DE69614379T2 - NOx-Verminderung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht - Google Patents

NOx-Verminderung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht

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Description

    ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht und insbesondere ein Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht.
  • In der Technik ist seit langem der Einsatz von vertikal gestufter Brennstoff- und Luftzufuhr in Wirbelschichteinheiten bekannt. Nur als Veranschaulichung, in dieser Hinsicht aber nicht als Einschränkung, wird auf das US-Patent Nr. 4,165,717 mit dem Titel "Process For Burning Carbonaceous Materials" verwiesen, das am 28. August 1979 erteilt wurde. Gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 4,165,717 wird in eine Wirbelschicht in einem aufrechten Reaktor kohlenstoffhaltiges Material eingeführt. Dieses kohlenstoffhaltige Material wird in der Wirbelschicht mit einem am Boden der Wirbelschicht eingeführten primären verwirbelnden Gas verwirbelt. Ein sekundäres Gas wird in die Wirbelschicht in einer Höhe eingeführt, die über der liegt, bei der das primäre Gas eingeführt wird, und über dem Boden der Wirbelschicht. Die Verbrennung erfolgt somit bei Anwesenheit von sauerstoffhaltigen Gasen, die in zwei Teilströmen in unterschiedlichen Höhenniveaus der aufrechten Wirbelschicht zugeführt werden, und mindestens einer der Teilströme wird als verbrennungsförderndes sekundäres Gas verwendet und in einer Ebene oder mehreren übereinanderliegenden Ebenen der Verbrennungskammer zugeführt. Da alle sauerstoffhaltigen, für die Verbrennung benötigten Gase in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt sind, die auf verschiedenen Niveaus zugeführt werden, erfolgt die Verbrennung somit in zwei Stufen. Außerdem ergibt sich wegen der unterstöchiometrischen Verbrennung in einer ersten niedrigeren Zone und einer Nachverbrennung in einer zweiten, höheren Zone eine "weiche" Verbrennung, wodurch eine örtliche Überhitzung vermieden wird, so daß die Bildung von Krusten oder Verstopfung vermieden wird und die Bildung von Stickstoffoxid auf Werte unter 100 ppm begrenzt wird.
  • Wie durch das oben Gesagte nahegelegt, kann die NOx-Bildung durch vertikale Stufung des Mischens von Brennstoff und Luft auf ein Minimum reduziert werden. Dies geschieht, um sicherzustellen, daß Stickstoff in dem Brennstoff nicht zu NOx oxidiert wird. Eine derartige Stufung hat den Effekt, daß die Verbrennung, die in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht stattfindet, gestuft ist. Gemäß einer derartigen Stufung der Verbrennung innerhalb des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht wird ein Teil des Brennstoffs in dem unteren Ofen des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht teilweise verbrannt. Um den verbleibenden Brennstoff und die während der Verbrennung erzeugten Gase zu oxidieren, wird dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht Zweitluft zugeführt. Die Zweitluft wird über der Stelle zugeführt, wo der Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht Brennstoff erhält.
  • Die herkömmliche Weise der Stufung der Verbrennung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht besteht somit zusammengefaßt darin, Primärluft und/oder untere Sekundärluft unter den Rutschen zuzuführen, mit denen üblicherweise Brennstoff in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht eingespeist wird. Diese Primärluft und/oder untere Sekundärluft wird dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeführt, um damit die teilweise Verbrennung des Brennstoffs in einer reduzierenden Zone zur Bildung von N&sub2; aus dem Stickstoff in dem Brennstoff zu bewirken. Zweitluft oder obere Sekundärluft wird dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht über den Brennstoffrutschen zugeführt, um den verbleibenden Brennstoff und die Reduktionsgase zu verbrennen, um geringe Kohlenstoffverluste, niedrige CO-Emissionen und vollständig oxidiertes SO&sub2; zu erreichen, um einen optimalen Schwefeleinfang durch das Sorptionsmittel, das gemäß herkömmlicher Praxis zu diesem Zweck in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht eingeführt wird, zu erhalten.
  • Gemäß dem oben Gesagten erfolgt die ganze Brennstoff-/Luftstufung in vertikaler Richtung. Dabei besteht die Hauptschwierigkeit darin, daß eine gute Vermischung des Brennstoffs und der Luft entlang der horizontalen Ebene des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht vorausgesetzt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Brennstoff und Luft entlang der horizontalen Ebene des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht nicht gut vermischt werden. Da der Brennstoff und die Luft entlang der horizontalen Ebene des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht nicht gut vermischt werden, hat sich nämlich herausgestellt, daß entlang der gleichen horizontalen Ebene in der gleichen Höhe des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht einige stark reduzierende Zonen und einige luftreiche Zonen auftreten.
  • Um das Ausmaß, in dem NOx-Emissionen von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht reduziert werden, über das hinaus zu erweitern, das durch eine vertikale Stufung des Mischens von Brennstoff und Luft in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht erhalten werden kann, ist man in der Industrie bisher üblicherweise der Praxis gefolgt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit zusätzlichen Mitteln zu versehen, die NOx nach seiner Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht entfernen. Der Stand der Technik enthält eine Reihe unterschiedlicher Ansätze, die zur Verwendung zur Reduzierung von NOx-Emissionen oder N&sub2;O-Emissionen aus einer Wirbelschichteinheit vorgeschlagen worden sind. Zur Veranschaulichung, aber nicht als Einschränkung, findet sich ein derartiger Ansatz nach dem Stand der Technik zum Reduzieren von NOx-Emissionen aus einer Wirbelschichteinheit in dem am 14. November 1989 erteilten US-Patent Nr. 4,880,378 mit dem Titel "Combustion Plant With A Device For Reducing Nitrogen Oxides In Flue Gases". Gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 4,880,378 wird eine Wirbelschichteinheit mit Mitteln zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen versehen, wobei die Rauchgase infolge der Verbrennung von Brennstoff und Luft in der Wirbelschichteinheit erzeugt werden. Dieses Mittel, mit dem die Wirbelschichteinheit versehen ist, enthält eine Einblaseinrichtung zum Einblasen eines gasförmigen Reduzierungsmittels, das Ammoniak umfaßt, in die Wirbelschichteinheit, und eine Katalysatoranordnung, wobei ihr Katalysator Elemente aus der Eisengruppe enthält, die einer Rauchgastemperatur von über 600ºC unterworfen werden können, die stromab von der Einblaseinrichtung in der Strömungsrichtung der Rauchgase angeordnet ist.
  • Zur Veranschaulichung befindet sich ein andere r derartiger Ansatz nach dem Stand der Technik zum Reduzieren von NOx-Emissionen aus einer Wirbelschichteinheit in dem am 17. Januar 1995 erteilten US-Patent Nr. 5,382,418 mit dem Titel "Process For Removing Pollutants From Combustion Exhaust Gases". Insbesondere wird in dem US-Patent Nr. 5,382,418 ein Prozeß zum Entfernen von NOx aus einem Rauchgas offenbart, wobei das Rauchgas infolge der Verbrennung von Kohle, Gas oder Heizöl erzeugt wird. Gemäß diesem Prozeß, wie er in dem US-Patent Nr. 5,382,418 dargelegt wird, wird ein NH&sub3; und einen körnigen Denitrierungskatalysator enthaltendes Absorptionsmittel einem Rauchgas hinzugemischt. Dieses Rauchgas enthaltende Absorptionsmittel wird dann in eine Wirbelschicht eingeleitet, wo das Rauchgas mit dem Absorptionsmittel reagiert, um das NOx daraus zu entfernen.
  • Zur Veranschaulichung findet sich noch ein weiterer derartiger Ansatz zum Reduzieren von NOx Emissionen aus einer Wirbelschichteinheit in dem am 12. Januar 1993 erteilten US-Patent Nr. 5,178,101 mit dem Titel "Low NOx Combustion Process And System". Gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 5,178,101 werden ein Prozeß und ein System bereitgestellt, bei dem im Verlauf der Reduzierung von NOx-Emissionen gleichzeitig auch N&sub2;O-Emissionen reduziert werden. Insbesondere wird der Abgasstrom von einer Wirbelschichteinheit gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 5,178,101 durch eine thermische Reaktionszone geleitet, in der Brennstoff und Luft verbrannt werden, um dadurch einen modifizierten erhitzten Strom zu liefern, der geringe Mengen Brennmaterial und Sauerstoff enthält. Dieser modifizierte erhitzte Strom wird dann wiederum unter insgesamt reduzierenden Bedingungen über ein Katalysatorbett geleitet, wobei die Sauerstoffmenge in dem Strom stöchiometrisch über der Menge an NOx und N&sub2;O liegt, aber unter der Menge an Brennmaterialien, wodurch NOx und N&sub2;O zuerst zu NO&sub2; oxidiert werden und das NO&sub2; dann durch das überschüssige Brennmaterial reduziert wird.
  • Als Veranschaulichung findet sich noch ein weiterer derartiger Ansatz, der in diesem Fall darauf abzielt, N&sub2;O-Emissionen zu reduzieren, in dem am 17. September 1991 erteilten US-Patent Nr. 5,048,432 mit dem Titel "Process And Apparatus For The Thermal Decomposition Of Nitrous Oxide". Gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 5,048,432 wird N&sub2;O durch Anheben der Temperatur des N&sub2;O enthaltenden Austrags auf mindestens 667ºC (1700 Grad F) thermisch zersetzt. Der N&sub2;O enthaltende Austrag, der der obigen Behandlung unterzogen werden soll, wird durch die Verbrennung von Brennstoff in einem Boiler, z. B. einer Wirbelschichteinheit, erzeugt. Die thermische Zersetzung des N&sub2;O geschieht vorzugsweise dadurch, daß in dem Strömungsweg des Austrags aus der Wirbelschichteinheit ein Heizmittel angeordnet wird. Das heißt, im Fall einer Wirbelschichteinheit ist dieses Heizmittel, das einen maximalen Wirkungsgrad erzielen soll, vorteilhafterweise hinter dem Zyklon und vor den Wärmetauschern angeordnet.
  • Als Veranschaulichung finden sich andere Lehren auch in jedem der folgenden Dokumente. Das Dokument US-A-5,345,883 soll, siehe insbesondere Spalte 2, Zeilen 11 bis 25 und Fig. 1, ein Verfahren zur stärkeren Minimierung der Nox-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht offenbaren, das folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht, der einen Ofen mit einem unteren Teil verkörpert, Einblasen von darin zu verbrennendem Brennstoff in den unteren Teil des Ofens an einer ersten Stelle davon, Einblasen von verwirbelnder Luft in den unteren Teil des Ofens an einer zweiten Stelle davon, um damit die Verwirbelung des Brennstoffs zu bewirken, Einblasen von Sekundärluft auf unterem Niveau in den unteren Teil des Ofens an einer dritten Stelle davon zur Verwendung bei der Bewirkung des Verbrennens des Brennstoffs und Einblasen von Sekundärluft auf oberem Niveau in den unteren Teil des Ofens an einer vierten Stelle davon zur Verwendung bei der Bewirkung des Verbrennens des Brennstoffs.
  • Aus dem Dokument EP-A-0553511 soll hervorgehen, daß die Stöchiometrie des unteren Teils des Ofens in dem Bereich 0,7 bis 0,9 gehalten wird, siehe insbesondere darin Seite 4, Zeilen 26 bis 43, Ansprüche 1 bis 3 und Fig. 1, so daß überall in dem unteren Teil des Ofens ein derartiges Luft-Brennstoff-Verhältnis gelten soll.
  • Aus dem Dokument WO-A-8804010 soll die Einblasung von Sekundärluft auf unterem Niveau an mehreren Punkten in den unteren Teil des Ofens sowie das Einblasen von Sekundärluft auf oberem Niveau an mehreren Punkten in den unteren Teil des Ofens hervorgehen, siehe insbesondere Fig. 1 und die Beschreibung von Fig. 1 darin.
  • Obwohl bewiesen worden ist, daß die Verfahren, wie sie in den sieben Dokumenten dargelegt werden, auf die oben Bezug genommen worden ist, zum Reduzieren der stickstoffbezogenen Emissionen aus Wirbelschichteinheiten ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, hat sich dennoch in dem Stand der Technik ein Bedarf gezeigt, derartige stickstoffbezogene Emissionsreduktionsverfahren weiter zu verbessern. Es hat sich nämlich in dem Stand der Technik ein Bedarf an einem neuen und verbesserten Verfahren zum Bewirken der Reduktion von stickstoffbezogenen Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht und insbesondere einem neuen und verbesserten Verfahren zum Bewirken der Reduktion von NOx aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht gezeigt. Insbesondere zeigt sich in dem Stand der Technik ein Bedarf an einem neuen und verbesserten Verfahren, das, anstatt die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht durch die Veranlassung des Entfernens des NOx nachdem das NOx darin gebildet worden ist, zu bewirken, die Reduktion von NOx- Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht durch verstärkte Minimierung der Bildung von NOx in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht so bewirken würde, daß, da in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht kein NOx erzeugt wird, es auch nicht daraus entfernt werden muß.
  • Dazu hat sich in dem Stand der Technik ein Bedarf an einem neuen und verbesserten Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht gezeigt, das sich auf verschiedene Art und Weise auszeichnet. Eine derartige Charakteristik besteht darin, daß ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht es unnötig machen würde, die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht durch das Entfernen von NOx daraus zu bewirken, da der Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Bildung von NOx das ansonsten entfernt werden müßte, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine andere derartige Charakteristik besteht darin, daß durch ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht die Notwendigkeit entfallen würde, einen Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit einer selektiven unkatalytischen NOx-Reduktionsausstattung zu versehen, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, da der Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Bildung von NOx das ansonsten durch die Verwendung von derartiger selektiver unkatalytischer NOx-Reduktionsausstattung entfernt werden müßte, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine dritte derartige Charakteristik besteht darin, daß durch ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht die Notwendigkeit entfallen würde, einen Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit selektiver katalytischer NOx-Reduktionsausstattung zu versehen, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, da der Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Bildung von NOx das ansonsten durch die Verwendung einer derartigen selektiven katalytischen NOx-Reduktionsausstattung entfernt werden müßte, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine vierte derartige Charakteristik besteht darin, daß ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht das Einblasen von Ammoniak in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, überflüssig machen würde, da der Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Bildung von NOx das ansonsten ein derartiges Einblasen von Ammoniak zu seinem Entfernen erfordern würde, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine fünfte derartige Charakteristik besteht darin, daß ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht das Einblasen von Harnsäure in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, überflüssig machen würde, da der Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Bildung von NOx, das ansonsten ein derartiges Einblasen von Harnsäure zu seiner Entfernung erfordern würde, in dem Dampferzeuger, mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine sechste derartige Charakteristik besteht darin, daß durch ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht die Bereitstellung und der Betrieb eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht viel preiswerter würde, da durch den Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Notwendigkeit entfallen würde, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit zusätzlichen Mitteln zu versehen, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, da das erfindungsgemäße neue und verbesserte Verfahren die Bildung von NOx das ansonsten durch die Verwendung derartiger zusätzlicher Mittel entfernt werden müßte, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine siebte derartige Charakteristik besteht darin, daß sich durch ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht die Bereitstellung und der Betrieb eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht viel einfacher gestalten würde, da durch den Einsatz des erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Verfahrens die Notwendigkeit entfallen würde, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit zusätzlichen Mitteln zu versehen, um damit die Reduktion von NOx daraus zu bewirken, da das erfindungsgemäße neue und verbesserte Verfahren die Bildung von NOx das ansonsten durch die Verwendung derartiger zusätzlicher Mittel entfernt werden müßte, in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verhindert. Eine achte derartige Charakteristik besteht darin, daß sich ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht zur Anwendung in neuen Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht eignen würde. Eine neunte derartige Charakteristik besteht darin, daß sich ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht für die Nachrüstung zur Anwendung in existierenden Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht eignen würde.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung eines neuen und verbesserten Verfahrens, um damit die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens, um damit die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken, wobei die Reduktion der NOx-Emissionen aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht infolge der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bewerkstelligt wird.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wobei durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit einer selektiven unkatalytischen NOx-Reduktionsausstattung zu versehen.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wobei durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit einer selektiven katalytischen NOx-Reduktionsausstattung zu versehen.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens der stärkeren Minimierung der Nox-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wobei durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, entweder Ammoniak oder Harnsäure in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht einblasen zu müssen, um dadurch damit die Reduktion von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, das nicht nachteilig durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß durch seine Verwendung ein Entweichen von Ammoniak aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht veranlaßt wird, da durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, entweder Ammoniak oder Harnsäure, aus denen der Ammoniakverlust herrühren würde, in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht einzublasen.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, das nicht nachteilig durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß seine Verwendung die Verunreinigung der Asche davon mit Ammoniak oder Harnsäure veranlaßt, da durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht entweder Ammoniak oder Harnsäure einzublasen, woraus die Quelle der Verunreinigung der Asche herrühren würde.
  • Noch ein weiteres Verfahren der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, das die Bereitstellung und den Betrieb des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht stark vereinfacht, da durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit irgendwelchen zusätzlichen Mitteln zu versehen, die ansonsten erforderlich wären, um das Entfernen von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht in dem gleichen Ausmaß zu bewirken.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht, das die Bereitstellung und den Betrieb des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht viel preiswerter macht, da durch seine Verwendung die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit irgendwelchen zusätzlichen Mitteln zu versehen, die ansonsten erforderlich wären, um das Entfernen von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wizbelschicht in dem gleichen Ausmaß zu bewirken.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen neuen und verbesserten Verfahrens zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht, das sich zur Anwendung in neuen Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht eignet und gleichermaßen für die Nachrüstung zur Anwendung in existierenden Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht geeignet ist.
    • KURZE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um damit die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken, wobei die Reduktion der NOx-Emissionen aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht infolge der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bewerkstelligt wird. Dazu wird gemäß dem vorliegenden Verfahren der verstärkten Minimierung der NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht die Minimierung der NOx- Bildung sowohl durch vertikale als auch durch horizontale Stufung der Verbrennung von Brennstoff und Luft in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bewerkstelligt. Insbesondere wird durch einen Bodenrost Primärluft, d. h. verwirbelnde Luft, dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeführt. Die Funktion dieser Primärluft, d. h. der verwirbelnden Luft, besteht darin, den Brennstoff, das Sorptionsmittel und Asche in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu verwirbeln. Zusätzlich zu der Primärluft, d. h. der verwirbelnden Luft, wird auch Verbrennungsluft als untere Sekundärluft und obere Sekundärluft dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeführt, um die für eine richtige Verbrennung des Brennstoffs in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht sowie für NOx-Kontrolle erforderliche Luft bereitzustellen. Durch Brennstoffrutschen, die bei Betrachtung in der vertikalen Richtung zwischen den Stellen angeordnet sind, wo die untere Sekundärluft und die obere Sekundärluft dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeführt wird, wird Brennstoff in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht eingeleitet. Um die NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu minimieren, werden sowohl die untere Sekundärluftströmung als auch die obere Sekundärluftströmung sowohl in der vertikalen Richtung als auch in der horizontalen Richtung im Verlauf ihrer Einleitung in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht kontrolliert. Diese Kontrolle sowohl der unteren Sekundärluftströmung als auch der oberen Sekundärluftströmung sowohl in der vertikalen Richtung als auch der horizontalen Richtung geschieht zur Begrenzung der NOx-Bildung auf ein Minimum, indem in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht örtliche Stöchiometrien aufrechterhalten werden, die einer Ammoniakbildung nicht förderlich sind, d. h. niedrige Stöchiometrien, oder die einer direkten NOx-Bildung nicht förderlich sind, d. h. hohe Stöchiometrien. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der vorliegenden Erfindung sind die untere Sekundärluftströmung sowie die obere Sekundärluftströmung in der horizontalen Ebene sowie in der vertikalen Ebene im voraus eingestellt, um dadurch die Stöchiometrie örtlich in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu kontrollieren. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird diese Voreinstellung der unteren Sekundärluftströmung und der oberen Sekundärluftströmung außerdem durch die Verwendung örtlicher Dämpfer bewerkstelligt, die geeigneterweise für diesen Zweck in den Versorgungsleitungen, durch die die untere Sekundärluftströmung bzw. die obere Sekundärluftströmung jeweils dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeleitet werden, vorgesehen sind. Um zusammenzufassen: falls die Stöchiometrien in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht örtlich so in ihm kontrolliert werden können, daß sie in einem Bereich von ungefähr 70% Stöchiometrie zu 90% Stöchiometrie liegen, kann die NOx-Gesamtbildung dadurch in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht auf einem Minimum gehalten werden.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des Effekts, den die Stöchiometrie auf die NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht hat;
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann, teilweise im Schnitt;
  • Fig. 3 ist im größeren Maßstab eine Seitenansicht des unteren Teils des in Fig. 2 gezeigten Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann;
  • Fig. 4 ist eine Draufsicht des in Fig. 2 gezeigten Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann;
  • Fig. 5 ist in einem größeren Maßstab eine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 2 gezeigten Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in einem Dämpferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann;
  • Fig. 6, ähnlich Fig. 3, ist im größeren Maßstab eine Seitenansicht des unteren Teils des in Fig. 2 gezeigten Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum stärkeren Minimieren der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann, wobei aber der untere Teil des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht in mehrere sowohl vertikale Zonen als auch horizontale Zonen unterteilt gezeigt ist;
  • Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Luftzufuhrsystems, mit dem ein Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht ausgestattet ist, wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet wird; und
  • Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 7 gezeigte schematische Darstellung des Luftzufuhrsystems, mit dem ein Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht ausgestattet ist, wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet wird.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere zu ihrer Fig. 1 wird darin eine graphische Veranschaulichung des Effekts dargelegt, den die Stöchiometrie auf die NOx-Bildung in einem typischen Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht hat. Diese graphische Veranschaulichung wird durch die allgemein in Fig. 1 durch Bezugszahl 10 bezeichnete Kurve gezeigt. Wie aus Fig. 1 der Zeichnung ohne weiteres hervorgeht, steigt die NOx- Menge bei Stöchiometrien unter 70%. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß bei Abfall der Stöchiometrie auf sehr niedrige Werte, d. h. sehr unterstöchiometrisch wird, Ammoniak erzeugt wird. Dazu, falls die örtlichen Bedingungen, unter denen es in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu einer Verbrennung kommt, zu unterstöchiometrisch werden, d. h. beginnen, unter 70% Stöchiometrie abzusinken, wird während der Verbrennung des Brennstoffs aus dem Stickstoff in dem Brennstoff Ammoniak gebildet. Dieses Ammoniak wird dann später leicht im oberen Gebiet des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht zu NOx oxidiert, weil die Verbrennungsluft, d. h. Sekundärluft, die dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zugeführt wird, dort vorliegt.
  • Falls andererseits die örtlichen Bedingungen, unter denen es in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zur Verbrennung kommt, beginnen, über 90% Stöchiometrie anzusteigen, fällt wegen der schnellen Oxidation des Stickstoffs im Brennstoff wieder mehr NOx an. Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnung ist somit daraus ersichtlich, daß die Kurve 10 zwischen ungefähr 70% Stöchiometrie und ungefähr 90% Stöchiometrie im wesentlichen flach ist und daß die NOx-Bildung für Stöchiometrien im Bereich von ungefähr 70% Stöchiometrie und ungefähr 90% Stöchiometrie am geringsten ist. Aus Fig. 1 der Zeichnung ist dementsprechend ohne weiteres ersichtlich, daß zur Minimierung sowohl der Ammoniakoxidation als auch der direkten Stickstoffoxidation die örtlichen Stöchiometrien in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht in einem Bereich von ungefähr 70% Stöchiometrie und ungefähr 90% Stöchiometrie gehalten werden müssen, um die Verbrennung von Brennstoff darin zu bewirken. Wie aus der Kurve 10 ersichtlich ist, stellt dazu ein Fenster örtlicher Stöchiometrien, d. h. Stöchiometrien zwischen ungefähr 70% und ungefähr 90%, die maximale Produktion von N&sub2; und gleichzeitig die minimale Produktion von NOx aus der Verbrennung von Brennstoff in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht sicher.
  • Nunmehr als nächstes auf Fig. 2 der Zeichnung Bezug nehmend, wird darin allgemein durch die Bezugszahl 12 bezeichneter Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht des Typs dargestellt, mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet werden kann. Zu seiner Erörterung in diesem Text kann der Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 so angesehen werden, daß er mehrere Komponenten umfaßt. Dazu enthält der Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt, Brennstoffzuführmittel, die allgemein mit der Bezugszahl 14 bezeichnet sind, den Ofen, der allgemein mit der Bezugszahl 16 bezeichnet ist, den Zyklon, der allgemein mit der Bezugszahl 18 bezeichnet ist, das Ascherückführmittel, das allgemein mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist, das Luftzuführmittel, das allgemein mit der Bezugszahl 22 bezeichnet ist, das Verwirbelungsrostmittel, das allgemein mit der Bezugszahl 24 bezeichnet ist, und das Ascheentfernungsmittel, das allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnet ist.
  • Unter Fortführung der Beschreibung des Dampfgenerators mit zirkulierender Wirbelschicht 12, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt, kann das Brennstoffzuführmittel 14 davon die Zufuhr von Brennstoff in den Ofen 16 des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 bewirken. Dafür enthält das Brennstoffzuführmittel 14 eine in der Zeichnung durch die Bezugszahl 28 bezeichnete Brennstoffzuführung, auf der entsprechend bemessener fester Brennstoff von einer geeigneten Lieferquelle dafür abgelagert wird, die in der Zeichnung deshalb nicht gezeigt wird, um die Übersichtlichkeit der Veranschaulichung darin nicht zu beeinträchtigen. Die Brennstoffzuführung 28 transportiert auf bekannte Weise den richtig bemessenen festen Brennstoff, wie aus einer Bezugnahme auf Fig. 4 der Zeichnung am besten hervorgeht, zu mehreren Brennstoffrutschen, die zur leichteren Identifikation in der Zeichnung jeweils durch die gleiche Bezugszahl, d. h. Bezugszahl 30, bezeichnet sind. Von den Brennstoffrutschen 30 wird der Brennstoff dann in das Innere des Ofens 16 des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 befördert. Auf die Brennstoffrutschen 30 wird im folgenden Text weiter Bezug genommen.
  • Als nächstes wird auf den Ofen 16 des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 Bezug genommen, bei dem in seinem unteren Teil, der in Fig. 2 durch die Bezugszahl 32 bezeichnet ist, der von den Brennstoffrutschen 30 dort hineingeführte Brennstoff verbrannt wird, wie im folgenden Text ausführlicher beschrieben wird. Die Gase, die in Folge der Verbrennung von Brennstoff in dem unteren Teil 32 des Ofens 16 erzeugt werden, steigen durch den in Fig. 2 mit der Bezugszahl 34 bezeichneten oberen Teil des Ofens 16 nach oben und treten, wie in Fig. 2 durch Bezugszahl 36 bezeichnet, schließlich dort aus, wonach die Gase in den Zyklon 18 eintreten. Im Verlauf ihrer Aufwärtsströmung in dem Ofen 16 geben diese Gase auf bekannte Weise einen Teil der mit ihnen verbundenen Hitze ab. Dazu liegt mindestens ein Teil des oberen Teils 34 des Ofens 16 in Form von Wasserwänden vor, durch die Wasser veranlaßt wird, zu strömen, so daß es zu einer Wärmeübertragung zwischen dem durch die Wasserwände des Ofens 16 strömenden Wasser und den heißen Verbrennungsgasen kommt, während diese Gase das Innere des Ofens 16 durchqueren, bevor sie aus dem Ofen 16 in den Zyklon 18 austreten, wodurch das Wasser auf diese Weise in Dampf verwandelt wird.
  • Der Zyklon 18 wiederum ist so ausgelegt, daß er die Trennung von Feststoffen bewirkt, die in den heißen Gasen mitgeführt werden, die bei 36 aus dem Ofen 16 austreten und in den Zyklon 18 eintreten. Auf eine Weise, die den in der Industrie Beschäftigten wohlbekannt ist, werden diejenigen in den heißen Gasen mitgeführten Feststoffe, die eine vorbestimmte Größe überschreiten, auf herkömmliche Weise von den heißen Gasen während ihres Durchgangs durch den Zyklon 18 abgetrennt. Nachdem diejenigen Feststoffe, die eine vorbestimmte Größe überschreiten, von den heißen Gasen in dem Zyklon 18 abgetrennt worden sind, werden die heißen Gase dann weiterhin veranlaßt, aus dem Zyklon 18 durch seinen mit der in Fig. 2 mit der Bezugszahl 38 bezeichneten Auslaß auszutreten, wohingegen diejenigen Feststoffe, die eine vorbestimmte Größe überschreiten und während des Durchgangs der heißen Gase durch den Zyklon 18 abgetrennt worden sind, aus dem Zyklon 18 durch seinen in Fig. 2 durch die Bezugszahl 40 bezeichneten Auslaß austreten.
  • Die Feststoffe, die aus dem Zyklon 18 durch seinen Auslaß 40 austreten, werden dann mit Hilfe des Ascherückführmittels 20 zu dem unteren Teil 32 des Ofens 16 zurückgeführt. Das Ascherückführmittel 20 ist gemäß seiner dargestellten Ausführungsform so gezeigt, daß es eine Abdichtungswannen-Ascherückführung umfaßt. Dazu besteht das Ascherückführmittel 20 aus einem mit der Bezugszahl 42 bezeichneten ersten, sich nach unten erstreckenden Schenkel, dessen eines Ende in einer Fluidströmungsrelation mit dem Auslaß 40 des Zyklons 18 verbunden ist; einem mit der Bezugszahl 44 bezeichneten Abdichtungswannenmittel, mit dem das andere Ende des ersten, sich nach unten erstreckenden Schenkels 42 in Fluidströmungsrelation verbunden ist; und einem mit der Bezugszahl 46 bezeichneten zweiten, sich nach unten erstreckenden Schenkel, dessen eines Ende in Fluidströmungsrelation mit dem Abdichtungswannenmittel 44 verbunden ist und dessen anderes Ende in Fluidströmungsrelation mit dem unteren Teil 32 des Ofens 16 verbunden ist. Das Ascherückführmittel 20 funktioniert so, daß die Feststoffe nach dem Austritt aus dem Zyklon 18 durch seinen Auslaß 40 in den ersten, sich nach unten erstreckenden Schenkel 42 eintreten und durch ihn zu dem Abdichtungswannenmittel 44 strömen. Vor dem Abdichtungswannenmittel 44 treten die Feststoffe in den zweiten, sich nach unten erstreckenden Schenkel 46 ein und treten, nachdem sie durch ihn geströmt sind, in den unteren Teil 32 des Ofens 16 ein. Das Abdichtungswannenmittel 44 kontrolliert auf bekannte Weise die Strömung von Feststoffen durch es hindurch von dem ersten, sich nach unten erstreckenden Schenkel 42 zu dem zweiten, sich nach unten erstreckenden Schenkel 46 und kontrolliert dadurch auch die Strömung, d. h. die Menge, an Feststoffen, die von dem Zyklon 18 zu dem unteren Teil 32 des Ofens 16 zurückgeführt werden.
  • Da die Art des Aufbaus und die Funktionsweise des Luftzufuhrsystems, das ein Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verkörpern muß, wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung darin damit verwendet wird, unten in beträchtlicher Ausführlichkeit erörtert wird, wird angenommen, daß die folgende kurze Beschreibung des Luftzufuhrmittels 22 vorläufig genügt. Gemäß ihrer Veranschaulichung in Fig. 2 der Zeichnung ist das Luftzufuhrmittel 32 so aufgebaut, daß es so ausgelegt ist, daß es sowohl Primärluft als auch Verbrennungsluft, d. h. Sekundärluft, an den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 liefert.
  • Weiterfahrend, obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, um die Deutlichkeit der Veranschaulichung darin nicht zu beeinträchtigen, ist zu verstehen, daß das Luftzufuhrmittel 22 auf geeignete Weise in einer Fluidströmungsrelation mit einer geeigneten Luftversorgungsquelle verbunden ist, zum Beispiel einem Ventilator mit herkömmlichem Aufbau, usw. Diese nichtgezeigte geeignete Luftversorgungsquelle ist so ausgelegt, daß sie als eine Versorgungsquelle für Primärluft sowie eine Versorgungsquelle für Verbrennungsluft, d. h. Sekundärluft, dient. Diese nichtgezeigte geeignete Luftversorgungsquelle ist als solche in Fluidströmungsrelation mit dem in Fig. 2 allgemein mit der Bezugszahl 48 bezeichneten Primärluftkanal verbunden und in Fluidströmungsrelation mit dem in Fig. 2 allgemein mit der Bezugszahl 50 bezeichneten Verbrennungsluftkanal, d. h. Sekundärluftkanal, verbunden. Der Primärluftkanal 48 ist so ausgelegt, daß er die dadurch von der nichtgezeigten geeigneten Versorgungsquelle davon empfangene Luft zu dem Verwirbelungsrostmittel 24 schickt, von wo aus diese Luft auf herkömmliche Weise in Form von Primärluft, d. h. Verwirbelungsluft, in den unteren Teil 32 des Ofens 16 geblasen wird. Dazu enthält der Primärluftkanal 48 gemäß seiner Veranschaulichung in Fig. 2 einen ersten und einen zweiten, sich horizontal erstreckenden Abschnitt, die durch die Bezugszahlen 48a bzw. 48b bezeichnet sind, einen mit der Bezugszahl 48c bezeichneten, sich nach unten erstreckenden Abschnitt, der den ersten, sich horizontal erstreckenden Abschnitt 48a in Fluidströmungsrelation mit dem zweiten, sich horizontal erstreckenden Abschnitt 48b verbindet und einen mit der Bezugszahl 48d bezeichneten, sich nach oben erstreckenden Abschnitt, der den zweiten, sich horizontal erstreckenden Abschnitt 48b in Fluidströmungsrelation mit dem Verwirbelungsrostmittel 24 verbindet.
  • Was den Sekundärluftkanal 50 betrifft, so ist er so ausgelegt, daß er die Verbrennungsluft, die er dadurch von der nichtgezeigten geeigneten Versorgungsquelle dafür empfängt, dem unteren Teil 32 des Ofens 16 in einer ersten vertikalen Ebene in Form von Sekundärluft auf oberem Niveau und in einer zweiten vertikalen Ebene in Form von Sekundärluft auf unterem Niveau zuführt. Dazu enthält der Sekundärluftkanal 50 gemäß seiner Veranschaulichung in Fig. 2 ein erstes, sich nach unten erstreckendes Kanalmittel, das mit der Bezugszahl 50a bezeichnet ist, mit Hilfe dessen die Sekundärluft auf oberem Niveau zu dem unteren Teil 32 des Ofens 16 geführt wird und ein mit der Bezugszahl 50b bezeichnetes zweites, sich nach unten erstreckendes Kanalmittel, mit dem die Sekundärluft auf unterem Niveau dem unteren Teil des Ofens 16 zugeführt wird.
  • Die verbleibende Komponente der Komponenten des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12, die hier noch nicht beschrieben worden ist, ist das Ascheentfernungsmittel 26, das nun hier beschrieben wird. Das Ascheentfernungsmittel 26 ist so ausgelegt, daß es das Entfernen von Asche, wie erforderlich, aus dem unteren Teil 32 des Ofens 16 des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 bewirkt. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnung am besten zu verstehen ist, enthält das Ascheentfernungsmittel 26 dazu einen mit der Bezugszahl 52 bezeichneten, sich nach unten erstreckenden Schenkel und ein mit der Bezugszahl 54 bezeichnetes Schneckenfördermittel. Gemäß der den Beschäftigten in der Industrie wohlbekannten Funktionsweise des Ascheentfernungsmittels 26 wird, wenn Asche aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 entfernt werden muß, diese Asche veranlaßt, von dem unteren Teil 32 des Ofens 16 aus in den sich nach unten erstreckenden Schenkel 52 einzutreten. Nach dem Strömen durch den sich nach unten erstreckenden Schenkel 52 wird die Asche, die aus dem unteren Teil 32 des Ofens 16 entfernt werden soll, von dem Schneckenfördermittel 54 empfangen. Das Schneckenfördermittel 54 ist so ausgelegt, daß es auf herkömmliche Weise den Austrag der aus dem unteren Teil 32 des Ofens 16 entfernten und von dem Schneckenfördermittel 54 empfangenen Asche aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 bewirkt.
  • Aus der vorangegangenen Beschreibung davon und der Veranschaulichung davon in der Zeichnung sollte somit ohne weiteres ersichtlich sein, daß der Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 zwei Sekundärluftniveau verkörpert, d. h. ein oberes Sekundärluftniveau und ein unteres Sekundärluftniveau. Weiterhin sollte daraus ohne weiteres ersichtlich sein, daß die Sekundärluft, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 durch die mit der Bezugszahl 32a bezeichnete Vorderwand davon eingeblasen werden soll, dort mit Hilfe des ersten, sich nach unten erstreckenden Kanals 50a im Fall des oberen Sekundärluftniveaus und mit Hilfe des zweiten, sich nach unten erstreckenden Kanals 50b im Fall des unteren Sekundärluftniveaus zugeführt wird. Wie aus einer Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, wird außerdem die Sekundärluft auf oberem Niveau durch die Vorderwand 32a des unteren Teils 32 des Ofens 16 über der Stelle an der Vorderwand 32a eingeblasen, an der der Brennstoff aus den Brennstoffrutschen 30 in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt. Andererseits wird die Sekundärluft auf unterem Niveau, wie aus einer Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, durch die Vorderwand 32a des unteren Teils 32 des Ofens 16 unter der Stelle an der Vorderwand 32a eingeblasen, an der der Brennstoff von den Brennstoffrutschen 30 in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt. Zusätzlich zu der Sekundärluft auf oberem Niveau und der Sekundärluft auf unterem Niveau, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 durch seine Vorderwand 32a eingeblasen werden, werden gemäß der in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 sowohl Sekundärluft auf oberem Niveau als auch Sekundärluft auf unterem Niveau auch durch die mit der Bezugszahl 32b bezeichnete Rückwand des unteren Teils 32 des Ofens 16 eingeblasen. Die Sekundärluft auf oberem Niveau, die durch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingeblasen wird, wird vorzugsweise in gleicher Ebene mit der Sekundärluft auf oberem Niveau eingeblasen, die durch die Vorderwand 32a in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingeblasen wird. Gleichermaßen wird die Sekundärluft auf unterem Niveau, die durch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingeblasen wird, vorzugsweise in gleicher Ebene mit der Sekundärluft auf unterem Niveau eingeblasen, die durch die Vorderwand 32a in den unteren Teil des Ofens 16 eingeblasen wird. Obwohl der Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, wie in der Zeichnung dargestellt, so ausgelegt ist, daß Brennstoff nur durch die Vorderwand 32a in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingespeist wird, so ist zu verstehen, daß Brennstoff auch durch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingespeist werden könnte, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
  • Als nächstes wird auf Fig. 3 der Zeichnung Bezug genommen, wo der untere Teil 32 des Ofens 16 im vergrößerten Maßstab dargestellt ist, wodurch seine Merkmale in größerer Ausführlichkeit als in Fig. 2 gezeigt werden. Wie am besten unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Zeichnung zu verstehen ist, sind die Primärluft, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 durch das Verwirbelungsrostmittel 24 eingeblasen wird; die Sekundärluft auf unterem Niveau, die sowohl durch die Vorderwand 32a als auch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingeblasen wird; der Brennstoff, der durch die Vorderwand 32a in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingespeist wird; die Sekundärluft auf oberem Niveau, die sowohl durch die Vorderwand 32a als auch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingeblasen wird, bei Betrachtung bezüglich der vertikalen Achse des Ofens 16 jeweils sequentiell angeordnet. Eine derartige Anordnung der Primärluft, des Brennstoffs und der beiden Sekundärluftniveaus, d. h. die sequentielle Anordnung davon in der vertikalen Richtung, ist in der Industrie üblich. Auf der Basis einer derartigen Anordnung der Primärluft, des Brennstoffs und der beiden Sekundärluftniveaus wird veranlaßt, daß ungefähr 50% bis 60% der Gesamtluftmenge, die dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 zugeführt wird, durch das Verwirbelungsrostmittel 24 in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintreten. Es wird veranlaßt, daß im wesentlichen die gesamten verbleibenden 40% bis 50% der Gesamtluftmenge, die dem Dämpferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 zugeführt wird, als Sekundärluft auf oberem Niveau und Sekundärluft auf unterem Niveau in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintreten, obwohl eine sehr geringe Menge dieser verbleibenden 40% bis 50% der Gesamtluftmenge möglicherweise durch andere Mittel in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 eintreten kann.
  • Es folgt nun eine Diskussion der Fig. 4 und 5 der Zeichnung. Diesbezüglich ist Fig. 4, wie oben erwähnt, eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 sowie andere Komponenten, wohingegen Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich Fig. 4 ist, die in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, so daß die darin gezeigten Merkmale mit größerer Ausführlichkeit als in Fig. 4 gezeigt sind. Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Zeichnung sind die Eingänge der Brennstoffzuführrutschen 30 zu dem unteren Teil 32 des Ofens 16 in Fig. 5 zur leichteren Bezugnahme darauf durch dunkle Ellipsen gezeigt, die in Fig. 5 jeweils mit der gleichen Bezugszahl 56 bezeichnet sind. Zur einfacheren Bezugnahme darauf sind auch die Punkte des Einblasens der Sekundärluft auf niedrigem Niveau in Fig. 5 mit Hilfe der innersten Reihen von Kreuzen gezeigt, wobei jedes der einzelnen dieser Kreuze in Fig. 5 mit der gleichen Bezugszahl 58 bezeichnet ist, während zur einfacheren Bezugnahme darauf die Punkte des Einblasens der Sekundärluft auf oberem Niveau in Fig. 5 mit Hilfe der äußersten Reihen von Kreuzen gezeigt worden sind, wobei jedes der einzelnen dieser Kreuze in Fig. 5 mit der gleichen Bezugszahl 60 bezeichnet ist. Schließlich wird der Bereich, in dem Primärluft zum Eintritt von dem Verwirbelungsrostmittel 24 aus in den unteren Teil 32 des Ofens 16 veranlaßt wird, zur leichteren Bezugnahme darauf in Fig. 5 der Zeichnung durch die beiden beabstandeten gestrichelten Linien identifiziert, die in Fig. 5 jeweils mit der gleichen Bezugszahl 62 bezeichnet sind. Obwohl die Stellen der Einblaspunkte der Sekundärluft auf unterem Niveau und der Sekundärluft auf oberem Niveau in Fig. 5 der Zeichnung durch darin mit den Bezugszahlen 58 beziehungsweise 60 bezeichnete Kreuze gezeigt sind, ist zu verstehen, daß die eigentliche Anordnung dieser Einblaspunkte in Wirklichkeit etwas von der in Fig. 5 graphisch dargestellten abweichen kann. Jede derartige Abweichung zwischen der eigentlichen Anordnung davon und der graphischen Darstellung davon in Fig. 5 wird jedoch weder unter dem Gesichtspunkt der Anwendbarkeit auf Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wie etwa den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, der in der Zeichnung der vorliegenden Anmeldung dargestellt ist, noch was die Möglichkeit betrifft, das Verfahren der vorliegenden Erfindung verstehen zu können, als wesentlich erachtet.
  • Wie hier schon oben erwähnt, hat sich herausgestellt, daß Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht allgemein gesprochen keine guten lateralen Brennstoff-Luft-Mischcharakteristiken aufweisen. Dies kann man unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Zeichnung verstehen. Dazu sind die Grenzen der lateralen Brennstoffmischung zum leichteren Verständnis in Fig. 5 mit den gestrichelt gezeichneten Kreisen gezeigt worden, die darin jeweils mit der gleichen Bezugszahl 64 bezeichnet sind. Wie aus einer Bezugnahme auf Fig. 5 der Zeichnung ohne weiteres hervorgehen sollte, sind die Bereiche in den gestrichelt gezeichneten Kreisen 64 brennstoffreiche Bereiche. Dazu haben Tests gezeigt, daß das laterale Mischen von Brennstoff und Luft im unteren Teil 32 des Ofens 16 nur bis in eine Entfernung von ungefähr sechs Fuß von dem Brennstoffeintrittspunkt erfolgen kann, d. h. von den Eingängen 56 der Brennstoffzuführrutschen 30. Infolgedessen bildet der Brennstoff, der bei jedem der Brennstoffzuführrutscheneingänge 56 in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, im allgemeinen in dem Ofen 16 eine Fahne in vertikaler Richtung. Auf der Grundlage von Testmessungen hat sich außerdem herausgestellt, daß diese Fahne brennstoffreich bleibt und hohe Konzentrationen an Kohlenmonoxid aufweist. Außerdem hat sich herausgestellt, daß auf dem Niveau der Brennstoffzuführrutschen 30 die örtliche Stöchiometrie sehr unterstöchiometrisch ist und daß, wie von der Kurve 10 in Fig. 1 zu erwarten wäre, ein großer Teil des Brennstoffstickstoffs Ammoniak bildet, das bei späterer Verbrennung in dem Ofen 16 zu der Bildung von zusätzlichem NOx führt. Außerdem sollte aus einer Bezugnahme auf Fig. 5 der Zeichnung ohne weiteres hervorgehen, daß es in dem unteren Teil 32 des Ofens 16 einen relativ großen Bereich gibt, d. h. den außerhalb der gestrichelt gezeichneten Kreise 64 liegenden Bereich, und deshalb außerhalb der oben beschriebenen Brennstoffahne. Dieser Bereich, d. h. derjenige, der außerhalb der gestrichelt gezeichneten Kreise 64 liegt, ist extrem luftreich, da der größte Teil des Brennstoffs nicht lateral dorthin wandert. Somit wird in diesem Bereich, d. h. in dem Bereich, der außerhalb der gestrichelt gezeichneten Kreise 64 liegt, etwaiger Brennstoffstickstoff, der darin freigesetzt wird, ohne weiteres direkt zu NOx umgewandelt.
  • Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Zeichnung gleicht Fig. 6 im wesentlichen der Fig. 3 der Zeichnung, mit Ausnahme der Tatsache, daß der untere Teil 32 des Ofens 16 in Fig. 6 als in vier Zonen aufgeteilt gezeigt ist, d. h. Zone 1, die darin allgemein mit der Bezugszahl 66 bezeichnet ist; Zone 2, die darin allgemein mit der Bezugszahl 68 bezeichnet ist; Zone 3, die darin allgemein mit der Bezugszahl 70 bezeichnet ist; und Zone 4, die darin allgemein mit der Bezugszahl 72 bezeichnet ist. Der untere Teil 32 des Ofens 16 ist in Fig. 6 als in die oben beschriebenen vier Zonen aufgeteilt gezeigt, um dadurch in diesem Text eine Erläuterung, wie NOx in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht, wie etwa dem in der Zeichnung der vorliegenden Anmeldung dargestellten Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, erzeugt wird, zu erleichtern. Um in diesem Text zu erläutern, wie NOx in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht erzeugt wird, werden sowohl der vertikale als auch der horizontale Stufungsaspekt eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht, wie etwa des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12, als kombiniert betrachtet. Dazu wird im folgenden ein Veranschaulichungsbeispiel der Art und Weise dargelegt, wie es in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zur NOx-Erzeugung kommt, wie etwa durch Veranschaulichung und nicht als Begrenzung, einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, der die Struktur des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht 12 verkörpert. Es wird hier auch die Tatsache angemerkt, daß sich dieses Veranschaulichungsbeispiel auf die folgenden Annahmen gründet: 50% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, treten als Verwirbelungsluft, d. h. Primärluft, durch das Verwirbelungsrostmittel 24 ein; 25% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, treten als Sekundärluft auf unterem Niveau ein, während die restlichen 25% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, als Sekundärluft auf oberem Niveau eintreten; 100% des in dem Ofen 16 verbrannten Brennstoffs werden in der am nächsten zu den Brennstoffzuführrutscheneingängen 56 gelegenen Hälfte des Planbereichs des Ofens 16 verbrannt; und die Gesamtstöchiometrie in dem Ofen 16 beläuft sich auf 1, 2, d. h. der Ofen 16 erhält einen Überschuß von 20% Luft.
  • Auf der Grundlage der vorausgegangenen Annahmen weist Zone 1, d. h. der mit der Bezugszahl 66 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, somit die Hälfte der Primärluft, die Hälfte der Sekundärluft auf unterem Niveau und die ganze Brennstoffverbrennung auf. Die örtliche Stöchiometrie als solche in Zone 1, d. h. Bereich 66, beläuft sich auf 45%. Zone 3, d. h. der mit der Bezugszahl 70 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16 weist die Hälfte der Sekundärluft auf oberem Niveau sowie die Gase und den Brennstoff auf, die von Zone 1, d. h. dem Bereich 66, nach oben dort hineinströmen. Die örtliche Stöchiometrie als solche in der Zone 3, d. h. Bereich 70, beläuft sich auf 60%. Schließlich bestehen Zone 2, d. h. der mit der Bezugszahl 68 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, und Zone 4, d. h. der mit der Bezugszahl 72 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, im wesentlichen nur aus Luft.
  • Dieses Veranschaulichungsbeispiel mag zwar etwas extrem erscheinen, doch zeigt es dennoch, daß der Bereich 66, wo der Brennstoff verbrannt wird, d. h. Zone 1, stark reduzierend ist, d. h. örtlich sehr unterstöchiometrisch, und zwar soweit, daß der Stickstoff in dem Brennstoff als N&sub2; und Ammoniak freigesetzt wird. Weiterhin sollte aus dem vorangegangenen Veranschaulichungsbeispiel offensichtlich sein, daß das Gas aus der Zone 1, d. h. Bereich 66, in Zone 3, d. h. Bereich 70, wegen der Sekundärluft auf oberem Niveau etwas oxidiert wird, aber noch sehr reduzierend ist, d. h. unterstöchiometrisch. Auf dem oberen Niveau des unteren Teils 32 des Ofens 16 liefert das Vermischen von reduzierenden Gasen aus Zone 3, d. h. Bereich 70, mit oxidierenden Gasen aus Zone 4, d. h. Bereich 72, eine vollständige Verbrennung, oxidiert aber auch das in Zone 3, d. h. Bereich 70, erzeugte Ammoniak zu NOx. Zusammenfassend wird somit deutlich, daß die Anordnung aus Luft- und Brennstoffbefeuerung gemäß dem in diesem Text dargelegten Veranschaulichungsbeispiel, das bisher in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht in der Regel verwendet wird, nicht die niedrigstmögliche NOx-Bildung erzeugt, die mit einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht erreichbar ist. Im Grunde ist dies auf das Vorliegen von stark reduzierenden, d. h. sehr unterstöchiometrischen Bedingungen in Zone 1, d. h. Bereich 66, zurückzuführen, was dazu führt, daß der Brennstoff in diesem Bereich unter Erzeugung von Ammoniak umgesetzt wird. Wie durch die Kurve 10 in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt, ist ein Betrieb in einem Gebiet, das Ammoniak erzeugt, vom Standpunkt der Minimierung der NOx-Bildung aus gesehen nicht optimal.
  • Im Gegensatz zu dem obigen besteht der Ansatz, der gemäß dem Verfahren verwendet wird, das der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung darin, die Stufenverbrennung nicht nur vertikal, d. h. entlang der Höhe des Ofens 16, sondern auch lateral, d. h. von Seite zu Seite, in dem Ofen 16 durchzuführen. Tests haben gezeigt, daß dadurch NOx insgesamt unter die Niveaus reduziert wird, die erreicht werden können, wenn nur eine vertikale Stufung eingesetzt wird. Es wird eine laterale sowie eine vertikale Stufung der Brennstoff- Luft-Verbrennung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durch örtliches Kontrollieren der Luftströmung zu strategischen Einblaspunkten sowohl der Sekundärluft auf oberem Niveau als auch der Sekundärluft auf unterem Niveau bewerkstelligt, um dadurch die Stöchiometrie örtlich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16 zu kontrollieren. Gemäß der besten Ausführungsform der Erfindung und wie unten weiter in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 7 und 8 der Zeichnung erörtert, werden dazu die Sekundärluft auf oberem Niveau sowie die Sekundärluft auf unterem Niveau jeweils vor ihren jeweiligen Einblaspunkten in den unteren Teil 32 des Ofens 16, d. h. entlang der Peripherie des Ofens 16, individuell gedämpft, um auf diese Weise eine Verteilung der Luftströmung in den unteren Teil 32 des Ofens 16 zu bewirken. Auf diese Weise, d. h. durch Kontrollieren der örtlichen Stöchiometrie in allen Bereichen des Ofens 16 des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht wird die NOx-Bildung darin auf ein Minimum reduziert. Durch Einsatz des Verfahrens der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wie etwa dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, mit dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, NOx- Emissionsniveaus zu erhalten, die denen vergleichbar sind, die von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht erhalten werden können, in dem nur eine vertikale Stufung verwendet wird, aber nur dann, wenn letzterer Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht auch mit einer selektiven unkatalytischen NOx- Reduktionsausstattung versehen ist. Um nämlich die NOx- Emissionsniveaus zu erreichen, die von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht erhalten werden können, mit dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muß Ammoniak eingesetzt werden, um die NOx-Emissionsniveaus von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu senken, bei dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht zum Einsatz kommt, d. h. von einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, bei dem nur eine vertikale Stufung verwendet wird.
  • Um zu wiederholen: damit eine Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht erreicht werden kann, ist es wesentlich, daß die örtlichen Stöchiometrien in Zone 1, d. h. Bereich 66, und Zone 3, d. h. Bereich 70, wie durch die Kurve 10 in Fig. 1 gezeigt, in einem Bereich von 70% Stöchiometrie bis 90% Stöchiometrie gehalten werden. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht werden dementsprechend die Sekundärluft auf oberem Niveau als auch die Sekundärluft auf unterem Niveau wie erforderlich zu der Vorderwand 32a des unteren Teils 32 des Ofens 16 im voraus eingestellt, um auf diese Weise die örtlichen Stöchiometrien derart anzuheben, daß die örtlichen Stöchiometrien in Zone 1, d. h. Bereich 66, und Zone 3, d. h. Bereich 70, im Bereich von 70% Stöchiometrie bis 90% Stöchiometrie liegen. Dazu wird durch Anheben der örtlichen Stöchiometrien in Zone 1, d. h. Bereich 66, und Zone 3, d. h. Bereich 70, die Ammoniakbildung auf ein Minimum reduziert, und infolgedessen wird gleichzeitig die Menge gebildeten Ammoniaks, die später zu NOx oxidiert wird, auf ein Minimum reduziert. Zusätzlich zu der stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht gibt es auch andere Vorzüge, die sich aus der Verwendung der vorliegenden Erfindung ableiten lassen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung wegen des höheren Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses auch der Kohlenstoffverlust und die Bildung an flüchtigen organischen Komponenten (VOC) und Kohlenmonoxid ebenfalls auf ein Minimum reduziert werden, und daß die SOx-Einfangung wegen der schnelleren Oxidierung von Brennstoffschwefel zu SOx verstärkt wird.
  • Zur Veranschaulichung, wie das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 verstärkt, wird in diesem Text das folgende Veranschaulichungsbeispiel geliefert. Für die Zwecke dieses Veranschaulichungsbeispiels sind die folgenden Annahmen angestellt worden: 50% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, treten als Verwirbelungsluft, d. h. Primärluft, durch das Verwirbelungsrostmittel 24 ein, 40% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintritt, treten ganz durch die Vorderwand 32a als Sekundärluft auf unterem Niveau ein, während die restlichen 10% der Gesamtluftmenge, die in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintreten, als Sekundärluft auf oberem Niveau eintreten; 100% des in dem Ofen 16 verbrannten Brennstoffs werden in der den Brennstoffzuführrutscheneingängen 56 am nächsten liegenden Hälfte des Planbereichs des Ofens 16 verbrannt: und die Gesamtstöchiometrie in dem Ofen 16 beträgt 1, 2, d. h. der Ofen 16 erhält einen Überschuß von 20% Luft.
  • Auf der Grundlage der obigen Annahmen weist somit Zone 1, d. h. der mit der Bezugszahl 66 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, die Hälfte der Verwirbelungsluft, d. h. der Primärluft, die ganze Sekundärluft auf unterem Niveau und die ganze Brennstoffverbrennung auf. Die örtliche Stöchiometrie in der Zone 1, d. h. dem Bereich 66, beträgt als solche 70%. Zone 3, d. h. der mit der Bezugszahl 70 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16 weist die Hälfte der Sekundärluft auf oberem Niveau sowie die Gase und den Brennstoff auf, die von Zone 1, d. h. dem Bereich 66, nach oben dort hineinströmen Die örtliche Stöchiometrie als solche in der Zone 3, d. h. Bereich 70, beläuft sich auf 75%.
  • Schließlich bestehen Zone 2, d. h. der mit der Bezugszahl 68 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, und Zone 4, d. h. der mit der Bezugszahl 72 bezeichnete Bereich in dem unteren Teil 32 des Ofens 16, im wesentlichen nur aus Luft.
  • Aus dem obigen Veranschaulichungsbeispiel sollte deshalb ohne weiteres offensichtlich sein, daß für den Fall, daß die Sekundärluft auf unterem Niveau, die ansonsten durch die Rückwand 32b in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eintreten würde, stattdessen durch die Vorderwand 32a als Sekundärluft auf unterem Niveau eingespeist wird, die örtliche Stöchiometrie in jeder der Zonen 1 und 3 dann in dem gewünschten Bereich von 70% Stöchiometrie bis 90% Stöchiometrie liegt, so daß die Ammoniakbildung darin auf ein Minimum reduziert wird und gleichzeitig die spätere Oxidation von Ammoniak zu NOx ebenfalls auf ein Minimum reduziert wird. In der eigentlichen Praxis umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung viele Kombinationen aus vertikaler und horizontaler Voreinstellung von Luft, die zu dem Zweck verwendet werden können, die Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sind diese Kombinationen aus vertikaler und horizontaler Voreinstellung der Luft außerdem ausgelegt, auf der Grundlage der Reaktionsfähigkeit des in einem bestimmten Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht verbrannten Brennstoffs sowie auf der Grundlage von geometrisch heil Faktoren, die dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu eigen sind, in dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Minimierung der NOx-Emissionsniveaus daraus eingesetzt werden soll, für jeden Fall einzeln optimiert zu werden.
  • Zusammenfassend hat sich herausgestellt, daß die Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht durch sowohl vertikale als auch horizontale Stufung der Verbrennung von Brennstoff und Luft darin verstärkt werden kann. Dazu wird Verwirbelungsluft, d. h. Primärluft, durch das Verwirbelungsrostmittel 24 in den unteren Teil 32 des Ofens 16 eingespeist, um Luft zum Verwirbeln des Brennstoffs, des Sorptionsmittels und der Asche in dem Ofen 16 bereitzustellen. Verbrennungsluft, d. h. Sekundärluft, wird dem Ofen 16 als Sekundärluft auf unterem Niveau und Sekundärluft auf oberem Niveau zugeführt, um die für die richtige Verbrennung und für die Kontrolle der NOx-Bildung erforderliche Luft zu liefern. Brennstoff tritt in den Ofen 16 durch Brennstoffrutschen 30 ein, die zwischen den Einblaspunkten der Sekundärluft auf unterem Niveau und den Einblaspunkten der Sekundärluft auf oberem Niveau angeordnet sind. Brennstoffrutschen 30 und Einblaspunkte von Sekundärluft auf oberem Niveau sowie Einblaspunkte von Sekundärluft auf unterem Niveau können, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, entlang der horizontalen Ebene auf einer beliebigen oder mehreren der Wände des Ofens 16, z. B. Vorderwand 32a, Rückwand 32b usw. angeordnet sein.
  • Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht, wie etwa dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12, der in der Zeichnung der vorliegenden Anmeldung dargestellt ist, die Sekundärluftströmung auf oberem Niveau und die Sekundärluftströmung auf unterem Niveau jeweils sowohl in der vertikalen Richtung als auch in der horizontalen Richtung kontrolliert. Der Beweggrund dafür ist die Aufrechterhaltung einer örtlichen Stöchiometrie von zwischen 70% Stöchiometrie und 90% Stöchiometrie, d. h. einer örtlichen Stöchiometrie, die gemäß der Kurve 10 in Fig. 1 für die Ammoniakbildung nicht förderlich ist, d. h. niedrige Stöchiometrie, oder für die direkte NOx-Bildung nicht förderlich ist, d. h. hohe Stöchiometrie. Gemäß der besten Ausführungsform der Erfindung und wie am besten unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 der Zeichnung zu verstehen ist, wird dies durch Voreinstellung sowohl der Sekundärluftströmung auf oberem Niveau als auch der Sekundärluftströmung auf unterem Niveau unter Verwendung örtlicher Dämpfer bewerkstelligt, wobei letztere in den Fig. 7 und 8 mit den Bezugszahlen 74 beziehungsweise 76 bezeichnet sind. Wie am besten unter Bezugnahme auf Fig. 8 der Zeichnung zu verstehen ist, werden zu diesem Zweck vorzugsweise mehrere derartige örtliche Dämpfer verwendet, d. h. ein jedem Einblaspunkt von Sekundärluft auf oberem Niveau zugeordneter örtlicher Dämpfer 74 und ein jedem Einblaspunkt von Sekundärluft auf unterem Niveau zugeordneter örtlicher Dämpfer 76. Diese örtlichen Dämpfer 74 und 76 sind so ausgelegt, daß durch ihre Verwendung, d. h. durch die Voreinstellung der Sekundärluftströmung infolge der individuellen Positionierung davon, die Stöchiometrie örtlich in dem Ofen 16 so kontrolliert werden kann, daß sie in einem Bereich von 70% Stöchiometrie bis 90% Stöchiometrie liegt, und deshalb kann die Minimierung der NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht 12 dadurch verstärkt werden.
  • Als Wiederholung folgen einige der aus der Verwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht zu erzielenden Vorzüge. Eine Stufung in der horizontalen Ebene sowie der vertikalen Ebene führt zu weniger NOx- Bildung, als durch eine Stufung nur in der vertikalen Ebene erreichbar ist. Infolgedessen erübrigt sich die Verwendung einer selektiven unkatalytischen NOx- Reduktionsausstattung, die ansonsten erforderlich wäre, wenn eine Stufung nur in der vertikalen Ebene zum Einsatz kommt. Mit der Eliminierung einer selektiven unkatalytischen NOx-Reduktionsausstattung wird gleichzeitig eine Abnahme der Kapitalkosten sowie eine Abnahme der Betriebskosten realisiert, die mit der Lieferung des Ammoniaks oder der Harnsäure verbunden sind, die ansonsten für den Einsatz der selektiven unkatalytischen NOx-Reduktionsausstattung erforderlich sind. Dadurch, daß die Notwendigkeit zur Verwendung von Ammoniak oder Harnsäure entfällt, entfällt weiterhin gleichzeitig die Notwendigkeit, gefährliche Chemikalien, d. h. Ammoniak oder Harnsäure, zu transportieren oder zu speichern, und außerdem entfällt gleichzeitig der Ammoniakverlust aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht und das Potential einer Reaktion zwischen Ammoniak und Chloriden oder 503, was zu Undurchsichtigkeit führt. Zusammengefaßt wird durch die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung keine den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht betreffende zusätzliche Ausstattung notwendig, und außerdem erstehen keine weiteren Kosten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit ein neues und verbessertes Verfahren bereitgestellt worden, um damit die Reduktion von NOx-Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken. Außerdem ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfähren bereitgestellt worden, um damit die Reduktion von NOx- Emissionen aus einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken, wobei die Reduktion von NOx- Emissionen aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht infolge einer stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bewerkstelligt wird. Außerdem ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, durch dessen Einsatz die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit selektiver unkatalytischer NOx-Reduktionsausstattung zu versehen. Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, durch dessen Einsatz die Notwendigkeit entfällt, in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht entweder Ammoniak oder Harnsäure einblasen zu müssen, um auf diese Weise damit die Reduktion von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht zu bewirken. Zudem ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, das durch die Tatsache nicht nachteilig gekennzeichnet ist, daß durch seinen Einsatz ein Ammoniakverlust aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht hervorgerufen wird, da durch seinen Einsatz die Notwendigkeit entfällt, in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht entweder Ammoniak oder Harnsäure einzublasen, von wo der Ammoniakverlust herrühren würde. Weiter ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, das durch die Tatsache nicht nachteilig gekennzeichnet ist, daß durch seinen Einsatz die Verunreinigung der Asche davon mit Ammoniak oder Harnsäure verursacht wird, da durch den Einsatz davon die Notwendigkeit entfällt, in den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht entweder Ammoniak oder Harnsäure einzublasen, von wo die Quelle der Verunreinigung der Asche herrühren würde. Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, das die Bereitstellung und den Betrieb des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht viel einfacher gestaltet, da durch seinen Einsatz die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit etwaigen zusätzlichen Mitteln zu versehen, die ansonsten erforderlich wären, um das Entfernen von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht in dem gleichen Ausmaß zu bewirken. Als vorletzter Punkt ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, das die Bereitstellung und den Betrieb des Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht viel preiswerter gestaltet, da durch seinen Einsatz die Notwendigkeit entfällt, den Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht mit etwaigen zusätzlichen Mitteln zu versehen, die ansonsten erforderlich wären, um das Entfernen von NOx aus dem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht in dem gleichen Ausmaß zu bewirken. Letztlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein derartiges neues und verbessertes Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx-Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht bereitgestellt worden, das sich für die Anwendung in neuen Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht eignet und gleichermaßen für die Nachrüstung zur Anwendung in existierenden Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschicht geeignet ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur stärkeren Minimierung der NOx- Bildung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht (12) mit einem unteren Ofenteil (32), mehreren Zuführpunkten (30) zum Einblasen von Brennstoff in den unteren Ofenteil (32) und mehreren Sekundärlufteinblaspunkten (58, 60) zum Einblasen von Sekundärluft in den unteren Ofenteil (32), bestehend aus den folgenden Schritten:
a. Einblasen von Verwirbelungsluft in den unteren Teil des Ofens, um damit die Verwirbelung des Brennstoffs zu bewirken;
b. Einblasen von Brennstoff an den mehreren Zuführpunkten (30) in den unteren Ofenteil (32);
c. Einblasen von Sekundärluft auf unterem Niveau in den unteren Ofenteil (32) durch diejenigen bestimmten Sekundärlufteinblaspunkte (58), die unter jedem individuellen Brennstoffzuführpunkt (30) angeordnet sind, wobei einer der mehreren Brennstoffzuführpunkte (30) und ein entsprechender der bestimmten Sekundärlufteinblaspunkte (58) eine individualisierte, sich horizontal erstreckende örtliche Zone definieren; und
d. Einblasen von Sekundärluft auf oberem Niveau in den unteren Ofenteil (32) durch den Rest der Sekundärlufteinblaspunkte (60), die über jedem individuellen Brennstoffzuführpunkt (30) angeordnet sind, wobei einer der mehreren Brennstoffzuführpunkte (30) und ein entsprechender der restlichen Sekundärlufteinblaspunkte (60) eine andere individualisierte, sich horizontal erstreckende örtliche Zone definieren und das Einblasen von Sekundärluft auf unterem und oberem Niveau in den unteren Ofenteil (32) sowohl in der horizontalen Ebene als auch der vertikalen Ebene im voraus eingestellt ist, um eine Stufung sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung des unteren Ofenteils (32) zu bewirken und dadurch die Stöchiometrie in jeder der individualisierten, sich horizontal erstreckenden örtlichen Zonen in einem Bereich von 70% Stöchiometrie bis 90% Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellung der Sekundärluft durch Dämpfer (74, 76) bewerkstelligt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellung der Sekundärluft in den unteren Ofenteil (32) an den mehreren Sekundärlufteinblaspunkten (58, 60) mit Hilfe von mehreren Dämpfern (74, 76) bewerkstelligt wird, wobei einer der mehreren Dämpfer (74, 76) vor den bestimmten Sekundärlufteinblaspunkten (58) angeordnet ist, die unter den mehreren Brennstoffzuführpunkten (30) angeordnet sind, und ein anderer der mehreren Dämpfer (74, 76) vor den restlichen Sekundärlufteinblaspunkten (60) angeordnet ist, die über den mehreren Brennstoffzuführpunkten (30) angeordnet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der untere Ofenteil (32) an einem Verwirbelungslufteinblaspunkt einen Rost (24) umfaßt und die Verwirbelungsluft durch den Rost in den unteren Ofenteil (32) eingeblasen wird.
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