EP2237861A1 - Rauchgasreinigungsanlage - Google Patents

Rauchgasreinigungsanlage

Info

Publication number
EP2237861A1
EP2237861A1 EP09702662A EP09702662A EP2237861A1 EP 2237861 A1 EP2237861 A1 EP 2237861A1 EP 09702662 A EP09702662 A EP 09702662A EP 09702662 A EP09702662 A EP 09702662A EP 2237861 A1 EP2237861 A1 EP 2237861A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reduction
catalyst
flue gases
filter device
plant
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Withdrawn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
EP09702662A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Secklehner
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.)
Scheuch GmbH
Original Assignee
Scheuch 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 Scheuch GmbH filed Critical Scheuch GmbH
Publication of EP2237861A1 publication Critical patent/EP2237861A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds

Definitions

  • the invention relates to a system for purifying the flue gases of a furnace with at least one selective reduction catalyst for the reduction of nitrogen oxides contained in the flue gas and / or with at least one catalyst for the reduction of carbon monoxide, especially odoriferous, hydrocarbons or ammonia removal, and a Dust separation, and a method for purifying the flue gases of a furnace by selective catalytic reduction of nitrogen oxides with a reducing agent and a reduction catalyst and by dust deposition.
  • the flue gas denitration is usually carried out by reductive methods.
  • SNCR selective non-catalytic reduction
  • SCR selective catalytic reduction
  • NO x nitrogen oxides
  • a reducing agent - generally ammonia is used as a reducing agent - to elemental nitrogen and water, which subsequently as umweltunbedenkliche substances on the exhaust vent leave the incinerator.
  • the selective non-catalytic reduction is usually carried out at temperatures between 900 ° C and 1100 ° C, wherein the reducing agent is fed directly into the furnace.
  • the selective catalytic reduction can be carried out at significantly lower temperatures, since the catalyst significantly reduces the activation energies required for the reduction reactions.
  • Object of the present invention is to provide a system for denitrification of flue gases after the selective catalytic reduction process (SCR) and a method to provide which (s) in comparison to low-dust concepts a lower energy consumption and compared to high-dust plants has a longer service life of the catalyst.
  • SCR selective catalytic reduction process
  • This object of the invention is achieved by the aforementioned plant in which the dust is formed by at least a first and a second filter device and the reduction catalyst between the first and the second filter device is arranged, and by the method for cleaning the flue gases of a furnace in the The flue gases before they come into contact with the reduction catalyst are fed to a first dust separation and the fine dust cleaning of the flue gases takes place after the reduction of the nitrogen oxides.
  • the circuit of the denitrification catalyst according to the invention has the advantage that the flue gases for the denitration reactions do not have to be additionally heated, but these flue gases still have a sufficient energy content, i. the sufficient temperature to be able to operate the catalyst. It can thus be achieved in comparison to low-dust plants, a reduction of fuels.
  • the first filter device can be arranged in the flow direction of the flue gases immediately after the furnace or after a heat exchanger unit, so that the flue gases enter the first filter unit with a very high temperature, whereby the temperature drop in this filter unit - relatively speaking - can be kept low, and the flue gases leave the filter device at a temperature which favors the reduction of the nitrogen oxides on the catalyst.
  • high temperature is meant a temperature of at least 250 ° C.
  • the first filter device is an electrostatic precipitator.
  • this filter can be operated at a high temperature, and on the other hand that this filter technology is already very mature or electrostatic precipitators, for example, are already present in plants for cement production - in the past the dedusting was often carried out with electric motors.
  • electrostatic precipitators were largely replaced by cloth filters due to the stricter environmental requirements - and incur no additional investment costs.
  • At least one raw material drying plant or raw material drying mill is arranged, so that the residual content of energy of the flue gases for drying of raw materials , which are used, for example, for cement production, can be used.
  • this achieves the effect that the flue gases leaving the catalyst bed are cooled even further before being subjected to the second filter device, which is preferably formed by a cloth filter, as a result of which this second filter device is subject to a lower thermal load even without the use of additional cooling devices.
  • the dust content of the flue gases in the first dust separation to a dust content of max. 3 g / Nm 3 , in particular max. 2.5 g / Nm 3 , for example, max. 1 g / Nm 3 , or of max. 30 g / Nm 3 , if another pre-separator, so no electrostatic precipitator, is used as the first filter device, reduced because it has been found that the efficiency of the system can be increased at these maximum dust levels of the flue gases.
  • the first dust separation is carried out at a temperature of the flue gas which is at least 250 ° C or at most 450 ° C, for example at most 350 ° C, whereby, as stated above, to special measures to reduce the temperature drop in The first filter device can be dispensed with and this can thus be made cheaper.
  • FIG. 1 A plant according to the invention in the form of a block diagram.
  • Fig. 1 shows a plant 1 for cement clinker production.
  • the denitrification plant according to the invention is not limited to use in the cement industry, although this is the preferred embodiment. It can also be equipped with waste incineration plants, caloric power plants, etc.
  • the plant 1 has a furnace 2 in the form of a rotary kiln, which is operated by a firing 3, whereby the cement clinker is formed from the known raw materials.
  • the flue gases leaving the furnace - arrow 4 - are introduced into a heat exchanger unit 5, which is formed in this embodiment in the form of a cyclone heat exchanger with in 4 cyclones to use the energy content of the flue gases to preheat the raw meal used.
  • the heat exchanger unit 5 leaving flue gas - arrow 6 - occurs in the sequence in the gas purification system.
  • This gas purification system comprises a first filter device 7, a reduction catalytic converter 8 and a second filter device 9.
  • the first filter device 7 is designed as an electrostatic precipitator.
  • the flue gas entering the electrostatic precipitator may optionally be preconditioned with water to increase the effectiveness of the electrostatic precipitator.
  • a spraying device 11 can be arranged in a supply line 10 to the first filter device 7, is sprayed with the water.
  • a mixed gas can be supplied to the flue gas via a mixed gas line 14, for example a gas originating from the furnace 2, a so-called bypass gas which can be withdrawn from the furnace 2 in the region of the heat exchanger unit 5.
  • Both in the mixed gas line 14 and in the supply line 10 corresponding conveying devices 15, such as exhaust fan, may be arranged.
  • the first filter device 7 may be provided with a thermal insulation which is suitable for these high temperatures, so that the reduction in the Raugastemperatur can be reduced.
  • the flue gas enters the reduction catalyst 8, wherein the end nitriding, ie the implementation of the nitrogen oxides to nitrogen and water according to the known reactions takes place.
  • a reducing agent is supplied by means of a reducing agent feed 16.
  • a reducing agent is usually ammonia used, as is known from the prior art. However, it is also possible to use ammonia-containing compounds or reducing agents which release ammonia at the elevated temperature.
  • the reducing agent feed 16 can also be dispensed with if excess ammonia is present in the exhaust gas of the plant 1 or, if the ammonia is too low, only the missing fraction can be supplied via the reducing agent feed 16.
  • titanium dioxide or vanadium pentoxide or titanium oxide as a carrier with vanadium pentoxide as the active composition, optionally mixed with tungsten oxide or mixed with other metal oxides.
  • these catalysts are known from the prior art, so that at this point a further discussion on its geometry or pore structure, etc. is unnecessary.
  • the supply of reducing agent takes place, for example, again via spray nozzles.
  • the reducing agent itself can be added to the flue gas before the catalyst, but this reducing agent is preferably fed into or onto the catalyst bed.
  • the formation of the catalyst bed per se is also state of the art, so that reference should be made to the relevant literature.
  • the reduction catalytic converter it is possible for the reduction catalytic converter to be arranged on a plurality of superimposed planes through which the flue gas flows in succession.
  • the de-stoked flue gas - it should be mentioned at this point that with denestered flue gas a flue gas is meant, which corresponds to NO x the emission standards, eg the Austrian emission standards - passes via a line 17 to the second filter device 9.
  • This second filter device 9 is a bag filter executed, with filter cloths or filter bags. Also these bag filters are already known and used in the cement industry, so that further discussion is not necessary at this point. With the aid of these filter cloths, the dust content of the flue gas is at least reduced to values which correspond to the exhaust gas standards.
  • a spray cooling 18 may be arranged in front of the second filter device 9 to cool the flue gas before entering the second filter device 9 to a temperature, for example a maximum of 250 ° C, which reduces the thermal load of the filter cloth by the flue gases.
  • a conveying device 15 can again be arranged between the vent 19 and the second filter device 9.
  • the residual energy content of the flue gases leaving the reduction catalytic converter 8 is preferably used for drying the raw materials used for cement production.
  • two drying mills 20 are shown in Fig. 1, which are arranged in the flow direction of the flue gases between the reduction catalyst 8 and the second filter device 9.
  • these two drying mills 20 are connected in parallel, so that they can be flowed through simultaneously or alternatively by the denitrified flue gases.
  • For the corresponding circuit of the flow paths of the flue gas flaps 21 - 24 are shown in Fig. 1.
  • drying mills 20 can be connected in parallel to the direct introduction of the flue gases via the line 17 in the second filter device 9, including in this line 17, in turn, a flap 25 is arranged to order between the Flow direction can be switched over the line 17 or at least one of the drying mills 20.
  • the drying mills 20 themselves are designed according to the state of the art.
  • Dust content of the flue gas leaving the furnace 2 or the heat exchanger 5 60 to 120 g / Nm 3
  • Dust content of the flue gas leaving the electrostatic precipitator max. 3 g / Nm 3
  • Temperature of the flue gases after the reduction catalyst 8 280 ° C to 320 ° C.
  • Dust content of the flue gas entering the bag filter less than 3 g / Nm 3 for direct discharge or approx. 100 g / Nm 3 for "mill operation"
  • Dust content of the flue gas when leaving the bag filter max. 10 mg / Nm 3
  • the dust content of the flue gases in the reduction catalyst 8 is practically not reduced. If, nevertheless, a dust precipitation takes place in the reduction catalytic converter 8, this can be cleaned periodically, for example by blowing with compressed air.
  • the flue gas and carbon monoxide from, in particular, odoriferous, hydrocarbons or ammonia removal from exhaust gases from incinerators, especially the Appendix 1, are used.
  • a separate catalyst can be arranged before or after the denitrification catalyst, for example comprising titanium vanadium compounds which can be mixed with palladium and / or platinum.
  • Such catalysts are known from the prior art, so reference should be made to the relevant literature.
  • the reduction catalyst 8 can be designed as a multilayer catalyst with multiple beds for the individual catalysts, or there is also the possibility of several catalysts separately in the system 1 or a corresponding flue gas cleaning system are arranged, for example, in the flow direction of the flue gases behind each other in their own containers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens (2), insbesondere eines Zement-Drehrohrofens, mit zumindest einem selektiven Reduktionskatalysator (8) zur Reduktion von im Rauchgas enthaltenen Stickoxiden, gegebenenfalls mit einer Reduktionsmitteleinspeisung (16), sowie mit einer Staubabscheidung. Die Staubabscheidung ist durch zumindest eine erste und eine zweite Filtereinrichtung (7, 9) gebildet. Der Reduktionskatalysator (8) ist zwischen der ersten und der zweiten Filtereinrichtung (7, 9) angeordnet.

Description

Rauchgasreinigungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens mit zumindest einem selektiven Reduktionskatalysator zur Reduktion von im Rauchgas enthaltenen Stick- oxiden und/oder mit zumindest einem Katalysator zur Reduktion von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbildenden, Kohlenwasserstoffen bzw. zur Ammoniakentfernung, sowie einer Staubabscheidung, und ein Verfahren zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens durch selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden mit einem Reduktionsmittel und einem Reduktionskatalysator sowie durch Staubabscheidung.
Die Rauchgasentstickung wird üblicherweise mit reduktiven Verfahren durchgeführt. Dabei unterscheidet man zwischen der selektiven nicht-katalytischen Reduktion (SNCR) und der selektiven katalytischen Reduktion (SCR). Mit diesen Verfahren werden bekanntlich die im Rauchgas enthaltenen Stickoxide (NOx), also Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, durch Zusatz eines Reduktionsmittels - im allgemeinen wird Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet - zu elementarem Stickstoff und Wasser abgebaut, die in der Folge als umweltunbedenkliche Stoffe über den Abgasschlot die Verbrennungsanlage verlassen.
Die selektive nicht-katalytische Reduktion erfolgt üblicherweise bei Temperaturen zwischen 900 °C und 1100 °C, wobei das Reduktionsmittel direkt in den Ofen eingespeist wird.
Die selektive katalytische Reduktion kann bei deutlich tieferen Temperaturen durchgeführt werden, da der Katalysator die für die Reduktionsreaktionen erforderlichen Aktivierungsenergien deutlich reduziert. Zudem kann mit diesem Verfahren der Reduktionsmittelverbrauch im Vergleich zu SNCR Entstickungen, bei denen das Reduktionsmittel überstöchiometrisch eingesetzt wird, verringert werden, da praktisch keine Nebenreaktionen auftreten.
Bei der selektiven katalytischen Reduktion unterscheidet man zwischen so genannten high- dust Schaltungen und low-dust Schaltungen. Bei den high-dust Schaltungen erfolgt die Ent- stickung der Rauchgase vor der Entstaubung, wodurch der Katalysator einer erhöhten Beanspruchung unterliegt. Dies führt in der Regel zu reduzierten Standzeiten des Katalysators bzw. müssen aufwendige Maßnahmen getroffen werden, bspw. durch den Einsatz von speziellen Katalysatoren mit entsprechender Geometrie der durch das Katalysatorbett hindurch verlau- fenden Kanäle für das Rauchgas, wie dies z.B. in der DE 296 23 503 Ul oder der DE 196 35 383 Al beschrieben ist, bzw. müssen Katalysatoren eingesetzt werden, die einer höheren mechanischen Belastung Stand halten, die bspw. durch das periodische Abrütteln der Staubbeladung von den Katalysatorpartikeln verursacht wird.
Beim low-dust Konzept ist die selektive katalytische Reduktion nach der Rauchgasentschwefelung angeordnet, sodass hier die zusätzliche Belastung durch SO2 und Staub entfällt und damit der Katalysator eine entsprechende höhere Standzeit aufweist. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Rauchgase nur noch eine Temperatur unter 200 °C aufweisen, sodass das Rauch- gas für die katalytische Entstickung wieder erwärmt werden muss. Es ist damit also ein entsprechend hoher zusätzlicher Energiebedarf erforderlich.
Im Stand der Technik, z.B. der DE 196 12 240 Al und der DE 196 12 240 A2, wurden auch bereits Lösungen vorgeschlagen, bei denen der Katalysator pulverförmig dem Rauchgasstrom zugesetzt und zusammen mit dem Staub an einem Schlauchfilter abgeschieden wird. Die Reduktion erfolgt dabei während de Strömung der Rauchgase zu dem Schlauchfilter. Der Katalysator wird in der Folge periodisch mit Heißluft vom Schlauchfilter abgeblasen und dabei regeneriert. Dies hat jedoch eine zusätzliche Belastung des Filters mit Staub zur Folge, sodass diese öfter gereinigt werden müssen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Anlage zur Entstickung von Rauchgasen nach dem selektiven katalytischen Reduktionsverfahren (SCR) sowie ein Verfahren hierzu bereit zu stellen, welche(s) im Vergleich zu low-dust Konzepten einen geringeren Energieeinsatz und im Vergleich zu high-dust Anlagen eine höhere Standzeit des Katalysators aufweist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die eingangs genannte Anlage gelöst, bei der die Staubabscheidung durch zumindest eine erste und eine zweite Filtereinrichtung gebildet und der Reduktionskatalysator zwischen der ersten und der zweiten Filtereinrichtung angeordnet ist, sowie durch das Verfahren zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens bei dem die Rauch- gase bevor sie in Kontakt mit dem Reduktionskatalysator gelangen einer ersten Staubabscheidung zugeführt werden und die Feinstaubreinigung der Rauchgase nach der Reduktion der Stickoxide erfolgt. Überraschender Weise konnte festgestellt werden, dass es für den Einsatz herkömmlicher Katalysatorschüttungen, welche nicht speziell für den high-dust Betrieb ausgebildet sind, nicht erforderlich ist, die Rauchgase zumindest annähernd vollständig zu entstauben, sondern dass eine Vorentstaubung bzw. Grobstaubabscheidung, die vor der katalytischen Reduktion durchgeführt wird, für den Betrieb des Katalysatorbettes ausreichend ist, ohne dass die Standzeit des Katalysators wesentlich verkürzt wird.
Erläuternd sei an dieser Stelle angemerkt, dass mit „Grobstaubabscheidung" und „Feinstaubabscheidung" nicht zwingend ein Bezug auf die Partikelgröße hergestellt werden soll, sondern beziehen sich diese Angaben auf die Staubfracht des Rauchgases selbst, d.h. den Anteil der Staubpartikel im Rauchgas.
Die erfindungsgemäße Schaltung des Entstickungskatalysators hat den Vorteil, dass die Rauchgase für die Entstickungsreaktionen nicht zusätzlich erwärmt werden müssen, sondern weisen diese Rauchgase noch einen ausreichenden Energieinhalt, d.h. die ausreichende Temperatur, auf, um den Katalysator betreiben zu können. Es kann damit im Vergleich zu low- dust Anlagen eine Reduktion von Brennstoffen erzielt werden.
Die erste Filtereinrichtung kann in Strömungsrichtung der Rauchgase unmittelbar nach dem Ofen oder nach einer Wärmetauschereinheit angeordnet sein, sodass also die Rauchgase mit einer sehr hohen Temperatur in die erste Filtereinheit eintreten, wodurch der Temperaturabfall in dieser Filtereinheit - relativ betrachtet - gering gehalten werden kann, und die Rauchgase mit einer Temperatur die Filtereinrichtung verlassen, welche die Reduktion der Stickoxide am Katalysator begünstigt.
Mit hoher Temperatur ist dabei eine Temperatur von mindestens 250 °C gemeint.
Es ist aber auch möglich, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase zwischen der ersten Filtereinrichtung und dem Ofen oder einer diesem nachgeschalteten Wärmetauschereinheit eine Entschwefelungsanlage angeordnet ist, sodass der Schwefelgehalt zumindest anteilig reduziert wird und damit eine verringerte Gefahr von Ablagerungen von Schwefelverbindungen am Katalysator erreicht wird. Besonders bevorzugt ist die erste Filtereinrichtung ein Elektrofilter. Dies hat zum einen den Vorteil, dass dieser Filter mit einer hohen Temperatur betrieben werden kann, und zum anderen, dass diese Filtertechnik bereits sehr ausgereift ist bzw. Elektrofilter bspw. in Anlagen zur Zementherstellung ohnedies vorhanden sind — die Entstaubung wurde früher häufig mit Elekt- rofiltern durchgeführt, jedoch wurden diese Elektrofilter großteils durch Tuchfilter aufgrund der verschärften Umweltauflagen ersetzt - und keine zusätzliche Investitionskosten anfallen.
Es ist weiters möglich, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase zwischen der ersten Filtereinrichtung und der zweiten Filtereinrichtung, insbesondere zwischen der zweiten Filterein- richtung und dem Katalysator, zumindest eine Rohstofftrockenanlage bzw. Rohstofftrockenmahlanlage angeordnet ist, sodass der Restgehalt an Energie der Rauchgase zur Trocknung von Rohstoffen, welche bspw. für die Zementherstellung eingesetzt werden, verwendet werden kann. Darüber hinaus wird damit erreicht, dass die das Katalysatorbett verlassenden Rauchgase noch weiter abgekühlt werden bevor sie in die zweite Filtereinrichtung, die bevor- zugt durch ein Tuchfilter gebildet wird, wodurch diese zweite Filtereinrichtung einer geringeren thermischen Belastung auch ohne die Verwendung von zusätzlichen Kühleinrichtungen unterliegt.
Bevorzugt wird der Staubgehalt der Rauchgase in der ersten Staubabscheidung auf einen Staubgehalt von max. 3 g/Nm3, insbesondere max. 2,5 g/Nm3, beispielsweise max. 1 g/Nm3, bzw. von max. 30 g/Nm3, falls ein anderer Vorabscheider, also kein Elektrofilter, als erste Filtereinrichtung verwendet wird, reduziert, da sich herausgestellt hat, dass die Effizienz der Anlage bei diesen maximalen Staubgehalten der Rauchgase gesteigert werden kann.
Es ist weiters möglich, dass die erste Staubabscheidung bei einer Temperatur des Rauchgases durchgeführt wird, die mindestens 250 °C bzw. maximal 450 °C, beispielsweise maximal 350 °C beträgt, wodurch wie bereits oben ausgeführt, auf besondere Maßnahmen zur Verringerung des Temperaturabfalls in der ersten Filtereinrichtung verzichtet werden kann und diese somit kostengünstiger ausgebildet werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Es zeigt in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Anlage in Form eines Blockschaltbildes.
Einführend sei festgehalten, dass die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw., auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen sind.
Fig. 1 zeigt eine Anlage 1 zur Zementklinkerherstellung.
Es sei bereits einführend erwähnt, dass die erfindungsgemäße Entstickungsanlage nicht auf den Einsatz in der Zementindustrie beschränkt ist, wenngleich dies die bevorzugte Ausführungsvariante ist. Es können damit auch Müllverbrennungsanlagen, kalorische Kraftwerke, etc. ausgerüstet werden.
Die Anlage 1 weist einen Ofen 2 in Form eines Drehrohrofens auf, der mittels einer Befeuerung 3 betrieben wird, wodurch der Zementklinker aus den bekannten Rohstoffen entsteht.
Die den Ofen verlassenden Rauchgase - Pfeil 4 - werden in eine Wärmetauschereinheit 5 eingeleitet, die bei dieser Ausführungsvariante in Form eines Zyklonwärmetauschers mit in 4 Zyklonen ausgebildet ist, um den Energiegehalt der Rauchgase zur Vorwärmung des eingesetzten Rohmehls zu nutzen.
Das die Wärmetauschereinheit 5 verlassende Rauchgas - Pfeil 6 - tritt in der Folge in die Gasreinigungsanlage ein. Diese Gasreinigungsanlage umfasst eine erste Filtereinrichtung 7, einen Reduktionskatalysator 8 sowie eine zweite Filtereinrichtung 9.
Die erste Filtereinrichtung 7 ist als Elektrofilter ausgebildet. Das Rauchgas, welches in den Elektrofilter eintritt, kann ggf. mit Wasser vorkonditioniert werden, um die Effektivität des Elektrofilters zu erhöhen. Dazu kann in einer Zufuhrleitung 10 zur ersten Filtereinrichtung 7 eine Sprüheinrichtung 11 angeordnet sein, mit der Wasser eingesprüht wird.
Es ist weiters möglich, dass das Rauchgas über eine Frischluftleitung 12, in der eine Klappe 13 angeordnet ist, mit Frischluft verdünnt wird, wodurch die Effektivität der Grobentstaubung über das Elektrofilter erhöht werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann dem Rauchgas über eine Mischgasleitung 14 ein Mischgas zugeführt werden, beispielsweise ein aus dem Ofen 2 stammendes Gas, ein so genanntes Bypass-Gas, welches im Bereich der Wärmetau- schereinheit 5 aus dem Ofen 2 abgezogen werden kann.
Sowohl in der Mischgasleitung 14 als auch in der Zufuhrleitung 10 können entsprechende Fördervorrichtungen 15, beispielsweise Abgasgebläse, angeordnet sein.
Mit der ersten Filtereinrichtung 7 wird der Staubgehalt des Rauchgases bzw. Rohgases von 200 g/Nm3 bis 300 g/Nm3 bzw. von 60 g/Nm3 bis 70 g/Nm3 auf einen Wert von maximal 3 g/Nm3, vorzugsweise maximal 1 g/Nm3, reduziert. Es ist auch möglich, den Staubgehalt nur auf maximal 30 g/Nm3 zu reduzieren, wenn kein Elektrofilter als erster Filtereinrichtung 7 verwendet wird sondern ein anderer Vorabscheider.
Die erste Filtereinrichtung 7 kann mit einer Wärmedämmung versehen sein, die für diese hohen Temperaturen geeignet ist, sodass die Verminderung der Raugastemperatur reduziert werden kann.
In der Folge tritt das Rauchgas in den Reduktionskatalysator 8 ein, worin die Endstickung, also die Umsetzung der Stickoxide zu Stickstoff und Wasser nach den bekannten Reaktionen, erfolgt. Es ist dabei vorgesehen, dass dem vorgereinigten Rauchgas ein Reduktionsmittel zugeführt wird, mittels einer Reduktionsmitteleinspeisung 16. Als Reduktionsmittel wird üblicher Weise Ammoniak verwendet, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es kön- nen aber auch ammoniakhältige Verbindungen bzw. Reduktionsmittel eingesetzt werden, die bei der erhöhten Temperatur Ammoniak freisetzen.
Die Reduktionsmitteleinspeisung 16 kann auch entfallen, wenn im Abgas der Anlage 1 überschüssiges Ammoniak vorhanden ist bzw. kann bei zuwenig Ammoniak auch nur der feh- lende Anteil über die Reduktionsmitteleinspeisung 16 zugeführt werden.
Als Katalysator kann beispielsweise Titandioxid bzw. Vanadiumpentoxid bzw. Titanoxid als Träger mit Vanadiumpentoxid als aktive Masse, gegebenenfalls versetzt mit Wolframoxid oder gemischt mit anderen Metalloxiden, verwendet werden. Prinzipiell sind diese Katalysatoren aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich an dieser Stelle eine weitere Erörterung zu dessen Geometrie bzw. Porenstruktur, etc. erübrigt.
Die Reduktionsmittelzufuhr erfolgt beispielsweise wiederum über Sprühdüsen.
Das Reduktionsmittel selbst kann vor dem Katalysator dem Rauchgas beigemengt werden, bevorzugt wird dieses Reduktionsmittel jedoch in bzw. auf das Katalysatorbett eingespeist.
Die Ausbildung des Katalysatorbettes an sich ist ebenfalls Stand der Technik, sodass hierzu auf die einschlägige Literatur verwiesen sein soll. Insbesondere ist es möglich, dass der Reduktionskatalysator auf mehreren übereinander angeordneten Ebenen, die nacheinander vom Rauchgas durchströmt werden, angeordnet ist.
Das entstickte Rauchgas - es sei an dieser Stelle erwähnt, dass mit entsticktes Rauchgas ein Rauchgas gemeint ist, welches hinsichtlich NOx den Abgasnormen entspricht, z.B. den österreichischen Abgasnormen - gelangt über eine Leitung 17 zur zweiten Filtereinrichtung 9. Diese zweite Filtereinrichtung 9 ist als Schlauchfilter ausgeführt, mit Filtertüchern bzw. Filterschläuchen. Auch diese Schlauchfilter sind bereits bekannt und werden in der Zementin- dustrie verwendet, sodass sich eine weitere Erörterung an dieser Stelle erübrigt. Mit Hilfe dieser Filtertücher wird der Staubgehalt des Rauchgases zumindest auf Werte reduziert, welche den Abgasnormen entsprechen.
Gegebenenfalls kann vor der zweiten Filtereinrichtung 9 eine Sprühkühlung 18 angeordnet sein, um das Rauchgas vor dem Eintritt in die zweite Filtereinrichtung 9 auf eine Temperatur abzukühlen, beispielsweise maximal 250 °C, die die thermische Belastung des Filtertuches durch die Rauchgase reduziert.
Nach der zweiten Filtereinrichtung 9 verlassen die so gereinigten Rauchgase über einen Schlot 19 die Anlage 1 in die Luft.
Es kann hierzu wiederum eine Fördereinrichtung 15 zwischen dem Schlot 19 und der zweiten Filtereinrichtung 9 angeordnet sein. Bevorzugt wird der Restenergiegehalt der den Reduktionskatalysator 8 verlassenden Rauchgase jedoch zur Trocknung der für die Zementherstellung verwendeten Rohstoffe verwendet. Dazu sind in Fig. 1 zwei Trocknungsmühlen 20 dargestellt, die in Strömungsrichtung der Rauchgase zwischen dem Reduktionskatalysator 8 und der zweiten Filtereinrichtung 9 angeordnet sind. Insbesondere sind diese beiden Trocknungsmühlen 20 parallel geschaltet, sodass diese gleichzeitig oder alternativ von den entstickten Rauchgasen durchströmt werden können. Für die entsprechende Schaltung der Strömungswege des Rauchgases sind in Fig. 1 Klappen 21 - 24 dargestellt. Es ist weiters dargestellt, dass es auch möglich ist, dass diese Trocknungsmühlen 20 parallel zur direkten Einleitung der Rauchgase über die Leitung 17 in die zweite Filtereinrichtung 9 geschaltet werden können, wozu in dieser Leitung 17 wiederum eine Klappe 25 angeordnet ist, um damit zwischen der Strömungsrichtung über die Leitung 17 bzw. zumindest eine der Trocknungsmühlen 20 umschalten zu können.
Die Trocknungsmühlen 20 selbst sind dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet.
Es besteht weiters die Möglichkeit, zumindest einer der Trocknungsmühlen 20 Frischluft über eine Frischluftleitung 26 zuzuführen, wobei auch in diesem Fall eine entsprechende Frischluftklappe 27 in der Frischluftleitung 26 angeordnet ist.
Weiters besteht die Möglichkeit, zumindest einen Teil der Rauchgase nach dem Verlassen der Trocknungsmühlen 20 zur weiteren Ausnutzung des Energiegehaltes in diesen Rauchgasen als Umluft über eine Umluftleitung 28, in der eine Umluftklappe 29 angeordnet ist, dem der Trocknungsmühle 20 von dem Reduktionskatalysator 8 zugeführten Rauchgas beizumischen.
Bei diesem so genannten „Mühlenbetrieb" gelangt das entstickte Rauchgas mit einer Temperatur von ca. 150 °C in die zweite Filtereinrichtung 9.
Es besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, mehr als zwei Filtereinrichtungen 7, 9 zu verwenden bzw. können auch mehrere Reduktionskatalysatoren 8 seriell oder parallel geschaltet werden. Des Weiteren können mehr als zwei oder aber auch nur eine der Trocknungsmühlen 20 im Sinne der Erfindung betrieben werden. Obwohl nicht dargestellt, besteht die Möglichkeit, dass, wie bereits oben ausgeführt, zwischen dem Ofen 2 und der ersten Filtereinrichtung 7 bzw. zwischen der Wärmetauschereinheit 5 und der ersten Filtereinrichtung 7 eine Entschwefelungsanlage angeordnet ist, die dem Stand der Technik entsprechen kann, um den Schwefelgehalt, d. h. den SO2-Gehalt, im Rauchgas zumindest anteilsweise zu reduzieren.
Im Betrieb der Anlage 1 wurden über entsprechende Messfühler an den entsprechenden Stellen folgende Messwerte festgestellt:
Staubgehalt des den Ofen 2 bzw. den Wärmetauscher 5 verlassenden Rauchgases: 60 bis 120 g/Nm3
Staubgehalt des den Elektrofilter verlassenden Rauchgases: max. 3 g/Nm3
Gehalt an NOx nach dem Reduktionskatalysator: weniger als 100 mg NO2 /Nm3
Temperatur der Rauchgase nach dem Elektrofilter: 300 0C bis 340 °C
Temperatur der Rauchgase nach dem Reduktionskatalysator 8: 280 °C bis 320 °C
Temperatur der Rauchgase beim Eintritt in den Schlauchfilter: max. 250 °C
Staubgehalt des Rauchgases beim Eintritt in den Schlauchfilter: weniger als 3 g/Nm3 bei Direkteinleitung bzw. ca. 100 g/Nm3 bei „Mühlenbetrieb"
Staubgehalt des Rauchgases beim Verlassen des Schlauchfilters: max. 10 mg/Nm3
Wie insbesondere aus diesen Messwerten ersichtlich ist, wird der Staubgehalt der Rauchgase im Reduktionskatalysator8 praktisch nicht reduziert. Sollte dennoch ein Staubniederschlag im Reduktionskatalysator 8 erfolgen, kann dieser entsprechen periodisch gereinigt werden, bspw. durch Ausblasen mit Druckluft.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung können alternativ oder zusätzlich zu den Stickoxiden das Rauchgas auch von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbildenden, Kohlenwasserstoffen bzw. zur Ammoniakentfernung aus Abgasen aus Verbrennungsöfen, insbesondere auch der Anlage 1, verwendet werden. Hierzu kann falls erforderlich eine eigener Katalysator vor oder nach dem Entstickungskatalysator angeordnet werden, beispielswei- se umfassend Titan- Vanadium- Verbindungen, die mit Palladium und/oder Platin versetzt sein können. Derartige Katalysatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf die einschlägige Literatur verwiesen sein. Der Reduktionskatalysator 8 kann dazu als Schichtkatalysator mit mehreren Betten für die einzelnen Katalysatoren ausgebildet sein, bzw. besteht auch die Möglichkeit mehrere Katalysatoren separat in der Anlage 1 bzw. einer entsprechenden Rauchgasreinigungsanlage angeordnet werden, beispielsweise in Strömungsrichtung der Rauchgase hintereinander in eigenen Behältern.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Anlage 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder ver- größert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
1 Anlage
2 Ofen
3 Befeuerung
4 Pfeil
5 Wärmetauschereinheit
6 Pfeil
7 Filtereinrichtung
8 Reduktionskatalysator
9 Filtereinrichtung 10 Zufuhrleitung
11 Sprüheinrichtung
12 Frischluftleitung
13 Klappe 14 Mischgasvorrichtung
15 Fördereinrichtung
16 Reduktionsmittel
17 Leitung 18 Sprühkühlung
19 Schlot
20 Trocknungsmühle
21 Klappe 22 Klappe
23 Klappe
24 Klappe
25 Klappe 26 Frischluftleitung
27 Frischluftklappe
28 Umluftleitung
29 Umluftklappe

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anlage (1) zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens (2), insbesondere eines Zement- Drehrohrofens, mit zumindest einem selektiven Reduktionskatalysator (8) zur Reduktion von im Rauchgas enthaltenen Stickoxiden, und/oder mit zumindest einem Katalysator zur Reduktion von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbildenden, Kohlenwasserstoffen bzw. zur Ammoniakentfernung, gegebenenfalls mit einer Reduktionsmitteleinspeisung, sowie einer Staubabscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubabscheidung durch zumindest eine erste und eine zweite Filtereinrichtung (7, 9) gebildet ist und der Reduktionskatalysator (8) zwischen der ersten und der zweiten Filtereinrichtung (7, 9) angeordnet ist.
2. Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filtereinrichtung (7) in Strömungsrichtung der Rauchgase unmittelbar nach dem Ofen (2) oder nach einer Wärmetauschereinheit (5) angeordnet ist.
3. Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase zwischen der ersten Filtereinrichtung (7) und dem Ofen (2) oder einer diesem nachgeschalteten Wärmetauschereinheit (5) eine Entschwefelungsanlage angeordnet ist.
4. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filtereinrichtung (7) durch eine Elektrofilter gebildet ist.
5. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase zwischen dem Reduktionskatalysator (8) und der zweiten FiI- tereinrichtung (9) zumindest eine Rohstofftrockenanlage angeordnet ist.
6. Verfahren zur Reinigung der Rauchgase eines Ofens (2), insbesondere eines Zement- Drehrohrofens, durch selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden mit einem Reduktionsmittel und einem Reduktionskatalysator (8) und/oder mit zumindest einem Katalysator zur Reduktion von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbildenden, Kohlenwasserstoffen bzw. zur Ammoniakentfernung, sowie durch Staubabscheidung, insbesondere unter Verwendung einer Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgase bevor sie in Kontakt mit dem Reduktionskatalysator (8) und/oder mit dem zumindest einem Katalysator zur Reduktion von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbildenden, Kohlenwasserstoffen bzw. zur Ammoniakentfernung gelangen einer ersten Staubabscheidung zugeführt werden und die Feinstaubreinigung nach der Reduktion der Stickoxide und/oder der Reduktion von Kohlenmonoxid, von, insbesondere geruchsbilden- den, Kohlenwasserstoffen bzw. der Reduktion des Ammoniakanteils, erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubgehalt der Rauchgase in der ersten Staubabscheidung auf einen Staubgehalt von maximal 30 g/Nm3 oder maximal 3 g/Nm3, insbesondere maximal 2,5 g/Nm3, reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Staubabscheidung bei einer Temperatur des Rauchgases durchgeführt wird, die mindestens 250 °C beträgt.
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