EP2315621A1 - Verfahren sowie eine anlage zur reduktion von stickoxiden staubhaltiger abgase mittels eines scr-katalysators - Google Patents

Verfahren sowie eine anlage zur reduktion von stickoxiden staubhaltiger abgase mittels eines scr-katalysators

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Publication number
EP2315621A1
EP2315621A1 EP10739543A EP10739543A EP2315621A1 EP 2315621 A1 EP2315621 A1 EP 2315621A1 EP 10739543 A EP10739543 A EP 10739543A EP 10739543 A EP10739543 A EP 10739543A EP 2315621 A1 EP2315621 A1 EP 2315621A1
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EP
European Patent Office
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dust
exhaust gases
agglomeration
catalyst
conditioning stage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10739543A
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English (en)
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Inventor
Sebastian Frie
Melanie Tribowski
Mark Colberg
Luis Lagar Garcia
Timo Stender
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Polysius AG
ThyssenKrupp Polysius AG
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Publication date
Application filed by Polysius AG, ThyssenKrupp Polysius AG filed Critical Polysius AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B01D51/00—Auxiliary pretreatment of gases or vapours to be cleaned
    • B01D51/02—Amassing the particles, e.g. by flocculation
    • B01D51/06—Amassing the particles, e.g. by flocculation by varying the pressure of the gas or vapour
    • B01D51/08—Amassing the particles, e.g. by flocculation by varying the pressure of the gas or vapour by sound or ultrasonics
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0233—Other waste gases from cement factories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/10—Catalytic reduction devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the reduction of nitrogen oxides (NO ⁇ ) dust-containing exhaust gases by means of an SCR catalyst.
  • Exhaust gases are obtained, for example, in furnaces for cement or minerals as well as in power plant technology.
  • Dust loads lead to operating problems due to blockages on the catalytic converter; they may also deactivate the porous surface of the catalyst. Since the catalyst is usually fixedly mounted in the reactor, there are limited opportunities to clean it in operation and reactivate.
  • a process is also known for the purification of gases, in which dust particles contained in the gas stream are first agglomerated by sonication and separated by means of a porous cross-flow filter before it reaches such dust-free clean gas, for example, a catalyst bed is supplied (US 4,319,891 and US 4,378,976).
  • a catalyst bed is supplied (US 4,319,891 and US 4,378,976).
  • the deposition of the dust agglomerates formed by the application of sound takes place directly in the sound chamber, from which a dust-free gas stream is drawn off and fed to a catalyst (US Pat. No. 5,419,877).
  • the invention is based on the object to provide a method and a system that allow a particularly effective and operationally reliable reduction of nitrogen oxides dust-containing exhaust gases by means of an SCR catalyst.
  • Volume flow of dusty exhaust gases is the desired average Particle size of the dust particle agglomerates at least 5 microns, preferably 8 to 15 microns.
  • the agglomeration of dust particles can be brought about acoustically by generating ultrasonic waves in a dusty exhaust gas flow.
  • Another possibility is to cause the agglomeration electrostatically by at least two dust-containing exhaust gas streams are charged electrostatically in opposite directions and then brought together for the purpose of agglomeration of dust particles.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment (with acoustic agglomeration), from which the increasing with the size of the formed dust particle agglomerates reducing their
  • FIG. 2 is a schematic representation of the first exemplary embodiment for explaining the pressure drop occurring in the flow shadow of the agglomerates
  • FIG. 3 shows a flow chart of a system according to the invention with acoustic agglomeration
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a further exemplary embodiment with acoustic agglomeration
  • Fig. 5 is a schematic representation of an embodiment with electrostatic agglomeration.
  • the agglomeration of dust particles in the exhaust gas flow is acoustically brought about.
  • dust-containing exhaust gases 3 are fed to a conditioning stage 1 for the agglomeration of dust particles contained in the exhaust gases 3.
  • the conditioning stage 1 is formed by an example horizontally oriented flow tube, in which near the entrance of the dust-containing exhaust gases 3, a sound source 2 is arranged.
  • the sound source 2 acts on the conditioning stage 1 with sound or ultrasonic waves whose frequency is at least 18 kHz, preferably at least 20 kHz, and whose sound level is at least 120 dB, preferably 140 to 160 dB. These ultrasonic waves generate a relative movement between the dust particles and the fluid carrying them, which leads to collisions between the dust particles and to a dust particle agglomeration.
  • the carrier gas 4 i.
  • the gas component of the dust-containing exhaust gases 3 is offset due to its low density of the ultrasonic waves in a vibration with the largest amplitude.
  • Small dust particles oscillate almost synchronously and with approximately the same amplitude as the carrier gas 4.
  • the oscillation amplitude of the forming agglomerates 5 is now lower.
  • the diameter of the agglomerates 5 becomes larger, the different vibration amplitudes supporting the desired collision of the dust particles and thus their agglomeration.
  • FIG. 1 The illustration of the four oscillations of different amplitude in FIG. 1 is to understand quite schematically and to illustrate the relationship between the amplitude of vibration and the size of the forming agglomerates and the space-time growth of the agglomerates.
  • the vibrations of the dust particles and the forming dust particle agglomerates also lead to pressure gradients.
  • the particle A generates behind it a flow shadow, which has a pressure gradient result: the pressure p2 behind the particle A is smaller than the pressure pl in front of the particle A ..
  • the lower pressure p2 in the flow shadow of the particle A leads there to a higher Velocity v2 as before the particle A (vi).
  • the pressure drop behind a particle A causes the particle B following in the flow shadow of the particle A to oscillate more rapidly and therefore additionally increases the collision rate and the agglomeration.
  • a balance between the dust load of the exhaust gases and the propagation of the sound waves in the conditioning stage is required.
  • the acoustic agglomeration is preferably carried out with a dust loading between 3 and 30 g / Nm 3 , preferably between 5 and 20 g / Nm 3 .
  • Extremely high dust loads of the exhaust gases can occur, for example, in the cement industry on the gas outlet side of the preheater.
  • Pre-dedusting are especially suitable cyclones because of their simple structure and their low susceptibility to interference.
  • An existing anyway Zyklonvor Anlagenr the cement kiln can therefore be extended by an additional level for the purpose of the dedusting of the exhaust gases.
  • SCR catalyst types with plate and honeycomb geometries as well as with different channel diameters.
  • At high dust sensitivity of the catalyst as is usually the case especially for small dimensions of the flow channels of the catalyst, it may be appropriate to the dust content of the exhaust gases after the dust agglomeration, but before feeding the
  • Exhaust gases to the catalyst to reduce by deposition of at least a portion of the dust particle agglomerates formed to a suitable value for the SCR catalyst Exhaust gases to the catalyst to reduce by deposition of at least a portion of the dust particle agglomerates formed to a suitable value for the SCR catalyst.
  • the pre- and post-dedusting of the exhaust gases with cyclones increase the
  • the dedusting by a cyclone can be dispensed with, depending on the required purity, even in the case of dust-sensitive catalysts, if the dust particle agglomerates formed in the conditioning stage are at least partly already deposited at the outlet of the conditioning stage.
  • Fig. 3 shows schematically the gas path of a plant for the reduction of nitrogen oxides dust-containing exhaust gases by means of an SCR catalyst, wherein the exiting the preheater tower of a cement combustion exhaust gases are subjected to an acoustic Staubagglomeration before they get into the catalyst.
  • Pre-dedusting of the exhaust gases before the dust agglomeration as well as subsequent dedusting in a dedusting unit between acoustic agglomeration and entry into the SCR catalytic converter are optionally provided.
  • 4 shows a schematic diagram of a system in which an acoustically induced agglomeration takes place in the conditioning stage and subsequently a separation of formed dust particle agglomerates.
  • the dust-containing exhaust gas 3 enters the conditioning stage 1 on the left, which is designed as an approximately horizontally arranged tube.
  • the sound sources 2a, 2b, 2c are in upper area or above the conditioning stage 1 arranged horizontally next to each other.
  • the agglomeration of dust particles in the conditioning stage 1 leads due to gravity to a decrease in the formed dust particle agglomerates. As a result, a partial dedusting of the exhaust gas is already achieved in the conditioning stage 1.
  • Dust particle agglomerates are discharged, while the partially dedusted gas 7 is withdrawn separately.
  • baffles can be provided, for example, in the vicinity of the gas side outlet of the conditioning stage.
  • Fig. 5 shows an embodiment of an electrostatically induced agglomeration.
  • the dust-containing exhaust gas 3 is in this case divided into at least two partial streams 3a, 3b, which then flow through a device 8 for electrostatic charging.
  • the partial flow 3a becomes electropositive and the partial flow 3b is charged electronegatively.
  • the two partial streams are in this case divided into at least two partial streams 3a, 3b, which then flow through a device 8 for electrostatic charging.
  • the partial flow 3a becomes electropositive and the partial flow 3b is charged electronegatively.

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Abstract

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalysators werden die Abgase vor Eintritt in den Katalysator durch Agglomeration von Staubpartikeln auf eine solche Mindestgröße konditioniert, bei der durch den Katalysator hindurchgeführte Staubpartikel- Agglomerate den Katalysator weder verstopfen, noch seine poröse Oberfläche deaktivieren.

Description

Verfahren sowie eine Anlage zur Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalvsators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Reduktion von Stickoxiden (NOχ) staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalysators. Derartige
Abgase fallen beispielsweise in Brennanlagen für Zement oder Minerals sowie in der Kraftwerkstechnik an.
Das SCR- Verfahren zur NOχ-Minderung erfordert bei einem vertretbaren Einsatz von Vanadium und Edelmetallen aufgrund der mitunter hohen Schwefelfrachten in den Abgasen Reaktionstemperaturen von über 280 0C. Bei Zementbrennanlagen ist es daher in der Regel notwendig, den Katalysator direkt hinter dem Zyklonvorwärmer zu platzieren, da hier prozessbedingt Temperaturen von etwa 300 bis 380 °C vorliegen. Leider weisen jedoch die Abgase an dieser Stelle eine extrem hohe Staubbeladung in der Größenordnung von 50 bis 150 g/Nm3 auf. Diese hohen
Staubfrachten führen am Katalysator zu Betriebsproblemen durch Verstopfungen; sie können ferner auch die poröse Oberfläche des Katalysators deaktivieren. Da der Katalysator in der Regel fest im Reaktor montiert ist, gibt es nur begrenzte Möglichkeiten , ihn im Betrieb zu reinigen und zu reaktivieren.
Um Staubablagerungen auf der Oberfläche von High-Dust-Katalysatoren zu entfernen, ist der Einsatz von Druckluftbläsern bekannt (DE 10037499). Zur Unterstützung der Reinigungsleistung dieser Staubbläser wurde auch schon eine zusätzliche akustische Reinigung der Katalysatoren mit Schallhörnern vorgeschlagen, die den angelagerten Staub auflockern, ehe er mit den Staubbläsern entfernt wird (DE 102005039997).
In der Praxis zeigt sich jedoch, dass diese bekannten Verfahren vielfach, insbesondere bei der Herstellung von Zementklinker, nicht den gewünschten Reinigungseffekt gewährleisten.
Es ist ferner ein Verfahren zur Reinigung von Gasen bekannt, bei dem im Gasstrom enthaltene Staubpartikel zunächst durch Schallbeaufschlagung agglomeriert und mittels eines porösen Querstromfilter abgeschieden werden, ehe der so erzielte, staubfreie Reingasstrom beispielsweise einem Katalysatorbett zugeführt wird (US 4,319,891 und US 4,378,976). Bei einem ähnlichen Verfahren erfolgt die Abscheidung der durch Schallbeaufschlagung gebildeten Staubagglomerate unmittelbar in der Schallkammer, aus der ein staubfreier Gasstrom abgezogen und einem Katalysator zugeführt wird (US 5,419,877).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Anlage zu schaffen, die eine besonders wirksame und betrieblich zuverlässige Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalysators ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Abgase vor Eintritt in den Katalysator durch Agglomeration von Staubpartikeln auf eine solche Mindestgröße konditioniert werden, bei der durch den Katalysator hindurchgeführte Staubpartikel- Agglomerate den Katalysator weder verstopfen, noch seine poröse Oberfläche deaktivieren. Die erfindungsgemäße Anlage ist demgemäß durch eine dem Katalysator vorgeschaltete Konditionierstufe zur Agglomeration von in den Abgasen enthaltenen Staubpartikeln auf die genannte Mindestgröße gekennzeichnet. Wie die der Erfindung zu Grunde liegenden Versuche zeigten, hängt die Gefahr einer
Verstopfung des Katalysators und einer Deaktivierung seiner porösen Oberfläche sehr eng mit der Größe der Staubpartikel zusammen. Sorgt man daher erfindungsgemäß für eine bestimmte Mindestgröße der Staubpartikel-Agglomerate, so können diese in der Regel ohne Betriebsprobleme durch den Katalysator geführt werden, da sie weder den Katalysator verstopfen, noch seine poröse Oberfläche deaktivieren. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame und betrieblich zuverlässige Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels des SCR-Katalysators ermöglicht. Je nach Art des SCR-Katalysators sowie der Temperatur, des Staubgehaltes und des
Volumenstromes der staubhaltigen Abgase liegt die anzustrebende mittlere Partikelgröße der Staubpartikel- Agglomerate bei mindestens 5 μm, vorzugsweise bei 8 bis 15 μm.
Die Agglomeration von Staubpartikeln kann akustisch herbeigeführt werden, indem in einer staubhaltigen Abgas- Strömung Ultraschallwellen erzeugt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Agglomeration elektrostatisch herbeizufuhren, indem wenigstens zwei staubhaltige Abgas-Teilströme gegensinnig elektrostatisch aufgeladen und dann zwecks Agglomeration von Staubpartikeln zusammengeführt werden.
Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung einiger Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schemadarstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispieles (mit akustischer Agglomeration), aus der die mit zunehmender Größe der gebildeten Staubpartikel-Agglomerate eintretende Verringerung ihrer
Schwingungsamplitude ersichtlich ist,
Fig. 2 eine Schemadarstellung des ersten Ausfuhrungsbeispieles zur Erläuterung des im Strömungsschatten der Agglomerate auftretenden Druckabfalles,
Fig. 3 ein Fließschema einer erfindungsgemäßen Anlage mit akustischer Agglomeration, Fig. 4 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfuhrungsbeispieles mit akustischer Agglomeration, Fig. 5 eine Schemadarstellung eines Ausführungsbeispieles mit elektrostatischer Agglomeration. Bei dem in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird die Agglomeration von Staubpartikeln in der Abgas- Strömung akustisch herbeigeführt. Zu diesem Zweck werden staubhaltige Abgase 3 einer Konditionierstufe 1 zur Agglomeration von in den Abgasen 3 enthaltenen Staubpartikeln zugeführt.
Die Konditionierstufe 1 wird durch ein beispielsweise horizontal ausgerichtetes Strömungsrohr gebildet, in dem nahe des Eintritts der staubhaltigen Abgase 3 eine Schallquelle 2 angeordnet ist. Die Schallquelle 2 beaufschlagt die Konditionierstufe 1 mit Schall- bzw. Ultraschallwellen, deren Frequenz mindestens 18 kHz, vorzugsweise mindestens 20 kHz, und deren Schallpegel mindestens 120 dB, vorzugsweise 140 bis 160 dB, beträgt. Diese Ultraschallwellen erzeugen eine Relativbewegung zwischen den Staubpartikeln und dem sie tragenden Fluid, was zu Kollisionen zwischen den Staubpartikeln und zu einer Staubpartikel- Agglomeration führt.
Das Trägergas 4, d.h. der Gasbestandteil der staubhaltigen Abgase 3, wird aufgrund seiner geringen Dichte von den Ultraschallwellen in eine Schwingung mit der größten Amplitude versetzt. Kleine Staubpartikel schwingen nahezu synchron und mit etwa gleicher Amplitude wie das Trägergas 4. Mit steigendem Durchmesser der sich bildenden Staubpartikel- Agglomerate 5 macht sich die Wirkung der Trägheit zunehmend bemerkbar; die Schwingungsamplitude der sich bildenden Agglomerate 5 wird nun geringer. Mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle 2 und entsprechend längerer Einwirkungszeit der Ultraschallwellen wird der Durchmesser der Agglomerate 5 größer, wobei die unterschiedlichen Schwingungsamplituden die gewünschte Kollision der Staubpartikel und damit ihre Agglomeration unterstützen.
Die Darstellung der vier Schwingungen unterschiedlicher Amplitude in Fig. 1 ist ganz schematisch zu verstehen und soll den Zusammenhang zwischen der Schwingungsamplitude und der Größe der sich bildenden Agglomerate sowie das raum-zeitliche Wachstum der Agglomerate verdeutlichen. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, fuhren die Schwingungen der Staubpartikel und der sich bildenden Staubpartikel- Agglomerate außerdem zu Druckgradienten. So erzeugt das Partikel A hinter sich einen Strömungsschatten, der einen Druckgradienten zur Folge hat: der Druck p2 hinter dem Partikel A ist kleiner als der Druck pl vor dem Partikel A.. Der geringere Druck p2 im Strömungsschatten des Partikels A führt dort zu einer höheren Geschwindigkeit v2 als vor dem Partikel A (vi). Der Druckabfall hinter einem Partikel A lässt die im Strömungsschatten des Partikels A nachfolgenden Partikel B schneller schwingen und steigert daher zusätzlich die Kollisionsrate und die Agglomeration. Um hohe Agglomerationsraten zu erreichen, ist ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Staubbeladung der Abgase und der Ausbreitung der Schallwellen in der Konditionierstufe erforderlich. Die akustische Agglomeration erfolgt vorzugsweise mit einer Staubbeladung zwischen 3 und 30 g/Nm3, vorzugsweise zwischen 5 und 20 g/Nm3.
Extrem hohe Staubbeladungen der Abgase, etwa zwischen 50 und 150 g/Nm3, können beispielsweise in der Zementindustrie auf der Gasaustrittsseite des Vorwärmers auftreten. Hier empfiehlt es sich, die Staubbeladung der Abgase vor der Staubagglomeration zunächst durch eine Vorentstaubung auf einen für die Staubagglomeration geeigneten Wert herabzusetzen. Als Hilfsmittel für eine solche
Vorentstaubung eignen sich vor allem Zyklone aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer geringen Störungsanfälligkeit. Ein ohnehin vorhandener Zyklonvorwärmer der Zementbrennanlage kann also für den genannten Zweck der Vorentstaubung der Abgase um eine zusätzliche Stufe erweitert werden. Auf dem Markt gibt es SCR-Katalysatortypen mit Platten- und Wabengeometrien sowie mit unterschiedlichen Kanaldurchmessern. Bei hoher Staubempfindlichkeit des Katalysators, wie sie insbesondere bei geringen Abmessungen der Strömungskanäle des Katalysators meist vorliegt, kann es zweckmäßig sein, den Staubgehalt der Abgase nach der Staubagglomeration, jedoch vor Zuführung der
Abgase zum Katalysator, durch Abscheidung zumindest eines Teiles der gebildeten Staubpartikel- Agglomerate auf eine für den SCR-Katalysator geeigneten Wert herabzusetzen. Die Vor- und die Nachentstaubung der Abgase mit Zyklonen steigern den
Gesamtdruckverlust einer Anlage und erhöhen den Anlagenaufwand. Auf die Nachentstaubung durch einen Zyklon kann in Abhängigkeit der erforderlichen Reinheit auch bei staubempfindlichen Katalysatoren dann verzichtet werden, wenn die in der Konditionierstufe gebildeten Staubpartikel-Agglomerate zumindest teilweise bereits am Ausgang der Konditionierstufe abgeschieden werden.
Fig. 3 zeigt schematisch den Gaspfad einer Anlage zur Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalysators, wobei die aus dem Vorwärmerturm einer Zementbrennlage austretenden Abgase einer akustischen Staubagglomeration unterworfen werden, ehe sie in den Katalysator gelangen. Eine
Vorentstaubung der Abgase vor der Staubagglomeration sowie eine Nachentstaubung in einer Entstaubungseinheit zwischen akustischer Agglomeration und Eintritt in den SCR-Katalysator sind optional vorgesehen. Fig. 4 zeigt eine Prinzipsskizze einer Anlage, bei der in der Konditionierstufe eine akustisch induzierte Agglomeration und anschließend eine Abscheidung von gebildeten Staubpartikel- Agglomeraten erfolgt.
Das staubhaltige Abgas 3 tritt links in die Konditionierstufe 1 ein, die als ein etwa horizontal angeordnetes Rohr ausgebildet ist. Die Schallquellen 2a, 2b, 2c sind im oberen Bereich bzw. oberhalb der Konditionierstufe 1 horizontal nebeneinander angeordnet.
Die Agglomeration von Staubpartikeln in der Konditionierstufe 1 fuhrt aufgrund der Schwerkraft zu einem Absinken der gebildeten Staubpartikel- Agglomerate. Dadurch wird bereits in der Konditionierstufe 1 eine Teilentstaubung des Abgases erreicht. In ihrem unteren Bereich, vorzugsweise nahe des rechten Endes, ist die
Konditionierstufe 1 mit einer Öffnung 6 versehen, durch die sedimentierte
Staubpartikel-Agglomerate abgeführt werden, während das teilentstaubte Gas 7 gesondert abgezogen wird.
Zur weiteren Verbesserung der Abscheidung der gebildeten Staubpartikel- Agglomerate können beispielsweise in der Nähe des gasseitigen Ausganges der Konditionierstufe Prallbleche vorgesehen werden.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrostatisch herbeigeführten Agglomeration. Das staubhaltige Abgas 3 wird hierbei in wenigstens zwei Teilströme 3a, 3b geteilt, die dann eine Einrichtung 8 zur elektrostatischen Aufladung durchströmen. Darin wird der Teilstrom 3a elektropositiv und der Teilstrom 3b elektronegativ aufgeladen. Anschließend werden die beiden Teilströme
3a, 3b in einer Zone 9 der Konditionierstufe wieder zusammengeführt, wobei sich gegensätzlich aufgeladene Staubpartikel elektrostatisch anziehen und agglomerieren.
Im Gegensatz zur akustischen Agglomeration ist bei dieser elektrostatischen Agglomeration im allgemeinen keine Vorentstaubung erforderlich. Vorzugsweise erfolgt statt dessen eine Nachentstaubung. Wie weitgehend sie erfolgt, hängt von den Wechselwirkungen zwischen den Staubagglomeraten und dem Katalysator ab.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase mittels eines SCR-Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase vor Eintritt in den Katalysator durch Agglomeration von Staubpartikeln auf eine solche
Mindest große konditioniert werden, bei der durch den Katalysator hindurchgeführte Staubpartikel-Agglomerate den Katalysator weder verstopfen, noch seine poröse Oberfläche deaktivieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mittlere Partikelgröße der bei der Konditionierung der Abgase gebildeten Staubpartikel- Agglomerate von mindestens 5 μm, vorzugsweise von 8 bis 15 μm.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine akustisch herbeigeführte Agglomeration, indem in einer staubhaltigen Abgas-Strömung
Ultraschallwellen erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrostatisch herbeigeführte Agglomeration, indem wenigstens zwei staubhaltige Abgas- Teilströme gegensinnig elektrostatisch aufgeladen und dann zwecks
Agglomeration von Staubpartikeln zusammengeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch herbeigeführte Agglomeration bei einer Staubbeladung der zu konditionierenden Abgase zwischen 3 und 30 g/Nm3, vorzugsweise zwischen
5 und 20 g/Nm , erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5 für extrem staubhaltige Abgase, insbesondere von Zementbrennanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubbeladung der zu konditionierenden Abgase vor der Staubagglomeration zunächst durch eine Vorentstaubung auf einen Wert zwischen 3 und 30 g/Nm3, vorzugsweise zwischen 5 und 20 g/Nm3, herabgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubgehalt der Abgase nach der Staubagglomeration, jedoch vor Zuführung der Abgase zum S CR- Katalysator, durch Abscheidung eines Teiles der gebildeten
Staubpartikel-Agglomerate auf einen für den verwendeten Katalysator geeigneten Wert herabgesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schall- bzw.
Ultraschallwellen mit einer Frequenz von mindestens 18 kHz, vorzugsweise von mindestens 20 kHz, und einem Schallpegel von mindestens 120 dB, vorzugsweise von 140 bis 160 dB, verwendet werden.
9. Anlage, enthaltend einen SCR- Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden staubhaltiger Abgase, gekennzeichnet durch eine dem Katalysator vorgeschaltete Konditionierstufe (1) zur Agglomeration von in den Abgasen (3) enthaltenen Staubpartikeln auf eine solche Mindestgröße, bei der durch den Katalysator hindurchgeführte Staubpartikel-Agglomerate den Katalysator weder verstopfen, noch seine poröse Oberfläche deaktivieren.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierstufe (1) wenigstens einen akustischen Schwingungserzeuger (2; 2a, 2b, 2c) zur Agglomeration von Staubpartikeln enthält.
11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierstufe eine Einrichtung (8, 9) zur elektrostatischen Agglomeration von Staubpartikeln enthält.
12. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine dem SCR-Katalysator vorgeschaltete Einrichtung zur Abscheidung von in der Konditionierstufe gebildeten Staubpartikel- Agglomeraten.
13. Anlage nach den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Schwingungserzeuger (2a, 2b, 2c) im oberen Bereich der von den staubhaltigen Abgasen (3) in etwa horizontaler Richtung durchströmten Konditionierstufe (1) angeordnet sind und dass die zugleich als Einrichtung zur Abscheidung von Staubpartikel-Agglomeraten ausgebildete Konditionierstufe in ihrem unteren Bereich eine Öffnung (6) zum Austrag der abgeschiedenen Staubpartikel- Agglomerate enthält.
14. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine der Konditionierstufe vorgeschaltete Einrichtung zur Vorentstaubung der Abgase auf eine Staubbeladung zwischen 3 und 30 g/Nm3, vorzugsweise zwischen 5 und 20 g/Nm3.
EP10739543A 2009-08-11 2010-07-23 Verfahren sowie eine anlage zur reduktion von stickoxiden staubhaltiger abgase mittels eines scr-katalysators Withdrawn EP2315621A1 (de)

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