EP4561737A1 - Verfahren zum behandeln von rauchgas einer müllverbrennungsanlage sowie vorrichtung insbesondere zur durchführung eines derartigen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum behandeln von rauchgas einer müllverbrennungsanlage sowie vorrichtung insbesondere zur durchführung eines derartigen verfahrens

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EP4561737A1
EP4561737A1 EP23771756.6A EP23771756A EP4561737A1 EP 4561737 A1 EP4561737 A1 EP 4561737A1 EP 23771756 A EP23771756 A EP 23771756A EP 4561737 A1 EP4561737 A1 EP 4561737A1
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Max Josef SCHÖNSTEINER
Heinz-Dieter Obermeyer
Johannes Ulrich MARTIN
Sebastian Josef JELL
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Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Linde GmbH
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Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Linde GmbH
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    • F23J2900/15003—Supplying fumes with ozone

Definitions

  • the invention relates to a method for treating flue gas from a waste incineration plant, in which the flue gas is denitrified, and to a device, in particular for carrying out such a method.
  • Dry or semi-dry sorption processes are often used to treat flue gases in order to remove pollutants such as sulfur oxides.
  • pollutants such as sulfur oxides.
  • ammonia or urea is usually injected into the outlet of the combustion chamber, the so-called SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) process.
  • the present invention relates to a method for treating flue gas, in which the flue gas is denitrified. Denitrification is carried out by oxidizing the NOx using ozone and removing the oxidation products by dissolving them in water.
  • the invention is based on the object of proposing a flue gas treatment process that is specifically tailored to flue gases from waste incineration plants.
  • the flue gases must be washed and/or condensed after the addition of ozone.
  • a further step for scrubbing the flue gases can remove harmful substances still in the flue gas, in particular acidic gases, which could not be separated during an earlier process step.
  • the flue gas can be sent to a CO2 separation.
  • Amine washing is particularly suitable for binding carbon dioxide, especially in conjunction with the addition of ozone and condensation.
  • the aim is to keep NO x values below 10 and preferably 5 mg/Nm 3 by adding ozone in order to prevent later unwanted reactions of nitrogen oxides, such as a reaction with amines.
  • the ozone that is added to the flue gas is preferably produced from oxygen from electrolysis. Hydrogen is created as a byproduct of ozone production.
  • the amount of primary air, secondary air, recirculated air and/or added oxygen can also be measured and then the addition of ozone can be regulated depending on the measured values.
  • the object on which the invention is based is also achieved with a device with a combustion system, a dust extractor, an ozone addition and a condenser for reducing the water content of the flue gas, the ozone addition to the flue gas being arranged after the combustion system and before the condenser of the flue gas is.
  • the condenser can also be a flue gas scrubber.
  • the flue gas can be fed to the condensation after the addition of ozone and before CO2 separation.
  • CO2 capture for example, can be one Be amine wash.
  • the amine wash is an additional unit.
  • Other aggregates can be used for ozone separation and/or nitrate separation.
  • the device can have a control and preferably a regulation with which the NOx concentration in the flue gas is measured before the addition of ozone in order to control or regulate the amount of ozone added depending on the NOx concentration in the flue gas.
  • the device can also have a control and preferably a regulation with which the amount of primary air, secondary air, recirculated air and / or added oxygen in the flue gas is measured in order to regulate the addition of ozone depending on the measured values and/or to control or regulate the temperature of the flue gas.
  • Figure 1 shows a schematic circuit diagram of the method
  • Figure 2 shows a schematic of a lance for adding the ozone.
  • the flue gas 2 is created on the left side of the furnace 1, which is then fed to a flue gas cleaning system 3. After the flue gas cleaning 3 and before the condensation in the condenser 4, there is an ozone addition 9, in which ozone 6 generated in an ozone generator 5 is added to the flue gas 2. After the condensation 4, a CO2 separation 7 follows and then the flue gas 2 is fed to a chimney 8.
  • the hot flue gas 2 from a waste incineration plant can first be cooled in a heat exchanger as flue gas cleaning 3 and then fed to a filter system and from there fed to an ozone injection.
  • the filter system is preferably a typical dry flue gas cleaning system with the addition of additives in front of a filter in order to effectively separate pollutants there.
  • the treated flue gas 2 is then condensed in the condenser 4.
  • a heat exchanger 10, a dust extractor 11 and/or a quench 18 can be arranged between the furnace 1 and the ozone addition 9.
  • the flue gas 2 is cooled in the heat exchanger 10 to approximately 200 °C, then filtered and then cooled to approximately 140 °C. Only after the addition of ozone 9 is the flue gas 2 cooled to below 100 ° C, for example to approximately 40 ° C or approximately 60 ° C, so that the moisture condenses and water with soluble ingredients can be removed.
  • Figure 2 shows how the ozone addition 9 takes place with a perforated lance 12, which allows the ozone 6 to be supplied in a defined manner in a flue gas stream 13 without static swirlers.
  • Figure 2 shows the flue gas duct 14 with a flange 15 for connection to the flue gas duct 14.
  • Another flange 16 is used to connect the ozone addition 9.
  • Finely dispersed ozone 17 enters the flue gas stream 13 through the perforated lance 12.
  • Flange 15 further flange 16 finely distributed ozone 17

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Abstract

Verfahren zum Behandeln von Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage, bei dem das Wasser im Rauchgas kondensiert wird, wobei dem Rauchgas vor dem Kondensieren Ozon zugegeben wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem Entstauber, einer Ozoneindüsung und einem Kondensator zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren zum Behandeln von Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage sowie Vorrichtung insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
[01] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage, bei dem das Rauchgas entstickt wird, und eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
[02] Es gibt sehr viele Verfahren zur Behandlung unterschiedlicher Rauchgase. Für Rauchgase aus Verbrennungsanlagen sind vor allem Verfahren die auch in der Kohleverbrennung Verwendung finden bekannt. Die meisten Verbrennungsanlagen haben eine kontinuierliche Beschickung mit zu verbrennendem Material und eine Rauchgasbehandlung, die genau auf dieses Material abgestimmt ist.
[03] Dies ist bei Müllverbrennungsanlagen nicht der Fall, da dort sowohl die Abfallmenge und insbesondere die Abfallbeschaffenheit stark variieren. Gerade die schwankenden Feuchtewerte von Müll und der schwankende Brennwert fuhren dazu, dass kontinuierlich Primärluft, Sekundärluft und gegebenenfalls auch rezirkuliertes Rauchgas oder sogar zugegebener Sauerstoff variiert werden. Dadurch verändert sich dauernd die Rauchgaszusammensetzung. Dies führt dazu, dass klassische Rauchgasbehandlungsmethoden versagen, wenn fest definierte Grenzwerte am freigesetzten Rauchgas nicht überschritten werden dürfen. Aus diesem Grunde wurden für die Behandlung von Rauchgas von Müllverbrennungsanlagen auch besondere Rauchgasbehandlungsanlagen beschrieben.
[04] Häufig werden für die Behandlung der Rauchgase Trocken- oder Halbtrockensorptionsverfahren angewendet, um Schadstoffe wie Schwefeloxide zu entfernen. Für die Entfernung von NOx wird meist im Austritt der Brennkammer Ammoniak oder Harnstoff eingespritzt, das sogenannte SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) Verfahren.
[05] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Rauchgas, bei dem das Rauchgas entstickt wird. Die Entstickung wird mit einer Oxidation des NOx durch Ozon und Entfernung der Oxidationsprodukte durch Lösen in Wasser durchgeführt.
Bestätigungskopie [06] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Rauchgasbehandlungsverfahren vorzuschlagen, das speziell auf Rauchgase von Müllverbrennungsanlagen abgestimmt ist.
[07] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[08] Es hat sich herausgestellt, dass bereits eine geringe Ozonzugabe zum Rauchgas dazu führt, dass NOx zu N2O5 oxidiert und besonders gut gebunden und abgeschieden wird.
[09] Zum Entfernen der Oxidationsprodukte müssen die Rauchgase nach der Ozonzugabe gewaschen und/oder kondensiert werden.
[10] Darüber hinaus kann ein weiterer Schritt zur Wäsche der Rauchgase noch im Rauchgas befindliche schädliche Stoffe, insbesondere saure Gase, entfernen, die während eines früheren Prozessschritts nicht abgeschieden werden konnten.
[11] Das Rauchgas wird vor der Ozonzugabe entstaubt. Hierfür eignen sich insbesondere Schlauchfilter oder Elektrofilter. Dies fuhrt dazu, dass der Staub dem Rauchgas entzogen wird, bevor er mit dem Ozon reagieren kann.
[12] Um dem Rauchgas Energie zu entziehen und um das Rauchgas auf eine für die Ozonzugabe optimale Temperatur zu bringen, durchströmt das Rauch gas vor der Ozonzugabe einen Wärmetauscher.
[13] Hierbei müssen die beschriebenen Verfahrensschritte, die vor der Ozonzugabe durchgeführt werden können, nicht unmittelbar vor der Ozonzugabe durchgeführt werden. Sie können beliebig kombiniert und hintereinander geschaltet werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Rauchgas nach der Feuerung verschiedene Wärmetauscher durchläuft und abgekühlt einer konventionellen Rauchgasreinigung zugeführt wird, worauf eine Ozonzugabe folgt. Daran schließen sich Kondensation und/oder Wäscher an.
[14] Nach der Kondensation kann das Rauchgas einer CO2- Abscheidung zugeführt werden. Gerade in Verbindung mit Ozonzugabe und Kondensation eignet sich insbesondere eine Aminwäsche zur Bindung des Kohlendioxids. Ziel ist die Unterschreitung von NOx-Werten von 10 und vorzugsweise 5 mg/Nm3 durch die Ozonzugabe, um später ungewollte Reaktionen von Stickoxiden, wie beispielsweise eine Reaktion mit Aminen, zu verhindern. [15] Das Ozon, das dem Rauchgas zugegeben wird, wird vorzugsweise aus Sauerstoff aus einer Elektrolyse hergestellt. Dabei entsteht Wasserstoff als Nebenprodukt der Ozonherstellung.
[16] Bei der Verbrennung von Müll ist eine Ozonzugabe sehr problematisch, da die unterschiedliche Zusammensetzung des Brennstoffs eine sehr individuelle Rauchgasbehandlung erfordert. Eine zu hohe Ozonzugabe führt zu hohen Kosten und eine zu niedrige Ozonzugabe führt dazu, dass die Grenzwerte im freigesetzten Rauchgas nicht eingehalten werden. Daher wird vorgeschlagen, dass die NOx-Konzentration im Rauchgas gemessen wird und abhängig von der NOx-Konzentration im Rauchgas die Menge des zugegebenen Ozons geregelt wird.
[17] Um besonders schnell auf Veränderungen reagieren zu können, wird vorgeschlagen, die NOx-Konzentration im Rauchgas vor der Ozonzugabe zu messen.
[18] Es hat sich herausgestellt, dass die Trägheit der Regelung dazu führt, dass kurzzeitig die Grenzwerte überschritten werden oder zu viel Ozon zugegeben wird. Um dies zu vermeiden, wird weiterbildend vorgeschlagen, die Menge der Primärluft, der Sekundärluft, der rezirkulierte Luft und/oder des zugegebenen Sauerstoffs zu messen, um mit diesen Messwerten die Ozonzugabe zu steuern.
[19] Um noch schneller auf Veränderungen zu reagieren, kann auch die Menge der Primärluft, der Sekundärluft, der rezirkulierten Luft und/oder des zugegebenen Sauerstoffs gemessen werden und dann kann abhängig von den gemessenen Werten die Zugabe von Ozon geregelt werden.
[20] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch mit einer Vorrichtung mit einer Feuerungsanlage, einem Entstauber, einer Ozonzugabe und einem Kondensator zur Reduzierung des Wassergehaltes des Rauchgases gelöst, wobei die Ozonzugabe zum Rauchgas nach der Feuerungsanlage und vor dem Kondensator des Rauchgases angeordnet ist.
[21] Dabei kann der Kondensator auch ein Rauchgaswäscher sein.
[22] Das Rauchgas kann nach der Ozonzugabe und vor einer CO2 Abscheidung der Kondensation zugeführt werden. Die CO2 Abscheidung kann beispielsweise eine Aminwäsche sein. Die Aminwäsche ist ein zusätzliches Aggregat. Weitere Aggregate können der Ozonabscheidung und/oder der Nitratabscheidung dienen.
[23] Die Vorrichtung kann eine Steuerung und vorzugsweise eine Regelung aufweisen, mit der im Rauchgas die NOx-Konzentration vor der Ozonzugabe gemessen wird, um abhängig von der NOx-Konzentration im Rauchgas die Menge des zugegebenen Ozons zu steuern oder zu regeln.
[24] Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung auch eine Steuerung und vorzugsweise eine Regelung aufweisen, mit der im Rauchgas die Menge der Primärluft, der Sekundärluft, der rezirkulierten Luft und/oder des zugegebenen Sauerstoffs gemessen wird, um abhängig von den gemessenen Werten die Ozonzugabe und/oder die Temperatur des Rauchgases zu steuern oder zu regeln.
[25] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel wird im Folgenden an Hand der Zeichnung beschreiben. Es zeigt die
Figur 1 schematisch ein Schaltschema des Verfahrens und die
Figur 2 schematisch eine Lanze zum Zugeben des Ozons.
[26] Bei dem in der Figur 1 gezeigten Schaltschema entsteht links in der Feuerung 1 das Rauchgas 2, das anschließend einer Rauchgasreinigung 3 zugeführt wird. Nach der Rauchgasreinigung 3 und vor der Kondensation im Kondensator 4 liegt eine Ozonzugabe 9, in der in einem Ozongenerator 5 erzeugtes Ozon 6 dem Rauchgas 2 zugegeben wird. Nach der Kondensation 4 folgt eine CO2-Abscheidung 7 und dann wird das Rauchgas 2 einem Kamin 8 zugefuhrt.
[27] Beispielsweise kann das heiße Rauchgas 2 einer Müllverbrennungsanlage als Rauchgasreinigung 3 zuerst in einem Wärmetauscher abgekühlt und dann einer Filteranlage zugefuhrt werden und von dort einer Ozoneindüsung zugefuhrt werden. Als Filteranlage dient vorzugsweise eine typische trockene Rauchgasreinigung mit einer Zugabe von Additiven vor einem Filter, um Schadstoffe dort effektiv abzuscheiden. Danach wird das behandelte Rauchgas 2 im Kondensator 4 kondensiert. [28] Zwischen der Feuerung 1 und der Ozonzugabe 9 können ein Wärmetauscher 10, ein Entstauber 11 und/oder ein Quench 18 angeordnet sein.
[29] Somit steht für sämtliche Prozesse nach der Müllverbrennungsanlage bis zur Kondensation vorzugsweise nur das Wasser zur Verfügung, das mit dem Müll eingebracht worden ist.
[30] In einem Beispiel wird das Rauchgas 2 im Wärmetauscher 10 auf etwa 200 °C abgekühlt, dann filtriert und danach auf etwa 140 °C abgekühlt. Erst nach der Ozonzugabe 9 wird das Rauchgas 2 auf unter 100 °C, wie beispielsweise auf ca. 40 °C oder ca. 60 °C abgekühlt, damit die Feuchtigkeit kondensiert und Wasser mit löslichen Inhaltsstoffen abgeführt werden kann.
[31] Die Figur 2 zeigt, wie die Ozonzugabe 9 mit einer perforierten Lanze 12 erfolgt, die es erlaubt, ohne statische Verwirbler das Ozon 6 definiert in einem Rauchgasstrom 13 verteilt zuzufuhren. Die Figur 2 zeigt den Rauchgaskanal 14 mit einem Flansch 15 zum Anschluss an den Rauchgaskanal 14. Ein weiterer Flansch 16 dient dem Anschluss der Ozonzugabe 9. Durch die perforierte Lanze 12 gelangt fein verteiltes Ozon 17 in den Rauchgasstrom 13.
Bezugszeichen
Feuerung 1
Rauchgas 2
Rauchgasreinigung 3
Kondensator 4
Ozongenerator 5
Ozon 6
CO2-Abscheidung 7
Kamin 8
Ozonzugabe 9
Wärmetauscher 10
Entstaubet 11
Lanze 12
Rauchgasstrom 13
Rauchgaskanal 14
Flansch 15 weiterer Flansch 16 fein verteiltes Ozon 17
Quench 18

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Behandeln von Rauchgas (2) einer Müllverbrennungsanlage, bei dem dem Rauchgas Ozon (6) zugegeben wird und das Rauchgas (2) entstickt wird, wobei das Rauchgas vor der Ozonzugabe (9) einen Wärmetauscher (10) durchströmt und vor der Ozonzugabe (9) entstaubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf im Rauchgas (2) nach der Ozonzugabe (9) kondensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas (2) vor der Ozonzugabe (9) auf eine Temperatur von unter 200 °C eingestellt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas (2) vor der Ozonzugabe (9) einer Trockensorption zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas (2) nach der Ozonzugabe (9) gewaschen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas nach der Ozonzugabe (9) und nach dem Kondensator (4) einer CO2- Abscheidung (7) zugefuhrt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2 Abscheidung (7) eine Aminwäsche ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die NOx-Konzentration im Rauchgas (2) gemessen wird und abhängig von der NOx- Konzentration im Rauchgas (2) die Menge des zugegebenen Ozons (6) geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgas (2) die NOx-Konzentration vor der Ozonzugabe (9) gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Primärluft, der Sekundärluft, des rezirkulierten Rauchgases und/oder des zugegebenen Sauerstoffs gemessen wird und abhängig von den gemessenen Werten die Ozonzugabe (9) gesteuert oder geregelt wird. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Feuerung (1), einer Rauchgasreinigung (3), einer Ozonzugabe (9) und einem Kondensator (4), in dem Wasserdampf des Rauchgases (2) kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ozonzugabe (9) im Rauchgasstrom (9) nach der Feuerungsanlage (1) und vor der Kondensation des Wasserdampfes des Rauchgases (2) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgasreinigung (3) vor der Ozoneindüsung einen Entstauber (11) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kondensator (4) ein Wärmetauscher ist. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kondensator (4) ein Rauchgaswäscher ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Feuerung (1) und der Ozoneindüsung (9) ein Quench (18) zur Temperatureinstellung angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung und vorzugsweise eine Regelung aufweist, mit der im Rauchgas (2) die NOx-Konzentration vor der Ozonzugabe (9) gemessen wird, um abhängig von der NOx-Konzentration im Rauchgas (2) die Menge des zugegebenen Ozons (6) zu steuern oder zu regeln. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung und vorzugsweise eine Regelung aufweist, mit der im Rauchgas (2) die Menge der Primärluft, der Sekundärluft, des rezirkulierten Rauchgases und/oder des zugegebenen Sauerstoffs gemessen wird, um abhängig von den gemessenen Werten die Ozonzugabe (9) zu steuern oder zu regeln.
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