EP1979679A1 - Vorrichtung und verfahren zum abscheiden von schadstoffen im rauchgas einer thermischen anlage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum abscheiden von schadstoffen im rauchgas einer thermischen anlage

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Publication number
EP1979679A1
EP1979679A1 EP07703107A EP07703107A EP1979679A1 EP 1979679 A1 EP1979679 A1 EP 1979679A1 EP 07703107 A EP07703107 A EP 07703107A EP 07703107 A EP07703107 A EP 07703107A EP 1979679 A1 EP1979679 A1 EP 1979679A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flue gas
deposition
deposition surface
cleaning
boiler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07703107A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ragnar Warnecke
Volker Müller
Odulf Reufer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKS - Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH
Original Assignee
GKS - Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKS - Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH filed Critical GKS - Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH
Publication of EP1979679A1 publication Critical patent/EP1979679A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006—Layout of treatment plant

Definitions

  • Contents of the invention is a method and a device for the separation of pollutants in the flue gas of thermal systems, in particular waste, refuse derived fuel or biomass incineration plants.
  • heating surfaces in particular convective heating surfaces, are provided in the flue gas stream. These heating surfaces, the temperature of the flue gas is gradually reduced and at the same time transmit the energy emitted by the flue gas in the form of heat to a medium.
  • Heating units in which heating surfaces are provided, are used in particular superheater, evaporator and so-called economizer. Due to the chemical composition of the flue gas and the entrained impurities, it comes at the heating surfaces because of the prevailing conditions to attacks of the surfaces. These attacks can be of a chemical nature, for example in the form of corrosion, or of physical nature, for example by abrasion by the particles carried in the flue gas.
  • DE 199 22 605 A1 proposes a method in which the temperature of the flue gas is adjusted by mixing the flue gas with other gases.
  • a disadvantage of this method is that the reactions occurring when the temperature of the flue gas decreases can not be specifically influenced.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device by means of which targeted protection for heating surfaces, in particular convective heating surfaces of the heating units, can be provided in a thermal system.
  • the invention is based on the finding that this object can be achieved by providing a reaction site upstream of the heating surfaces for the flue gases, the conditions of which can be set in a targeted manner and preferably maintained.
  • the invention therefore relates to a device for separating pollutants from a flue gas of a thermal plant, in particular a waste, substitute fuel or biomass incinerator, in the at least one heating surface for heat recovery from the flue gas, the combustion of a feedstock arises, is provided.
  • the device is characterized in that at least one deposition surface is provided in the device, which is connected upstream of the at least one heating surface.
  • the deposition surface is in this case an area which projects into the flue gas stream.
  • the deposition surface is thus flowed by the flue gas and can serve for the separation of pollutants from the flue gas.
  • the deposition rate of the relevant pollutants at one in the flue gas stream projecting surface is based on the volume of construction higher than, for example, on the boiler walls, where the flue gas flows past.
  • the deposition surface of the first of boiler walls different heating surface is connected upstream.
  • the pollutants to be deposited on the deposition surface are in particular chlorine-containing and / or sulfur-containing substances.
  • the deposition of chlorides and / or sulfates is advantageous, since these pollutants on surfaces can lead to damage, in particular to corrosion.
  • the deposition surface may consist of a plurality of surfaces, in particular comprising a plurality of pipe surfaces and is therefore also referred to below as the deposition unit.
  • the deposition is preferably carried out in the thermal plant, for example in one of the trains of a combustion plant itself.
  • the deposition surface is thus provided in a range in which the temperature of the flue gas is greater than 350 0 C.
  • the thermal plant usually has at least two boiler trains, which may be vertical and / or horizontal trains.
  • the deposition surface may be provided in such a thermal plant in a boiler train, which is upstream of the boiler train in which the heating surfaces are arranged.
  • This upstream boiler train for example, represent the second Leeryak.
  • the heating surfaces for heat utilization from the Raugas can be heating surfaces, by means of which heat is recovered from the flue gas.
  • These may in particular be pipes or pipe systems which may be combined to form heating units, such as a superheater, an evaporator and the like.
  • the invention will be described below essentially with reference to thermal systems which have such heating surfaces.
  • the particle surfaces serve as heating surfaces in the context of the invention.
  • the heat from the flue gas can be used for example for chemical reaction in the particles.
  • Such heat recovery is used, for example, in cement production devices.
  • the deposition surface according to the invention can be provided.
  • the deposition surfaces are preferably cleanable.
  • the deposition surfaces for this purpose must be accessible for cleaning and on the other hand have a structure or surface which is designed so that particles can be removed from this in a simple manner.
  • the structure or surface should be designed so that a considerable increase in the pressure loss due to the sticking of particles is largely avoided.
  • the targeted removal of the pollutants is achieved according to the invention by adjusting and preferably maintaining conditions at the deposition surface, which favor deposition of the pollutants.
  • the deposition surface which favor deposition of the pollutants.
  • Temperature of the pollutant trap can be set to a certain temperature, for example by cooling within the deposition surface forming tubes. This favorable for the deposition of pollutants temperature at the surface according to the invention, for example, by cleaning the Abscheidungs Diagram and preferably completely cleaning a formed on the deposition surface coating layer can be maintained.
  • the deposition of the pollutants on the deposition surface is preferably favored by the fact that the deposition surface is provided in alignment with the flue gas stream, in which it at least partially obstructs the flow of the flue gas.
  • an influence of the flue gas flow is desired.
  • the arrangement of tubes forming the deposition surface or a deposition unit can be selected to each other so that thereby the flue gas stream is further blocked.
  • the conditions required for a desired reaction can additionally be set locally in a targeted manner.
  • the reaction site for the flue gas is predetermined by the intended deposition surface.
  • the conditions at the deposition surface are adjusted so that they are optimized for the physical deposition of particles.
  • a physical Deposition are referred to in particular a mechanically induced, a thermally induced and / or an electrically induced deposition.
  • the temperature of the flue gas and its components is reduced at the deposition surface.
  • This can be done by deliberately adjusting the surface temperature of the deposition surface. Due to the lower temperature of the deposition surface, inter alia, deposition of the particles due to thermophoresis can occur, in which the particles migrate to the deposition surface.
  • the deposition of the pollutants will essentially be done by mechanical deposition mechanisms. For larger particles, these deposition mechanisms are essentially due to impaction and, in the case of smaller particles, essentially by turbulences which form on the deposition surfaces and / or by interception.
  • the temperature at which the deposition surface is maintained by cooling and / or cleaning is preferably in a range in which corrosion of the deposition surface usually forming pipes is not or only slightly to be feared. In particular, the temperature is chosen so that it spares the critical corrosion temperature range.
  • the temperature of the deposition surface can be adjusted, for example by cooling and / or cleaning to less than 350 0 C. Alternatively, the deposition surface can be operated so that it has a temperature of greater than 500 0 C. This can be done for example by cleaning the surface, whereby it is heated by the flue gas.
  • the deposition surface preferably represents a pipe surface and the at least one pipe is connected to a media line.
  • the choice of pipe surfaces as a deposition surface allows for a small space the largest possible surface area at which the flue gas can come into contact with the deposition surface and at which chemical and / or physical processes of the pollutants carried in the flue gas can take place.
  • the deposition surface is formed by a tube bundle.
  • the media line can be part of a separate media circuit.
  • the temperature can be adjusted independently of other process parameters in the thermal system.
  • the heat emitted by the flue gas to the medium which is passed through the deposition surface can only be used to a limited extent.
  • the media conduit for supplying the deposition surface may be connected to the thermal recovery circuit of the thermal plant. As a result, the heat absorbed is used optimally and yet ensures a separation of pollutants.
  • the flue gas stream flows as far as possible or completely along the deposition surface and thereby an increased deposition rate can be obtained.
  • the flue gas flow arriving at the deposition surface and thus the particles contained therein are deflected.
  • the arrangement of the deposition surfaces, in particular of a deposition unit formed by tubes is chosen according to an embodiment of the invention so that the flue gas stream flows obliquely to this unit. This can be achieved, for example, by providing the deposition surfaces in a deflection region in the vessel. This may be, for example, the area of entry into a flue.
  • the deposition unit can be designed so that it has at least two rows of tubes and the at least two rows of tubes are arranged offset to one another such that the tubes of a row of tubes the
  • the deposition surface is preferably arranged in the effective region of a discharge funnel of the thermal system.
  • the device therefore comprises, in one embodiment, a power source connected to the deposition surface.
  • the deposition surface can be acted upon by eg positive or negative direct current.
  • electrically charged particles that may be present in the flue gas due to the high temperature may be additionally attracted to the deposition surface.
  • the device may have at least one cleaning device for cleaning the deposition surface.
  • the cleaning device to be provided for this purpose is not limited to a specific design. By providing a cleaning device, the layer thickness of the deposited on the deposition surface impurities or pollutants can be regulated.
  • the layer thickness of these deposits or deposits is of particular importance, since the layer thickness determines the temperature on the outside of the layer and thus the processes taking place there. If the layer thickness is kept low or, preferably, the deposited pollutants are completely removed, then the temperature on the outside of the lining or the deposits can be reduced. As a result, in particular the reaction rate of the pollutant conversion is reduced. Thus, sufficient deposition of pollutants on the deposition surface can be ensured while preventing attack of the material of the deposition surface.
  • the cooled or uncooled deposition surface is also protected from corrosive attack by cleaning the surface to the extent that sulfation of chlorides following the deposition from the flue gas releasing aggressive chlorine species can be prevented by removal of the deposit. As a result, the downstream heating surfaces are additionally protected against corrosion attack.
  • the particles enlarge by agglomeration and are therefore not entrained with the flue gas stream.
  • the cleaning device is preferably introduced from one of the side walls of a boiler train of the thermal system in which the flue gas is guided in the boiler train.
  • Sidewalls in the context of the invention, are all boiler walls, which limits the boiler interior to the sides of the boiler to the environment. In particular, these are the left and right side wall, the front and back wall and possibly the funnels.
  • an imaginary plane is perpendicular to the vertical, which may differ in space with a given angle of this imaginary plane, but without reaching the perpendicular.
  • Horizontal in the sense of the invention is thus any direction that has a horizontal direction component that is not equal to zero.
  • the cleaning effect is achieved by the application of the cleaning medium, which is preferably a liquid, on the deposits and / or deposits that have formed or formed from the impurities located in the flue gas.
  • the cleaning medium has a
  • the temperature is lower than the temperature which the linings on the outside, that is, the side facing away from the deposition surface or the tube surface. This temperature is usually higher than the temperature of the deposition surface itself.
  • the temperature difference between the coating and the cleaning medium is, for example, greater than 100 K.
  • Temperature change of the lining changes the physical properties of the lining, in particular its extent.
  • the covering will therefore contract and thus detach from the deposition surface.
  • By applying the cleaning medium thus takes place a mechanical relaxation of the coating, which leads to the falling of the coating from the deposition surface.
  • Leidenfrost ' cal phenomenon forms around the liquid introduced into the flue gas flow liquid droplets a steam envelope. Gases or vapors are poor heat conductors, so that the liquid droplet does not evaporate spontaneously despite the high ambient temperatures, even greater than 600 0 C.
  • the liquid droplet reaches the deposition surfaces or the adhering deposits and / or deposits.
  • the pad is wetted with the cleaning device.
  • the deposits and / or deposits are cooled, inter alia, by evaporation of the liquid. This causes embrittlement and stress in the coverings and / or
  • the cleaning device has such a small height or such a small diameter that they can be guided in the clear distance between tubes which form the deposition unit as a tube bundle. In this way, a cleaning of the deposition surface with a cleaning agent that is applied with low pressure on the deposition surface.
  • a high pressure of the cleaning agent which is necessary in conventional cleaning devices, in which the cleaning agent is introduced at a distance to the surface to be cleaned, is not required here and damage to the surface by the impact of the cleaning agent under high pressure can be avoided.
  • the required pressure depends on the cleaning requirements.
  • the main criteria are the size of the deposition surface and the effective radius of the outlets on the cleaning device.
  • the cleaning medium is preferably at a low pressure of less than 10 bar, preferably less than 6 bar of the Dispensed cleaning device.
  • the pressure designates the admission pressure of the cleaning medium, that is to say the pressure it has before exiting the cleaning device. This form is converted into kinetic energy after leaving the purifier.
  • the pressure is regulated so that it depends on the distance to be cleaned
  • Deposition surface is set.
  • the pressure is set to a value that ensures that the cleaning medium impinges on the deposition surface. However, a considerable impulse when striking should be avoided.
  • the cleaning medium can also be dispensed from the cleaning device without any appreciable pressure. In this case, the cleaning medium is transported only to the outlet and can there by gravity to a located below the cleaning device deposition surface. In this case, the deposition surface is sprinkled with the cleaning medium.
  • the horizontal introduction of the cleaning device is advantageous, as this also surfaces can be achieved, which are arranged under other surfaces, in particular heating surfaces. It is thus possible to arrange a deposition surface below the first in the flow direction of the flue gas heating surface, which may be a superheater or a so-called heat traps, and yet sufficiently clean. If the cleaning device were to be introduced in the vertical direction, the heating surfaces arranged above the deposition surface would make access to the deposition surface and thus its cleaning more difficult.
  • the introduction opening for the cleaning device in the side wall of the boiler is preferably arranged in the direction of the flue gas before or after a deposition surface or between at least two deposition surfaces. If the deposition surfaces are pipe surfaces a tube bundle, the introduction opening is provided predominantly between the tubes of the tube bundle.
  • the introduction opening for the cleaning device has, according to one embodiment, a device for closing the introduction opening. In this way, it becomes possible to remove the cleaning device, which may possibly be a lance, from the boiler train after the cleaning is completed.
  • the invention relates to a method for separating pollutants from a flue gas in a thermal plant, in particular waste, refuse derived fuel and biomass incineration plants.
  • the method is characterized in that at least one deposition surface is provided in the guide of the flue gas, which protrudes at least partially into the flue gas stream.
  • the deposition of pollutants from the flue gas can be increased prior to reaching one of the heating surfaces.
  • more relevant pollutants can be deposited on the deposition surface relative to the volume of construction, than on the boiler walls, where the flue gas flows past.
  • the pollutants to be deposited on the deposition surface are in particular chlorine-containing and / or sulfur-containing substances.
  • the deposition of chlorides and / or sulfates is advantageous, since these pollutants on surfaces can lead to damage, in particular to corrosion.
  • the deposition surface can thus also be referred to as pollutant trap.
  • pollutant trap the arrangement of eg pipes of pollutant trap can be chosen be that the greatest possible separation of the harmful substances from the flue gas is achieved.
  • a most extensive removal of pollutants is achieved by setting a suitable temperature at the deposition surface, maintaining the temperature by efficient cleaning of the deposition surface and / or by the geometry or arrangement of the deposition surface or these forming pipes.
  • the temperature of the deposition surface is set to be lower than the flue gas temperature in the vicinity of the deposition surface.
  • the temperature of the deposition surface is lower than the temperature of the heating surfaces connected downstream of the deposition surface.
  • the adjustment of the temperature of the deposition surface can be done by cooling the deposition surface from the inside.
  • cooling medium can be guided through the example, tubular deposition surface.
  • the temperature of the cooling medium has proven to be favorable to a temperature below the saturated steam temperature of the boiler medium.
  • the deposition surface can be supplied with electric current.
  • the temperature at the deposition surface is maintained by cleaning the deposition surfaces. Due to the continuity of the temperature of the Deposition surface, the chemical and / or physical processes can be specifically influenced on the deposition surface.
  • the cleaning medium preferably a cleaning liquid
  • the cleaning device is aligned horizontally.
  • the cleaning medium is discharged from the cleaning device in another vertical direction.
  • a vertical cleaning level is defined in which the deposits on the deposition surfaces can be removed or removed.
  • the cleaning device in the flue gas direction before or after a deposition surface or between at least two deposition surfaces, e.g. Tubes of a tube bundle, brought.
  • a deposition surface or between at least two deposition surfaces e.g. Tubes of a tube bundle
  • at least two deposition surfaces or pipes can be cleaned simultaneously with a cleaning device.
  • the cleaning medium is preferably water.
  • this cleaning agent may be sufficient to remove the deposit on the deposition surface of this. Aggressive cleaning agents that could damage the surface are not required.
  • the cleaning liquid is dispensed, for example, from the cleaning device under low pressure, more preferably in the range of less than 10 bar, preferably less than 6 bar. At these low pressures damage to the deposition surface is not to be feared even when the cleaning medium in the immediate vicinity of the deposition surface. Nevertheless, due to the proximity to the deposition surface sufficient detachment of the deposits can be ensured.
  • the cleaning device is preferably moved in the horizontal direction during the cleaning of the deposition surface. This way a can
  • Cleaning level which is vertical displacement of the cleaning agent in the vertical direction is moved along the deposition surface and so cleaned the entire surface in the same way and with the same intensity.
  • the cleaning is carried out according to the invention preferably during operation of the thermal plant.
  • This cleaning during operation of the thermal plant has the advantage that a shutdown of the boiler load is not necessary.
  • the detached covering of the deposition surfaces can be removed from the vessel alone or together with further discharges. Due to the small amount of cleaning liquid, which is necessary in the inventive method, the dusts and pads can be discharged largely dry as a rule.
  • the temperature conditions are given which are necessary for the detachment of the deposits from the deposition surface by heat removal.
  • Figure 1 a schematic representation of a waste incineration boiler with vertical boiler trains
  • Figure 2 a schematic block diagram of an embodiment of a
  • FIG. 3 a schematic representation of a waste incineration boiler with horizontal boiler trains
  • Figure 4 a schematic representation of an embodiment of the
  • Figure 5 a photograph of a crude pipe system
  • Figure 6 is a photograph of a pipe system cleaned during operation.
  • the present invention will be described essentially with reference to a countercurrent furnace with 4-pass vertical vessel.
  • the schematic structure of such a boiler is shown in FIG.
  • the invention can also be used in other firing and boiler types.
  • the thermal plant which is a waste incineration plant in FIG. 1, has a furnace 15 and four vertical boiler passes 16, 17, 18 and 19.
  • the boiler trains 16 and 17 are here Leerman in which there is a transfer of heat by radiation on the walls of the boiler trains.
  • To the Leerscope 16, 17 join in the flue gas direction R boiler flues 18, 19 with convective heating surfaces.
  • a heat trap 21 and four superheaters 22.1 to 22.4 are arranged in the third boiler train 18.
  • four economizers 23.1 to 23.4 are arranged.
  • These heating units which have convective heating surfaces, are designed as piping systems.
  • tant trap is a pipe system 24, which is used in the flue gas direction in front of the heating surfaces to be protected 21, 22, 23 in the flue gas stream.
  • the pipe system 24 is shown schematically in FIG. In this case, the pipe system 24 of the heat trap 21 is connected upstream. As can be seen from FIG. 4, the pipe system 24 can be integrated into the water / steam circuit of the boiler. This is indicated by the dashed line in the figure. The feed takes place in such a way that the temperature of the pipe wall of the pipe system 24 is lower than that of the heating surfaces 22 to be protected (see FIGS. 1 and 3). By, in relation to the environment, lower surface temperature of the pipe system 24, the solid, liquid or gaseous pollutants separate from the flue gas and are reflected as liquid and / or solid deposits on the pipe system 24 of the pollutant trap down. FIG. 4 also shows the possibility that the pipe system 24 is cooled by a circuit separate from the water / steam cycle of the boiler.
  • the deposition from the gas phase is based essentially on the condensation, in particular of chloridic gases. Some condensation temperatures are shown in Table 1. Table 1: Boiling and melting point temperatures of selected chlorides
  • Cleaning system is shown schematically in Figure 2.
  • This cleaning system is based on a mainly horizontally guided lance 1, which is introduced through the boiler wall in the boiler interior 16 to 19.
  • the geometry of the lance 1 is chosen so that the at least an outlet 2 can reach the spaces to be cleaned in the space of the pipe system 24.
  • the introduced into the pipe system 24 lance 1 is schematically indicated in the figure 4. In this case, the lance 1 extends into the image plane.
  • a pulse for opening the solenoid valve 8 are given.
  • a defined amount of the cleaning medium is applied under defined pressure as evenly as possible to the surfaces to be cleaned.
  • FIG 3 shows another embodiment of a thermal plant in which the boiler trains are arranged horizontally. Also in this system, a deposition surface in the form of a pipe system 24 is placed in front of the heating surfaces 21, 22, 23.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment.
  • the invention generally provides a method for the separation of pollutants from flue gases in incinerators, in which a deposition surface, for example in the form of a pipe system (pollutant trap) is introduced into the flue gas path, this pipe system is in the boiler, in the installed position before the located protective heating surfaces and is preferably integrated in the circuit of the boiler.
  • a deposition surface for example in the form of a pipe system (pollutant trap) is introduced into the flue gas path, this pipe system is in the boiler, in the installed position before the located protective heating surfaces and is preferably integrated in the circuit of the boiler.
  • the feed into the pipe system (pollutant trap) with a lower temperature than the ambient temperature of the downstream heating surfaces done and deposit the pollutants from the gas phase by the lower surface temperature of the pipe system of the pollutant trap and reflected as liquid and / or solid deposits on the pipe system of the pollutant trap , If the deposition surface, in particular the pipe system, is cleaned by a cleaning system, the dusts and deposits dissolved by the pipe system can generally be discharged dry through the boiler ash discharge systems.
  • the selection of the parameters surface and arrangement of the pipe system, temperature and installation position can be chosen in the present invention so that they have the normal operation of the boiler only minor side effects in terms of parameters steam pressure, steam temperature and steam quantity of the boiler.
  • the supply of the cleaning medium is preferably carried out via a horizontal lance, which is inserted through the side wall of the boiler and to which a nozzle is attached, which discharges the cleaning medium.
  • the application of the cleaning medium takes place symmetrically, so as to cause no reaction forces on the lance.
  • the system for cleaning the Deposition surface can be made mobile. Furthermore, the system can be operated manually, semi-automatically or fully automatically. Preferably, the cleaning system has a low design. As a result, this can get between the tubes of the pipe systems.
  • the exit angle of the cleaning medium is adapted to the requirements of the geometry of the pipe systems and process engineering conditions.
  • end positions of the cleaning system can be predetermined. These end positions can be monitored for automatic operation.
  • the cleaning system can also have an automatic operation via a pressure monitoring and / or a volume control for the cleaning medium.
  • the entry depth of the cleaning system can be regulated via the end positions of the cleaning system.
  • a controller may be provided for the automatic operation of the cleaning system.
  • the invention has been described essentially with reference to a combustion plant, in particular a waste incineration plant.
  • the invention is not limited to this type of thermal systems. It is also within the scope of the invention to use the deposition surface in another thermal installation, such as, for example, an apparatus for producing cement, and to carry out the method according to the invention in this installation. If the thermal installation is a plant different from a waste incineration plant, the boiler trains mentioned in the description are to be understood as the features of the thermal installation.
  • the other features and advantages of the invention, which have been described with respect to the waste incineration plant apply to other thermal systems - as applicable - accordingly. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas einer thermischen Anlage, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff- und Biomasse- Verbrennungsanlage, in der zumindest eine Heizfläche zur Wärmegewinnung aus dem Rauchgas, das bei der thermischen Umsetzung eines Einsatzstoffes entsteht, vorgesehen ist beschrieben. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Abscheidungsfläche in der Vorrichtung vorgesehen ist, die der mindestens einen Heizfläche in Rauchgasrichtung vorgeschaltet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas offenbart. Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Korrosionsangriff auf die Heizflächen eines Kessels, welche nach dem Stand der Technik nur unzureichend vor Korrosionsangriff geschützt werden können, zu vermindern, die Standzeiten der Heizflächen zu verlängern, die Wärmeübertragung der nachgeschaltete Heizfläche zu verbessern und den rauchgasseitigen Druckverlust zu vermindern um schlussendlich die Anlagenbetriebszeiten zu erhöhen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas einer thermischen Anlage
Inhalt der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Schadstoffen im Rauchgas von thermischen Anlagen, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff- oder Biomasse-Verbrennungsanlagen.
In thermischen Anlagen sind Heizflächen, insbesondere konvektive Heizflächen, in dem Rauchgasstrom vorgesehen. Über diese Heizflächen wird die Temperatur des Rauchgases sukzessive abgebaut und gleichzeitig die vom Rauchgas abgegebene Energie in Form von Wärme an ein Medium übertragen. Als funktionale
Heizeinheiten, in denen Heizflächen vorgesehen sind, werden insbesondere Überhitzer, Verdampfer und so genannte Economiser verwendet. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung des Rauchgases und der in diesem mitgeführten Verunreinigungen, kommt es an den Heizflächen wegen der dort herrschenden Bedingungen zu Angriffen der Oberflächen. Diese Angriffe können chemischer Natur sein, beispielsweise in Form von Korrosion, oder physikalischer Natur, beispielsweise durch Abrasion durch die in dem Rauchgas geführten Partikel.
Um diesen Angriffen entgegenzuwirken ist beispielsweise in der DE 199 22 605 A1 ein Verfahren vorgeschlagen, in dem mittels Mischen des Rauchgases mit weiteren Gasen die Temperatur des Rauchgases eingestellt wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die bei Verringerung der Temperatur des Rauchgases auftretenden Reaktionen nicht gezielt beeinflusst werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die ein gezielter Schutz für Heizflächen, insbesondere konvektive Heizflächen der Heizeinheiten in einer thermischen Anlage bereitgestellt werden kann. Insbesondere ist es Ziel der Erfindung den Korrosionsangriff auf die Heizflächen zu verringern.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem ein den Heizflächen vorgeschalteter Reaktionsort für die Rauchgase bereitgestellt wird, dessen Bedingungen gezielt eingestellt und vorzugsweise beibehalten werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteile und Merkmale, die bezüglich der Vorrichtung beschrieben werden, gelten - soweit anwendbar - entsprechend für das Verfahren und umgekehrt. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schadstoffen aus einem Rauchgas einer thermischen Anlage, insbesondere einer Müll-, Ersatzbrennstoff- oder Biomasse-Verbrennungsanlage, in der zumindest eine Heizfläche zur Wärmeverwertung aus dem Rauchgas, das bei einer Verbrennung eines Einsatzstoffes entsteht, vorgesehen ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Abscheidungsfläche in der Vorrichtung vorgesehen ist, die der mindestens einen Heizfläche vorgeschaltet ist.
Die Abscheidungsfläche ist hierbei eine Fläche, die in den Rauchgasstrom hineinragt. Die Abscheidungsfläche wird somit von dem Rauchgas angeströmt und kann zur Abscheidung von Schadstoffen aus dem Rauchgas dienen. Die Abscheidungsrate der relevanten Schadstoffe an einer in den Rauchgasstrom hineinragenden Fläche ist bezogen auf das Bauvolumen höher als beispielsweise an den Kesselwänden, an denen das Rauchgas vorbeiströmt. Vorzugsweise ist die Abscheidungsfläche der ersten von Kesselwänden verschiedenen Heizfläche vorgeschaltet. Die an der Abscheidungsfläche abzuscheidenden Schadstoffe sind insbesondere chlorhaltige und / oder schwefelhaltige Stoffe. Die Abscheidung von Chloriden und / oder Sulfaten ist vorteilhaft, da diese Schadstoffe an Oberflächen zu Beschädigungen, insbesondere zu Korrosion führen können. Die Abscheidungsfläche kann aus mehreren Oberflächen bestehen, insbesondere mehrere Rohroberflächen umfassen und wird im Folgenden daher auch als Abscheidungseinheit bezeichnet.
Die Abscheidung erfolgt vorzugsweise in der thermischen Anlage, beispielsweise in einem der Züge einer Verbrennungsanlage selber. Die Abscheidungsfläche wird somit in einem Bereich vorgesehen, in dem die Temperatur des Rauchgases größer als 3500C ist.
Die thermische Anlage weist in der Regel zumindest zwei Kesselzüge auf, wobei diese Vertikal- und/oder Horizontalzüge sein können. Die Abscheidungsfläche kann bei einer solchen thermischen Anlage in einem Kesselzug vorgesehen sein, der dem Kesselzug, in dem die Heizflächen angeordnet sind, vorgeschaltet ist. Diesen vorgeschalteten Kesselzug kann beispielsweise der zweite Leerzug darstellen. Es ist aber auch möglich die Abscheidungsfläche im vorgeschalteten Bereich des ersten Kesselzuges, in dem die zu schützenden Heizflächen vorgesehen sind, anzuordnen.
Indem die Abscheidungsfläche der Heizfläche beziehungsweise den Heizeinheiten, in denen die Heizflächen vorgesehen sind, vorgeschaltet ist, ist diese dem Rauchgas an einer Position ausgesetzt, an dem die Rauchgastemperatur höher als an der nachfolgenden Heizfläche ist. Die Heizflächen zur Wärmeverwertung aus dem Raugas können Heizflächen sein, mittels derer Wärme aus dem Rauchgas gewonnen wird. Dies können insbesondere Rohre oder Rohrsysteme sein, die zu Heizeinheiten, wie einem Überhitzer, einem Verdampfer und dergleichen zusammengefasst sein können. Die Erfindung wird im Folgenden im Wesentlichen unter Bezugnahme auf thermische Anlagen, die solche Heizflächen aufweisen, beschrieben. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung die Abscheidungsfläche in einer thermischen Anlage vorzusehen, bei der Wärme aus dem Rauchgas beispielsweise durch Partikel, die dem Rauchgas entgegenströmen aufgenommen wird. In diesem Fall dienen die Partikeloberflächen als Heizflächen im Sinne der Erfindung. Die Wärme aus dem Rauchgas kann hierbei beispielsweise zur chemischen Umsetzung in den Partikeln verwendet werden. Eine solche Wärmeverwertung findet beispielsweise in Vorrichtungen zur Zementherstellung Anwendung. In dieser Vorrichtung, insbesondere vor oder in dem Kalzinator, kann die erfindungsgemäße Abscheidungsfläche vorgesehen werden.
Die Abscheidungsflächen sind vorzugsweise abreinigbar. Insbesondere müssen die Abscheidungsflächen hierzu für die Reinigung erreichbar sein und zum anderen eine Struktur oder Oberfläche aufweisen, die dazu ausgelegt ist, dass Partikel von dieser auf einfache Weise entfernt werden können. Insbesondere soll die Struktur oder Oberfläche so ausgelegt sein, dass eine erhebliche Erhöhung des Druckverlustes durch das Verkleben von Partikeln weitestgehend vermieden wird.
Das gezielte Abscheiden der Schadstoffe wird erfindungsgemäß durch das Einstellen und vorzugsweise Beibehalten von Bedingungen an der Abscheidungsfläche erzielt, die eine Abscheidung der Schadstoffe begünstigen. Insbesondere kann die
Temperatur der Schadstofffalle auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden, beispielsweise durch Kühlung innerhalb von die Abscheidungsfläche bildenden Rohren. Diese für die Abscheidung der Schadstoffe günstige Temperatur an der Oberfläche kann erfindungsgemäß beispielsweise durch Abreinigen der Abscheidungsfläche und vorzugsweise vollständiges Abreinigen einer an der Abscheidungsfläche gebildeten Belagschicht beibehalten werden.
Weiterhin wird das Abscheiden der Schadstoffe an der Abscheidungsfläche vorzugsweise dadurch begünstigt, dass die Abscheidungsfläche in einer Ausrichtung zu dem Rauchgasstrom vorgesehen ist, in der diese die Strömung des Rauchgases zumindest teilweise versperrt. Im Gegensatz zu bekannten Wärmefallen, die auch als Kühlfallen bezeichnet werden, bei denen eine große Querteilung der diese bildenden Rohre gewünscht ist, um den Rauchgasstrom nicht zu behindern, wird erfindungsgemäß eine Beeinflussung des Rauchgasstroms gewünscht. Durch eine teilweise Versperrung des Strömungsweges des Rauchgases wird dieses zumindest teilweise an der Abscheidungsfläche umgelenkt, wodurch sich die Abscheidung der in dem Rauchgas enthaltenen Schadstoffe verbessert. Insbesondere wird ein direkter Durchtritt von Rauchgas, das mit Schadstoffen beladen ist, durch die die Abscheidungsfläche bildenden Oberflächen, wie beispielsweise Rohre, eingeschränkt.
Zusätzlich oder alternativ zu der beschriebenen Anordnung der Abscheidungsfläche zu dem Rauchgasstrom kann auch die Anordnung von Rohren, die die Abscheidungsfläche beziehungsweise eine Abscheidungseinheit bilden, zueinander so gewählt werden, dass dadurch der Rauchgasstrom weiter versperrt wird.
An der den Heizflächen vorgeschalteten Abscheidungsfläche können die für eine gewünschte Reaktion erforderlichen Bedingungen zudem örtlich gezielt eingestellt werden. Im Vergleich zu einer Mischung des Rauchgases mit anderen Gasen, ist der Reaktionsort für das Rauchgas durch die vorgesehene Abscheidungsfläche vorgegeben.
Die Bedingungen an der Abscheidungsfläche werden so eingestellt, dass diese zur physikalischen Abscheidung von Partikeln optimiert sind. Als physikalische Abscheidung werden insbesondere eine mechanisch bedingte, eine thermisch bedingte und/oder eine elektrisch bedingte Abscheidung bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform wird an der Abscheidungsfläche die Temperatur des Rauchgases und seiner Bestandteile verringert. Dies kann durch gezieltes Einstellen der Oberflächentemperatur der Abscheidungsfläche erfolgen. Durch die geringere Temperatur der Abscheidungsfläche kann es unter anderem zur Abscheidung der Partikel aufgrund von Thermophorese kommen, bei der die Partikel zu der Abscheidungsfläche wandern. Es ist allerdings auch möglich die Abscheidungsflächen ungekühlt vorzusehen. In diesem Fall wird die Abscheidung der Schadstoffe im Wesentlichen durch mechanische Abscheidungsmechanismen erfolgen. Diese Abscheidungsmechanismen sind bei größeren Partikeln im Wesentlichen durch Impaktion und bei kleineren Partikeln im wesentlichen durch Turbulenzen, die sich an den Abscheidungsflächen ausbilden und/oder durch Interception.
Die Temperatur auf der die Abscheidungsfläche durch Kühlung und/oder Reinigung gehalten wird liegt vorzugsweise in einem Bereich, in dem eine Korrosion der die Abscheidungsfläche in der Regel bildenden Rohre nicht oder nur geringfügig zu befürchten ist. Insbesondere wird die Temperatur so gewählt, dass diese den kritischen Korrosionstemperaturbereich ausspart. Die Temperatur der Abscheidungsfläche kann beispielsweise durch Kühlung und/oder Reinigung auf kleiner als 3500C eingestellt werden. Alternativ kann die Abscheidungsfläche so betrieben werden, dass diese eine Temperatur von größer 5000C besitzt. Dies kann beispielsweise durch Abreinigen der Oberfläche erfolgen, wodurch diese durch das Rauchgas aufgeheizt wird.
Die Abscheidungsfläche stellt vorzugsweise eine Rohroberfläche dar und das mindestens eine Rohr ist mit einer Medienleitung verbunden. Die Wahl von Rohroberflächen als Abscheidungsfläche ermöglicht auf geringem Raum eine möglichst große Oberfläche an der das Rauchgas mit der Abscheidungsfläche in Kontakt treten kann und an der chemische und/oder physikalische Vorgänge der in dem Rauchgas geführten Schadstoffe stattfinden können. Besonders bevorzugt wird die Abscheidungsfläche durch ein Rohrbündel gebildet. Durch die Verbindung des mindestens einen Rohres mit einer Medienleitung kann die Temperatur der Rohroberfläche beeinflusst werden. Insbesondere wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Rauchgas und der Rohroberfläche durch Kühlung des Rohres vergrößert, wodurch wiederum die Abscheidung der Schadstoffe aus dem Rauchgas beeinflusst, insbesondere begünstigt, wird.
Die Medienleitung kann Teil eines separaten Medienkreislaufes sein. In diesem Fall lässt sich zwar die Temperatur unabhängig von weiteren Prozessparametern in der thermischen Anlage einstellen. Andererseits kann die durch das Rauchgas an das Medium, das durch die Abscheidungsfläche geführt wird, abgegebene Wärme nur bedingt genutzt werden. Alternativ kann die Medienleitung zur Versorgung der Abscheidungsfläche mit dem Kreislauf der Wärmegewinnung der thermischen Anlage verbunden sein. Hierdurch wird die aufgenommene Wärme optimal genutzt und dennoch ein Abscheiden von Schadstoffen gewährleistet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine
Abscheidungsfläche beziehungsweise die diese bildenden Rohre so angeordnet, dass die Abscheidungsfläche in Projektion auf eine Ebene senkrecht zu der Rauchgasströmungsrichtung vor dem Erreichen der Abscheidungsflächen die Ebene weitestgehend, vorzugsweise vollständig abdeckt. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass der Rauchgasstrom weitestgehend beziehungsweise vollständig an der Abscheidungsfläche entlang strömt und dadurch eine erhöhte Abscheidungsrate erhalten werden kann. Insbesondere wird der an Abscheidungsfläche ankommende Rauchgasstrom und damit die darin enthaltenen Partikel umgelenkt. Die Anordnung der Abscheidungsflächen, insbesondere einer durch Rohre gebildeten Abscheidungseinheit wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung so gewählt, dass der Rauchgasstrom diese Einheit schräg anströmt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Abscheidungsflächen in einem Umlenkungsbereich in dem Kessel vorgesehen sind. Dies kann beispielsweise der Bereich des Eintritts in einen Rauchgaszug sein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Abscheidungseinheit so ausgestaltet sein, dass diese mindestens zwei Rohrreihen aufweist und die mindestens zwei Rohreihen so zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Rohre der einen Rohrreihe die
Teilungen der mindestens einen weiteren Rohrreihe in der Projektion auf eine vor der Abscheidungseinheit liegenden Ebene zumindest teilweise verdecken. Auch bei dieser Ausgestaltung wird die Abscheidung der Schadstoffe an der Abscheidungsfläche begünstigt.
Die Abscheidungsfläche ist vorzugsweise im Wirkbereich eines Abführungstrichters der thermischen Anlage angeordnet. Durch diese Anordnung können Abscheidungen an der Abscheidungsoberfläche nach deren Ablösen von der Oberfläche ungehindert mit weiteren festen Austrägen, wie Stäuben aus der Anlage entfernt werden und ein Anhaften an zwischen dem Austrag- beziehungsweise Abführungstrichter und der Abscheidungsfläche befindlichen Oberflächen wird minimiert.
Zusätzlich oder alternativ zu der Einstellung einer vorgebbaren Temperatur an der Abscheidungsfläche kann diese mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Die Vorrichtung weist gemäß einer Ausführungsform daher eine Stromquelle auf, die mit der Abscheidungsfläche verbunden ist. Durch diese Stromquelle kann die Abscheidungsfläche mit z.B. positivem oder negativem Gleichstrom beaufschlagt werden. Hierdurch können elektrisch geladene Partikel, die in dem Rauchgas aufgrund der hohen Temperatur ggf. vermehrt vorliegen, zusätzlich von der Abscheidungsfläche angezogen werden. Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß zumindest eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Abscheidungsoberfläche aufweisen. Die hierzu vorzusehende Reinigungseinrichtung ist nicht auf eine bestimmte Bauform beschränkt. Durch das Vorsehen einer Reinigungsvorrichtung kann die Schichtdicke von den an der Abscheidungsoberfläche abgelagerten Verunreinigungen beziehungsweise Schadstoffen reguliert werden. Die Schichtdicke dieser Beläge oder Abscheidungen ist von besonderer Bedeutung, da durch die Schichtdicke die Temperatur an der Außenseite der Schicht und damit die dort stattfindenden Vorgänge bestimmt werden. Wird die Schichtdicke gering gehalten beziehungsweise werden vorzugsweise die abgeschiedenen Schadstoffe vollständig entfernt, so kann die Temperatur an der Außenseite des Belages beziehungsweise der Abscheidungen verringert werden. Hierdurch wird insbesondere die Reaktionsgeschwindigkeit der Schadstoffumsetzung verringert. Somit kann ein ausreichendes Abscheiden von Schadstoffen an der Abscheidungsoberfläche gewährleistet werden und gleichzeitig ein Angriff des Materials der Abscheidungsoberfläche verhindert werden. Die gekühlte oder ungekühlte Abscheidungsfläche wird auch durch das Reinigen der Oberfläche insofern vor Korrosionsangriffen geschützt, dass eine auf die Abscheidung folgende Sulfatisierung von Chloriden aus dem Rauchgas, die aggressive Chlor-Spezies freisetzt, durch Entfernen der Abscheidung verhindert werden kann. Hierdurch werden die nachgeschalteten Heizflächen zusätzlich gegen einen Korrosionsangriff geschützt.
An ungekühlten Abscheidungsflächen vergrößern sich die Partikel durch Agglomeration und werden daher nicht mit dem Rauchgasstrom mitgerissen.
Die Reinigungsvorrichtung wird vorzugsweise von einer der Seitenwände eines Kesselzuges der thermischen Anlage, in dem das Rauchgas geführt ist, in den Kesselzug eingebracht. Seitenwände im Sinne der Erfindung, sind alle Kesselwände, die den Kesselinnenraum zu den Seiten des Kessels zur Umwelt begrenzt. Namentlich sind dies die linke und rechte Seitenwand, die Vorder- und Rückwand sowie ggf. die Trichter.
Durch die horizontale Ausrichtung der Reinigungsvorrichtung, die beispielsweise eine Lanze darstellen kann, wird es möglich das Reinigungsmittel in unmittelbare Nähe der zu reinigenden Oberfläche zu bringen. Horizontal im Sinne der Erfindung, ist eine gedachte Ebene senkrecht zur Lotrechten, welche im Raum auch mit einem gegebenen Winkel von dieser gedachten Ebene abweichen kann, ohne jedoch die Lotrechte zu erreichen. Horizontal im Sinne der Erfindung ist somit jede Richtung, die eine horizontale Richtungskomponente aufweist, die ungleich Null ist.
Die Reinigungswirkung wird erzielt durch das Aufbringen des Reinigungsmediums, welches bevorzugt eine Flüssigkeit darstellt, auf die Beläge und/oder Abscheidungen, die sich aus dem im Rauchgas befindlichen Verunreinigungen bilden bzw. gebildet haben. Bevorzugt besitzt das Reinigungsmedium eine
Temperatur, die geringer als die Temperatur der Beläge auf der zu reinigenden Oberfläche ist. Insbesondere ist die Temperatur geringer als die Temperatur, die die Beläge an deren Außenseite, das heißt der der Abscheidungsfläche beziehungsweise der Rohroberfläche abgewandten Seite besitzen. Diese Temperatur ist in der Regel höher als die Temperatur der Abscheidungsfläche selber. Durch das Aufbringen eines verhältnismäßig kühleren Reinigungsmediums auf die Abscheidungsfläche und insbesondere auf den darauf befindlichen Belag, kann dem Belag die Wärme entzogen werden, wodurch sich der Belag von der Abscheidungsfläche ablöst. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Belag und dem Reinigungsmedium liegt bei beispielsweise größer 100 K. Durch die
Temperaturänderung des Belages verändern sich die physikalischen Eigenschaften des Belages, insbesondere dessen Ausdehnung. Der Belag wird sich daher zusammenziehen und so von der Abscheidungsfläche lösen. Durch das Aufbringen des Reinigungsmediums erfolgt somit eine mechanische Lockerung des Belages, die zum Abfallen des Belages von der Abscheidungsfläche führt. Durch das Leidenfrost'sche Phänomen bildet sich um den in den Rauchgasstrom eingebrachten Flüssigkeitstropfen eine Dampfhülle. Gase bzw. Dämpfe sind schlechte Wärmeleiter, so dass der Flüssigkeitstropfen trotz der hohen Umgebungstemperaturen auch von größer 6000C nicht spontan verdampft.
Durch diesen Effekt gelangt der Flüssigkeitstropfen an die Abscheidungsflächen bzw. an die anhaftenden Beläge und/oder Abscheidungen. Somit wird mit der Reinigungsvorrichtung der Belag benässt. Die Beläge und/oder Abscheidungen werden unter anderem durch Verdampfen der Flüssigkeit gekühlt. Hierdurch entstehen Versprödungen und Spannungen in den Belägen und/oder
Abscheidungen, wodurch diese gelöst werden. Zudem wird das Gewicht der Beläge durch das Aufbringen des Reinigungsmediums vergrößert und begünstigt so zusätzlich das Ablösen der Beläge von der Abscheidungsfläche.
Vorzugsweise weist die Reinigungsvorrichtung eine so geringe Höhe beziehungsweise einen so geringen Durchmesser auf, dass diese in den lichten Abstand zwischen Rohre, die als Rohrbündel, die Abscheidungseinheit bilden, geführt werden kann. Hierdurch kann eine Reinigung der Abscheidungsfläche mit einem Reinigungsmittel erfolgen, dass mit geringem Druck auf die Abscheidungsfläche aufgebracht wird.
Ein hoher Druck des Reinigungsmittels, der bei üblichen Reinigungsvorrichtungen von Nöten ist, bei dem das Reinigungsmittel in einer Entfernung zu der zu reinigenden Oberfläche eingebracht wird, ist hierbei nicht erforderlich und eine Beschädigung der Oberfläche durch das Aufprallen des Reinigungsmittels unter hohem Druck kann vermieden werden. Der erforderliche Druck ist abhängig von den Reinigungsanforderungen. Die Hauptkriterien sind die Größe der Abscheidungsoberfläche und der Wirkradius der Auslässe an der Reinigungsvorrichtung. Das Reinigungsmedium wird vorzugsweise unter geringem Druck von weniger als 10 bar, vorzugsweise weniger als 6 bar von der Reinigungsvorrichtung abgegeben. Der Druck bezeichnet den Vordruck des Reinigungsmediums, das heißt den Druck, den dieses vor dem Austritt aus der Reinigungsvorrichtung aufweist. Dieser Vordruck wird nach dem Austritt aus der Reinigungsvorrichtung in kinetische Energie umgewandelt. Der Druck wird hierbei so geregelt, dass dieser in Abhängigkeit der Entfernung zu den zu reinigenden
Abscheidungsfläche eingestellt wird. Der Druck wird auf einen Wert eingestellt, bei dem sichergestellt ist, dass das Reinigungsmedium auf die Abscheidungsfläche auftrifft. Ein erheblicher Impuls beim Auftreffen soll allerdings vermieden werden. Abhängig von der Ausrichtung des oder der Auslässe an der Reinigungsvorrichtung kann das Reinigungsmedium auch ohne nennenswerten Druck von der Reinigungsvorrichtung abgegeben werden. In diesem Fall wird das Reinigungsmedium nur zu dem Auslass transportiert und kann dort durch die Schwerkraft auf eine unterhalb der Reinigungsvorrichtung befindliche Abscheidungsoberfläche gelangen. In diesem Fall wird die Abscheidungsoberfläche mit dem Reinigungsmedium berieselt.
Weiterhin ist das horizontale Einbringen der Reinigungsvorrichtung von Vorteil, da hierdurch auch Flächen erreicht werden können, die unter weiteren Flächen, insbesondere Heizflächen, angeordnet sind. Es ist somit möglich eine Abscheidungsfläche unterhalb der in Strömungsrichtung des Rauchgases ersten Heizfläche, die einen Überhitzer oder eine so genannte Wärmefalle darstellen kann, anzuordnen und dennoch ausreichend zu reinigen. Bei einer Einbringung der Reinigungsvorrichtung in vertikaler Richtung würden die oberhalb der Abscheidungsfläche angeordneten Heizflächen den Zugang zu der Abscheidungsfläche und damit deren Reinigung erschweren.
Die Einbringungsöffnung für die Reinigungsvorrichtung in der Seitenwand des Kessels ist vorzugsweise in Rauchgasrichtung vor oder nach einer Abscheidungsfläche bzw. zwischen mindestens zwei Abscheidungsflächen angeordnet. Handelt es sich bei den Abscheidungsflächen um Rohroberflächen eines Rohrbündels, so ist die Einbringungsöffnung überwiegend zwischen den Rohren des Rohrbündels vorgesehen.
Die Einbringungsöffnung für die Reinigungsvorrichtung weist gemäß einer Ausführungsform eine Einrichtung zum Verschließen der Einbringungsöffnung auf. Auf diese Weise wird es möglich die Reinigungsvorrichtung, die gegebenenfalls eine Lanze darstellen kann, aus dem Kesselzug zu entfernen, nachdem die Reinigung abgeschlossen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen aus einem Rauchgas in einer thermischen Anlage, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff- und Biomasse-Verbrennungsanlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in der Führung des Rauchgases zumindest eine Abscheidungsoberfläche zur Verfügung gestellt wird, die zumindest teilweise in den Rauchgasstrom hineinragt. Durch das Schaffen einer Abscheidungsfläche mit einer solchen Ausrichtung kann die Abscheidung von Schadstoffen aus dem Rauchgas vor dem Erreichen einer der Heizflächen erhöht werden. Insbesondere können an der Abscheidungsfläche bezogen auf das Bauvolumen mehr relevante Schadstoffe abgeschieden werden, als an den Kesselwänden, an denen das Rauchgas vorbeiströmt. Die an der Abscheidungsfläche abzuscheidenden Schadstoffe sind insbesondere chlorhaltige und / oder schwefelhaltige Stoffe. Die Abscheidung von Chloriden und / oder Sulfaten ist vorteilhaft, da diese Schadstoffe an Oberflächen zu Beschädigungen, insbesondere zu Korrosion führen können.
Im Gegensatz zu den Oberflächen der Heizflächen, die beispielsweise in
Überhitzern, Verdampfern, Economisern oder so genannte Wärmefallen vorgesehen sind, ist es bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Abscheidungsfläche gewollt beziehungsweise diese dafür ausgelegt, dass sich Schadstoffe an dieser abscheiden. Die Abscheidungsfläche kann somit auch als Schadstofffalle bezeichnet werden. Somit kann die Anordnung von z.B. Rohren der Schadstofffalle so gewählt werden, dass eine möglichst weitgehende Abscheidung der schädlichen Stoffe aus dem Rauchgas erreicht wird. Insbesondere wird eine weitestgehende Abscheidung von Schadstoffen durch Einstellen einer geeigneten Temperatur an der Abscheidungsfläche, Beibehalten der Temperatur durch effizientes Abreinigen der Abscheidungsfläche und / oder durch die Geometrie beziehungsweise Anordnung der Abscheidungsfläche beziehungsweise diese bildende Rohre erzielt. Die Vorteile des Vorsehens einer solchen Schadstofffalle wurden bereits unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Abscheidungsfläche so eingestellt, dass diese geringer ist als die Rauchgastemperatur in der Umgebung der Abscheidungsoberfläche. Besonders bevorzugt ist die Temperatur der Abscheidungsoberfläche geringer als die Temperatur der der Abscheidungsfläche nachgeschalteten Heizflächen.
Die Einstellung der Temperatur der Abscheidungsfläche kann durch eine Kühlung der Abscheidungsfläche von innen erfolgen. Hierzu kann Kühlmedium durch die beispielsweise rohrförmige Abscheidungsfläche geführt werden. Als günstig hat sich in Kesselanlagen erwiesen die Temperatur des Kühlmediums auf eine Temperatur unterhalb der Sattdampftemperatur des Kesselmediums einzustellen.
Grundsätzlich ist aber eine direkte gezielte Temperatureinstellung nicht erforderlich. Zusätzlich oder alternativ zu der Kühlung und/oder der Ausrichtung der Abscheidungsfläche zu dem Rauchgasstrom, die eine Abscheidung von Partikeln begünstigt, kann die Abscheidungsfläche mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Die Vorteile dieser Maßnahme wurden bereits unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
Vorzugsweise wird die Temperatur an der Abscheidungsfläche durch Reinigen der Abscheidungsoberflächen aufrechterhalten. Durch die Kontinuität der Temperatur der Abscheidungsfläche können die chemischen und/oder physikalischen Vorgänge an der Abscheidungsoberfläche gezielt beeinflusst werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Reinigungsmedium, vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeit, über eine Reinigungsvorrichtung eingebracht und die Reinigungsvorrichtung ist horizontal ausgerichtet. Besonders bevorzugt wird bei einer solchen Reinigungsvorrichtung, die beispielsweise eine Lanze darstellen kann, das Reinigungsmedium von der Reinigungsvorrichtung in unter anderen vertikaler Richtung abgegeben. Somit wird eine vertikale Reinigungsebene definiert, in der die Abscheidungen an den Abscheidungsflächen abgetragen beziehungsweise entfernt werden können.
Besonders bevorzugt wird die Reinigungsvorrichtung in Rauchgasrichtung vor oder nach einer Abscheidungsfläche bzw. zwischen mindestens zwei Abscheidungsflächen, z.B. Rohre eines Rohrbündels, gebracht. In letzteren Fall können bei geeigneter Geometrie der Reinigungsvorrichtung, insbesondere der Auslassöffnungen an der Reinigungsvorrichtung, mit einer Reinigungsvorrichtung gleichzeitig mindestens zwei Abscheidungsoberflächen beziehungsweise Rohre gereinigt werden. Um das Einführen der Reinigungsvorrichtung zwischen Abscheidungsflächen gewährleisten zu können, werden insbesondere
Reinigungsvorrichtungen geringer Höhe beziehungsweise geringen Durchmessers verwendet.
Das Reinigungsmedium stellt vorzugsweise Wasser dar. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere beim Einbringen des
Reinigungsmediums unter geringem Druck in unmittelbarer Nähe zu der Abscheidungsfläche, kann dieses Reinigungsmittel ausreichen, um den Belag auf der Abscheidungsfläche von dieser zu entfernen. Aggressive Reinigungsmittel, die zu einer Beschädigung der Oberfläche führen könnten, sind nicht erforderlich. Die Reinigungsflüssigkeit wird beispielsweise unter geringem Druck, besonders bevorzugt im Bereich von kleiner als 10 bar, vorzugsweise kleiner als 6 bar, von der Reinigungsvorrichtung abgegeben. Bei diesen geringen Drücken ist eine Beschädigung der Abscheidungsfläche auch bei Abgabe des Reinigungsmediums in unmittelbarer Nähe der Abscheidungsfläche nicht zu befürchten. Dennoch kann aufgrund der Nähe zu der Abscheidungsfläche ein ausreichendes Ablösen der Beläge gewährleistet werden.
Die Reinigungsvorrichtung wird während der Reinigung der Abscheidungsoberfläche vorzugsweise in horizontaler Richtung bewegt. Auf diese Weise kann eine
Reinigungsebene, die bei vertikaler Abgabe des Reinigungsmittels in vertikaler Richtung steht entlang der Abscheidungsoberfläche verschoben werden und so die gesamte Fläche auf die gleiche Art und mit der gleichen Intensität gereinigt werden.
Die Reinigung erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise während des Betriebs der thermischen Anlage. Diese Reinigung während des Betriebes der thermischen Anlage hat den Vorteil, dass ein Herunterfahren der Kessellast nicht notwendig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann darüber hinaus der abgelöste Belag der Abscheidungsflächen allein oder zusammen mit weiteren Abträgen aus dem Kessel entfernt werden. Aufgrund der geringen Menge an Reinigungsflüssigkeit, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren notwendig ist, können die Stäube und Beläge in der Regel weitgehend trocken ausgefördert werden. Weiterhin sind während des Betriebes der thermischen Anlage die Temperaturbedingungen gegeben, die für das Ablösen der Beläge von der Abscheidungsfläche durch Wärmeentzug notwendig sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird es somit möglich ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um den Korrosionsangriff auf die Heizflächen eines Kessels, welche nach dem Stand der Technik nur unzureichend vor Korrosionsangriff geschützt werden können, zu verhindern, die Standzeiten der Heizflächen zu verlängern, um schlussendlich die Anlagenbetriebszeiten zu erhöhen. Ferner können im größeren Umfang Stäube aus dem Rauchgas entfernt werden, wodurch die nachfolgenden Heizflächen weniger belegt werden. Dadurch ist mit einer verbesserten Wärmeübertragung und einem verringerten Strömungswiderstand zu rechnen.
Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen erläutert, die möglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen. Insbesondere zeigen:
Abbildung 1 : eine schematische Darstellung eines Müllverbrennungskessels mit vertikalen Kesselzügen; Abbildung 2: eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform einer
Reinigungsanlage; Abbildung 3: eine schematische Darstellung eines Müllverbrennungskessels mit horizontalen Kesselzügen; Abbildung 4: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Abscheidungsfläche;
Abbildung 5: eine Fotografie eines ungereinigten Rohrsystems; und Abbildung 6: eine Fotografie eines im Betrieb gereinigten Rohrsystems.
Die vorliegende Erfindung wird im Wesentlichen unter Bezugnahme auf eine Gegenstromfeuerung mit 4-Zug-Vertikalkessel beschrieben. Der schematische Aufbau eines solchen Kessels ist in Figur 1 gezeigt. Die Erfindung kann aber auch in anderen Feuerungs- und Kesselbauarten verwendet werden.
Die thermische Anlage, die in der Figur 1 eine Müllverbrennungsanlage darstellt, weist einen Feuerraum 15, sowie vier vertikale Kesselzüge 16, 17, 18 und 19 auf. Die Kesselzüge 16 und 17 sind hierbei Leerzüge, in denen es zu einer Wärmeübertragung durch Strahlung an den Wänden der Kesselzüge kommt. An die Leerzüge 16, 17 schließen sich in Rauchgasrichtung R Kesselzüge 18, 19 mit konvektiven Heizflächen an. In der dargestellten Ausführungsform sind in dem dritten Kesselzug 18 eine Wärmefallen 21 und vier Überhitzer 22.1 bis 22.4 angeordnet. In dem sich anschließenden vierten Kesselzug 19 sind vier Economiser 23.1 bis 23.4 angeordnet. Diese Heizeinheiten, die konvektive Heizflächen aufweisen, sind als Rohrsysteme ausgebildet.
Als so genannte „Schadstofffalle" dient ein Rohrsystem 24, welches in Rauchgasrichtung vor den zu schützenden Heizflächen 21 , 22, 23 im Rauchgasstrom eingesetzt wird.
Das Rohrsystem 24 ist schematisch in Figur 4 gezeigt. In diesem Fall ist das Rohrsystem 24 der Wärmefalle 21 vorgeschaltet. Wie sich aus Figur 4 ergibt, kann das Rohrsystem 24 in den Wasser-/Dampfkreislauf des Kessels eingebunden sein. Dies ist durch die gestrichelte Linie in der Figur angedeutet. Die Einspeisung erfolgt hierbei derart, dass die Temperatur der Rohrwand des Rohrsystems 24 niedriger ist als die der zu schützenden Heizflächen 22 (vergleiche Figuren 1 und 3). Durch die, im Bezug auf die Umgebung, niedrigere Oberflächentemperatur des Rohrsystems 24 scheiden sich die festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe aus dem Rauchgas ab und schlagen sich als flüssige und/oder feste Beläge auf dem Rohrsystem 24 der Schadstofffalle nieder. In der Figur 4 ist weiterhin die Möglichkeit dargestellt, dass das Rohrsystem 24 durch einen von dem Wasser-/Dampfkreislauf des Kessels separaten Kreislauf gekühlt wird.
Die Abscheidung aus der Gasphase basiert im Wesentlichen auf der Kondensation insbesondere chloridischer Gase. Einige Kondensationstemperaturen zeigt Tabelle 1. Tabelle 1 : Siede- und Schmelzpunkttemperaturen von ausgewählten Chloriden
Die Abscheidung aus der flüssigen und festen Phase kann zahlreichen unterschiedlichen Mechanismen unterliegen [vgl. Warnecke, R.: Korrosion unter Berücksichtigung von Strömungsgeschwindigkeit und Reaktionsenthalpie. In: Born, M.: Rauchgasseitige Dampferzeugerkorrosion (Erfahrungen bei der
Schadensminderung). Freiberg: Verlag Saxonia Standortentwicklungs- und - Verwaltungsgesellschaft mbH, 2003]. Vor Allem die der Abscheidung nachfolgende Sulfatisierung der Chloride setzt aggressive Chlor-Spezies frei, die die Rohrwand durch Korrosion schädigen können. Ein weiterer korrosionsrelevanter Mechanismus ist die Lösung des Rohrmaterials in flüssigen Chloridschmelzen. Wird die
Rohrwandtemperatur niedrig gehalten, so können einerseits die Schadstoffe an der Schadstofffalle abgeschieden werden und andererseits kann bei genügend niedriger Rohrwandtemperatur der Schadstofffalle die Reaktionsgeschwindigkeit der chemischen, korrosiven Prozesse vor Ort so stark reduziert werden, dass technisch und wirtschaftlich zufrieden stellende Standzeiten der Schadstofffalle erreicht werden können. Die Folge ist eine Verminderung der Schadstofffracht für die nachgeschalteten Heizflächen und somit schlussendlich ebenfalls eine Erhöhung deren Standzeiten.
Eine gegebenenfalls in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene
Reinigungsanlage ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Durch die Reinigungsanlage wird die belagarme, und somit kühlere Oberfläche des Rohrsystems 24 sichergestellt. Diese Reinigungsanlage beruht auf einer vor Allem horizontal geführten Lanze 1 , die durch die Kesselwand in den Kesselinnenraum 16 bis 19 eingebracht wird. Die Geometrie der Lanze 1 ist so gewählt, dass der mindestens eine Auslass 2 an die zu reinigenden Stellen in den Zwischenraum des Rohrsystems 24 gelangen kann. Die in das Rohrsystem 24 eingebrachte Lanze 1 ist schematisch in der Figur 4 angedeutet. Hierbei erstreckt sich die Lanze 1 in die Bildebene hinein.
Zur Automatisierung des Reinigungsverfahrens kann z.B. nach Eintreten der Auslassöffnung 2 in den Kesselinnenraum 16 bis 19 über eine Steuerrolle 7 ein Impuls zum Öffnen des Magnetventils 8 gegeben werden. Durch das Öffnen des Magnetventils 8 wird eine definierte Menge des Reinigungsmediums unter definiertem Druck möglichst gleichmäßig auf die zu reinigenden Flächen aufgegeben.
Es hat sich gezeigt, dass bereits geringe Mengen unbehandelten Wassers bei geringem Vordruck gute bis sehr gute Reinigungswirkung zeigen. Dies verbessert sich, wenn die Reinigungsfahrten öfter wiederholt werden und zwischen den Wiederholungen sich der Kessel in Bezug auf die Temperatur regenerieren kann. Eine Kessellastabsenkung während der Reinigung ist nicht notwendig. Die abgelösten Stäube und Beläge können über den Trichter 20 und die vorhandenen Kesselaustragsysteme (nicht dargestellt) problemlos ausgetragen werden. Durch die eingesetzte, geringe Wassermenge werden die Stäube trocken ausgefördert. Ein Einbringen von Wasser in die Staubförderung ist in der Regel nicht gegeben.
Abbildung 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer thermischen Anlage, bei der die Kesselzüge horizontal angeordnet sind. Auch bei dieser Anlage ist vor den Heizflächen 21 , 22, 23 eine Abscheidungsfläche in Form eines Rohrsystems 24 eingebracht.
Schließlich ist in den Figuren 5 und 6 das Rohrsystem 24 mit daran anhaftenden Belägen gezeigt. Wie sich aus diesen Fotografien entnehmen lässt sind die Beläge nach einer Reinigung in dem Bereich, in dem die Reinigungsvorrichtung in den Kesselraum eingeführt wurde, erheblich verringert. An der Kesselwand ist in der Abbildung 6 die Einlassöffnung für die Reinigungsvorrichtung zu erkennen. Weiterhin sind in der Figur 6 die Rohre des Rohrsystems auf der linken Seite zu erkennen, wohingegen bei einem ungereinigten Rohrsystem in Figur 5 die Rohre nicht sichtbar sind.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Mit der Erfindung wird allgemein ein Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus Rauchgasen in Verbrennungsanlagen geschaffen, bei dem eine Abscheidungsfläche, beispielsweise in Form eines Rohrsystems (Schadstofffalle) in den Rauchgasweg eingebracht wird, dieses Rohrsystem sich im Kessel befindet, in der Einbaulage sich vor den zu schützenden Heizflächen befindet und vorzugsweise im Kreislauf des Kessels eingebunden ist. Hierbei kann die Einspeisung in das Rohrsystem (Schadstofffalle) mit niedrigerer Temperatur als die Umgebungstemperatur der nachgeschalteten Heizflächen erfolgen und durch die niedrigere Oberflächentemperatur des Rohrsystems der Schadstofffalle die Schadstoffe aus der Gasphase abscheiden und sich als flüssige und/oder feste Beläge auf dem Rohrsystem der Schadstofffalle niederschlagen. Wird die Abscheidungsfläche, insbesondere das Rohrsystem, durch eine Reinigungsanlage gereinigt, so können die vom Rohrsystem gelösten Stäube und Beläge im Allgemeinen trocken durch die Kesselascheaustragsysteme ausgetragen werden. Die Auswahl der Parameter Oberfläche und Anordnung des Rohrsystems, Temperatur und Einbaulage können bei der vorliegenden Erfindung so gewählt werden, dass diese auf den bestimmungsgemäßen Betrieb des Kessels nur geringe Nebenwirkungen hinsichtlich der Parameter Dampfdruck, Dampftemperatur und Dampfmenge des Kessels haben.
Die Zufuhr des Reinigungsmediums erfolgt vorzugsweise über eine horizontal liegende Lanze, die durch die Seitenwand des Kessels eingeführt wird und an der eine Düse angebracht ist, welche das Reinigungsmedium ausbringt. Vorzugsweise erfolgt die Ausbringung des Reinigungsmediums symmetrisch, um somit keine Reaktionskräfte auf die Lanze zu bewirken. Die Anlage zum Reinigen der Abscheidungsfläche kann mobil ausgebildet werden. Weiterhin kann die Anlage manuell, semiautomatisch oder vollautomatisch betrieben werden. Vorzugsweise weist die Reinigungsanlage eine niedrige Bauform auf. Hierdurch kann diese zwischen die Rohre der Rohrsysteme gelangen.
Der Austrittswinkel des Reinigungsmediums wird den Anforderungen aus Geometrie der Rohrsysteme und verfahrenstechnischen Gegebenheiten angepasst.
Weiterhin können Endlagen der Reinigungsanlage vorgegeben sein. Diese Endlagen können für einen Automatikbetrieb überwacht werden. Die Reinigungsanlage kann darüber hinaus für einen Automatikbetrieb über eine Drucküberwachung und/oder einer Mengenregelung für das Reinigungsmedium verfügen. Die Einfahrtiefe der Reinigungsanlage kann über die Endlagen der Reinigungsanlage geregelt werden. Für den automatischen Betrieb der Reinigungsanlage kann eine Steuerung vorgesehen sein.
Die Erfindung wurde im Wesentlichen unter Bezugnahme auf ein Verbrennungsanlage, insbesondere eine Müllverbrennungsanlage beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Art von thermischen Anlagen beschränkt. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung die Abscheidungsfläche in einer anderen thermischen Anlage, wie beispielsweise einer Vorrichtung zur Zementherstellung einzusetzen und das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Anlage durchzuführen. Handelt es sich bei der thermischen Anlage um eine von einer Müllverbrennung verschiedenen Anlage, so sind die in der Beschreibung erwähnten Kesselzüge als die Züge der thermischen Anlage zu verstehen. Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung, die bezüglich der Müllverbrennungsanlage beschrieben wurden gelten für andere thermische Anlagen - soweit anwendbar - entsprechend. Bezugszeichenliste
1 Lanze
2 Düse
3 Flexible Verbindung
4 Antrieb
5 Endschalter
6 Endschalter
7 Steuerrolle
8 Magnetventil
9 Mengenregelung
10 Mengenmessung
11 Druckwächter
12 Steuerung
13 Schieber
14 Absperrung
15 Feuerraum
16 Erster Kesselzug
17 Zweiter Kesselzug
18 Dritter Kesselzug
19 Vierter Kesselzug
20 Trichter
21 Wärmefalle
22 Überhitzer
22 .1 Überhitzerpaket 1
22 .2 Überhitzerpaket 2
22 .3 Überhitzerpaket 3
22 .4 Überhitzerpaket 4
23 Economiser
23 .1 Economiser 1
23 .2 Economiser 2
23 .3 Economiser 3
23 .4 Economiser 4
24 Rohrsystem der Schadstofffalle

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Abscheiden von Schadstoffen aus einem Rauchgas einer thermischen Anlage, insbesondere einer Müll-, Ersatzbrennstoff- oder Biomasse-Verbrennungsanlage, in der zumindest eine Heizfläche (21 , 22, 23) zur Wärmeverwertung aus dem Rauchgas, das bei einer Verbrennung eines Einsatzstoffes entsteht, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abscheidungsfläche (24) zum gezielten Abscheiden von Schadstoffen in der Vorrichtung vorgesehen ist, die der mindestens einen Heizfläche (21 , 22, 23) in Rauchgasrichtung (R) vorgeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsfläche (24) eine Rohroberfläche darstellt und das mindestens eine Rohr mit einer Medienleitung verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienleitung zur Versorgung der Abscheidungsfläche (24) mit dem Kreislauf der Wärmegewinnung, insbesondere der Wärmegewinnung eines Verbrennungskessels, verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abscheidungsfläche so angeordnet, dass die Abscheidungsfläche in Projektion auf eine Ebene senkrecht zu der Rauchgasströmungsrichtung vor dem Erreichen der Abscheidungsflächen die Ebene weitestgehend, vorzugsweise vollständig, abdeckt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abscheidungsfläche, insbesondere eine durch Rohre gebildeten Abscheidungseinheit wird, so in der thermischen Anlage vorgesehen ist, dass der Rauchgasstrom mindestens eine Abscheidungsfläche beziehungsweise die Abscheidungseinheit schräg anströmt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidungseinheit so ausgestaltet sein, dass diese als
Abscheidungsflächen mindestens zwei Rohrreihen aufweist und die mindestens zwei Rohreihen so zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Rohre der einen Rohrreihe die Teilungen der mindestens einen weiteren Rohrreihe in der Projektion auf eine in Strömungsrichtung des Rauchgases vor der Abscheidungseinheit liegenden Ebene zumindest teilweise verdecken.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsfläche (24) im Wirkbereich eines Abführungstrichters (20) der thermischen Anlage angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Stromquelle umfasst, die mit der Abscheidungsfläche (24) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine Reinigungsvorrichtung (1 ) zur Reinigung der Abscheidungsoberfläche (24) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1 ) von einer der Seitenwände eines Kesselzuges (16,
17, 18, 19) der thermischen Anlage, in dem das Rauchgas geführt ist, in den Kesselzug (16, 17, 18, 19) eingebracht ist.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) in Rauchgasrichtung (R) vor und/oder nach und/oder zwischen mindestens zwei Abscheidungsoberflächen liegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbringungsöffnung für die Reinigungsvorrichtung (1 ) eine Einrichtung zum Verschließen der Einbringungsöffnung aufweist.
13. Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen aus einem Rauchgasstrom (R) in einer thermischen Anlage mit mindestens einer Heizfläche (21 , 22, 23) zur
Wärmegewinnung aus dem Rauchgas des Rauchgasstroms (R), dadurch gekennzeichnet, dass in der Führung des Rauchgases vor der Heizfläche (21 , 22, 23) zumindest eine Abscheidungsoberfläche (24) zum gezielten Abscheiden von Schadstoffen zur Verfügung gestellt wird, die sich zumindest teilweise in den Rauchgasstrom (R) erstreckt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Abscheidungsfläche (24) so eingestellt, dass diese geringer ist als die Rauchgastemperatur in der Umgebung der Abscheidungsoberfläche.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsfläche (24) gekühlt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsfläche (24) mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsfläche (24) gereinigt wird, wodurch die Temperatur der Abscheidungsfläche (24) niedrig gehalten wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigungsmedium über eine Reinigungsvorrichtung (1 ) eingebracht wird und die Reinigungsvorrichtung (1 ) horizontal ausgerichtet ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium von der Reinigungsvorrichtung (1 ) zumindest in vertikaler Richtung abgegeben wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1 ) in Rauchgasrichtung (R) vor und/oder nach einer Abscheidungsfläche (24) und/oder zwischen mindestens zwei Abscheidungsoberflächen gebracht wird.
2 I .Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium Wasser ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium unter geringem Druck von weniger als 10 bar, vorzugsweise weniger als 6 bar, von der Reinigungsvorrichtung (1 ) abgegeben wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1 ) während der Reinigung der Abscheidungsfläche (24) in horizontaler Richtung bewegt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung während des Betriebs der thermischen Anlage erfolgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium mit abgetragenen Verunreinigungen über eine Austragsvorrichtung oder mit dem Rauchgas ausgetragen wird.
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