DE3633214A1 - Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxide - Google Patents
Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxideInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rauchgasleitung mit einer
Einrichtung zur Minderung der Stickoxide in Gegenwart eines
Reduktionsmittels mit einer Staubfilteranlage, einer Rauchgasentschwefelungsanlage
und einer Wärmetauscheranlage.
Es ist allgemein bekannt, die Rauchgase von Kraftwerksfeuerungsanlagen
vor der Einleitung in den Kamin einer Staubfilteranlage,
einer Rauchgasentschwefelungsanlage, einer Wärmetauscheranlage
und einer Anlage zur Minderung der Stickoxide, auch
DENOX-Anlage genannt, zuzuleiten, um den Emissionsbestimmungen
gerecht zu werden. Dabei ist der Platzbedarf für diese zusätzlichen
Anlagen beachtlich und bringt insbesondere bei der
Nachrüstung bestehender Kraftwerksanlagen oft kaum oder gar
nicht lösbare Probleme.
Darüber hinaus sind die DENOX-Anlagen, die die Stickoxide in
Gegenwart eines Reduktionsmittels, wie NH₃ katalytisch reduzieren,
in ihrer Aktivität stark temperaturabhängig. Bekannte
DENOX-Anlagen entfalten ihre größte Aktivität bei Rauchgastemperaturen
von 300-400°C. Das führt dazu, daß beim Anfahren
der Verbrennungsanlage oder bei Laständerungen, wenn die
Rauchgastemperatur nicht die erforderliche Höhe hat, vermehrt
Stickoxide ausgestoßen werden. Außerdem besteht bei solchen
DENOX-Anlagen immer die Gefahr, daß es in nachgeschalteten
Wärmetauschern zwischen Ammoniakresten und den schwefeligen
Rauchgasbestandteilen zur Bildung von Ammoniumsulfat oder
Ammoniumbisulfat kommt, welche die Wärmetauscher mit der
Zeit verkleben und zusetzen.
Um solche Probleme zu vermeiden, ist es bereits vorgeschlagen
worden, die DENOX-Anlage in Strömungsrichtung der Rauchgase
hinter der Rauchgasentschwefelungsanlage anzuordnen. Solche
Konstruktionen erfordern aber einen zusätzlichen Aufwand für
die Wiederaufheizung der Rauchgase nach der Rauchgasentschwefelungsanlage
und für die Rückgewinnung der Abwärme der Rauchgase
hinter der DENOX-Anlage.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen Weg zu weisen, wie sich die Stickoxide in den Rauchgasen
mit geringstmöglichem baulichen Aufwand vermindern lassen.
Insbesondere sollte es dieser Weg ermöglichen, bestehende
Kraftwerksanlagen mit möglichst geringem Aufwand mit einer
DENOX-Anlage nachzurüsten. Diese Nachrüstung sollte auch bei
bestehenden Kraftwerksanlagen mit beengten räumlichen Gegebenheiten
möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst,
weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Ansprüchen 2
bis 9 zu entnehmen.
Infolge der erfindungsgemäßen Verwendung einer Tuchfilteranlage
zur Entstaubung der Rauchgase, bei der die Filterschläuche
Katalysatormaterial enthalten, kann eine separate Entstickungsanlage
eingespart werden. Die Stickoxide lassen sich
so in der ohnehin vorhandenen Entstaubungsanlage abbauen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt
sich, wenn die Filterschläuche mehrlagig ausgeführt sind
und das Katalysatormaterial zwischen den Lagen deponiert ist.
In diesem Fall kann die Schichtdicke des Katalysatormaterials
der Strömungsgeschwindigkeit und somit der Wechselwirkungszeit
mit dem Rauchgas angepaßt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wäre es auch möglich, das Katalysatormaterial
in das Gewebe der Filterschläuche einzuarbeiten.
Diese Lösung vermeidet das Zusammenbacken des Katalysatormaterials
und gibt sehr gleichmäßige Belegungen. Die
Haftung des Katalysatormaterials am Gewebe läßt sich verbessern,
wenn das Katalysatormaterial vor der Einarbeitung in das Gewebe
mit einem Binder vermischt wurde.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann die Filteranlage
vor der Rauchgasentschwefelungsanlage in die Rauchgasleitung
eingebaut werden. Damit ist nicht nur der Vorteil
verbunden, daß die größte Staubmenge vor der Rauchgasentschwefelungsanlage
aus dem Rauchgas entfernt wird und somit
die Rauchgasentschwefelungsanlage nicht mehr belastet.
Vielmehr entfällt auf diese Weise auch die Wiederaufheizung
der die Rauchgasentschwefelungsanlage mit ca. 65°C verlassenden
Rauchgase auf die bei 350°C liegende Betriebstemperatur
der DENOX-Anlage.
Wird die Filteranlage in besonders vorteilhafter Weiterbildung
der Erfindung in Strömungsrichtung der Rauchgase nach der
Wärmetauscheranlage eingebaut, so kann die Lastabhängigkeit
des Entstickungsgrades wesentlich gesenkt werden. Denn wenn
die Rauchgase die Verbrennungsanlage bei Mindestlast mit niedrigerer
Temperatur als bei Vollast verlassen, so wird auch
weniger Wärme den Rauchgasen in der der DENOX-Anlage vorgeschalteten
Wärmetauscheranlage entnommen. D. h., die Temperaturdifferenz
am Eingang der DENOX-Anlage wird geringer. Außerdem
ist so die Gefahr der Zusetzung des Wärmetauschers durch
Ammoniumsulfat oder Ammoniumbisulfat behoben, weil das Ammoniak
in Strömungsrichtung erst hinter dem Wärmetauscher eingedüst
wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand zweier in
Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Rauchgasleitung mit einem der Entstaubungsanlage nachgeschalteten
Wärmetauscher,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Filterschlauch
der Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen
Rauchgasleitung mit einem der Entstaubungsanlage
vorgeschalteten Wärmetauscher.
In der Fig. 1 ist die von einer angedeuteten Feuerungsanlage 1 zu
einem Kamin 2 führende Rauchgasleitung 3 schematisch dargestellt.
Sie enthält in Strömungsrichtung hintereinander eine
Eindüsvorrichtung 4 für das Reduktionsmittel, eine Staubfilteranlage
5, einen Rauchgas-Luftvorwärmer 6, ein Saugzuggebläse
7, eine Rauchgasentschwefelungsanlage 8 und einen Wärmetauscher
9. Als Staubfilteranlage 5 ist eine Tuchfilteranlage
verwendet, bei der die Filterschläuche 10 mehrlagig ausgebildet
sind und das Katalysatormaterial 11 als Granulat
zwischen den einzelnen Lagen 12, 13 der Filterschläuche deponiert
ist.
Dieses Katalysatormaterial besteht im Ausführungsbeispiel aus
den Verbindungen TiO₂, V₂O₃WO, MoO₃, die miteinander vermahlen,
zusammen gesintert und anschließend nochmals zu einem
Granulat vermahlen sind, das gröber ist als die Maschenweite
des für die Filterschläuche verwendeten Gewebes.
Wie die Fig. 2 andeutet, ist dieses Granulat 11 zwischen jeweils
zwei konzentrisch ineinander gesteckte Filterschlauchlagen
12, 13 eingefüllt. Um ein Kollabieren zu verhindern,
sind in die Filterschläuche 10 hinein Abstandsringe 14 (nur
einer dargestellt) und eine untere Verankerungsplatte 15
gespannt.
Beim Betrieb der Feuerungsanlage 1 wird den Rauchgasen auf
ihrem Weg von der Feuerungsanlage 1 zum Kamin 2 zunächst in
der Eindüsvorrichtung 4 ein Reduktionsmittel, im vorliegenden
Fall NH₃ - es könnte aber auch CO sein - zugemischt. Diese
mit NH₃ vermischten Rauchgase treten in die Staubfilteranlage
5 ein. An deren Filterschläuchen 10 wird nahezu aller Staub
abgeschieden. Die die Filterschläuche 10 durchströmenden,
weitgehend entstaubten Rauchgase und das ihnen beigemischte
Reduktionsmittel durchströmen dabei aber zugleich auch das
zwischen den Filterschlauchlagen 12, 13 deponierte granulierte
Katalysatormaterial 11. An dessen katalytisch aktiven Oberfläche
werden die Stickoxide in Gegenwart des Reduktionsmittels
nach den Formeln
I4 NO+4 NH₃+O₂→4 N₂+6 H₂O
II6 NO+4 NH₃→5 N₂+6 H₂O
III2 NO₂+4 NH₃+O₂→3 N₂+6 H₂O
IV6 NO₂+8 NH₃→7 N₂+12 H₂O
zu N₂+H₂O reduziert.
Das die Staubfilteranlage 5 verlassende, nahezu staub- und
stickoxidfreie Rauchgas durchströmt anschließend den Rauchgasluftvorwärmer
6, in den es auf etwa 120°C abgekühlt wird
und dabei seine überschüssige Wärme in Gegenstrom an die zur
Verbrennungsanlage 1 strömende Frischluft abgibt. Die diversen
Strömungswiderstände der in der Rauchgasleitung 3 eingebauten
Anlagen werden durch das nachgeschaltete Saugzuggebläse 7
überwunden. Dieses drückt die Rauchgase in die Rauchgasentschwefelungsanlage
8. Dort werden die Rauchgase in bekannter
Weise von den Schwefelverbindungen befreit und werden auch
noch restliche Staubteilchen und überschüssiges NH₃ ausgewaschen,
bevor das gereinigte Rauchgas in den Kamin 2 entlassen
wird. Unmittelbar vor dem Kamin 2 wird das Rauchgas
in einen Wärmetauscher 9 wieder auf ca. 120°C aufgeheizt,
damit im Kamin der nötige Zug aufrechterhalten wird.
Die Fig. 3 zeigt eine andere von einer Feuerungsanlage 16 zu
einem Kamin 17 führende Rauchgasleitung 18. An diese sind in
Strömungsrichtung nacheinander ein Rauchgas-Luftvorwärmer 19,
eine Eindüsvorrichtung 20 für das Reduktionsmittel, im vorliegenden
Fall NH₃, eine Staubfilteranlage 21, ein Saugzuggebläse
22, eine Rauchgasentschwefelungsanlage 23 und ein Wärmetauscher
24 angeschlossen. In diesem Fall ist das Katalysatormaterial
am Gewebe der Filterschläuche 25 verankert. Hierzu ist
das Katalysatormaterial zuvor mit einem geeigneten Binder,
wie z. B. Calciumaluminat, vermischt und auf das Gewebematerial
aufgetragen worden. Das so beschichtete Filtergewebe ist
dann auf ca. 400°C aufgeheizt und in die Staubfilteranlage
21 eingebaut worden.
Beim Betrieb dieser Feuerungsanlage 11 strömen in diesem
Ausführungsbeispiel die heißen Rauchgase anders als beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 noch vor der Eindüsung des Reduktionsmittels -
für das auch in diesem Fall NH₃ gewählt ist -
in den Rauchgas-Luftvorwärmer 14 und gibt dort einen Teil
seiner überschüssigen Wärme an die durch die Frischluftleitung
26 der Feuerungsanlage 11 zuströmende Frischluft ab. Weil
dieser Rauchgas-Luftvorwärmer 19 anders als beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 nicht von NH₃ durchströmt wird, kann hier
keine Verschmutzung mit Ammoniumsulfat oder Ammoniumbisulfat
eintreten. Hinter dem Rauchgas-Luftvorwärmer wird in der Eindüsvorrichtung
20 das Reduktionsmittel, d. h. NH₃, in das hier
auf ca. 320°C abgekühlte Rauchgas eingedüst und dieses
NH₃-Rauchgasgemisch der Staubfilteranlage 21 zugeleitet. In
der Staubfilteranlage wird der Staub abgeschieden und zugleich
beim Durchströmen des Gewebes der Filterschläuche 25
an dem dort über einen Binder am Gewebe verankerten Katalysatormaterial
die Stickoxide entsprechend den bereits eingangs
genannten chemischen Gleichungen zu N₂ und H₂O reduziert. Aus
der Staubfilteranlage 21 wird das Rauchgas über das Saugzuggebläse
22 herausgesaugt und in die Rauchgasentschwefelungsanlage
23 gedrückt. Dort wird das Rauchgas von Schwefelbestandteilen
befreit. Zugleich werden dort restliche Staubteilchen
und restliche NH₃-Mengen ausgewaschen. Das gereinigte
Rauchgas wird dann über den Wärmetauscher 24, in dem es auf
ca. 120°C wieder aufgeheizt wird, in den Kamin 17 entlassen.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat diese Bauweise
den Vorteil, daß die Effektivität der katalytischen
Reduktion der Stickoxide auch im Anfahrbereich und bei Minderlast
relativ konstant ist, weil bei verminderter Rauchgastemperatur
auch weniger Wärme über den Rauchgas-Luftvorwärmer
19 entnommen wird und die Rauchgastemperatur am Eingang der
Staubfilteranlage 21 weniger stark schwankt.
Es ist ein besonderer Vorteil dieser beiden Lösungen, daß man
bei Altanlagen mit Rauchgasentschwefelungsanlagen praktisch
keine Umbauten vornehmen muß. Es genügt, in die in der Rauchgasleitung
ohnehin vorhandene Staubfilteranlage Filterschläuche
einzusetzen, die in der angegebenen Art mit Katalysatormaterial
versehen sind. Lediglich die Eindüsvorrichtung, die
relativ klein baut, ist zusätzlich in der Rauchgasleitung
einzubauen.
Claims (9)
1. Rauchgasleitung mit einer Einrichtung zur Minderung der
Stickoxide in Gegenwart eines Reduktionsmittels, einer Staubfilteranlage,
einer Rauchgasentschwefelungsanlage und einer
Wärmetauscheranlage,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Staubabscheidung eine Tuchfilteranlage (5, 21) verwendet
ist, deren Filterschläuche (10, 12, 25) Katalysatormaterial
(11) zur Reduktion von Stickoxiden enthalten.
2. Rauchgasleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterschläuche (10) mehrlagig ausgeführt sind und
das Katalysatormaterial (11) zwischen den Lagen deponiert ist.
3. Rauchgasleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Katalysatormaterial in das Gewebe der Filterschläuche
(25) eingearbeitet ist.
4. Rauchgasleitung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Katalysatormaterial mit einem Binder vermischt am
Gewebe des Filtermaterials (25) verankert ist.
5. Rauchgasleitung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Katalysatormaterial (11) einer Körnung verwendet ist, die
etwa doppelt so groß ist wie die Maschenweite des verwendeten
Gewebes.
6. Rauchgasleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Staubfilteranlage (5, 21) in Strömungsrichtung vor der
Rauchgasentschwefelungsanlage (8, 23) eingebaut ist.
7. Rauchgasleitung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Staubfilteranlage (21) in Strömungsrichtung nach der
Wärmetauscheranlage (19) eingebaut ist.
8. Rauchgasleitung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Staubfilteranlage (5) in Strömungsrichtung vor der
Wärmetauscheranlage (6) eingebaut ist.
9. Rauchgasleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Reduktionsmittel in Strömungsrichtung unmittelbar vor
der Staubfilteranlage (5, 21) eingedüst wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863633214 DE3633214A1 (de) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863633214 DE3633214A1 (de) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3633214A1 true DE3633214A1 (de) | 1988-03-31 |
Family
ID=6310686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863633214 Withdrawn DE3633214A1 (de) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3633214A1 (de) |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |