CH351699A - Verfahren zur Verminderung von Korrosionen in Feuerungsanlagen bei Verwendung von kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen, welche Schwefel enthalten, und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verminderung von Korrosionen in     Feuerungsanlagen     bei Verwendung von     kohlenstof    oder     kohlenwasserstoff        haltigen        Brennstoffen,     welche Schwefel enthalten, und     Einrichtung        zur    Durchführung des Verfahrens    Es wurde festgestellt, dass in     Feuerungsanlagen    bei  Verwendung von     schwefelhaltigen    Heizölen durch  Ablagerung saurer Substanzen starke Korrosion ver  ursacht wird und     d'ass    die Ablagerung dieser sauren  Substanzen 'auf den hohen Taupunkt der Ver  brennungsgase zurückzuführen ist.  



  Es wurde ferner festgestellt,     d@ass    der hohe Tau  punkt der Verbrennungsgase auf das Vorhandensein  von     Schwefeltrioxyd        zurückzuführen    ist, welches durch  katalytische Oxydation von Schwefeldioxyd gebildet  wird, und es wurde vorgeschlagen, durch     Überziehen     der Innenflächen der     Feuerungsanlagen    mit einem  Film aus einem     antikatalytischen    Material die Bildung  von     Schwefeltrioxyd    zu verhindern und dadurch den  Taupunkt der Verbrennungsgase zu     erniedrigen.     



  Es wurde auch schon vorgeschlagen, durch Bei  mischen von Ammoniak zu den     Verbrennungsgasen     in der     Flammzone    die Ablagerung von Asche an den  Wänden der     Feuerungsanlage    zu vermindern, aber  dieses Vorgehen     beeinflusst    den Taupunkt der Ver  brennungsgase nicht.  



  Zur Verminderung von     Verunreinigungen    der  Atmosphäre wurde auch schon vorgeschlagen, Am  moniak in zur Neutralisation alles vorhandenen       Schwefeldioxydes    und     Schwefeltrioxydes    ausreichen  der     :Menge    den Verbrennungsgasen vor deren Ent  weichen in die Atmosphäre beizumischen.  



  Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Ver  fahren zur Verminderung von Korrosionen in     Feue-          rungsanlagen    bei     Verwendung    von     kohlenstoff-    oder  kohlenwasserstoffhaltigen, Brennstoffen, welche Schwe  fel enthalten, gemäss welchem Ammoniak in einen der       Flammzone    nachfolgenden Teil der     Feuerungsai-lage,     in welchem die Temperatur der Verbrennungsgase    höher als der     Taupunkt    der unbehandelten Ver  brennungsgase und niedriger als diejenige Temperatur,  bei welcher das Ammoniak oxydieren würde, ist, kon  tinuierlich     eingeführt    wird.  



  Unter der Bezeichnung      Verbrennungsgase>>    sind  Gase zu verstehen, welche aus den Verbrennungs  produkten des in Frage stehenden Brennstoffes be  stehen oder diese enthalten; diese Bezeichnung um  fasst auch teilweise     verbrannte,    Gase.  



  Zweckmässig wird das Ammoniak in einer Menge  von 0,5-9,0     Gew.        1/o,    bezogen auf das gesamte Ge  wicht des in der     Feuerungsanlage        zugeführten    Brenn  stoff in elementarer oder gebundener Form enthalte  nen Schwefels in die     Feuerungsanlage    eingeführt.  



  Der Teil der Verbrennungszone, in welchen das  Ammoniak     eingeführt    wird, soll     vorzugsweise    eine  Temperatur unter 1000  C und, im     allgemeinen,    eine  solche von weniger als 500  C     aufweisen.     



  Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders  geeignet, wenn irgendein     kohlenstoff-    oder kohlen  wasserstoffhaltiger Brennstoff, welcher Schwefel ent  hält, verwendet wird, wie z. B.     Raffineriegase,          Stadtgas,    Petroleumdestillat- oder     -rückstand-Brenn-          stoffe,    Säureteere,     Kohlenteere,    Weichkohle, bitu  minöse Kohle,     Anthrazite,    Dampfkohle und -koks.  Besonders     vorteilhaft    erweist sich dieses Verfahren  bei der     Verfeuerung    von aus Petroleum stammenden  Restheizölen.  



  Wenn     Restheizöle    verwendet werden, welche we  niger als 5     Gew.        o/o    Schwefel enthalten, so soll die  pro     Zeiteinheit        in    die     Feuerungsanlage        eingeführte     Menge Ammoniak 0,03-0,1     Gew.         /o,    vorzugsweise  0,06-0,1     Gew.         /o    des     Heizöles        betragen.    Die Ver-           hältnisse    sind hierbei so zu wählen,

   dass     die        Ammo-          niakmenge    0,5-9,0     Gew.o/o    der gesamten, im Rest  heizöl enthaltenen Schwefelmenge     beträgt.     



  Das Patent betrifft     ferner    eine Einrichtung     zur     Durchführung des Verfahrens, welche erfindungs  gemäss Mittel zum kontinuierlichen Einführen von       Ammoniak    in eine     Feuerungsanlage    umfasst, welche     in          einem    der     Flammzone    nachfolgenden Teil der     Feue-          rungsanlage    angeordnet sind, in welchem die Tem  peratur der Verbrennungsgase höher     als    der Tau  punkt der unbehandelten Verbrennungsgase und tiefer  als die Temperatur, bei welcher das Ammoniak  oxydieren würde, ist.  



  In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus  führungsform der erfindungsgemässen Einrichtung zur  Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung  schematisch dargestellt. Anhand der Zeichnung wird  auch das     erfindungsgemässe        Verfahren    beispielsweise  näher erläutert.

   Es zeigen:       Fig.l    einen senkrechten Schnitt durch einen       ölbeheizten        Wasserrohrkesse1    mit erzwungener     Wasser-          umwälzung,          Fig.    2 eine schematische Darstellung der     Ammo-          niakversorgungsanlage    mit Lageplan des     Ekonomisers     und der     Einrichtung    für die Einführung des Ammo  niaks in den Kessel und       Fig.    3 eine Seitenansicht     eines        Ammoniakverteil-          rohres.     



  Der dargestellte     Wasserrohrkessel    besitzt     eine     Zone 1, in welcher die primären Wasserrohre angeord  net sind, eine Zone 2, in welcher die     überhitzerrohre     angeordnet sind, einen Dampfbehälter 3 und eine  Zone 4, in welcher fünf Sätze von     horizontal    angeord  neten     Ekonomiserrohren    vorgesehen sind, welche mit  einander verbunden und mit einem     Wassereinlass    5  und einem     Wasserauslass    6 versehen sind.  



  Der     Wasserrohrkessel    ist mit drei     Ölbrennern    7  versehen, und er ist durch Wände 8 thermisch     isoliert.     Die     Ekonomiserrohre    sind von den primären Wasser  rohren durch eine wärmeisolierende Wand 9 getrennt,       derart,    dass die aus der Zone 1     bzw.    2 entweichenden  Verbrennungsgase von oben in die Zone 4 und     in     dieser über die fünf Sätze von     Ekonomiserrohren    nach  unten zu einem     Verbrennungsgasauslass    10 geleitet  werden.  



  Das Ammoniak wird durch ein Rohr 11 einem  ringförmigen     Verteilrohr    12 zugeführt, welches auf  dem obersten     Ekonomiserrohrsatz    auf Streben 14 an  geordnet ist     (Fig.    3).  



  Zwei     Ammoniakdruckbehälter    15 und ein Stick  stoffdruckbehälter 16 sind über Ventile 17 mit     einer     Leitung 18 verbunden, welche mit einem Manometer  19 versehen ist. Von der Leitung 18 wird das Ammo  niak durch ein     Druckreduzierventil    20 und ein     Nad'el-          regulierventil    21 einer     Messvorrichtung    22, beispiels  weise einem     Rotameter,        zugeführt,    um dann über eine  Leitung 23, welche ebenfalls mit einem Manometer 24  versehen ist, dem Rohr 11 und dem     Verteilrohr    12  zugeleitet zu werden, welch letzteres mit Austritts  öffnungen 13a, 13b und 13c versehen ist.

   Der Stick-         stoff    aus dem Stickstoffbehälter 16 wird dazu benützt,  die Leitungen vor dem Einführen des Ammoniaks  durchzublasen.  



  Grösse und Anordnung der Austrittsöffnungen       13c,    13b und 13c sind entsprechend den Verhält  nissen im     Ekonomiser    so gewählt und     gegebenenfalls     voneinander verschieden, dass eine mindestens an  genähert     gleichmässige    Verteilung des Ammoniaks  über die     Querschnittsfläche    der Zone 4 erzielt wird.

    Als Beispiel ist ein     Wasserrohrkessel    mit einer maxi  malen Dampfproduktion von 11     t!st    angenommen, bei  welchem der maximale Dampfdruck 30     kg/cm=    bei  einer Dampftemperatur von 400  C, die     Wasserein-          trittstemperatur    70  C, die     Wasseraustrittstemperatur     200 C, die Temperatur der Verbrennungsgase un  mittelbar über und unter dem     Ekonomiser    350  C bzw.  100-112  C     beträgt,    wobei eine mittlere Ammoniak  menge von 10001, bezogen auf eine Temperatur von       15,5     C und' 760 mm Quecksilbersäule, pro Stunde in  den Kessel eingeführt wird.

   Dabei erwiesen sich     Am-          moniakaustrittsöffnungen    eines     Durchmessers    von  3,175 mm bei     13c,    4,762 mm bei 13b und 6,350 mm  bei 13c als zweckentsprechend.  



  Das schwefelhaltige Heizöl, das zur Verbrennung  gelangt, wird den Ölbrennern 7 zugeleitet. Die Tem  peratur in demjenigen Teil des Kessels, in welchem  sich das     Verteilrohr    12, durch welches das Ammo  niak kontinuierlich in den Kessel     eingeführt    wird, be  findet, ist höher als der Taupunkt der von den Zonen  1 und 2 kommenden, noch     unbehandelten    Verbren  nungsgase, aber niedriger als die Temperatur, bei  welcher eine     Oxvdation    des durch das     Verteilrohr    12  kontinuierlich     einströmenden    Ammoniaks     einsetzen     würde.

   Es wird angenommen, dass das Ammoniak das       Schwefeltrioxyd    unter Bildung von     Ammoniumsulfat     oder     Ammoniumbisulfat    oder beidem in Abhängigkeit  von den     Bedingungen    in der     Feuerun2#sanlage    neu  tralisiere, da das vorhandene Schwefeldioxyd mit Am  moniak nicht reagiert, weil das Produkt,     Ammonium-          bisulfit,    bei den in     dem    Kessel herrschenden Tempe  raturen nicht stabil ist.

   Deshalb ist die benötigte       Ammoniakmenge    das     stöchiometrische    Quantum zur       Neutralisation    des     Schwefeltrioxyds,    und diese theore  tische Menge stimmt sehr gut mit erzielten Versuchs  resultaten überein. Durch dieses Einführen von Am  moniak werden nicht nur die Korrosionserscheinun  gen in dem Kessel sehr weitgehend     vermindert,    son  dern es ergeben sich noch andere     Vorteile.    Insbeson  dere werden z. B. Verunreinigungen der Luft durch  saure Komponenten. die in den Verbrennungsgasen  enthalten sind oder durch diese gebildet werden, we  sentlich vermindert.  



  Anstelle eines einzigen     Verteilrohres    12 können  auch zwei oder mehr     Verteilrohre    vorgesehen sein.  Statt durch ein     Verteiirohr    oder mehrere     Verteilrohre     12 kann man gasförmiges Ammoniak auch durch po  röse,     gesinterte    Metallplatten, vorzugsweise solche aus  Stahl, in die     Feuerungsanlage    eintreten lassen. Dabei  wird der innere     Verteildruck    und damit die Eintrittsge  schwindigkeit erhöht, was bewirkt, dass der     Einfluss         von Druckschwankungen vermindert und die Misch  wirkung verbessert wird.

   Das gasförmige Ammoniak  kann gegebenenfalls mit Verbrennungsgasen, welche  der     Feuerungsanlage    entnommen werden, gemischt  und somit verdünnt in die     Feuerungsanlage    eingeführt  werden. Das Ammoniak kann aber auch in Form einer  wässerigen Lösung durch Spritzdüsen oder Zerstäuber  in den     Verbrennungsgasstrom    eingespritzt werden.  



  Da sich an den     Wärmeaustauschflächen        Ammo-          niaksalze    anlagern können, ist zu empfehlen, Mittel  vorzusehen, welche es ermöglichen, solche Anlage  rungen ohne     Betriebsunterbruch    zu entfernen. Zweck  mässig werden deshalb bei mit der Einrichtung zur  Durchführung des     Verfahrens    versehenen     Feuerungs-          anlagen    Anlagen zum Waschen des Lufterhitzers  und oder     Ekonomisers    mit Wasser vorgesehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Verminderung von Korrosionen in Feuerungsanlagen bei Verwendung von kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen, welche Schwefel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass Am moniak in einen der Flammzone nachfolgenden Teil der Feuerungsanlage, in welchem die Temperatur der Verbrennungsgase höher als der Taupunkt der un behandelten Verbrennungsgase und niedriger als die jenige Temperatur, bei welcher das Annnoniak oxy dieren würde, ist, kontinuierlich eingeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ammomiiak in einer Menge von 0,5 bis 9,0 Gew. 9i <B>o,</B> bezogen auf das gesamte Gewicht des im der Feuerungsanlage zugeführten Brennstoff in elementarer oder gebundener Form enthaltenen Schwefels eingeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammo niak in eine Zone der Feuerungsanlage, in welcher die Temperatur weniger als 1000 C beträgt, einge führt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniak in eine Zone der Feuerungsanlage, in welcher die Temperatur weniger als 500 C beträgt, eingeführt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ammoniak in Gasform ein geführt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammo niak gemischt mit der Feuerungsanlage entnommenen Verbrennungsgasen in die Feuerungsanlage einge führt wird.

   _6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ammoniak in wässeriger Lö sung in die Feuerungsanlage eingespritzt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, bei welchem als Brennstoff ein von Petroleum stammendes Rest heizöl, welches weniger als 5 Gew. o/o. Schwefel ent hält, verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Feuerungsanlage eingeführte Menge von Am- moniak 0,

   03 bis 0,1 Gew. % der der Feuerungs- anlage zugeführten Heizölmenge beträgt.

   PATENTANSPRUCH 1I Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum kontinuierlichen Einführen von Am moniak in eine Feuerungsanlage umfasst, welche in einem der Flammzone nachfolgenden Teil der Feue- rungsanlage angeordnet sind, in welchem die Tem peratur der Verbrennungsgase höher als der Tau punkt der unbehandelten Verbrennungsgase und tie fer als die Temperatur, bei welcher das Ammoniak oxydieren würde, ist.

   UNTERANSPRÜCHE B. Einrichtung nach Patentanspruch II an einer Dampferzeugungsanlage, welche mit einem schwe felhaltigen Petroleumrestheizöl betrieben wird und welche mit einem von den Verbrennungsgasen be strichenen Ekonomiser versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Mittel zum Einführen des Ammo niaks zwischen den Dampferzeugungsrohren und mindestens einem Teil des Ekonomisers angeordnet sind. 9.

   Einrichtung nach Patentanispruch 1I und Un teranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einführung des Ammoniaks in der genannten Zone der Feuerungsanlage mindestens ein perforiertes rin, förmiges Verteilrohr vorgesehen ist, dessen Austritts- Öffnungen derart bemessen und angeordnet sind,

   dass eine mindestens angenähert gleichmässige Verteilung des Ammoniaks über den Strömungsquerschnitt der Verbrennungsgase in der Zone d'er Feuerungsanlage, in welche das Ammoniak eingeführt wird, erzielt wird. 10. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, d'ass das Ammoniak durch eine po röse, gesinterte Metallplatte in die Feuerungsanlage eingeleitet wird.

   11. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in der Feuerungsanlage Zerstäu- berdüsen vorgesehen sind, durch welche eine wässe rige Ammoniaklösung in die Feuerungsanlage ein- gespritzt wird.