DE4434942A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Flüssigkeiten oder Gasen zur Behandlung von Ab- bzw. Rauchgasen von Verbrennungs- und Produktionsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Flüssigkeiten oder Gasen zur Behandlung von Ab- bzw. Rauchgasen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 35 02 788 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren der Schadstoffemission von Feuerungsanlagen bekannt, bei dem der NO_x-Gehalt in den Abgasen durch die Einführung von Ammoniak unmittelbar vor der Beendigung des Verbrennungsvorganges mit Hilfe bewegbarer Einführsonden mit Einführdüsen vermindert wird. Jede Einführsonde ist mit einer Temperaturmeßeinrichtung versehen, die eine brennerlastabhängige Einstellung der Position der Ammoniakzugabe ermöglicht.

Nachteil dieses Patentes ist, daß die Reduktionsmittelzugabe durch Sonden nur an einer Stelle im Querschnitt des Rauchgaszuges erfolgt und daher mit dieser Vorrichtung eine über den gesamten Querschnitt des Gasstromes möglicherweise erforderliche, flächendeckende Reduktionsmittelzugabe, besonders bei großen Ab- bzw. Rauchgaszügen und bei einer ungünstigen Ab- bzw. Rauchgaskanalgeometrie, zur gezielten Behandlung und Durchmischung von Ab- bzw. Rauchgasen und eingebrachtem Reduktionsmittel nicht erreichbar ist.

In der DE 37 22 523 wird eine Feuerungsanlage mit Düsen zum Einblasen von Ammoniak und Trägergas in das Rauchgas zur selektiven nichtkatalytischen Rauchgasentstickung (SNCR) beschrieben, in der ein Lanzenstock, der mit mindestens einem Düsenträger fest verbunden ist, mittels verschiedener Antriebssysteme in einem senkrechten Feuerungsraum vertikal verschiebbar ist. Auf dem Düsenträger sind beidseitig Düsen angeordnet.

Nachteilig bei der DE 37 22 523 ist jedoch, daß eine sehr aufwendige, mit vielen Düsen versehende Vorrichtung benötigt wird, die ausschließlich vertikal bewegbar ist. Nachteilig ist weiterhin, daß der Einsatz der beschriebenen Vorrichtung nur in senkrechten Feuerraumzügen möglich ist und der Düsenträger waagerecht angeordnet ist. Desweiteren besteht bei Düsenausfall nicht die Möglichkeit, die ausgefallenen Düsen ohne eine Abschaltung der Gesamtanlage auszuwechseln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der beschriebenen Verfahren zu beseitigen.

Entsprechend der Erfindung wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Eindüsung von Flüssigkeiten oder Gasen erfolgt mittels einer oder mehrerer Zweistoffdüsen (40) insbesondere Zweistoff-Winkeldüsen, wobei diese in vertikaler und horizontaler Richtung bewegbar und axial drehbar in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sind.

Hierbei ist von Vorteil, daß in bestimmte Zonen im Ab­ bzw. Rauchgas, wie z. B. in heiße Strähnen, gezielt die Flüssigkeit eingedüst werden kann, unabhängig von der Geometrie des Ab- bzw. Rauchgaskanales, da die Zweistoffdüse und insbesondere die Zweistoff-Winkeldüse in jede beliebige Richtung beweg- und drehbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wesentlich weniger Düsen notwendig sind, um eine optimale Prozeßführung zu erreichen und gleichzeitig die Menge der einzudüsende Flüssigkeit optimiert werden kann.

Die Änderung der Eindüsrichtung erfolgt automatisch in Abhängigkeit von einem oder mehreren Prozeßsignalen insbesondere der Temperatur. Die Temperaturverteilung wird z. B. durch Thermoelemente oder optische Sensoren erfaßt und die z. B. besonders heißen Zonen im Ab- bzw. Rauchgas können so bestimmt werden. Die durch diese Prozeßsignale gesteuerten Düsen können so immer die Flüssigkeit in den heißesten für den Prozeß optimalen Bereich eindüsen, was vorteilhaft für das Prozeßoptimum und beim Einsatz z. B. nach dem SNCR-Verfahren zu einer Optimierung des Verbrauchs an Reduktionsmittel wie auch der Minimierung des Redaktionsmittelschlupfes führt.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Zweistoffdüse beweglich in einem Gegenlager liegt und fixiert werden kann. Dies ermöglicht die Ausrichtung der Zweistoffdüse insbesondere der Zweistoff-Winkeldüse derart, daß sie einen größeren zu bedüsenden Raum überstreichen kann, sowie in viele verschiedene Richtungen die Flüssigkeit versprühen kann.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Zweistoffdüse manuell oder durch Antriebe in vertikaler und horizontaler Richtung bewegt und axial gedreht werden kann. Von Vorteil ist weiterhin, daß die Beweglichkeit mit einfachen technischen Mitteln erreicht wird.

Eine Kugel zur Halterung in einem Gegenlager, welches an der Ab- bzw. Rauchgaskanalwand fixiert ist, hat den Vorteil, daß eine Beweglichkeit in alle Raumrichtungen gegeben ist und somit das einzudüsende Medium an jede Stelle innerhalb des Ab- bzw. Rauchgasstromes gesprüht werden kann, unabhängig von der Geometrie des Ab- bzw. Rauchgaskanals.

Vorteilhaft ist auch, daß die Zweistoff-Winkeldüse während des Betreibens der Verbrennungs- bzw. Produktionsanlage auf einfache Weise gewechselt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt.

Dabei zeigt die

Fig. 1 eine Zweistoff-Winkeldüse (40) und

Fig. 2 die Anordnung einer Zweistoff-Winkeldüse in einem Ab- oder Rauchgaskanal.

Fig. 1 zeigt eine Zweistoff-Winkeldüse 40, wie sie in Abgas- bzw. Rauchgaskanälen von Verbrennungs- und Produktionsprozessen eingesetzt werden kann. An dem Düsenstützrohr 9 ist eine Kugel 10 befestigt, die in einem Gegenlager liegt und fixiert werden kann. In dem Düsenstützrohr 9 ist das Rohr 7 mittels Halterung 11 zwischen dem Anschlußflansch 13 und dem Gegenflansch 12 des Düsenstützrohres mittels Schrauben 16, 17 befestigt. In dem Gegenflansch 12 ist eine Aussparung für den Zylinderstift 23 vorgesehen. Dadurch wird das Rohr 7 eindeutig im Düsenstützrohr 9 fixiert. 14 und 15 zeigen Dichtungen. Das Rohr 7 ist an seinem Ende mit einem T- Stück 18 verschweißt. Vorteilhaft dabei ist es, daß die Düse in jede beliebige Richtung bewegt bzw. gedreht werden kann. Am Ende des Rohres 7 und dem T-Stück 18 befindet sich ein Anschweißflansch 8, an dem das doppelwandige Rohr 6 mittels einer Klemmringverschraubung 20 befestigt ist und welches mit der Zuführung der zu verdüsenden Flüssigkeit verbunden ist. Am unteren Ende des T-Stückes 18 ist die Verschraubung bzw. ein Vorschweißflansch 19 angebracht, an den ein flexibler Wellringschlauch angeschlossen wird, durch den das Träger- bzw. Zerstäubermedium zugeführt wird. Die Flüssigkeitsdüse 4 wird in das doppelwandige Rohr 6 eingeschraubt und mit diesem zentrisch in das Rohr 7 eingesetzt und mit einem Zentrierstück 5 und einer Verschraubung an der rückwärtigen Seite des Rohres 7 bzw. des T-Stückes 18 an dem Anschweißflansch 8 fixiert. Die Flüssigkeitsdüse 4 wird über drei Fixierstifte 3 justiert, so daß der Austrittswinkel der Flüssigkeitsdüse 4 fluchtend mit dem der Düsenkappe 1 bzw. der Austrittsdüse 2 ist. Durch die koaxiale Führung des zentrisch angeordneten doppelwandigen Rohres 6 in dem das Träger- bzw. Zerstäubermedium führende Rohr 7 wird erreicht, daß die zu verdüsende Flüssigkeit gegen Verdunstung und Ausgasung geschützt wird. Sollte ein heißes Träger- bzw. Zerstäubermedium eingesetzt werden, so isoliert das im Ringraum des doppelwandigen Rohr 6 befindliche Medium die zu verdüsende Flüssigkeit.

Des weiteren zeigt Fig. 1 die Düsenkappe 1 mit einer Bohrung für die Aufnahme der Fixierstifte 3 und die Bohrungen zur Aufnahme der Austrittsdüse 2, die, fluchtend mit der Austrittsöffnung der Flüssigkeitsdüse in einem Winkel zwischen < 0° und 75° angeordnet sein können, sowie das Außengewinde mit dem die Düsenkappe 1 an dem Rohr 7 befestigt wird.

Die Zylinderschrauben 22 sind mit einer Bohrung vorzugsweise mit einem Durchmesser von 0,5 mm versehen, durch die das Hilfs- oder Trägermedium zwecks Kühlung des Düsenstützrohres 9 und Verhinderung von Ablagerungen hindurchgedrückt bzw. gespritzt wird.

Die der Düsenkappe 1 zugewandte Seite der Flüssigkeitsdüse 4 ist kugelförmig und bildet zusammen mit der inneren Ausformung der Düsenkappe 1 und der der Flüssigkeitsdüse zugewandten Innenausformung der Austrittsdüse 2 die Form einer Lavaldüse 35.

Fig. 2 zeigt die Einklemmvorrichtung des Düsenstützrohres 9 mit der Kugel 10 in dem Gegenlager an einer Flossenwand 37 eines Ab- bzw. Rauchgaskanales. Dabei ist die Kugel 10 zwischen zwei Platten 36, 39 mittels Schraubvorrichtung 38 drehbar eingeklemmt. Am Anschlußflansch 13 ist das Rohr 7 mittels Gegenflansch 12 angeflanscht und kann somit auf einfache Weise ausgebaut werden.

Durch die Abwinkelung der Strömungsführung gemäß der vorstehenden Beschreibung ist es möglich, die Flüssigkeit in jede Richtung und an jeden Ort eines Ab- bzw. bzw. Rauchgaskanales zu verdüsen, unabhängig von der Geometrie des Kanals.

Besonders vorteilhaft einsetzbar ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Verfahrensvorrichtungen beim SNCR- Verfahren.

In Verbrennungs- und Produktionsanlagen ist das Temperaturprofil im Ab- bzw. Rauchgaskanal nicht konstant.

In SNCR-Anlagen ist man bestrebt, den Stickoxidgehalt bei gleichzeitiger Minimierung des Reduktionsmittelschlupfes, in Ab- bzw. Rauchgasen von Verbrennungs- und Produktionsprozessen zu reduzieren. Das dafür verwendete Reduktionsmittel wird dabei über Zweistoffdüsen in das Ab- bzw. Rauchgas eingedüst. In einem Temperaturfenster von 800° bis 1200°C werden die Stickoxide zu Wasserdampf und Stickstoff umgesetzt, wobei diese Reaktion in Abhängigkeit vom eingesetzten Reduktionsmittel innerhalb dieses Temperaturintervalls ein Umsatzoptimum aufweist. Das Reduktionsmittel soll tief in den An- bzw. Rauchgasstrom eindringen, fein zerstäubt werden, mit den Ab- bzw. Rauchgasen möglichst intensiv durchmischt werden und dabei Temperatur- und Geschwindigkeitsunterschiede im Ab- bzw. Rauchgasstrom ausgleichen. Die vorteilhafte Vorrichtungen ermöglichen das optimale Eindüsen unabhängig von der Kessel- oder Ab- bzw. Rauchgaskanalgeometrie und den Örtlichkeiten am Kessel oder am Ab- bzw. Rauchgaskanal.

Claims (5)

1. Verfahren zum Eindüsen von Flüssigkeiten oder Gasen zur Behandlung von Ab- bzw. Rauchgasen von Verbrennungs- und Produktionsanlagen durch eine oder mehrere in Abhängigkeit von Prozeßsignalen steuerbare Zweistoffdüsen in Ab- bzw. Rauchgaskanälen, wobei der Ort der Eindüsung in Abhängigkeit von einem Prozeßsignal vertikal verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsung von Flüssigkeiten oder Gasen mittels einer oder mehrerer Zweistoffdüsen (40) insbesondere Zweistoff-Winkeldüsen erfolgt, wobei diese in vertikaler und horizontaler bewegbar und axial drehbar befestigt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Eindüsrichtung automatisch in Abhängigkeit von einem oder mehreren Prozeßsignalen insbesondere der Temperatur erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweistoffdüse (40) beweglich und fixierbar in einem Gegenlager liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung der Zweistoffdüse (40) in vertikaler und horizontaler Richtung sowie zur axialen Drehung Antriebe angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung in einem Gegenlager, welches an der Ab- bzw. Rauchgaskanalwand fixiert ist, eine Kugel (10) angeordnet ist.