WO2018073239A1 - Verfahren und anlage zur reinigung von vorwärmerabgasen einer anlage der zement- und/oder mineralsindustrie - Google Patents

Verfahren und anlage zur reinigung von vorwärmerabgasen einer anlage der zement- und/oder mineralsindustrie Download PDF

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Valentina BORDEI
Timo Stender
Björn Olaf Dr. ASSMANN
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Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the purification of preheater exhaust gases from the cement and mineral industries by reducing the concentration of gaseous pollutants.
  • inorganic materials such as cement raw meal, limestone, magnesite and dolomite are subjected to a thermal heat treatment, wherein in particular a preheater is used.
  • the material to be treated is preheated by a heat exchange with exhaust gases.
  • the exhaust gases leaving the preheater contain, in addition to a high dust content in the range of usually 50 to 120 g / Nm, a high proportion of nitrogen oxides and carbon monoxide and gaseous organic substances which according to current air pollution regulations must not be blown into the atmosphere without purifying the exhaust gases.
  • the invention has for its object to perform the reduction of the concentration of gaseous pollutants with a reduced energy demand.
  • the preheater exhaust gases are first subjected to a high-temperature filtration to reduce the dust content, followed by a first exhaust treatment by selective catalytic reduction and a subsequent second exhaust treatment by regenerative catalytic oxidation.
  • the plant according to the invention for purifying preheater exhaust gases from the cement and mineral industries by reducing the concentration of gaseous pollutants includes a high-temperature filter for reducing the dust content of the preheater exhaust gases, an SCR catalyst for selective catalytic reduction of the preheater exhaust gases and a regenerative oxidation catalytic converter arranged downstream of the SCR catalytic converter. Plant for regenerative catalytic oxidation of preheater exhaust gases.
  • the preheater exhaust gases in the high-temperature filtration expediently still a temperature in the range of 200 ° C and 400 ° C, preferably from 250 ° C and 350 ° C.
  • the high-temperature filter may in particular have an electrostatic precipitator or filter cartridges.
  • the dust content of the preheater exhaust gases before the high-temperature filtration is usually 120 to 50 g / Nm (grams per standard cubic meter) and in the high temperature filtration is preferably less than 3 g / Nm 3, preferably less than 2 g / Nm 3, most preferably less than 1 g / Nm reduced.
  • a reducing agent in particular an ammonia-containing reducing agent, can be added to the exhaust gas before the SCR catalyst.
  • the formation of the SCR catalyst takes place, for example, with vanadium as the active component.
  • the high-temperature filter for dust reduction can be equipped with filter cartridges, which also form the SCR catalyst at the same time.
  • the catalytic material can be processed directly in the base material of the filter cartridge, so that the preheater exhaust when flowing through the filter cartridge to the catalytic materials.
  • the filter candle may also be coated with catalytic material.
  • an oxidation catalyst doped with noble metals as the active component is used for the subsequent catalytic oxidation.
  • comparatively high temperatures of greater than 400 ° C are required for the oxidation of methane.
  • the temperatures after preheater usually do not have this temperature level. According to the invention, therefore, first the denitration in the SCR catalyst, which is preferably carried out in a temperature window of 250 ° C to 350 ° C.
  • the preheater exhaust gases do not have to be cooled down before dedusting and then raised again to the temperature level required for denitrification.
  • the raising of the temperature of the Vortagerabgase takes place in particular by means of heat displacement in at least one heat storage module, wherein in the flow direction of the preheater exhaust preferably at least one upstream and a downstream heat storage module are provided.
  • the oxidation catalyst may be formed in one or more layers and is equipped for example with precious metals as the active component.
  • activated carbon may be added to the preheater exhaust gases for mercury removal.
  • the oxygen content of the preheater exhaust gases in the first and second exhaust treatment is in the range of 2 to 10%, preferably 3 to 8%, most preferably 4 to 6%.
  • a heat recovery stage for example for exhaust gas flow or water heating
  • the SCR catalyst, the oxidation catalyst and the heat storage modules can in particular be formed with honeycomb bodies, wherein preferably all honeycomb bodies have an identical honeycomb structure.
  • honeycomb bodies have the advantage that they can be flowed through well and at the same time offer a large surface area for the catalytic reactions.
  • FIG. 1 is a block diagram of the system according to the invention for the purification of preheater exhaust gases
  • FIG. 2 shows a block diagram of a plant of the cement and mineral industry with a plant according to the invention for purifying the preheater exhaust gases with an SCR catalyst arranged downstream of the high-temperature filter,
  • FIG. 3 shows a block diagram of a plant of the cement and minerals industry with a plant according to the invention for purifying the preheater exhaust gases with an SCR catalyst integrated in the high-temperature filter,
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a regenerative oxidation catalytic converter system according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 5 is a schematic representation of a regenerative oxidation catalyst system according to a second embodiment
  • Fig. 6 is a schematic representation of a regenerative oxidation catalyst system according to a third embodiment.
  • the plant for the purification of preheater exhaust gases 1 of the cement and minerals industry shown in FIG. 1 consists of a high-temperature filter 2 for reducing the dust content of the preheater exhaust gases, an SCR catalyst 3 for the selective catalytic reduction of the preheater exhaust gases and a regenerative arranged downstream of the SCR catalytic converter 3 Oxidation catalyst unit 4 for the regenerative catalytic oxidation of preheater exhaust gases.
  • the high-temperature filter 2 is designed in particular as an electrostatic filter or has a plurality of filter cartridges.
  • the preheater exhaust gases 1 flow through the high-temperature filter 2 at a temperature in the range of 200 ° C to 400 ° C, preferably from 250 ° C to 350 ° C. This temperature essentially corresponds to the temperature of the preheater exhaust gases when leaving the preheater. Thus, preferably no previous active cooling takes place by air or water quenching.
  • the dust content of the preheater exhaust gases 1 is reduced in the high-temperature filtration of usually 50 to 120 g / Nm to less than 3 g / Nm 3, preferably less than 2 g / Nm 3, most preferably less than 1 g / Nm 3.
  • the separated dust 5 can be returned to the actual manufacturing process.
  • the dedusted preheater exhaust gases then flow through the SCR catalyst 2 doped, for example, with vanadium, in which case a reducing agent 6, in particular an ammonia-containing reducing agent, is added. Subsequently, a catalytic oxidation of carbon monoxide and gaseous organic pollutants takes place in the regenerative oxidation catalyst system 4.
  • the residual heat remaining in the preheater exhaust gas after the regenerative oxidation catalytic converter system 4 can be utilized in an optional heat recovery stage 7 following the regenerative oxidation catalytic converter system 4, for example for exhaust gas power generation or water heating.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a plant of the cement and minerals industry, in which the plant described above for cleaning the preheater exhaust gases is integrated.
  • the plant comprises a preheater 8, a furnace 9 and a cooler 10, wherein the exhaust gases of the furnace 9 flow through the preheater 8 for preheating raw meal 11 and leave the preheater as preheater exhaust gases 1 at a temperature level of typically 200 ° C to 400 ° C.
  • the reducing agent 6 required for the SCR catalyst may be added to the preheater exhaust at or immediately before the SCR catalyst. But there is also the
  • the preheater exhaust gases are used in a raw material mill 12, crushed in the raw material 13 to the raw meal 11 and dried at the same time. This reduces the temperature of the
  • Preheater offgases at about 80 to 120 ° C. If the raw material mill is not available, the preheater exhaust gas is passed through a cooling tower 14, wherein previously activated carbon 15 can be added to reduce mercury.
  • the exhaust gas cooled in the raw material mill or in the cooling tower 14 is then removed from the dust 17 (+ possibly activated carbon) in a dedusting filter 16 before it reaches the atmosphere via a chimney.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a plant of the cement and mineral industry, which differs from the embodiment of FIG. 2 only in that the high-temperature filter and the SCR catalyst are formed by a high-temperature catalytic dedusting plant 20.
  • High-temperature dedusting system 20 can be equipped to reduce dust with filter cartridges, which also form the SCR catalyst at the same time.
  • the catalytic material can be processed directly in the base material of the filter cartridge, so that the preheater exhaust gas strikes the catalytic materials when flowing through the filter cartridge.
  • the filter candle may also be coated with catalytic material.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the regenerative oxidation catalytic converter system 4 according to a first exemplary embodiment. It has an example doped with precious metals oxidation catalyst 21, wherein in Flow direction 22 of the preheater exhaust gases 1 each have at least one upstream and a downstream heat storage module 23, 24 are provided, which may be formed in one or more layers.
  • the preheater exhaust gases are intended to be heated by the upstream heat storage module 23 in the flow direction and that to the temperature required for the catalytic oxidation in the range of 400 ° C to 750 ° C. If the heat of the heat storage module 23 is not sufficient for this, a further heating can take place via the fuel gas feed 19.
  • the oxidation on the oxidation catalyst 21 also releases additional heat, so that the temperature of the preheater exhaust gases after the oxidation catalyst is even higher (for example, by 200 to 250 ° C higher). As soon as the heat of the heat storage module 23 is no longer sufficient or after a predetermined time, the flow direction of the preheater exhaust gases through the regenerative oxidation catalyst system is reversed, so that the exhaust gases in the following flow through the heated heat storage module 24, before they reach the oxidation catalyst 21.
  • FIG. 5 shows a variant of the regenerative oxidation catalytic converter system with three channels, which each have a heat exchanger module 23.1, 23.2 or 23.3 and in each case an oxidation catalytic converter 21.1, 21.2 or 21.3.
  • the preheater exhaust gases can always flow through two of the three channels according to the principle explained for Fig. 4.
  • the third channel should primarily prevent emission peaks arising when switching the flaps.
  • FIG. 6 shows a variant of FIG. 5 in which the three channels are equipped in each case with a heat exchanger module 23.1, 23.2 and 23.3, respectively, which have flaps 25.1, 25.2, 25.3, 25.4 and 25.5 with a common oxidation catalyst 21.4. are interconnectable.

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Vorwärmerabgasen einer Anlage der Zement- und/oder Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen, werden die Vorwärmerabgase zunächst einer Hochtemperaturfiltration zur Reduzierung des Staubgehalts unterzogen, wobei anschließend eine erste Abgasbehandlung durch selektive katalytische Reduktion und eine nachfolgende zweite Abgasbehandlung durch regenerative katalytische Oxidation folgen. Die erfindungsgemäße Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgase (1) der Zement- und Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen beinhaltet einen Hochtemperaturfilter (2) zur Reduzierung des Staubgehalts der Vorwärmerabgase, einen SCR-Katalysator (3) zur selektiven katalytischen Reduktion der Vorwärmerabgase und eine nach dem SCR-Katalysator angeordnete regenerative Oxidationskatalysator-Anlage (4) zur regenerativen katalytischen Oxidation der Vorwärmerabgase.

Description

Verfahren und Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen einer Anlage der Zement- und/oder Mineralsindustrie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen aus der Zement- und Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen.
In Anlagen der Zement- und Mineralsindustrie werden anorganische Materialien, wie Zementrohmehl, Kalkstein, Magnesit und Dolomit einer thermischen Wärmebehandlung unterzogen, wobei insbesondere ein Vorwärmer zum Einsatz kommt. Im Vorwärmer wird das zu behandelnde Material durch einen Wärmetausch mit Abgasen vorgewärmt. Die den Vorwärmer verlassenden Abgase enthalten neben einem hohen Staubgehalt im Bereich von üblicherweise 50 bis 120 g/Nm auch einen hohen Anteil an Stickoxiden und Kohlenstoffmonoxid sowie gasförmigen organischen Stoffen, die nach heutigen Luftreinhaltungsvorschriften nicht ohne Reinigung der Abgase in die Atmosphäre geblasen werden dürfen.
Aus der DE 20 2010 018 000 Ul ist eine Vorrichtung zur Entstickung von Rauchgasen mit wenigstens einem Katalysator zur katalytischen Reduktion der Stickoxide bekannt, wobei die Abgase in einem Wärmetauscher auf ein erstes Temperaturniveau angehoben werden. Um das für die Entstickung noch fehlende Temperaturniveau zu erreichen, ist weiterhin eine Stufe zur regenerativen Nachverbrennung des Kohlenstoffmonoxids vorgesehen, wobei zusätzliche externe Energie zum Einsatz kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen mit einem reduzierten Energiebedarf durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Vorwärmerabgasen einer Anlage der Zement- und/oder Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen, werden die Vorwärmerabgase zunächst einer Hochtemperaturfiltration zur Reduzierung des Staubgehalts unterzogen, wobei anschließend eine erste Abgasbehandlung durch selektive katalytische Reduktion und eine nachfolgende zweite Abgasbehandlung durch regenerative katalytische Oxidation folgen.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen der Zement- und Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen beinhaltet einen Hochtemperaturfilter zur Reduzierung des Staubgehalts der Vorwärmerabgase, einen SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion der Vorwärmerabgase und eine nach dem SCR-Katalysator angeordnete regenerative Oxidationskatalysator-Anlage zur regenerativen katalytischen Oxidation der Vorwärmerabgase.
Die Vorwärmerabgase weisen bei der Hochtemperaturfiltration zweckmäßigerweise noch eine Temperatur im Bereich von 200°C und 400°C, vorzugsweise von 250°C und 350°C auf. Der Hochtemperaturfilter kann dabei insbesondere einen Elektrofilter oder Filterkerzen aufweisen. Der Staubgehalt der Vorwärmerabgase beträgt vor der Hochtemperaturfiltration üblicherweise 120 bis 50 g/Nm (Gramm pro Normkubikmeter) auf und wird bei der Hochtemperaturfiltration vorzugsweise auf weniger als 3 g/Nm 3 , vorzugsweise weniger als 2 g/Nm 3 , höchstvorzugsweise weniger als 1 g/Nm reduziert. Je geringer die Staubbeladung des in den SCR- Katalysator eintretenden Abgases ist, umso geringer ist die dort auftretende Verstopfungsgefahr durch sich ablagernden Staub. Zur Verbesserung der selektiven katalytischen Reduktion kann dem Abgas vor dem SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel, insbesondere ein ammoniakhaltiges Reduktionsmittel zugegeben werden. Die Ausbildung des SCR-Katalysators erfolgt beispielsweise mit Vanadium als aktive Komponente. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Hochtemperaturfilter zur Staubreduzierung mit Filterkerzen ausgestattet sein, die gleichzeitig auch den SCR-Katalysator bilden. Dabei kann das katalytische Material direkt im Grundmaterial der Filterkerze verarbeitet sein, sodass das Vorwärmerabgas bei Durchströmung der Filterkerze auf die katalytischen Materialien trifft. Alternativ kann die Filterkerze aber auch mit katalytischem Material beschichtet sein.
Für die sich anschließende katalytische Oxidation kommt beispielsweise ein mit Edelmetallen als aktive Komponente dotierter Oxidationskatalysator zur Anwendung. Insbesondere für die Oxidation von Methan sind jedoch vergleichsweise hohe Temperaturen von größer 400°C erforderlich. Die Temperaturen nach Vorwärmer weisen dieses Temperaturniveau jedoch in der Regel nicht auf. Erfindungsgemäß erfolgt daher zunächst die Entstickung im SCR- Katalysator, die vorzugsweise in einem Temperaturfenster von 250°C bis 350°C durchgeführt wird. Durch die Verwendung der Hochtemperaturfiltration müssen die Vorwärmerabgase vor der Entstaubung nicht erst abgekühlt und anschließend wieder auf das für die Entstickung erforderliche Temperaturniveau angehoben werden.
Es ist daher erst für katalytische Oxidation zweckmäßig, die Temperatur der Vorwärmerabgase anzuheben und zwar auf einen Temperaturbereich von 350°C bis 780°C, vorzugsweise 400°C bis 700°C, höchstvorzugsweise 500°C bis 600°C.
Die Anhebung der Temperatur der Vorwärmerabgase erfolgt dabei insbesondere mittels Wärmeverschiebung in wenigstens einem Wärmespeichermodul, wobei in Strömungsrichtung der Vorwärmerabgase vorzugsweise jeweils wenigstens ein vor- und ein nachgeordnetes Wärmespeichermodul vorgesehen sind. Der Oxidationskatalysator kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein und ist beispielsweise mit Edelmetallen als aktive Komponente ausgestattet.
Den Vorwärmerabgasen kann gewünschtenfalls nach der regenerativen katalytischen Oxidation Aktivkohle zur Quecksilberab Scheidung zugegeben wird. Des Weiteren liegt der Sauer stoffgehalt der Vorwärmerabgase bei der ersten und zweiten Abgasbehandlung im Bereich von 2 bis 10%, vorzugsweise 3 bis 8%, höchstvorzugsweise 4 bis 6%. Zur Nutzung von im Vorwärmerabgas noch enthaltender Restwärme kann sich an die regenerative Oxidationskatalysator-Anlage eine Wärmerückgewinnungsstufe (beispielsweise zur Abgasver Strömung oder Wassererwärmung) anschließen.
Der SCR-Katalysator, der Oxidationskatalysator und die Wärmespeichermodule können insbesondere mit Wabenkörpern ausgebildet sein, wobei vorzugsweise alle Wabenkörper eine identische Wabenstruktur aufweisen. Die Wabenkörper haben den Vorteil, dass sie gut durchströmt werden können und gleichzeitig eine große Oberfläche für die katalytischen Reaktionen bieten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der weiteren Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anlage der Zement- und Mineralsindustrie mit einer erfindungsgemäßen Anlage zur Reinigung der Vorwärmerabgase mit einem dem Hochtemperaturfilter nachgeordneten SCR-Katalysator,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anlage der Zement- und Mineralsindustrie mit einer erfindungsgemäßen Anlage zur Reinigung der Vorwärmerabgase mit einem im Hochtemperaturfilter integrierten SCR-Katalysator,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer regenerativen Oxidationskatalysator- Anlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer regenerativen Oxidationskatalysator- Anlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer regenerativen Oxidationskatalysator- Anlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen 1 der Zement- und Mineralsindustrie besteht aus einem Hochtemperaturfilter 2 zur Reduzierung des Staubgehalts der Vorwärmerabgase, einem SCR-Katalysator 3 zur selektiven katalytischen Reduktion der Vorwärmerabgase und einer nach dem SCR- Katalysator 3 angeordneten regenerativen Oxidationskatalysator-Anlage 4 zur regenerativen katalytischen Oxidation der Vorwärmerabgase.
Der Hochtemperaturfilter 2 ist insbesondere als Elektrofilter ausgebildet oder weist eine Vielzahl von Filterkerzen auf. Die Vorwärmerabgase 1 durchströmen den Hochtemperaturfilter 2 mit einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 400°C, vorzugsweise von 250°C bis 350°C. Diese Temperatur entspricht im Wesentlichen der Temperatur der Vorwärmerabgase beim Verlassen des Vorwärmers. Es findet somit vorzugsweise keine vorhergehende aktive Abkühlung durch Luft- oder Wasserquenchung statt. Der Staubgehalt der Vorwärmerabgase 1 wird bei der Hochtemperaturfiltration von üblicherweise 50 bis 120 g/Nm auf weniger als 3 g/Nm 3 , vorzugsweise weniger als 2 g/Nm 3 , höchstvorzugsweise weniger als 1 g/Nm 3 reduziert. Der abgeschiedene Staub 5 kann wieder dem eigentlichen Herstellungsprozess zurückgeführt werden.
Anschließend durchströmen die entstaubten Vorwärmerabgase den beispielsweise mit Vanadium dotierten SCR-Katalysator 2, wobei ein Reduktionsmittel 6, insbesondere ein ammoniakhaltiges Reduktionmittel zugegeben wird. Anschließend findet in der regenerativen Oxidationskatalysator-Anlage 4 eine katalytische Oxidation von Kohlenmonoxid und gasförmigen organischen Schadstoffen statt. Die im Vorwärmerabgas nach der regenerativen Oxidationskatalysator-Anlage 4 noch enthaltende Restwärme kann in einer sich an die regenerative Oxidationskatalysator- Anlage 4 anschließenden optionalen Wärmerückgewinnung s stufe 7, beispielsweise zur Abgasverstromung oder Wassererwärmung, genutzt werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Anlage der Zement- und Mineralsindustrie, bei der die oben beschriebene Anlage zur Reinigung der Vorwärmerabgase integriert ist. Die Anlage umfasst einen Vorwärmer 8, einen Ofen 9 und einen Kühler 10, wobei die Abgase des Ofens 9 den Vorwärmer 8 zum Vorwärmen von Rohmehl 11 durchströmen und den Vorwärmer als Vorwärmerabgase 1 mit einem Temperaturniveau von typischerweise 200°C bis 400°C verlassen. Das für den SCR- Katalysator erforderliche Reduktionsmittel 6 kann am oder unmittelbar vor dem SCR-Katalysator dem Vorwärmerabgas zugegeben werden. Es besteht aber auch die
Möglichkeit das Reduktionsmittel 6 am oberen Ende des Vorwärmers 8 einzubringen.
Nach der optionalen Wärmerückgewinnung s stufe 7 werden die Vorwärmerabgase in einer Rohmaterialmühle 12 genutzt, in der Rohmaterial 13 zu dem Rohmehl 11 zerkleinert und gleichzeitig getrocknet wird. Dabei reduziert sich die Temperatur der
Vorwärmerabgase auf etwa 80 bis 120 °C. Steht die Rohmaterialmühle nicht zur Verfügung wird das Vorwärmerabgas über einen Kühlturm 14 geleitet, wobei vorher Aktivkohle 15 zur Quecksilberreduzierung zugegeben werden kann.
Das in der Rohmaterialmühle bzw. im Kühlturm 14 abgekühlte Abgas wird anschließend in einem Entstaubungsfilter 16 vom Staub 17 (+ ggf. Aktivkohle) befreit, bevor es über einen Kamin in die Atmosphäre gelangt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Anlage der Zement- und Mineralsindustrie, welches sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nur dadurch unterscheidet, dass der Hochtemperaturfilter und der SCR-Katalysator durch eine katalytische Hochtemperatur-Entstaubungsanlage 20 gebildet werden. Die katalytische
Hochtemperatur-Entstaubungsanlage 20 kann dabei zur Staubreduzierung mit Filterkerzen ausgestattet sein, die gleichzeitig auch den SCR-Katalysator bilden. Dabei kann das katalytische Material direkt im Grundmaterial der Filterkerze verarbeitet sein, sodass das Vorwärmerabgas bei Durchströmung der Filterkerze auf die katalytischen Materialien trifft. Alternativ kann die Filterkerze aber auch mit katalytischem Material beschichtet sein.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der regenerativen Oxidationskatalysator- Anlage 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Sie weist einen beispielsweise mit Edelmetallen dotierten Oxidationskatalysator 21 auf, wobei in Strömungsrichtung 22 der Vorwärmerabgase 1 jeweils wenigstens ein vor- und ein nachgeordnetes Wärme speichermodul 23, 24 vorgesehen sind, welche ein- oder mehrlagig ausgebildet sein können. Die Vorwärmerabgase sollen sich durch das in Strömungsrichtung vorgelagerte Wärmespeichermodul 23 erwärmen und zwar auf die für die katalytische Oxidation erforderliche Temperatur im Bereich von 400°C bis 750°C. Sollte die Wärme des Wärmespeichermoduls 23 hierfür nicht ausreichen, kann über die Brenngasaufgabe 19 eine weitere Erwärmung erfolgen. Die Oxidation am Oxidationskatalysator 21 setzt darüber hinaus zusätzliche Wärme frei, so dass die Temperatur der Vorwärmerabgase nach dem Oxidationskatalysator sogar noch höher ist (beispielsweise um 200 bis 250°C höher). Die Vorwärmerabgase erwärmen im Folgenden das Wärmespeichermodul 24. Sobald die Wärme des Wärmespeichermoduls 23 nicht mehr ausreichende ist oder nach einer vorgegebenen Zeit, wird die Strömungsrichtung der Vorwärmerabgase durch die regenerative Oxidationskatalysator- Anlage umgekehrt, sodass die Abgase im Folgenden zunächst das aufgeheizte Wärmespeichermodul 24 durchströmen, bevor sie zum Oxidationskatalysator 21 gelangen.
Fig. 5 zeigt eine Variante der regenerativen Oxidationskatalysator- Anlage mit drei Kanälen, die jeweils ein Wärmetauschermodul 23.1, 23.2 bzw. 23.3 sowie jeweils einen Oxidationskatalysator 21.1, 21.2 bzw. 21.3 aufweisen. Über ein nicht näher dargestelltes Klappensystem können die Vorwärmerabgase immer durch zwei der drei Kanäle entsprechend dem zu Fig. 4 erläuterten Prinzip strömen. Der dritte Kanal soll vorrangig verhindern, dass beim Umschalten der Klappen Emissionsspitzen entstehen.
Fig. 6 zeigt schließlich eine Variante zur Fig. 5 bei der die drei Kanäle mit jeweils einem Wärmetauschermodul 23.1, 23.2 bzw. 23.3 bestückt sind, welche über Klappen 25.1, 25.2, 25.3, 25.4 und 25.5 mit einem gemeinsamen Oxidationskatalysator 21.4. verschaltbar sind.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Reinigung von Vorwärmerabgasen (1) einer Anlage der Zement- und/oder Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen, wobei die Vorwärmerabgase zunächst einer Hochtemperaturfiltration zur Reduzierung des Staubgehalts unterzogen werden und anschließend eine erste Abgasbehandlung durch selektive katalytische Reduktion und eine nachfolgende zweite Abgasbehandlung durch regenerative katalytische Oxidation folgen, wobei die Vorwärmerabgase (1) bei der Hochtemperaturfiltration eine Temperatur im Bereich von 200°C und 450°C aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubgehalt der Vorwärmerabgase (1) bei der Hochtemperaturfiltration auf weniger als 3 g/Nm reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Vorwärmerabgas (1) vor der selektiven katalytischen Reduktion ein Reduktionsmittel zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Vorwärmerabgase (1) bei der regenerativen katalytischen Oxidation auf einen Temperaturbereich von 350°C bis 780°C angehoben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung der Temperatur der Vorwärmerabgase (1) mittels Wärmeverschiebung in wenigstens einem Wärmespeichermodul (23, 24) und optional durch externen Brennstoff erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sauers toffgehalt der Vorwärmerabgase (1) bei der ersten und zweiten Abgasbehandlung im Bereich von 2 bis 10% liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Vorwärmerabgas (1) nach der regenerativen katalytischen Oxidation Aktivkohle (15) zur Quecksilberab Scheidung zugegeben wird.
8. Anlage zur Reinigung von Vorwärmerabgasen (1) einer Anlage der Zement- und Mineralsindustrie durch Reduktion der Konzentration von gasförmigen Schadstoffen mit
- einem Hochtemperaturfilter (2) zur Reduzierung des Staubgehalts der Vorwärmerabgase im Temperaturbereich von 200°C und 450°C,
- einem SCR-Katalysator (3) zur selektiven katalytischen Reduktion der Vorwärmerabgase und
- einer nach dem SCR-Katalysator (3) angeordneten regenerativen Oxidationskatalysator-Anlage (4) zur regenerativen katalytischen Oxidation der Vorwärmerabgase.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hochtemperaturfilter (2) einen Elektrofilter oder Filterkerzen aufweist.
10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Oxidationskatalysator-Anlage (4) einen Oxidationskatalysator (21) sowie in Strömungsrichtung der Vorwärmerabgase (1) jeweils wenigstens ein vor- und ein nachgeordnetes Wärmespeichermodul (23, 24) umfasst.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Wärmespeichermodul (23, 24) ein oder mehrlagig ausgebildet sind.
12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die regenerative Oxidationskatalysator-Anlage (4) eine Wärmerückgewinnung s stufe (7) zur Nutzung von im Vorwärmerabgas noch enthaltender Restwärme anschließt.
13. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hochtemperaturfilter (2) zur Staubreduzierung mit Filterkerzen ausgestattet ist und der SCR-Katalysator (3) durch katalytische Filterkerzen gebildet wird.
14. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR-Katalysator (3), der Oxidationskatalysator (21) und die Wärmespeichermodule (23, 24) mit Wabenkörpern ausgebildet sind, wobei vorzugsweise alle Wabenkörper eine identische Wabenstruktur aufweisen.
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