DK171982B1

DK171982B1 - Fremgangsmåde og anlæg til selektiv reduktion af NO-indholdet i røggas fra et ovnanlæg

Info

Publication number: DK171982B1
Application number: DK041092A
Authority: DK
Inventors: Soeren Hundeboel
Original assignee: Smidth & Co As F L
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1997-09-08
Also published as: DE69304318T2; PL170621B1; DE69304318D1; GR3021369T3; MX9301708A; DK0632741T3; WO1993019837A1; KR100231453B1; EP0632741B1; TW242569B; DK41092D0; EP0632741A1; HU218426B; CA2131989A1; RO114564B1; SK280044B6; HU9402762D0; DK41092A; ES2093416T3; KR940703709A

Description

DK 171982 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til selektiv reduktion af NO-indholdet i en røggas fra et ovnanlæg ved hjælp af flydende ammoniak. Ved denne fremgangsmåde indføres ammoniakken i den NO-indeholdende røggas under tilstedeværel-5 sen af ilt (02) og ved en temperatur mellem 700 og 1100°C. Ammoniakken blandes forud for dens indføring i røggassen med en strøm af vand, såsom vandværksvand, kloakvand og/eller andet spildevand. Opfindelsen angår endvidere et anlæg til brug ved udøvelse af opfindelsen.

10

Fra beskrivelsen til US patent nr. 3900554 kendes en fremgangsmåde af ovennævnte art. I dette patent beskrives fremgangsmåden i generelle træk med hensyn til de nødvendige mængder af ammoniak og ilt, der skal være til stede og inden-15 for hvilket temperaturinterval processen skal foregå. I patentet anføres der imidlertid ingen løsningsforslag til, hvordan fremgangsmåden skal udøves i praksis.

Ved anvendelse af denne fremgangsmåde i praksis vil der fore-20 komme en række problemer. Hvis der f.eks. anvendes flydende ammoniak fra en tryktank, hvori ammoniakken almindeligvis befinder sig ved sit kogepunkt, da vil ammoniakken, når den føres frem til anvendelsesstedet, der typisk ligger niveaumæssigt højere end tanken, kunne koge op, hvilket ud over at give 25 kavitationsproblemer gør det vanskeligt at styre den mængde, der tilføres røggassen. Dette problem kan nemt løses ved at forøge ammoniakvæsketrykket, f.eks. ved hjælp af en pumpe, men i så fald må trykket sænkes igen, f.eks. i en dyse, der spreder ammoniakken og det viser sig da at dysen, der anvendes til 30 inddysningen af ammoniakken i røggassen, nedslides på meget kort tid.

2 DK 171982 B1 I praksis har det endvidere vist sig, at indføring af ren ammoniak i en røggas ikke giver nogen reduktion af NO-indholdet, men derimod en forøgelse, idet ammoniakken brænder af i røggaskanalen og danner NO.

5

Endeligt har det vist sig vanskeligt dels at tilvejebringe en ensartet og konstant strømning af ammoniak ind i røggassen, der skal renses, dels at få ammoniakken godt fordelt i røggassen, og iøvrigt at få ammoniakken indført i røggassen på 10 steder, hvor temperaturen og iltindholdet er optimal for de kemiske processer.

En foreslået måde at løse fordelingsproblemerne på er at fordampe ammoniakken og fortynde den i en stor luftstrøm, som 15 derefter fordeles på et antal inddysningspunkter. Ulempen ved denne løsning er dog, at falskluftmængden i ovnsystemet øges væsentligt. Endvidere kan en del af ammoniakken ved dette løsningsforslag brænde af og danne NO som følge af den lokalt høje ilt-procent, og udnyttelsesgraden af ammoniakken er 20 derfor lav. Endvidere medgår der en ikke ringe varmestrøm til fordampningen, og fordamperen er et kompliceret og dyrt apparat .

Ved udnyttelsesgraden af ammoniakken forstås forholdet mellem 25 det antal NO molekyler, der fjernes pr. tidsenhed og det antal NH3 molekyler, der bliver benyttet pr. tidsenhed.

En anden måde at løse fordelingsproblemerne på er at anvende ammoniak opblandet i vand, idet en væskeblanding som ammoniak-30 vand med simple midler kan doseres jævnt og fordeles godt i røggassen, så der opnås en høj udnyttelsesgrad af ammoniakken.

3 DK 171982 B1

Endvidere vil ammoniakken ikke brænde af og danne NO, når den er fortyndet med vand.

En sådan anvendelse af ammoniakvand er for eksempel kendt fra 5 Japansk Kokai nr. 52-16472. Heri beskrives en fremgansmåde til reducering af N0X-indholdet i røggassen ved tilførsel af ammoniakvand. Ifølge denne fremgangsmåde tilføres ammoniak og vand en blandingsbeholder, hvorefter ammoniakvandet pumpes fra blandingsbeholderen til en dyse og via denne dyse tilføres 10 ammoniakvandet en ledning med et transportmedium, for eksempel luft eller damp, der fører ammoniakvandet ind i brændkammeret.

Ulempen ved denne fremgangsmåde er dog, at man både skal kende koncentrationen af NH3 i blandingsbeholderen og vide, hvor stor 15 en mængde ammoniakvand, der pumpes fra blandingsbeholderen til den dyse, der indfører ammoniakvandet i røggassen. Ydermere kræver denne fremgangsmåde, at der placeres en dyr specialpumpe efter blandingsbeholderen, idet denne pumpe skal kunne føre varmt ammoniakvand op mod et forholdsvist stort tryk.

20

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en fremgangsmåde til reduktion af NO-indholdet i en røggas ved hjælp af flydende ammoniak, ved hvilken fremgangsmåde ovennævnte ulemper undgås, samtidig med at udnyttelsesgraden af 25 ammoniakken er høj. Desuden minimeres anlægsudgifterne og de løbende udgifter til ammoniak.

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse ved en fremgangsmåde af den i indledningen angivne art, som er kendeteg-30 net ved, at vandet og den flydende ammoniak blandes i et DK 171982 B1 4 samlingspunkt, hvortil den flydende ammoniak doseres som en funktion af NO-indholdet i gassen.

Ved at blande ammoniakken med vand i et samlingspunkt inden 5 indføringen i røggassen opnås, at mængden af NH3 tilsat røggassen og koncentrationen af ammoniakvandet kan varieres løbende og øjeblikkeligt, hvilket betyder, at det er muligt at opnå en optimal reduktion af NO-indholdet, samtidigt med at der opnås en optimal udnyttelsesgrad af ammoniakken.

10

En yderligere fordel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at der kan anvendes flydende ammoniak i den tekniske kvalitet, der anvendes til landbrugsformål, og som er den absolut billigste. Ved at dosere ammoniakken endnu mens den er på fly-15 dende form, opnås først og fremmest en stabil tilførsel af ammoniak (lige mange kg NH3 pr time) . Havde man i stedet valgt at dosere ammoniakvandet, ville man kunne få en varierende NH3-tilførsel, hvis blandingsforholdet vand/ammoniak ændrede sig med tiden.

20

Idet der på anlæg, hvor fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal udøves, typisk er store forskelle i højdeniveauet mellem opbevaringsstedet for ammoniakken og vandet og det sted, hvor blandingen indføres i røggassen, foretrækkes det ifølge opfin-25 delsen for at undgå opkogning af henholdsvis ammoniakken og ammoniakvandet og for at få ammoniakvandet fremført til indføringsstedet i røggassen, at såvel vandets som den flydende ammoniaks væsketryk og volumenstrøm reguleres, fortrinsvis ved hjælp af hver sin pumpe, forud for deres sammenblanding i 30 samlingspunktet, og at blandingen af ammoniak og vand umiddelbart efter sammenblandingen nedkøles i en varmeveksler.

5 DK 171982 B1

Det foretrækkes endvidere, at tilførslen af henholdsvis ammoniak og vand til samlingspunktet reguleres således, at der opnås et vand/ammoniak vægtforhold i blandingen på mellem 90/10 og 60/40, fortrinsvis på mellem 85/15 og 75/25. Det er 5 ifølge opfindelsen dog ikke nødvendigt at fastholde præcis det samme ammoniak/vandforhold altid. Man kan godt dosere en konstant strøm af vand, mens man lader ammoniakdoseringen variere i takt med, hvor meget NO der skal fjernes fra røggassen.

10

For at opnå den bedst mulige spredning af ammoniakken i røggassen og dermed en optimal reduktion af NO-indholdet heri er det ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt, at blandingen af ammoniak og vand indføres i røggassen via en sprededyse, 15 fortrinsvis en trykluftsprededyse, og at trykluft indpresses i ammoniakvandet umiddelbart før dettes indføring i røggassen.

Et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det mindste omfatte en tank for flydende ammoniak, et vandreservoir, rørledninger for fremføring af henholdsvis 20 ammoniak og vand til et samlingspunkt og for fremføring af ammoniakvandblandingen herfra og videre frem til indførings-stedet i røggassen, samt et inddysningsorgan for indføring af ammoniakvandblandingen i røggassen. Dette anlæg er kendetegnet ved, at samlingspunktet er et punkt, hvor væskerne strømmer 25 igennem uden forsinkelse, at der er midler til dosering af den flydende ammoniak til samlingspunktet som funktion af NO-indholdet i røggassen, og at der efter samlingspunktet er anbragt en varmeveksler til nedkøling af ammoniak/vand blandingen .

30 DK 171982 B1 6

For at kunne styre ammoniakkens henholdsvis ammoniakvandets væsketryk og derved at undgå opkogning heraf, og for at kunne styre volumenstrømmene i rørledningerne foretrækkes det, at anlægget endvidere omfatter et antal væskefremføringsorganer, 5 fortrinsvis pumper.

Det har vist sig, at ammoniakvandet fordeles bedst i røggassen, hvis det indføres heri via en dyse, hvori der indpresses trykluft og anlægget kan derfor hensigtsmæssigt omfatte en 10 trykluftsprededyse og en trykluftforsyning.

Trykluftdysen kan omfatte en rørformet kanal for fremføring af ammoniakvand, en herom omsluttende ringformet og for enden lukket kanal for fremføring af trykluft, en udløbsmunding og 15 et antal forbindelseshuller mellem de to kanaler tilvejebragt i afstand fra udløbsmundingen for derved at tillade trykluft at blive presset ind i ammoniakvandet.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under hen-20 visning til tegningen, der er skematisk, og hvor

Fig. 1 viser en udførselsform for indretningen ifølge opfindelsen, 25 Fig. 2 viser en trykluftsprededyse for anvendelse ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen,

Fig. 3 viser et eksempel på et anlæg, hvor fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves, og 30 DK 171982 B1 7

Fig. 4 viser et andet eksempel på et anlæg, hvor fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves.

I den i fig. 1 viste udførselsform for et anlæg 1 ifølge den 5 foreliggende opfindelse omfatter dette en tryktank 2 for opbevaring af flydende ammoniak, et vandreservoir 3 indeholdende vand tilført fra et almindeligt vandforsyningsnet via en afspærringshane 5, to pumper 7, 8 for fremføring af henholdsvis flydende ammoniak og vand, en drøvleventil 9, et samlings-10 punkt 11 for sammenblanding af ammoniak og vand, en varmeveksler 13 for nedkøling af ammoniakvandet, dyser 15, 15' for ind-dysning af ammoniakvandet i røggassen i en røggaskanal 16, en trykluftforsyning 17, samt rørledninger 19, 20, 21 og 22.

15 I fig. 2 ses en trykluftdyse 15, der med fordel kan anvendes ved inddysningen af ammoniakvandet i røggassen. Dysen 15 omfatter en rørformet kanal 31 for fremføring af ammoniakvand, en herom omsluttende, ringformet og for enden lukket kanal 32 for fremføring af trykluft, en udløbsmunding 33 og et antal 20 forbindelseshuller 34, 34' mellem de to kanaler.

Fig. 3 viser et eksempel på et SLC-S ovnsystem 41 til brænding af cementklinker, hvor fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan anvendes med stor fordel, idet man ved dette anlæg kan ind-25 stille såvel temperaturen som 02-indholdet for opnåelse af optimal rensningsgrad, uden at anlæggets kapacitet eller driftsøkonomi påvirkes derved. Som det ses i figuren omfatter ovnsystemet 41 en cyklonforvarmerstreng 42 med fire cykloner, en forkalcinator 43, en roterovn 44, en klinkerkøler 45 og en 30 ventilator 46. Ammoniakvandet fra anlægget 1 kan principielt indsprøjtes i røggassen to steder, nemlig i røggassen, der DK 171982 B1 8 forlader ovnanlæggets forkalcinator 43 via en røggaskanal 47 eller i røggassen, der forlader ovnanlæggets roterovn 44 via en røggaskanal 48.

5 Fig. 4 viser et eksempel på et SLC ovnsystem 51 også til brænding af cementklinker, hvor fremgangsmåden ligeledes kan anvendes. Dette ovnsystem 51 omfatter to cyklonforvarmer-strenge 52, 52' med hver fire cykloner, en forkalcinator 53, en roterovn 54, en klinkerkøler 55 og to ventilatorer 46, 46'.

10 I dette ovnsystem kan ammoniakvandet fra anlægget 1 indsprøjtes ved henholdsvis 57 og 58.

Claims

1. Fremgangsmåde til selektiv reduktion af NO-indholdet i en røggas fra et ovnanlæg ved hjælp af flydende ammoniak, ved 5 hvilken fremgangsmåde ammoniakken indføres i den NO-indeholdende røggas under tilstedeværelse af ilt (02) og ved en temperatur mellem 700°C og 1100°C, og hvor ammoniak blandes med en strøm af vand, såsom vandværksvand, kloakvand og/eller andet spildevand forud for dens indføring i røggassen kende-10 tegnet ved, at vandet og den flydende ammoniak blandes i et samlingspunkt (11), hvortil den flydende ammoniak doseres som en funktion af NO-indholdet i røggassen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at såvel 15 vandets som den flydende ammoniaks væsketryk og volumenstrøm reguleres forud for sammenblandingen i samlingspunktet (11), fortrinsvis ved hjælp af hver sin pumpe (7, 8).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at vandet 20 tilføres samlingspunktet (11) i en jævn ensartet strøm.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at blandingen af ammoniak og vand umiddelbart efter sammenblandingen heraf nedkøles i en varmeveksler for at undgå kogning. 25

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at tilførslen af henholdsvis ammoniak og vand til samlingspunktet (11) reguleres således, at der opnås et vand/ammoniak vægtforhold i blandingen på mellem 90/10 og 60/40, fortrinsvis på mellem 30 85/15 og 75/25. DK 171982 B1 10

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at blandingen af ammoniak og vand indføres i røggassen via en sprededyse (15), fortrinsvis en trykluftsprededyse. 5

7, Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-6, som omfatter en tank (2) for flydende ammoniak, et vand-reservoir (3), rørledninger (19, 20, 21) for fremføring af henholdsvis ammoniak og vand til et samlingspunkt (11) og for fremføring af ammoniakvandbiandingen herfra og videre frem til indfø-10 ringsstedet i røggassen, samt et inddysningsorgan (15) for indføring af ammoniakvandblandingen i røggassen kendetegnet ved, at samlingspunktet (11) er et punkt, hvor væskerne strømmer igennem uden forsinkelse, at der er midler til dosering af den flydende ammoniak til samlingspunktet som 15 funktion af NO-indholdet i røggassen, og at der efter samlingspunktet (11) er anbragt en varmeveksler (13) for nedkøling af ammoniakvandblandingen.

8. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den endvidere 20 omfatter et antal væskefremføringsorganer, fortrinsvis pumper (7, 8) .

9. Anlæg ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at den omfatter en trykluftsprededyse (15) og en trykluftforsyning (17). 25

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet ved, at trykluftdysen (15) omfatter en rørformet kanal (31) for fremføring af ammoniakvand, en herom omsluttende, ringformet og for enden lukket kanal (32) for fremføring af trykluft, en udløbsmunding (33) 30 og et antal forbindelseshuller (34, 34') mellem de to kanaler (31, 32) tilvejebragt i afstand fra udløbsmundingen (33).