DE3943084A1 - Verfahren zur verringerung der stickoxidemission bei der verfeuerung von festen brennstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Stickoxidemission bei der Verfeuerung von festen Brennstof­ fen, insbesondere von Steinkohlen, wobei den aus einer Hauptfeuerungszone abziehenden Rauchgasen Reduktionsbrenn­ stoff zugegeben und verbrannt wird.

Die Stickoxidemission von mit Festbrennstoffen betriebenen Feuerungsanlagen kann sowohl durch geeignete Führung des Verbrennungsprozesses, sog. Primärmaßnahmen, als auch durch Behandlung der aus der Feuerung abziehenden Rauchgase, sog. Sekundärmaßnahmen, beeinflußt werden.

Während die Primärmaßnahmen die Entstehung von Stickoxiden in der Feuerung reduzieren sollen, zielen die Sekundärmaß­ nahmen darauf ab, entstandene Stickoxide aus den aus der Feuerung abziehenden Rauchgasen wieder zu entfernen.

Bekannte Sekundärmaßnahmen sind beispielsweise die katalyti­ schen Verfahren zur selektiven Abtrennung der Stickoxide. Diese Verfahren sind jedoch aufwendig und teuer. Auch ist die Entsorgung der aufgebrauchten bzw. beladenen Katalysato­ ren nicht unproblematisch.

Eine weitere, vergleichsweise einfache Möglichkeit zur Ver­ ringerung der Stickoxidemission besteht darin, den aus der Hauptfeuerungszone einer Feuerungsanlage abziehenden Rauch­ gasen zusätzlichen Reduktionsbrennstoff zuzumischen und in einer sog. Reduktionszone zu verbrennen. Diese Maßnahme reicht jedoch allein meist nicht aus, um die gesetzlich vor­ gegebenen Emissionsgrenzwerte für Stickoxide einhalten zu können, so daß in der Regel auf zusätzliche Sekundärmaßnah­ men, wie z. B. eine katalytische Entstickung nicht verzichtet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, dieses Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu verbessern, so daß auf einfa­ che und wirtschaftliche Weise hohe Entstickungsgrade er­ reicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rauchgase nacheinander zwei Reduktionszonen durchströmen, daß die erste Reduktionszone unterstöchiometrisch bei Tempe­ raturen oberhalb 1000°C und unter Zugabe eines Reduktions­ brennstoffes betrieben wird und daß die zweite Reduktionszo­ ne überstöchiometrisch in Anwesenheit Stickoxid­ reduzierender Stoffe bei Temperaturen von 950°C bis 1000°C betrieben wird. Als Stickoxid-reduzierende Stoffe werden vornehmlich Ammoniak, Ammoniakwasser, Harnstofflösungen o. ä. eingesetzt.

Durch die erfindungsgemäße Kombination der Stickoxidreduk­ tion durch Reduktionsbrennstoff in einer unterstöchiometri­ schen Reduktionszone und durch Stickoxid-reduzierende Stoffe in einer überstöchiometrischen Reduktionszone wird der Ent­ stickungsgrad insgesamt merklich verbessert.

Zweckmäßigerweise werden die Stickstoff-reduzierenden Stof­ fe, zumindest teilweise, zusammen mit dem Reduktionsbrenn­ stoff in die erste Reduktionszone zugegeben. Dadurch wird bereits in der ersten Reduktionszone die Stickoxidreduktion weiter deutlich gesteigert, da in der dort vorhandenen un­ terstöchiometrischen Atmosphäre auch bei den hohen Tempera­ turen oberhalb 1000°C die Stickoxid-reduzierenden Stoffe zusätzlich reduzierend wirken. Die Verweilzeit der Rauchgase in dieser ersten Reduktionszone sollte zweckmäßigerweise mindestens 0,1 s betragen.

In der zweiten Reduktionszone findet dann die durch die Stickoxid-reduzierenden Stoffe die weitere Stickoxidminde­ rung statt, wobei jedoch wegen der überstöchiometrischen Be­ dingungen ein Temperaturbereich von 950°C bis 1000°C ein­ gehalten werden muß. Die Einstellung der überstöchiometri­ schen Bedingungen in der zweiten Reduktionsstufe erfolgt zweckmäßigerweise durch Zugabe einer Überschußmenge an Aus­ brandluft über den zum vollständigen Ausbrennen der Redukti­ onsmenge benötigten Bedarf hinaus.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann über die Menge und Temperatur der zugeführten Ausbrandluft der bei überstöchiometrischen Bedingungen einzuhaltende enge Tempe­ raturbereich einfach und genau eingehalten werden. Da die Stick-oxid-reduzierenden Stoffe bereits in der ersten Reduk­ tionszone zugemischt werden, ist sichergestellt, daß sie gleichmäßig im Rauchgas verteilt den für die Stickoxidminde­ rung einzuhaltenden Temperaturbereich durchlaufen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer in der Fi­ gur beispielhaft dargestellten Schmelzkammerfeuerung weiter erläutert.

Eine Feuerungsanlage 1 weist eine Hauptfeuerungszone 2 mit Brennern 10 und einer Brennstoffzuführung 7 auf. Die Rauch­ gase der Hauptfeuerungszone 2 werden im gezeigten Beispiel einer Schmelzkammerfeuerung um 180° umgelenkt und durch ei­ nen Fangrost 4 geleitet. Der umgelenkte Rauchgasstrom durch­ strömt dann nacheinander zwei Reduktionszonen 6 und 9. In die erste Reduktionszone 6 mit unterstöchiometrischen Bedin­ gungen und einer Temperatur oberhalb 1000°C werden über Leitung 5 Reduktionsbrennstoff und über Leitung 3 diesem zu­ dosierte Stickoxid-reduzierende Stoffe in den Rauchgasstrom eingeleitet und mit diesem vermischt. Die Einleitung kann auch, wie in der Figur angedeutet, an mehreren am Umfang der Reduktionszone 6 verteilt angeordnete Einleitstellen erfol­ gen. Zur Unterstützung der Vermischung durch Erhöhung des Strömungsimpulses kann zusätzlich über Leitung 11 Rauchgas rezirkuliert werden.

Die Strömungslänge der ersten Reduktionszone 6 ist ausrei­ chend groß, um eine Verweilzeit der Rauchgase in dieser Re­ duktionszone 6 von mindestens 0,1 s zu gewährleisten. Über Leitung 7 am Ende der ersten Reduktionszone 6 wird dem Rauchgas eine ausreichend große Menge Ausbrandluft zuge­ mischt, die sicherstellt, daß in der zweiten Reduktionszone 9 überstöchiometrische Bedingungen gegeben sind, wobei über Menge und Temperatur der zugegebenen Ausbrandluft auch der für die Stickoxidminderung in überstöchiometrischer Atmo­ sphäre erforderliche Temperaturbereich von 950°C bis 1000°C eingestellt wird. Über Leitung 8 können zusätzliche Stickoxid-reduzierende Stoffe, wegen der besseren Vermi­ schung zweckmäßigerweise zusammen mit der Ausbrandluft und ggf. auch hier über Leitung 12 rückgeführtem Rauchgas, wobei das Verhältnis rezirkuliertes Rauchgas zu Frischluft durch die Bedingungen nach einer überstöchiometrischen Atmosphäre begrenzt ist. Auch hier kann die Einleitung an mehreren, am Umfang der zweiten Reduktionszone 9 verteilt angeordneten Einleitstellen erfolgen, zudosiert werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verringerung der Stickoxidemission bei der Verfeuerung von festen Brennstoffen, insbesondere von Steinkohlen, wobei den aus einer Hauptfeuerungszone ab­ ziehenden Rauchgasen ein Reduktionsbrennstoff zugegeben und nachverbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase nacheinander zwei Reduktionszonen durchströmen, daß die erste Reduktionszone unterstöchiometrisch bei 1000°C und unter Zugabe des Reduktionsbrennstoffes betrieben wird und daß die zweite Reduktionszone überstö­ chiometrisch in Anwesenheit Stickoxid-reduzierender Stoffe bei Temperaturen von 950°C bis 1000°C betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickoxid-reduzierenden Stoffe zumindest teilweise zusammen mit dem Reduktionsbrennstoff in die erste Reduktionszone zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verweildauer der Rauchgase in der ersten Reduktionszone mindestens 0,1 s beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der überstöchio­ metrischen Bedingungen in der zweiten Reduktionszone durch Zumischen von Ausbrandluft zu den Rauchgasen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Temperaturbereiches in der zweiten Reduktionszone über Menge und Temperatur der zugegebenen Ausbrandluft erfolgt.