftstrom überträgt.The accelerated cooling is by means of cold air current caused by the secondary side of the heat rope schers and passed through the denitrification reactor becomes. It is important that the from the denitrification craze heated air flow exiting not through the primary side of the heat exchanger is conducted; thereby ver avoided that he absorbed the heat again on the one cold air stream.

Wenn eine Inspektion des Entstickungsreaktors nicht vorge sehen ist, kann der beschleunigte Abkühlungsvorgang abge brochen werden, sobald die Temperatur des Wärmetauschers den Beginn der Reinigungsarbeiten erlaubt, z.B. bei etwa 60°C. Hierzu ist eine Abkühldauer von weniger als 2 Stun den erforderlich. In diesem Falle stellt sich im Entstik kungsreaktor eine wesentlich höhere Temperatur ein, so daß beim Wiederanfahren der Anlage ohne die Gefahr eines Wärme schocks auf eine vorherige Wiederaufheizung des Ent stickungsreaktors verzichtet werden kann.If an inspection of the denitrification reactor is not performed can be seen, the accelerated cooling process abge be broken as soon as the temperature of the heat exchanger allows cleaning work to start, e.g. at about 60 ° C. This requires a cooling time of less than 2 hours the required. In this case arises in the entic kungsreaktor a much higher temperature, so that when restarting the system without the risk of heat shocks on a previous reheating of the Ent embroidery reactor can be dispensed with.

Wenn es jedoch erwünscht ist, den Entstickungsreaktor eben falls auf tiefe Temperatur abzukühlen, so verlängert sich zwar die Abkühlungsdauer um einige Stunden, ohne jedoch den für die Reinigungsarbeiten verbleibenden Zeitraum allzusehr einzuschränken.However, if it is desired, the denitrification reactor if to cool to low temperature, it will extend the cooling time by a few hours, but without the too much time left for cleaning restrict.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß sich durch bloße Ver änderung der Einwirkungsdauer des Kaltluftstroms - ohne zu sätzliche Leitungswege und Absperrorgane - die Temperatur des Entstickungsreaktors wahlweise entweder auf hohem Niveau halten oder auf eine den Zugang ermöglichende Temperatur absenken läßt.It is an advantage of the invention that by simply changing the duration of exposure to the cold air flow - without additional conduits and shut-off devices - the temperature of the denitrification reactor can either be kept at a high level or can be reduced to a temperature that enables access.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 2 wird die erwärmte Kühlluft stromabwärts von dem Wärmetauscher wieder in den Rauchgaskanal eingeleitet und dem Kamin zugeführt. In the preferred embodiment according to claim 2 the heated cooling air is downstream of the Heat exchanger introduced back into the flue gas duct and fed to the fireplace.

Das Merkmal des Anspruchs 3 ermöglicht es, die Temperatur der aufgeheizten Kühlluft vor Eintritt in den Kamin soweit abzusenken, daß sie der normalen Austrittstemperatur des Rauchgases entspricht.The feature of claim 3 allows the temperature the heated cooling air so far before entering the fireplace lower that they the normal outlet temperature of the Smoke gas corresponds.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention based on a schematically illustrated embodiment.

Hauptkomponenten der in der Zeichnung veranschaulichten Rauchgasreinigungsanlage sind ein Entschwefelungsreaktor 1, ein Saugzuggebläse 2, ein regenerativer Wärmetauscher 3 mit rotierendem Wärmespeicher, ein Gaserhitzer 4 und ein mit Katalysatormaterial gefüllter Entstickungsreaktor 5. Zusammen mit Rohrleitungsabschnitten 6 bis 13 bilden diese Komponenten einen Rauchgaskanal, der eine nicht darge stellte Großfeuerung, z.B. die Feuerung eines Dampfkessels, mit einem ebenfalls nicht dargestellten Kamin verbindet. Pfeile 14 und 15 symbolisieren die Strömungsrichtung des Rauchgasstromes. Von dem Abschnitt 6, der die nicht darge stellte Feuerung mit dem Entschwefelungsreaktor 1 verbin det, ist stromaufwärts von einer Rauchgasklappe 16 ein mit einer Rauchgasklappe 17 ausgestatteter Bypasskanal 18 abge zweigt, der die Reinigungsanlage überbrückt und in den zum Kamin führenden Endabschnitt 13 des Rauchgaskanals ein mündet.Main components of the flue gas cleaning system illustrated in the drawing are a desulfurization reactor 1 , a suction fan 2 , a regenerative heat exchanger 3 with a rotating heat accumulator, a gas heater 4 and a denitrification reactor 5 filled with catalyst material. Together with pipeline sections 6 to 13 , these components form a flue gas duct which connects a large combustion system, not shown, for example the combustion of a steam boiler, with a chimney, also not shown. Arrows 14 and 15 symbolize the direction of flow of the flue gas stream. Of the section 6, which do not Darge presented furnace with the desulfurization 1 verbin det, is upstream of a flue gas flap 16, fitted with a flue gas valve 17 bypass passage branches 18 abge bridging the cleaning system and in leading to the flue end portion 13 of the flue gas channel, a flows.

In den Abschnitt 7, der den Entschwefelungsreaktor 1 mit dem Saugzuggebläse 2 verbindet, mündet eine Kaltluftzufüh rung, bestehend aus einem Ansaugrohr 19, das mit einem Ab sperrorgan 20 und einem Ansaugfilter 21 ausgestattet ist.In section 7 , which connects the desulfurization reactor 1 with the induced draft fan 2 , a cold air supply, consisting of an intake pipe 19 , is provided, which is equipped with a blocking element 20 and an intake filter 21 .

Der Abschnitt 8 verbindet das Saugzuggebläse 2 mit dem se kundärseitigen Eingang des Wärmetauschers 3. An dem sekun därseitigen Ausgang des Wärmetauschers 3 schließt sich der Abschnitt 9 an, der zu dem Gaserhitzer 4 geführt ist. Dieser hat eine Zuleitung 22 für Verbrennungsluft und eine Zuleitung 23 für Gas oder Öl.Section 8 connects the induced draft fan 2 to the secondary side input of the heat exchanger 3 . At the secondary outlet side of the heat exchanger 3 , the section 9 joins, which is led to the gas heater 4 . This has a supply line 22 for combustion air and a supply line 23 for gas or oil.

In den Abschnitt 10, der vom Erhitzer 4 zum Entstickungs reaktor 5 geführt ist, mündet eine Leitung 24 für die Zudosierung von Ammoniak mit Hilfe eines Trägergasstromes.In section 10 , which is led from the heater 4 to the denitrification reactor 5 , a line 24 opens for metering ammonia with the aid of a carrier gas stream.

Der Ausgang des Entstickungsreaktors 5 ist durch den Ab schnitt 11 mit dem primärseitigen Eingang des Wärmetau schers 3 verbunden. Daran schließt sich abstromseitig ein Abschnitt 12 an, der in den Endabschnitt 13 einmündet. Der Abschnitt 12 ist mit einem Absperrorgan 25 ausgestattet.The output of the denitrification reactor 5 is connected by section 11 to the primary-side input of the heat exchanger 3 . This is followed by a section 12 on the downstream side, which opens into the end section 13 . Section 12 is equipped with a shut-off device 25 .

Von dem Abschnitt 11 ist ein Kanal 26 abgezweigt, der über einen Verdampfungskühler 27 und ein Absperrorgan 28 geführt ist und stromabwärts von dem Absperrorgan 25 in den Ab schnitt 12 einmündet. Der Kanal 26 bildet also einen By pass, der die Primärseite des Wärmetauschers 3 und das Absperrorgan 25 überbrückt.From the section 11 , a channel 26 is branched off, which is guided via an evaporative cooler 27 and a shut-off device 28 and opens into the section 12 downstream of the shut-off device 25 . The channel 26 thus forms a by pass that bridges the primary side of the heat exchanger 3 and the shut-off element 25 .

Der Verdampfungskühler 27 ist in einfacher Weise in den Kanal 26 integriert. Seine Außenwand ist Teil der Rohr leitung, die den Kanal 26 bildet. Im Innern sind Sprühdüsen 29 angeordnet, die mit einer Wasserleitung 30 verbunden sind.The evaporative cooler 27 is integrated into the channel 26 in a simple manner. Its outer wall is part of the pipe forming the channel 26 . Spray nozzles 29 are arranged in the interior and are connected to a water line 30 .

Im normalen Betrieb der Anlage ist die Rauchgasklappe 17 ebenso wie die Absperrorgane 20 und 28 geschlossen. Die Rauchgasklappe 16 und das Absperrorgan 25 sind offen. Rauchgas strömt entsprechend Pfeil 14 in die Anlage ein und wird in dem Entschwefelungsreaktor 1 durch Einsprühen einer wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung eines absorbierenden Materials entschwefelt. Das auf etwa 50°C abgekühlte, entschwefelte Rauchgas wird in dem Wärmetauscher 3, z.B. auf etwa 300°C, aufgeheizt und in dem Erhitzer 4 durch Beimischung heißer Verbrennungsgase auf die Entstickungs temperatur von rund 320-360°C gebracht. Bei dieser Tem peratur wird es nach Beimischen von Ammoniak in dem Ent stickungsreaktor 5 katalytisch von Stickoxiden befreit. Das heiße gereinigte Rauchgas überträgt in dem Wärmetauscher 3 seine Wärme auf das ankommende kalte Rauchgas und gelangt mit einer Temperatur von etwa zwischen 90 und 130°C in den Kamin.During normal operation of the system, the flue gas flap 17 as well as the shut-off elements 20 and 28 are closed. The flue gas flap 16 and the shut-off element 25 are open. Flue gas flows according to arrow 14 into the plant and is desulfurized in the desulfurization reactor 1 by spraying an aqueous solution or slurrying an absorbent material. The desulfurized flue gas cooled to about 50 ° C is heated in the heat exchanger 3 , for example to about 300 ° C, and brought to a denitrification temperature of around 320-360 ° C in the heater 4 by adding hot combustion gases. At this temperature it is catalytically freed from nitrogen oxides after admixing ammonia in the de-sticking reactor 5 . The hot cleaned flue gas transfers its heat to the incoming cold flue gas in the heat exchanger 3 and reaches the chimney at a temperature of approximately between 90 and 130 ° C.

Wenn zwecks Reinigung des Wärmetauschers 3 eine Abkühlung erforderlich ist, wird während eines turnusmäßigen Kessel stillstandes die Rauchgasklappe 16 sowie das Absperrorgan 25 geschlossen. Die Absperrorgane 20 und 28 werden ge öffnet. Der Gaserhitzer 4 wird außer Betrieb gesetzt und die Zufuhr von Ammoniak über die Leitung 24 unterbrochen. Mit dem Saugzuggebläse 2 wird nun über die Luftzuführung 19, 20, 21 Frischluft aus der Atmosphäre angesaugt und über die Sekundärseite des Wärmetauschers 3 in den Entstickungs reaktor 5 gedrückt. Von dort gelangt die erwärmte Luft über den Kanal 26 zum Verdampfungskühler 27, wird auf eine Tem peratur unterhalb von etwa 150°C abgekühlt und dem Kamin zugeführt.If cooling is necessary for cleaning the heat exchanger 3 , the flue gas flap 16 and the shut-off element 25 are closed during a regular boiler standstill. The shut-off devices 20 and 28 are opened ge. The gas heater 4 is deactivated and the supply of ammonia via the line 24 is interrupted. With the induced draft fan 2 , fresh air is now sucked in from the atmosphere via the air supply 19 , 20 , 21 and pressed into the denitrification reactor 5 via the secondary side of the heat exchanger 3 . From there, the heated air passes through the channel 26 to the evaporative cooler 27 , is cooled to a temperature below about 150 ° C. and fed to the chimney.

Claims

1. Plant for treating a flue gas stream
with a heat exchanger ( 3 )
with a denitrification reactor ( 5 ) filled with catalyst material
and with a flue gas duct which - in the direction of flow - via the secondary side of the heat exchanger ( 3 ) to the inlet of the denitrification reactor ( 5 ) and from whose outlet is continued via the primary side of the heat exchanger ( 3 ),
characterized,
that a shut-off cold air supply ( 19 , 20 , 21 ) opens into the flue gas duct upstream of the secondary-side inlet of the heat exchanger ( 3 ),
that a shut-off channel ( 26 ) branches off from the flue gas channel downstream of the denitrification reactor ( 5 )
and that the flue gas duct downstream of this branch is equipped with a shut-off device ( 25 ).

2. Plant according to claim 1, characterized in that the channel ( 26 ) is designed as a bypass, which bridges the primary side of the heat exchanger ( 3 ) and a pre-or nachge switched shut-off device ( 25 ).

3. Plant according to claim 2, characterized in that the channel ( 26 ) is guided via an evaporative cooler ( 27 ).