DE2951104C2

DE2951104C2 - Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Stiickoxiden im Abgas von Schmelzfeuerungen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2951104C2
Application number: DE19792951104
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(grad.) 4030 Ratingen Pontz
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2951104B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Stickoxiden im Abgas von vorzugsweise mit Kohlenstaub betriebenen Schmelzfeuerungen, insbesondere von Dampferzeugern, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Schmelzkammer-Feuerungen, wobei Temperaturen von etwa 1800° Celsius erreicht werden, hat den Vorteil, daß die Asche in flüssiger Form aus dem Feuerraum abgezogen und in einem Wasserbad zu Granulat abgeschreckt wird, das gut weiterverarbeitet oder abgelagert werden kann. Die wegen der erforderlichen Einschmelzung der Kohlemineralien hohe Temperatur der Schmelzfeuerung ergibt jedoch den Nachteil, daß die Rauchgase einer derartigen Feuerung einen hohen Anteil an giftigen Stickoxiden (NO,) besitzen.

Die Bildung dieser Stickoxide ist ein komplizierter Vorgang, dessen komplexe Natur der beteiligten

ίο Reaktionen noch durch keine abgeschlossene Theorie erklärt werden konnte. Im wesentlichen handelt es sich bei der Entstehung der Stickoxide um drei Vorgänge, deren Produkte allgemein als »Thermisches NO»«, »Promptes NO,« und »Brennstoff-NO*« bezeichnet werden. Bekannt ist, daß sich infolge der hohen Temperatur der Schmelzfeuerung in der Hauptsache thermisches NO₁ durch den Zerfall von molekularem Stickstoff und Sauerstoff infolge der hohen Feuerraumtemperatur bildet. Maßnahmen zur Minderung des

Stickoxid-Anteils in den Abgasen der Schmelzfeuerungen scheiterten bisher an der für die Schmelzfeuerung erforderlichen hohen Feuerungstemperatur. Aufgrund der Verschärfung der Umweltschutzbestimmungen wird deshalb die Verwendung von Schmelzfeuerungen trotz deren Vorteils bei der Weiterverarbeitung oder

Ablagerung der Asche ausgeschlossen, sofern es nicht gelingt, den Anteil an Stickoxiden im Rauchgas der

Schmelzfeuerung erheblich zu verringern.

Neben der Schmelzfeuerung ist die Trockenfeuerung

bekannt, die eine geringere Verbrennungstemperatur in der Größenordnung zwischen 1300 und 1500° Celsius benötigt und deshalb einen geringeren Anteil an Stickoxiden im Rauchgas erzeugt. Diese Trockenfeuerungen besitzen jedoch den Nachteil, daß etwa 95% der Asche in staubförmiger Form als Flugasche im

Rauchgas anfallen und daß diese Flugasche nur in begrenztem Umfang weiterverarbeitet und abgelagert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile der Schmelzfeuerung den Anteil der Stickoxide im Rauchgas wesentlich herabzusetzen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeich-

net, daß die stickoxidhaltigen Rauchgase der Schmelzfeuerung unter Zufuhr von Frischluft einer Trockenfeuerung zugeführt werden und daß die flugaschebeladenen Rauchgase dieser Trockenfeuerung gefiltert und die anfallende Asche der Schmelzfeuerung aufgegeben werden.

Durch die Zumischung von Frischluft zu den aus der Schmelzfeuerung austretenden Rauchgasen wird ein Rauchgas-Frischluft-Gemisch gebildet, das als Sauerstoffträger in einer nachgeschalteten Trockenfeuerung

verwendet wird, wobei durch die gestreckte und relativ kalte Verbrennung in dieser Trockenfeuerung in dem anfallenden Abgas nicht nur erheblich weniger Stickoxide anfallen, sondern auch der Anteil an Stickoxiden in dem aus der Schmelzfeuerung stammenden Abgas

durch die in der Trockenfeuerung herrschende Atmosphäre reduziert wird, so daß das Rauchgas aus der so betriebenen Trockenfeuerung weniger Stickoxide pro Volumeneinheit enthält als das Rauchgas aus einer Schmelzfeuerung oder das Rauchgas aus einer konvenlionell nur mit Frischluft betriebenen Trockenfeuerung. Jurch die Rückführung der in einem vorzugsweise als Elektrofilter ausgebildeten Filter abgeschiedenen Flugasche der Trockenfeuerung in die Schmelzfeuerung

wird erreicht, daß insgesamt etwa 95% der sowohl aus der Schmelzfeuerung als auch aus der Trockenfeuerung stammenden Asche in flüssiger Form abgezogen und in Form von Granulat weiterverarbeitet oder abgelagert werden kann. Das erfindungsgemäße Veifahren nutzt somit die Vorteile sowohl der Schmelzfeuerung als auch der Trockenfeuerung, ohne deren Nachteile zu übernehmen.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens soll durch die Zufuhr von Frischluft zu den Rauchgasen der Schmelzfeuerung ein Sauerstoffanteil in dem der Trockenfeuerung zugefiihrten Rauchgas-Frischluft-Gemisch von etwa 15% erzielt werden. Hierdurch ergibt sich, daß das Größenverhältnis der Trockenfeuerung zur Schmelzfeuerung etwa 4:1 beträgt Die Rauchgase der Schmelzfeuerung und/oder das Rauchgas-Frischluft-Gemisch können erfindungsgemäß vor der Zufuhr zur Trockenfeuerung gekühlt werden.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß einem Dampferzeuger mit einer Schmelzfeuerung rauchgasseitig ein Dampferzeuger mit einer Trockenfeuerung nachgeschaltet ist, deren Verbrennungsluft in einer Mischstrecke aus den in dem Schmelzkammer-Dampferzeuger abgekühlten Rauchgasen der Schmelzfeuerung und aus von einem Frischluftgebläse angelieferter Frischluft gemischt ist und die einen Aschefilter besitzt, aus dem die abgeschiedene Asche in die Schmelzfeuerung übergeführt wird. Diese erfindungsgemäße Kombination einer Schmelzfeuerung mit einer Trockenftuerung erzielt in der voranstehend beschriebenen Weise einen niedrigen Anteil von Stickoxiden im Rauchgas und einen Austrag, der etwa zu 98% im Filter abgeschiedenen Flugasche der Trockenfeuerung in flüssiger Form, weil diese Flugasche in der Schmelzfeuerung in die Schlacke des Brennstoffs der Schmelzfeuerung eingebunden wird.

Die Mischstrecke der erfindungsgemäßen Anlage kann entweder durch eine Mischkammer gebildet sein, der die Rauchgase der Schmelzfeuerung von einem Rauchgasgebläse und die Frischluft von einem Frischluftgebläse zugeführt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Mischstrecke durch einen Injektor gebildet, dem die Frischluft mittels eines Frischluftgebläses und die Rauchgase durch Saugwirkung zugeführt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann da? Verbrennungsluft-Gebläse für die Zufuhr der Verbrennungsluft zur Schmelzfeuerung so ausgelegt sein, daß die Schmelzfeuerung mit rauchgasseitigem Überdruck betrieben wird. Die von den erfindungsgemäß zusammenwirkenden Feuerungen betriebenen Dampferzeuger können schließlich gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zu einem Block zusammengefaßt sein.

Auf der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage dargestellt.

Die Anlage umfaßt einen ersten Dampferzeuger 1, der mit einer Schmelzfeuerung 2 ausgestattet ist Dieser Schmelzfeuerung 2 wird mittels eines Verbrennungsluft-Gebläses 3 die zur Verbrennung des Brennstoffes notwendige Luft zugeführt Der Brennstoff ist aus Stein-

5 oder Braunkohle gewonnener Kohlenstaub K. Die Schrr.elzfeuerung 2 arbeitet durch das Verbrennungsluft-Gebläse 3 unter Überdruck. Die Absaugung des Rauchgases, das infolge der hohen Verbrennungstemperatur von etwa 1800⁰C einen hohen Gehalt an

ίο Stickoxiden hat, wird durch ein Rauchgasgebläse 4 unterstützt.

Diese Rauchgase werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel einer Mischkammer 5 zugeführt, die zugleich von einem Frischluftgebläse 6 eine derartige Menge von Frischluft erhält, daß in dem in der Mischkammer 5 gebildeten Rauchgas-Frischluft-Gemisch sich ein Sauerstoffgehalt von etwa 15% einstellt. Das Rauchgas-Frischluft-Gemisch wird anschließend als Sauerstoffträger der Trockenfeuerung 8 eines zweiten Dampferzeugers 7 zugeführt. Infolge des verringerten Sauerstoffgehalts in der Verbrennungsluft, läuft die Verbrennung in der Trockenfeuerung 8 als sogenannte »gestreckte Verbrennung« bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur ab. Dadurch werden in den Rauchgasen der Trockenfeuerung nicht nur wesentlich weniger Stickoxide gebildet als in der Schmelzfeuerung 2, sondern es wird auch durch die in der Trockenfeuerung S herrschende Atmosphäre die im Rauchgas-Frischluft-Gemisch vorhandene Menge von Stickoxiden, die in der Schmelzfeuerung 2 entstanden sind, erheblich reduziert. Auch die Trockenfeuerung 8 wird mit Kohlenstaub K betrieben, wie durch den Pfeil in der Darstellung angedeutet ist. Beim Betrieb der Trockenfeuerung 8 entstehen durch die gestreckte Verbrennung wesentlich weniger Stickoxide als beim konventionellen Betrieb einer Trockenfeuerung, bei dem als Verbrennungsluft reine Frischluft mit 21% O₂ verwendet wird. Bei der beschriebenen Anlage ist der Auswurf an Siickoxiden deshalb wesentlich kleiner als wenn beide Komponenten jede für sich in konventioneller Weise betrieben würden.

Zum Abzug der Rauchgase aus dem zweiten Dampferzeuger 7 ist ein weiteres Rauchgasgebläse 9 angeordnet, welches die stark mit Flugasche beladenen Rauchgase einem beispielsweise als Elektrofilter ausgebildeten Filter 10 zuführt. In diesem Filter 10 werden etwa 98% der Flugasche abgeschieden, bevor die Rauchgase R durch einen Kamin ins Freie gelangen.
Die im Filter 10 abgeschiedene Asche A wird durch

so Rückführungsleitungen 11 zum ersten Dampferzeuger 1 gefördert, wo sie zusammen mit dem Kohlenstaub K der Schmelzfeuerung 2 aufgegeben wird. Die im Filter 10 abgeschiedene Asche A wird auf diese Weise in die Schlacke der Schmelzfeuerung 2 eingebunden, so daß sie als Schlacke 5 aus der Schmelzfeuerung 2 abgezogen wird. Die granulierte Schlacke 5 läßt sich gut weiterverarbeiten oder ablagern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Stickoxiden im Abgas von vorzugsweise mit Kohlenstaub betriebenen Schmelzfeuerungen, insbesondere von Dampferzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß die stickoxidhaltigen Rauchgase der Schmelzfeuerung unter Zufuhr von Frischluft einer Trockenfeuerung zugeführt werden und daß die flugasche-beladenen Rauchgase dieser Trockenfeuerung gefiltert und die anfallende Asche der Schmelzfeuerung aufgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zufuhr von Frischluft zu den Rauchgasen der Schmelzfeuerung ein Sauerstoffanteil in dem der Trockenfeuerung zugeführten Raiichgas-Frischluft-Gemisch von etwa 15% erzielt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase der Schmelzfeuerung und/oder das Rauchgas-Frischluft-Gemisch vor der Zufuhr zur Trockenfeuerung gekühlt werden.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Schmelzfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzfeuerung (2) eine Trockenfeuerung (8) nachgeschaltet ist, deren Verbrennungsluft in einer Mischstrecke aus den Rauchgasen der Schmelzfeuerung (2) und aus von einem Frischluftgebläse (6) angelieferter Frischluft gemischt ist und die einen Aschefilter (10) besitzt, dessen Ascheaustrag mit der Schmelzfeuerung (2) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstrecke durch eine Mischkammer (5) gebildet ist, der die Rauchgase der Schmelzfeuerung (2) von einem Rauchgasgebläse (4) und die Frischluft von einem Frischluftgebläse (6) zugeführt werden.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstrecke durch einen Injektor gebildet ist, dem die Frischluft mittels eines Frischluftgebläses (6) und die Rauchgase durch Saugwirkung zugeführt werden.

7. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzfeuerung (2) durch ein Verbrennungsluft-Gebläse (3) aufgeladen ist.

8. Anlage nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzfeuerung (2) und die Trockenfeuerung (8) jeweils zum Betrieb eines Dampferzeugers (1) bzw. (7) angeordnet und die Dampferzeuger (1, 7) zu einem Block zusammengefaßt sind.