DE3502788C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der Schadstoffemission von Feuerungsanlagen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 4.

Aus der DE-OS 25 00 635 sind ein Verfahren und eine Vor­ richtung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei denen die Ammoniakzuführungsleitung in verschiedenen Positionen in einem Bereich unmittelbar vor Beendigung des Brennvor­ ganges angeordnet sind. Die zum Zuführen des Ammoniaks dienenden, mit Düsen versehenen Einleitungsrohre sind dabei ortsfest angeordnet. Eine Variation der Zuführpo­ sition des Ammoniaks ist nicht möglich. Die Zonen, in denen die Ammoniakzuführungsleitungen angeordnet sind, sind dabei derart ausgebildet, daß sie nicht von der Flamme erreicht werden können. Mit dieser Vorgehensweise läßt sich zwar eine Herabsetzung des NO _x -Gehaltes errei­ chen, jedoch besteht ein Bedarf daran, den NO _x - und SO₂-Gehalt der Abgase unter Vermeidung von NH₃-Schlupf noch weiter zu reduzieren, als dies trotz der Zuführung des Ammoniaks in einen genau definierten Temperaturbe­ reich in die Brenngas/Abgasführung bei der bekannten Vorgehensweise der Fall ist.

Aus der DE-OS 30 21 875 ist ebenfalls ein im wesentli­ chen gattungsgemäßen Verfahren zum Reduzieren der Schad­ stoffemission von Feuerungsanlagen bekannt, bei dem das Zuführen des Ammoniaks zu Beginn des Verbrennungsvorgan­ ges in der Weise erfolgt, daß die sich ausbildende Flam­ me mit einem entsprechenden Schleier umgeben wird. Nach­ teilig ist dabei, daß die Flamme zum Zeitpunkt bzw. am Ort der Ammoniakeinführung noch inhomogen ist, wodurch es leicht zu einer unerwünschten Verbrennung des zugeführ­ ten NH₃ und damit zur Erzeugung von weiterem NO _x kommen kann, wodurch das angestrebte Ziel, nämlich den NO _x - Gehalt drastisch zu verringern, geradezu in sein Gegen­ teil verkehrt wird. Außerdem läßt sich dieses Verfahren nicht bei der Verbrennung von schwerem Heizöl verwenden, weil dort die Temperatur um ca. 400°C höher liegen als beim Verbrennen von z. B. Steinkohlenstaub, so daß bei Heizöl-Verbrennungsanlagen der vorstehend erörterten Art insbesondere die vorgenannte NH₃-Verbrennung mit zu­ sätzlicher NO _x -Erzeugung zu besorgen ist, bedingt durch das Einführen des Ammoniaks zu Beginn des Verbrennungs­ vorganges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs­ gemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung da­ hingehend weiterzubilden, daß der NO _x - und SO₂-Gehalt der Abgase weiter reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Weiterbildung des Verfahrens der gattungsgemäßen Art durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. In der Vorrichtungskategorie ist die erfindungsgemäße Weiterbildung des gattungsgemäßen Standes der Technik Gegenstand des Kennzeichens des Patentanspruches 4. Die Unteransprüche 2 und 3 kennzeichnen besonders vorteil­ hafte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfin­ dung.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem aus der DE-OS 25 50 635 bekannten dadurch, daß das Ammoniak, in einem Bereich unmittelbar vor Beendigung des Verbrennungsvorganges zugeführt, mit variabler Zu­ führposition in Abhängigkeit von der jeweiligen Tempera­ tur in diesem Bereich eingeleitet wird. Hierdurch ge­ lingt es, den NO _x - und SO₂-Gehalt der Abgase unter Ver­ wendung von NH₃-Schlupf drastisch zu reduzieren, und zwar bis weit unter die gesetzlich geforderten Emissi­ onswerte (derzeit bei Schweröl 300 mg/m³ NO _x ; 1700 mg/m³ SO₂).

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrun­ de, daß eine zuverlässige Reduzierung von NO _x und SO₂ im Abgas bis weit unter die bislang möglichen Emissionswer­ te erzielt werden kann, wenn in der beanspruchten Weise das flüssige NH₄OH bzw. gasförmige NH₃ in der Weise mit einer wassergekühlten bzw. wärmeisolierten Sonde in z. B. das Flammrohr bzw., je nach Flammrohrbelastung, in eine der Wendekammer eines Dreizugkessels eingedüst wird, daß sich die Sondenposition über den Lastbereich des Kessels innerhalb des gewünschten "Temperaturfensters" variieren läßt. Die Sonde kann bei hoher Feuerraumwärme­ belastung beispielsweise eines Dreizugskessels in der vorderen Wendekammer angeordnet werden. Dabei ist die Einführsonde je nach Kesselgröße mit einer oder mehreren Einführdüsen ausgerüstet, wobei über eine kessellastab­ hängige Regelung die NH₄OH- bzw. NH₃-Mengen im gewünsch­ ten Verhältnis geregelt werden können.

Die Abgase weisen praktisch kein freies NH₃ mehr auf, das heißt also, NH₃-Schlupf wird vermieden. Das entste­ hende Ammoniumsulfat wird zum größten Teil gasförmig mit den Abgasen abgeführt; ein sehr geringer Anteil dessel­ ben kann auch über Staubabscheider abgeschieden werden. Der gewünschte SO₂-Gehalt der Abgase bzw. die Zusammen­ setzung der entstehenden Ammoniumverbindungen werden über das jeweils zweckmäßigste Molverhältnis (NH₃ zu NO bzw. SO₂) gesteuert. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur bei Dreizugkesseln, sondern auch bei an­ deren Kesselbauarten, wie zum Beispiel Strahlungskes­ seln, sowie bei allen fossilen Brennstoffen (beispiels­ weise Schweröl, Leichtöl, Gas, Kohle) für die zuverläs­ sige Reduktion von NO _x - bzw. NO _x - und SO₂-Emissionen im Abgas einsetzen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Dreizugkessel, teilweise ge­ schnitten, in der Seitenansicht; und

Fig. 2 einen Strahlungskessel im Schnitt.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, weist die Vorrichtung nach der Erfindung bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl im Fall des Dreizugkesels von Fig. 1 als auch im Fall des Strahlungskessels von Fig. 2 jeweils mehrere in einem Feuerraum 10 angeordnete Einführsonden 12 auf, die einerseits mit Temperaturmeßeinrichtungen (nicht ge­ zeigt) und andererseits mit Einführdüsen 14 zum Eindüsen von gasförmigem NH₃ bzw. flüssigem NH₄OH in das Brenn­ gasgemisch, dessen Verbrennung noch nicht abgeschlossen ist, versehen sind. Fig. 1 läßt insbesondere erkennen, daß dort die links gezeigte Einführsonde 12 mit Einführ­ düse 14 in einer vorderen Wendekammer 16 angeordnet ist.

Dadurch, daß die Position der Einführsonden 12 kessel­ lastabhängig variierbar ist, läßt sich das Ammoniak je­ weils an einer Position in das Brenngasgemisch einfüh­ ren, die die Einhaltung des für eine optimale Schad­ stoffreduzierung erforderlichen "Temperaturfensters" er­ möglicht.

Bezugszeichenliste

10 Feuerraum
12 Einführsonde
14 Einführdüse
16 vordere Wendekammer

Claims (4)

1. Verfahren zum Reduzieren der Schadstoffemission von Feuerungsanlagen, bei dem der NO _x -Gehalt der Abgase durch Zuführung von Ammoniak in flüssiger NH₄OH- oder gasförmiger NH₃-Form in die Brenngas/Abgasführung ver­ mindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Ammoniaks über eine beweglich geführte, mit einer Temperaturmeßeinrichtung versehene Einführsonde in einen Bereich unmittelbar vor Beendigung des Brennvorgangs er­ folgt und die Position der Sonde über die Temperatur ge­ steuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kes­ sellastabhängiges Regeln der Menge des zugeführten Ammo­ niaks.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Steuern der Menge des zugeführten Ammoniaks hinsichtlich des Molverhältnisses von NH₃ zu NO und/oder SO₂ zum Ein­ stellen eines gewünschten SO₂-Gehaltes des Abgases bzw. der entstehenden Ammoniakverbindungen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Einführen von Ammoniak in die Brenngas-Abgasführung, ge­ kennzeichnet durch wenigstens eine in dem Bereich unmit­ telbar vor Beendigung des Brennvorgangs beweglich ge­ führte, mit einer Temperaturmeßeinrichtung versehene Einführsonde (12).