DE3441675C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des NO _x -Gehalts in Verbrennungsgasen durch Einführung von Sekundärbrennstoff.

Es ist bereits bekannt, den NO _x -Gehalt der Verbren­ nungsgase innerhalb des Verbrennungsraums (Ofen oder Kessel) dadurch zu verringern, daß die Primärverbren­ nung in reduzierter Atmosphäre mit einer unzurei­ chenden Luftmenge durchgeführt wird, wobei ein Teil der für die vollständige Verbrennung notwendigen Luft als Oberluft stromabwärts von der Primärverbrennungs­ zone zugegeben wird.

Aus der DE-OS 23 20 304 ist es ferner bekannt, als nicht katalytische Reduktionsmit­ tel für NO _x Kohlenwasserstoffe und substituierte Kohlenwasserstoffe wie sauerstoffhaltige, stickstoff­ haltige und halogenhaltige Kohlenwasserstoffe einzu­ setzten. Hierbei wird der NO _x -Gehalt in einer ther­ misch aktivierten chemischen Gasphasenreaktion verrin­ gert. Es ist weiter bekannt, zwecks NO _x -Reduzierung hinter der Primärverbrennungszone und vor Zufuhr der für die vollständige Verbrennung erforderlichen Rest­ luft, also dazwischen, Sekundärbrennstoff mittels eines gasförmigen Trägermediums zuzuführen, wobei als Trägermedium das Abgas der Primärverbrennung dient. So wird in der DE-OS 27 19 417 zur Verminderung von NO _x ein sauerstoffhaltiges Kohlenwasserstoff (Metha­ nol oder Formaldehyd) verwendet, wobei als Trägergase für diese sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffe Ver­ brennungsgase eingesetzt werden. Es ist auch be­ reits bekannt, feste Sekundärbrennstoffe (Kohle) zur NO _x -Verminderung mittels eines gasförmigen Trä­ gers in den Verbrennungsraum an eine Stelle zwischen Brennstoff/Luftzufuhr für die primäre Verbrennung und die Luftzufuhr für den vollständigen Ausbrand einzu­ führen (Development of Mitsubishi "MACT" In-furnace NO _x Removal Process).

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Eindüsung von Sekundärbrennstoff zur NO _x -Reduzierung mit einem gasförmigen Träger, wie Luft oder Verbrennungsgas, besonders bei größeren Feuerraumdurchmessern Schwie­ rigkeiten bereitet. Mit einem gasförmigen Träger ist die Eindringtiefe des Gemischs aus Sekundärbrennstoff /Träger zu gering. Die unbedingt notwendige gute Durchmischung wird deshalb nur nach relativ langen Mischungszeiten erreicht. Außerdem bereitet die Ver­ teilung und Regelung der Brennstoffzufuhr Schwierig­ keiten. Eine gute Durchmischung kann in der Regel nur mit einer Reihe von Düsen erzielt werden, bei denen Durchmesser und Geschwindigkeit optimiert sind. Kon­ struktiv ist aber eine solche Anordnung und Anzahl von Düsen sehr aufwendig. Außerdem ist die Außer­ betriebnahme einzelner Einblasstellen ohne größere Betriebseinschränkungen nicht möglich. Im Extremfall muß die gesamte Anlage stillgelegt werden. Außerdem wird sich beim Betrieb einer großtechnischen Anlage der für die optimale NO _x -Reduktion erforderliche Einblasort des Sekundärbrennstoffs in Abhängigkeit vom Lastverhalten verschieben. Die Variierung des Einblasortes in Abhängigkeit von der Last erfordert wiederum erheblichen konstruktiven Aufwand. Aus den vorstehenden Gründen kam die weiter oben als bekannt beschriebene NO _x -Reduzierung mit Sekundärbrennstoff nur in Testanlagen, aber nicht in Großanlagen (Größen­ ordnung 1000 bis 2000 Tonnen Dampf/Stunde) zur Anwen­ dung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, bei dem eine ausreichende Eindringtiefe des Sekundärbrennstoffs und eine gute Durchmischung er­ zielt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzei­ chens von Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteil­ haft in seiner Anwendung auf Verbrennungsprozesse, denen eine Trockenfeuerung oder eine Schmelzkessel­ feuerung zugrundeliegt.

Als Sekundärbrennstoffe sind erfindungsgemäß feste Brennstoffe geeignet.

Als flüssiges Trägermedium für den Sekundärbrennstoff kommt ein breites Spektrum von geeigneten Flüssigkei­ ten infrage, vorausgesetzt, sie sind nicht brennbar. Im einfachsten Fall wird Wasser als Träger verwendet. Ein gut geeignetes Gemisch besteht aus Kohlenstaub als Sekundärbrennstoff und Wasser als Medium.

Das Verhältnis von Sekundärbrennstoff zu Trägermedium kann in weiten Grenzen schwanken. Die Untergrenze für den Anteil des Trägermediums ist durch die Zerstäu­ bungsfähigkeit der Suspension aus Brennstoff und Träger begrenzt. Die Obergrenze des Trägermediums wird durch die Wirtschaftlichkeit und den erforderli­ chen Grad der Stickoxid-Reduktion bestimmt. Für praktische Zwecke beträgt der Anteil des Trägers, bezogen auf Träger und Brennstoff, 20-80 Gew.-%.

Brennstoff und Träger werden dem Verbrennungsraum in feinverteilter Form, in der Regel durch Düsen, zugeführt.

Für das Einblasen in den Feuerraum sind keine speziellen Düsen erforderlich. Vielmehr kann eine ausreichend gute Brennstoffverteilung und Zerstäubungsgüte mit bereits bekannten Düsenkonstruktionen erreicht werden.

Geeignet sind alle für die Zerstäubung von Flüssigkeit bekannten Düsenkontruktionen, so z. B. der Y-Zerstäuber.

Der Sekundärbrennstoff kann auf verschiedene, an sich bekannte Methoden zerstäubt werden. Hierfür sind Druck ebenso geeignet wie die Anwendung eines Fremdmediums, wie Luft, Dampf oder Gas.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine ausreichende Eindringtiefe des Sekundärbrennstoffs und eine gute Durch­ mischung, wobei zusätzlich Verteilung und Regelung der Brennstoffeindüsung vereinfacht werden. Dabei kann auch Richtung und Menge der Eindüsung unabhängig von der jewei­ ligen Kessellast gesteuert werden. Auch können einzelne Düsen ohne Rückwirkung auf andere Düsen zu- oder abgeschal­ tet werden.

Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielhaft erläu­ tert.

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Kessel dar,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den gleichen Kessel.

Dem Kessel (1) werden Brennstoff und Luft für die Primär­ verbrennung durch die Leitungen (2) zugeführt. Zur Vervoll­ ständigung der Verbrennung wird hinter der Primärverbren­ nungszone bei (3) Verbrennungsluft zugeführt. Zwischen Brennstoff/Luftzufuhr für die primäre Verbrennung (2) und Zufuhr für die Sekundärluft (3) wird Sekundärbrennstoff in einem flüssigen Träger über die Leitung (4) in den Feuerraum über nicht gezeichnete Düsen eingedüst, wobei ein Regelorgan (5) zur Steuerung der Durchflußmenge vorge­ sehen ist. Der Sekundärbrennstoff wird in der Leitung (6) zu- bzw. rückgeführt.

Der Brennstoff für die Primärverbrennung kann fest, flüssig oder gasförmig sein, der Primärbrennstoff stellt immer eine Suspension eines festen Brennstoffs in einem flüssigen Trägermedium dar und ist insoweit immer flüssig.

Fig. 3 stellt den allgemeinen Entwurf eines Y-Zerstäubers dar, der zur Zerstäubung der Suspension geeignet ist. Die­ ser Zerstäuber kann mit unterschiedlichen Zerstäubungs­ winkeln zur gleichmäßigen Verteilung des Sekundärbrenn­ stoffes im Feuerraum verwendet werden. Durch das zentral angeordnete Rohr wird das Zerstäubermedium und durch das Mantelrohr wird das Sekundärbrennstoff/Träger-Gemisch transportiert.

Claims (4)

1. Verfahren zur NO _x -Verminderung in Verbrennungsga­ sen durch Zuführung von festen Sekundärbrennstoffen mittels eines Trägermediums in den Verbrennungsraum an eine Stelle zwischen Brennstoff/Luftzufuhr für die primäre Verbrennung und Luftzufuhr für den vollständi­ gen Ausbrand, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Sekundärbrennstoff mittels eines flüssigen nicht brennbaren Trägers in feinverteilter Form durch Eindü­ sen in den Verbrennungsraum eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiger nicht brennbarer Träger Wasser eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Sekundärbrennstoff und flüssiger Träger mittels Druck oder einem Fremdmedium, vorzugsweise Luft, Dampf oder Gas zerstäubt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Suspension von Sekun­ därbrennstoff im flüssigen Träger mit einem Gehalt von 20 bis 80 Gew.-% an Träger, bezogen auf das Ge­ samtgewicht an Brennstoff und Träger, zerstäubt wird.