DE19731546C2 - Process and agent for the selective reduction of nitrogen oxides in flue gases from boiler plants - Google Patents
Process and agent for the selective reduction of nitrogen oxides in flue gases from boiler plantsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mittel zur selektiven Reduktion von Stickoxiden in Rauchgasen von Kesselanlagen, bei dem ein Ammoniak enthaltendes oder freisetzendes Reduktionsmittel in die heißen Verbrennungsgase eingedüst wird. Das Verfahren und das Mittel eignen sich sowohl für die selektive katalytische als auch für die selektive nicht-katalytische Reduktion der Stickoxide in den Rauchgasen.The invention relates to a method and a means for selective reduction of nitrogen oxides in flue gases from Boiler systems in which an ammonia containing or releasing reducing agent into the hot Combustion gases are injected. The procedure and the Means are suitable for both selective catalytic as well as for selective non-catalytic reduction the nitrogen oxides in the flue gases.
Zur Reduzierung von Stickoxiden, der sogenannten Entstickung, ist unter anderem die selektive nicht- katalytische Reduktion, das SNCR-Verfahren bekannt. Bei dem SNCR-Verfahren wird Ammoniak oder ein Ammoniak freisetzendes Reduktionsmittel hinter der Flamme in die heißen Verbrennungsgase der Kesselanlage eingegeben, um die Stickoxide zu reduzieren. Es ist beispielsweise aus der US-PS 4,208,386, der US-PS 4,325,924 und EP 0 426 978 A1 bekannt, als Reduktionsmittel wäßrige Harnstofflösung in die heißen Verbrennungsgase einzudüsen. Durch die Wärme wird Ammoniak freigesetzt, das die Entstickung bewirkt. Aus der DE-PS 37 22 523 und der DE-PS 35 02 788 ist bekannt, unmittelbar Ammoniak in die heißen Verbrennungsgase einzudüsen. Bei niedrigeren Temperaturen wird bei der selektiven katalytischen Reduktion, dem sogenannten SCR-Verfahren, für die Reduktion ein Katalysator verwendet. To reduce nitrogen oxides, the so-called Denitrification is, among other things, the selective non- catalytic reduction, known as the SNCR process. at The SNCR process uses ammonia or an ammonia releasing reducing agent behind the flame in the hot combustion gases of the boiler system entered in order to reduce the nitrogen oxides. For example, it is off U.S. Patent 4,208,386, U.S. Patent 4,325,924 and EP 0 426 978 A1 known as a reducing agent aqueous urea solution to spray into the hot combustion gases. Through the Heat releases ammonia, which is denitrification causes. From DE-PS 37 22 523 and DE-PS 35 02 788 is known to immediately add ammonia to the hot Inject combustion gases. At lower temperatures is used in selective catalytic reduction, the so-called SCR process, for the reduction Catalyst used.
Es hat sich gezeigt, daß das Eindüsen von Harnstofflösungen oder Ammoniak allein wegen der immer strenger werdenden Vorschriften und der zum Teil schlechter werdenden Brennstoffqualitäten häufig nicht mehr ausreicht, die zulässigen Grenzwerte einzuhalten. Dies trifft insbesondere für das Rückstandsöl, das sogenannten Heizöl S. zu. Durch die immer stärkere Ausdestillierung verbleiben immer mehr Schadstoffe in diesem Schweröl, die dann selbstverständlich aus den Rauchgasen entfernt werden müssen.It has been shown that the injection of Always urea solutions or ammonia just because of that stricter regulations and some of them deteriorating fuel qualities often do not is more than enough to comply with the permissible limit values. This is particularly true for the residual oil that so-called heating oil S. Through the ever stronger Distilling away more and more pollutants this heavy oil, which of course comes from the Flue gases must be removed.
Es ist weiterhin aus der WO 91/17814 bekannt, der wäßrigen Harnstofflösung sogenannte Enhancer, wie Zucker, zuzuführen, um die Rauchgasentstickung zu verbessern. Es handelt sich hierbei um organische Verbindungen. Aus der WO 92/02450 ist es bekannt, die Harnstofflösung vor dem Eindüsen durch Druck und Temperatur zu hydrolisieren und in diesem Zustand in die heißen Verbrennungsgase einzudüsen. Hier werden teilweise Metalle, Metallsalze und Metalloxide eingesetzt, um die Hydrolyse zu beschleunigen bzw. die Produkte zu stabilisieren.It is also known from WO 91/17814, the aqueous urea solution so-called enhancers, such as sugar, feed to improve the smoke denitrification. It these are organic compounds. From the WO 92/02450 it is known that the urea solution before Hydrolize nozzles by pressure and temperature and in this state into the hot combustion gases inject. Here are some metals, metal salts and metal oxides are used to hydrolysis accelerate or stabilize the products.
Andere Möglichkeiten der Reduzierung von Stickoxiden werden in der JP 53100170 und der JP 62193631 offenbart. Die JP 53100170 beschreibt die Verwendung von Übergangsmetallkomplexen in einem zweistufigen Verfahren. Der Übergangsmetallkomplex befindet sich in einer wässrigen Lösung und dient zur katalytischen Umsetzung von NO in NO2. Anschließend wird dieses NO2 zusammen mit NH3 über einen Katalysator geführt. Die JP 62193631 beschreibt ein Verfahren, bei welchem FeEDTA zusammen mit einer hochmolekularen hydrophilen Substanz oder Aktivkohle die Stickoxide in Luft absorbieren oder zersetzen. Der Einsatz bei der Reduktion von Stickoxiden in heißen Verbrennungsgasen wird nicht offenbart. Other ways of reducing nitrogen oxides are disclosed in JP 53100170 and JP 62193631. JP 53100170 describes the use of transition metal complexes in a two-stage process. The transition metal complex is in an aqueous solution and is used for the catalytic conversion of NO into NO 2 . This NO 2 is then passed together with NH 3 over a catalyst. JP 62193631 describes a method in which FeEDTA, together with a high-molecular hydrophilic substance or activated carbon, absorb or decompose the nitrogen oxides in air. The use in the reduction of nitrogen oxides in hot combustion gases is not disclosed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein anderes Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden in Verbrennungsgasen zu schaffen, bei dem ein anderes Reduktionsmittel eingesetzt wird, um die NOX-Emission weiter zu reduzieren.The invention has for its object to provide another method for the reduction of nitrogen oxides in combustion gases, in which a different reducing agent is used to further reduce the NO x emissions.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Reduktionsmittel vor dem Eindüsen ein Zusatzmittel zugegeben wird, das einen Übergangsmetallkomplex oder Mischungen von verschiedenen Übergangsmetallkomplexen enthält. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß durch die Zugabe eines solchen Zusatzmittels zum eigentlichen Reduktionsmittel die NOX-Reduzierung deutlich verbessert werden kann. Insbesondere hat sich eine wesentliche Verbesserung der NOX-Reduktion bei der Feuerung von schwerem Heizöl ergeben.The object is achieved according to the invention in that an additive which contains a transition metal complex or mixtures of different transition metal complexes is added to the reducing agent before the injection. It has surprisingly been found that the addition of such an additive to the actual reducing agent can significantly improve the NO x reduction. In particular, there has been a significant improvement in the NO x reduction in the firing of heavy heating oil.
Es hat sich herausgestellt, daß Komplexe mit Übergangsmetallen aus der Gruppe Eisen, Cobalt und/oder Nickel besonders wirksam sind. Der Komplexbildner des Zusatzmittels kann aus der Gruppe der Polycarbonsäuren und/oder Aminopolycarbonsäuren bzw. deren Salze z. B. mit Natrium oder Kalium ausgewählt sein. It has been found that complexes with Transition metals from the group iron, cobalt and / or Nickel are particularly effective. The complexing agent of Additive can from the group of polycarboxylic acids and / or aminopolycarboxylic acids or their salts z. B. with Sodium or potassium may be selected.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Komplexbildner Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und/oder Nitrilotriessigsäure (NTA). Das Zusatzmittel kann hierbei Eisen-Ethylendiamintetraacetat (Fe-EDTA) enthalten.According to a preferred embodiment of the invention the complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and / or nitrilotriacetic acid (NTA). The additive can contain iron ethylenediaminetetraacetate (Fe-EDTA).
Die Menge des zuzuführenden Zusatzmittels kann von der Brennstoffqualität, den einzuhaltenden Grenzwerten und/oder der Kessellast abhängen. Dem Reduktionsmittel können bis zu 10,0 Gew.-%, beispielsweise 0,01-5,0 Gew.-%, Zusatzmittel zugegeben werden.The amount of additive to be supplied can vary from the Fuel quality, the limit values to be observed and / or depend on the boiler load. The reducing agent can be up to 10.0% by weight, for example 0.01-5.0% by weight, of additives be added.
Es kann vorgesehen werden, daß das Zusatzmittel in einen Vorratsbehälter des Reduktionsmittels eingeführt wird. Das tatsächlich eingedüste Reduktionsmittel hat dann immer die gleiche Zusammensetzung, d. h. immer den gleichen Gehalt an Zusatzmittel.It can be provided that the additive in one Storage container of the reducing agent is introduced. The the injected reducing agent always has that same composition, d. H. always the same content of Additives.
Es kann aber auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen werden, daß das Zusatzmittel vor dem Eindüsen dem Reduktionsmittel zumindest teilweise kontinuierlich zugegeben wird. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn das Zusatzmittel last- und/oder emissionsabhängig dem Reduktionsmittel zugegeben wird. Dadurch wird erreicht, daß das Zusatzmittel nur dann zugeführt wird, wenn beispielsweise die zulässigen Grenzwerte überschritten werden. Damit kann der Chemikalieneinsatz reduziert werden.But it can also according to a preferred embodiment the invention provide that the additive before injecting the reducing agent at least partially is added continuously. In particular it is useful if the additive load and / or is added to the reducing agent depending on emissions. This ensures that the additive only then is supplied if, for example, the permissible Limit values are exceeded. So that the Use of chemicals can be reduced.
Die Wahl des Reduktionsmittels ist grundsätzlich beliebig. Aufgrund der einfachen Handhabbarkeit und der Ungefährlichkeit ist es jedoch zweckmäßig, wenn das Reduktionsmittel eine wäßrige Harnstofflösung ist. The choice of reducing agent is basically arbitrary. Because of the easy handling and the However, it is not dangerous if that Reducing agent is an aqueous urea solution.
Die Erfindung betrifft auch ein Reduktionsmittel zur selektiven Reduktion von Stickoxiden in heißen Rauchgasen einer Kesselanlage. Das Reduktionsmittel weist ein Zusatzmittel auf, das einen Übergangsmetallkomplex oder Mischungen von verschiedenen Übergangsmetallkomplexen enthält. Das Übergangsmetall ist vorzugsweise aus der Gruppe Eisen, Cobalt und/oder Nickel ausgewählt.The invention also relates to a reducing agent for selective reduction of nitrogen oxides in hot flue gases a boiler system. The reducing agent has a Additive containing a transition metal complex or Mixtures of different transition metal complexes contains. The transition metal is preferably from the Group iron, cobalt and / or nickel selected.
Der Komplexbildner des Zusatzmittels ist aus der Gruppe der Polycarbonsäuren und/oder Aminopolycarbonsäuren bzw. deren Salze z. B. mit Kalium oder Natrium ausgewählt und kann beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und/oder Nitrilotriessigsäure (NTA) sein. Vorzugsweise enthält das Zusatzmittel Eisen-Ethylendiamintetraacetat (Fe-EDTA).The complexing agent of the additive is from the group of Polycarboxylic acids and / or aminopolycarboxylic acids or their Salts e.g. B. selected with potassium or sodium and can for example ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and / or Nitrilotriacetic acid (NTA). This preferably contains Additive iron ethylenediaminetetraacetate (Fe-EDTA).
Das Zusatzmittel kann beispielsweise in Form einer Lösung vorliegen. Es kann vorgesehen werden, daß als Zusatzmittel eine Lösung mit 1,0-20,0 Gew.-% Metallanteil verwendet wird. Die Handhabung und Dosierung kann somit vereinfacht werden. The additive can be in the form of a solution, for example available. It can be provided that as an additive a solution with 1.0-20.0 wt .-% metal used becomes. Handling and dosing can thus be simplified become.
Es hat sich gezeigt, daß eine wirksame Reduktion von Stickoxiden im Rauchgas erreicht wird, wenn das Reduktionsmittel bis zu 10,0 Gew.-%, insbesondere 0,01- 5,0 Gew.-%, Zusatzmittel enthält.It has been shown that an effective reduction of Nitrogen oxides in the flue gas is reached when that Reducing agents up to 10.0% by weight, in particular 0.01% 5.0 wt .-%, contains additives.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. Es wurden an zwei Kesselanlagen bei unterschiedlichen Laststufen Messungen ohne und mit Zusatzmittel durchgeführt. Als Reduktionsmittel wurde eine 40-%ige wäßrige Harnstofflösung eingesetzt. Als Brennstoff wurde schweres Heizöl eingesetzt.The invention is illustrated below with the aid of examples explained. There were two boiler systems different load levels measurements with and without Additives carried out. As a reducing agent 40% aqueous urea solution used. As fuel heavy fuel oil was used.
Das Zusatzmittel enthält Eisen-Ethylendiamintetraacetat (Fe-EDTA) und wurde als Lösung mit 5 Gew.-% Metallanteil, gemischt mit 4 Teilen Wasser zugegeben. In den Tabellen bezieht sich die Angabe Gew.-% auf die gesamte eingedüste Menge Reduktionsmittel, Wasser und ZusatzmittelThe additive contains iron ethylenediaminetetraacetate (Fe-EDTA) and was used as a solution with 5% by weight of metal, mixed with 4 parts of water. In the tables The percentage by weight relates to the total injected Amount of reducing agent, water and additives
Die Tabellen der Beispiele zeigen, daß nur durch den Einsatz des einfachen Reduktionsmittels ohne Zusatzmittel die Grenzwerte nicht eingehalten werden konnten. Erst durch die Zugabe des Zusatzmittels sind die Grenzwerte von zur Zeit 450 mg/m3 NOX deutlich unterschritten worden.The tables in the examples show that the limit values could not be met only by using the simple reducing agent without additives. It was only when the additive was added that the limit values of 450 mg / m 3 NO X were clearly fallen below.
Die Erfindung wird weiterhin anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Blockschaltbild einer Kesselanlage zeigt, die mit einer Enstickungseinrichtung für das SNCR-Verfahren versehen ist.The invention is further based on the schematic Drawing explained in more detail, the only figure Block diagram of a boiler system shows that with a Denitrification device for the SNCR process is provided.
Die Kesselanlage weist ein Flammrohr 11 auf, das beispielsweise Bestandteil eines Dreizugkessels sein kann. An dem dem Brenner 12 abgekehrten Ende 13 des Flammrohres ist eine Düseneinrichtung 14 vorgesehen, mit der ein Reduktionsmittel zur Entstickung in die heißen Rauchgase und/oder direkt in die Flamme 15 eingedüst werden kann. Im einzelnen ist hierzu eine Lanze 16 vorgesehen, die über eine Dosiereinrichtung 17 mit dem Reduktionsmittel aus einem Vorratsbehälter 18 gespeist wird. The boiler system has a flame tube 11 , which can be part of a three-pass boiler, for example. At the end 13 of the flame tube facing away from the burner 12 , a nozzle device 14 is provided with which a reducing agent for denitrification can be injected into the hot flue gases and / or directly into the flame 15 . In particular, a lance 16 is provided for this purpose, which is fed with the reducing agent from a storage container 18 via a metering device 17 .
Die Dosiereinrichtung kann beispielsweise lastabhängig gesteuert sein. Hierzu ist ein entsprechendes Steuergerät 20 vorgesehen, um die Kessellast, beispielsweise mittels der Menge des zugeführten Brennstoffs 19, ermitteln zu können. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Lanze verschiebbar auszuführen, um den Eindüsungsort zu verändern.The metering device can be controlled, for example, depending on the load. For this purpose, a corresponding control unit 20 is provided in order to be able to determine the boiler load, for example by means of the amount of fuel 19 supplied. In principle, it is also possible to make the lance movable in order to change the injection location.
Die Dosiereinrichtung 17 der Entstickungseinrichtung ist ferner mir einer Zuführeinrichtung 21 versehen, über die ein Zusatzmittel der oben beschriebenen Art aus einem Vorratsbehälter 22 in das Reduktionsmittel eingegeben werden kann. Die Zuführeinrichtung 21 wird entsprechend der Dosiereinrichtung 17 ebenfalls lastabhängig über das Steuergerät 20 gesteuert.The dosing device 17 of the denitrification device is also provided with a feed device 21 , via which an additive of the type described above can be fed into the reducing agent from a storage container 22 . The feed device 21 is also controlled in a load-dependent manner via the control unit 20 in accordance with the metering device 17 .
Es ist aber auch alternativ oder zusätzlich möglich, die Dosiereinrichtung 17 und/oder die Zuführeinrichtung 21 emissionsabhängig zu steuern. Hierzu ist in dem Kamin 23 der Kesselanlage ein Meßfühler 24 vorgesehen, der mit einem weiteren Steuergerät 25 zusammenwirkt. Das Steuergerät 25 steuert die Dosiereinrichtung 17 und/oder die Zuführeinrichtung 21. Diese Möglichkeit der Steuerung ist in der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellt.As an alternative or in addition, however, it is also possible to control the metering device 17 and / or the feed device 21 as a function of emissions. For this purpose, a sensor 24 is provided in the chimney 23 of the boiler system, which interacts with a further control device 25 . The control device 25 controls the metering device 17 and / or the feed device 21 . This possibility of control is shown in the drawing with dashed lines.
Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, das Zusatzmittel unmittelbar in den Vorratsbehälter 18 für das Reduktionsmittel einzuführen. Dadurch könnten die Zuführeinrichtung und die entsprechenden Steuer- und Regeleinrichtungen entfallen. Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. In principle, it is of course also possible to introduce the additive directly into the storage container 18 for the reducing agent. As a result, the feed device and the corresponding control and regulating devices could be dispensed with. This possibility is not shown in the drawing for the sake of clarity.
1111
Flammrohr
flame tube
1212
Brenner
burner
1313
Ende
The End
1414
Düseneinrichtung
nozzle device
1515
Flamme
flame
1616
Lanze
lance
1717
Dosiereinrichtung
metering
1818
Vorratsbehälter
reservoir
1919
Brennstoff
fuel
2020
Steuergerät
control unit
2121
Zuführeinrichtung
feeding
2222
Vorratsbehälter
reservoir
2323
Kamin
stack
2424
Meßfühler
probe
2525
Steuergerät
control unit
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140201 |