NL8602694A

NL8602694A - Werkwijze voor het verminderen van het gehalte aan stikstofoxiden in de rookgasstroom van een ketel van een elektrische centrale met rookgaszuiveringsinstallatie.

Info

Publication number: NL8602694A
Application number: NL8602694A
Authority: NL
Original assignee: Rhein Westfael Elect Werk Ag
Priority date: 1985-11-02
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1987-06-01
Also published as: ATA291486A; JPS62176524A; AT395542B; US4726302A; DE3539001C1

Description

* - i **< * -ipé.

NL 33865-dJ/cs

Werkwijze voor het verminderen van het gehalte aan stikstofoxiden in de rookgasstroom van een ketel van een elektrische centrale met rookgaszuiveringsinstallatie.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verminderen van het gehalte aan stikstofoxiden in de rookgasstroom van een ketel van een elektrische centrale met rookgaszuiveringsinstallatie, waarbij aan de 5 rookgasstroom voor een reactor NH^ wordt toegevoegd en in de reactor en/of in nageschakelde aggregaten ammoniumhoudende neerslagen worden gevormd, die van tijd tot tijd worden afgewassen, waarbij een NH^- respectievelijk NH^-houdend afvalwater wordt verkregen. In de reactor kan een selectieve kata-10 lytische reductie of, bij temperaturen van 800-1000°C, een niet-katalytische reductie plaatsvinden. Ook in andere gebieden van een elektrische centrale verkrijgt men NH^- respectievelijk NH4-houdend afvalwater, bijvoorbeeld bij de natte behandeling van vliegas of in rookgaszuiveringsinstalla-15 ties. Het spreekt vanzelf, dat in de moderne techniek een ketel van een elektrische centrale regelmatig met een rookgaszuiveringsinstallatie is gecombineerd, waarin tevens een stofverwijdering en een zwavelzuivering worden uitgevoerd.

In het kader van de bekende maatregelen van deze 20 soort (vergelijk publicatie "EPRI CS-3603, Project 1256-7",

Final Report October 1984) kan het afvalwater niet zonder meer worden geloosd op het openbare afvalwaternetwerk, maar veeleer is er een chemische en/of biologische zuivering op kostbare wijze nodig ter ontlasting daarvan.

25 Daartegenover beoogt de onderhavige uitvinding de bekende werkwijze zodanig uit te voeren, dat een bijzondere ontlasting van NH^- respectievelijk NH^-houdend afvalwater niet meer nodig is.

Voor het vervullen van deze taak leert de uitvinding, 30 dat het N^- respectievelijk NH^-houdende afvalwater in de ketel van de elektrische centrale wordt ingevoerd en de NH^-respectievelijk de NH^-houdende stoffen in de ketel van de elektrische centrale worden ontleed. De uitvinding maakt ge- 8802694

1 Ir* V

- 2 - bruik van het feit, dat de ontledingsproducten van NH^ respectievelijk NH^, die bij de werkwijze volgens de uitvinding door het rookgas worden opgenomen, in de toch al aanwezige rookgaszuiveringsinstallatie uit de rookgassen worden verwij-5 derd. Een gunstige uitvoeringsvorm heeft in deze samenhang het kenmerk, dat het afvalwater in de stookplaats van de ketel van de elektrische centrale wordt ingevoerd. Het afvalwater kan echter ook worden vermengd met de brandstof en met deze brandstof in de stookinrichting van de elektrische cen-10 trale worden ingebracht. Een ander voorstel bestaat hierin, het afvalwater aan de verbrandingsluchtstroom toe te voegen en daarmee in de ketelstookinrichting van de elektrische centrale ,te brengen. In al deze gevallen ontstaan uit de NH^-respectievelijk de NH^-houdende stoffen voornamelijk stik-15 stofoxiden, die in de voor de selectieve katalytische reductie ingerichte, toch al aanwezige reactor worden verwijderd. Het afvalwater kan echter ook in een fijne verdeling in het rookgas van de ketel van de elektrische centrale worden gebracht. De werkwijze kan in zoverre worden'uitgevoerd, dat 20 ook of voornamelijk NH^ ontstaat, dat in de reactor werkzaam wordt, zodat de hoeveelheid van het aldaar toe te voegen NH^ verminderd kan worden. Het spreekt vanzelf, dat ook ander NH^- respectievelijk NH^-houdend afvalwater, dat bij het bedrijf van een elektrische centrale wordt verkregen, in de 25 ketel van de elektrische centrale kan worden ingevoerd.

De verkregen voordelen zijn daarin gelegen, dat een bijzondere behandeling van het bij een dergelijke werkwijze of op andere wijze in een met fossiele brandstoffen gestookte elektrische centrale verkregen NH^- respectievelijk NH4~hou-30 dend afvalwater niet meer nodig is ten behoeve van de ontlasting. De NH3- respectievelijk NH^-houdende stoffen worden bij hoge temperatuur ontleed en door aggregaten van de toch al aanwezige rookgaszuiveringsinstallatie uit de rookgasstroom verwijderd of zelfs bij het bedrijf van dergelijke 35 aggregaten benut.

Hierna zal de uitvinding aan de hand. van een, slechts een uitvoeringsvoorbeeld voorstellende tekening meer uitvoerig worden toegelicht.

De enige figuur toont een werkwijzeschema met een 1602694 - 3 - Γ - fc ketel van een elektrische centrale, een reactor voor een selectieve katalytische reductie van stikstofoxiden en een verdere rookgaszuiveringsinstallatie.

In het werkwijzeschema herkent men de ketel van de 5 elektrische centrale 1, waaruit de rookgassen via leiding 2 worden afgevoerd. De rookgassen komen in de voor een selectieve katalytische reductie ingerichte reactor 3. Tevoren wordt, zoals opgemerkt, NHg toegevoegd. De in de reactor 3 behandelde rookgassen komen via leiding 4 in een luchtvoor-10 verwarmer 5 en via leiding 6 in een elektrofilter 7 terecht.

Een rookgaszuiveringsinstallatie 8 is daarop aangesloten. De luchtvoorverwarmer 5 wordt van tijd tot tijd door wassen bevrijd van afzettingen. Daarbij verkrijgt men NHg- respectievelijk NH^-houdend afvalwater. Dit wordt via de leidingen 9, 15 10 in de ketel van de elektrische centrale 1 ingevoerd. Voor de werkwijze in zijn geheel verdient het volgende de aandacht: Ten behoeve van de katalytische reductie van de stikstofoxiden wordt aan het rookgas, alvorens in de reactor 3 te treden, ammoniak als reductiemiddel toegevoegd, dat op de 20 katalysator reageert volgens de volgende hoofdvergelijkingen: 4 NH3 + 4 NO + 02 < ......i 4 N2 + 6 H20 4 NH3 + 2 N02 + 02 f " ) 3 N2 + 6 H20 4 NH3 + 6 NO < - 1. 5 N2 + 6 H2.0 8 NH3 + 6 N02 r.....— ; 7 N2 + 12 H20 25 De reductie is onvolledig, zodat een deel van het toegevoegde ammoniak de katalysatoren als zogenaamd slip ongereageerd passeert of met andere rookgasbestanddelen, bijvoorbeeld met zwaveltrioxide, ammoniakverbindingen vormt. Het niveau van het NH3~slip is verschillend al naargelang het 30 specifieke katalysatorvolume, -oppervlak, -geometrie en -samenstelling en tevens afhankelijk van de betreffende brandstof- en rookgassamenstelling alsmede van de reactietempera-tuur. Voorbeeldsgewijze NH3-slipwaarden na een SCR-installa-tie, die is ingesteld op 80% NO -vermindering, zijn in de 35 onderstaande tabel vermeld: «602594 - 4 -

Molaire verhouding NO -verminderings- NH^-slip ΝΗ3/ΝΟχ (voor graad (%) mg/m3 katalysator)_ 0,76 75 3 5 0,81 80 4 0,87 85 6 0,93’ 90 11 1,03 95 20

Als nadelig neveneffect kan op de katalysator in de 10 reactor 3 een deel van het in het rookgas aanwezige zwaveldioxide volgens de vergelijking 2 S02 + 02 4---- - -7 2 S03 tot zwaveltrioxide worden omgezet, dat met niet-gereageerd ammoniak en water verder reageert: 15 NH3 + S03 + H20 *' s NH4HS04 2 NH3 + S03 + H20 *.....................> (NH4)2S04

De ontstane ammoniumzouten, in het bijzonder ammo-niumwaterstofsulfaat NH4HS04 condenseren en desublimeren bij temperaturen van minder dan 300°C en kunnen tezamen met 20 vliegstoffen tot bedrijfsproblemen leiden, zoals verstopping en corrosie hoofdzakelijk in de nageschakelde luchtvoorver-warmer 5. De zouten zijn in de regel gemakkelijk oplosbaar in water en kunnen via met water of damp werkende reinigings-inrichtingen worden verwijderd.

25 Voor een wassing, die plaatsvindt wanneer de ketel niet in bedrijf is, wordt ca. 3-5 m3 waswater per MW elektrisch vermogen verbruikt. Voor de samenstelling van het verkregen afvalwater zijn voor de voornaamste parameters de volgende bandbreedten van analysewaarden gevonden: 30 vaste stofgehalte mg/1 5.000-10.000 ammonium (NH4) mg/1 200- 600 sulfaat (S04“) mg/1 10.000-20.000 pH-waarde 1-5

Het met NH3 respectievelijk NH4 beladen afvalwater 35 wordt in het uitvoeringsvoorbeeld gedurende het bedrijf van de ketel geleid in de ketel van de elektrische centrale 1 en 8602684 * A. · v '* - 5 - in het rookgas verneveld. Het bij de verdamping van het afvalwater vrijkomende NH3 kan al naargelang de rookgastemperatuur oxideren, bijvoorbeeld volgens de vergelijking 4 NH3 + 3 02 4. i - -> ^ -j 2 N2 + 6 H20 5 4 NH3 + 5 02 f> 4 NO +6 H20 4 NH3 + 4 02 λ ------7 2 N20 + 6 H20 of overeenkomstig de reeds vermelde vergelijkingen stikstofoxide reduceren.

Voorbeeld stofbalans: "" "" ” “ g 10 Rookgasvolumestroom: 1.10 m3/uur

Afvalwaterhoeveelheid/wassing van de luchtvoorverwarmer 5: 1200 m3 NH^-gehalte in het afvalwater: 400 mg/1

In het rookgas vernevelde afval-15 watermassastroom: 10 m3/uur

Tijdsduur van de afvalwaterverneveling: 120 uur

Vernevelde NH^-mas sastroom: 4 kg/uur

Gedurende de verdamping ontstane NH3-hoeveelheid: 3,8 kg/uur 20 Geproduceerde NO-hoeveelheid bij volledige oxidatie van het NH3 volgens "4 NH3 + 5 02 i=; 4 NO + 6 H20": 6,7 kg/uur

Toename van de NO-concentratie in het rookgas, berekend als N02: 10,2 mg/m3 25 SS02694

Claims

1. Werkwijze voor het verminderen van het gehalte aan stikstofoxiden in de rookgasstroom van een ketel van een elektrische centrale met rookgaszuiveringsinstallatie, waarbij aan de rookgasstroom voor een reactor NH^ wordt toege- 5 voegd en in de reactor en/of in de nageschakelde aggregaten ammoniumhoudende neerslagen worden gevormd, die van tijd tot tijd worden afgewassen, waarbij een NHg- respectievelijk Nahoudend afvalwater wordt verkregen, met het kenmerk, dat het NH^- respectievelijk NH^-houdende afvalwater 10 wordt geleid in de ketel van de elektrische centrale (1) en de NHg- respectievelijk NH^-houdende stoffen van het afvalwater in de ketel van de elektrische centrale (1) worden ontleed.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken- 15 merk, dat het afvalwater in de stookruimte van de ketel van de elektrische centrale (1) wordt ingeleid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het afvalwater met de brandstof wordt vermengd en met deze brandstof in de ketelstookinrichting van de elek- 20 trische centrale wordt gebracht.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken- m e r k, dat het afvalwater wordt toegevoegd aan de verbran-dingsluchtstroom en met deze in de ketelstookinrichting van de elektrische centrale wordt gebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het afvalwater in een fijne verdeling in de rookgassen van de ketel van de elektrische centrale wordt gebracht .

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met 30 het kenmer k,.dat ook ander NHg- respectievelijk Nahoudend afvalwater, verkregen bij het bedrijf van de elektrische centrale, in de ketel van de elektrische centrale wordt geleid. 380 2.6 9 4