Heinz, Spliethoff
Hartmut
Heinz, Spliethoff
Hartmut
| 1. | Verfahren zur Verringerung der Stickoxidemission bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, insbesondere von mittel und hochflüchtigen Steinkohlen, wobei einer Leistungsbrennzone mindestens eine Reduktionszone für Stickoxide nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte feste Brennstoff vor seiner Verfeuerung entgast oder teilentgast wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teil oder vollständig entgaste feste Brennstoff in der Leistungsbrennzone unter Anwendung von Primärma߬ nahmen wie Luftstufung verbrannt wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reduktionszone aus festem Brennstoff gewonnenes Gas eingesetzt wird. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionszone in Strömungsrichtung der Rauchgase durch Zuführung von Luft begrenzt wird und brennbare Re¬ duktionsgase nach der Reduktionszone verbrannt werden. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mehrere Reduktionszonen in Strömungs¬ richtung der Rauchgase hintereinander angeordnet werden. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zur Entgasung des festen Brenn¬ stoffes erforderliche Wärmeenergie zumindest teilweise der Feuerung und/oder den Rauchgasen der Leistungsbrenn¬ zone entnommen wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zur Entgasung des festen Brenn¬ stoffes erforderliche Wärmeenergie zumindest teilweise durch Wärmeentbindung aus demselben Brennstoff aufge¬ bracht wird. |
| 8. | Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer aus Leistungsbrenπzone sowie Reduktionszone bestehenden Feuerungsanlage und einer Entgasungseinrich¬ tung mit einer Zuführung für den festen Brennstoff und einem Abzug für den entgasten festen Brennstoff sowie Ab¬ leitungen für das Gas, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungseinrichtung als eine für einen kontinuierlichen Brennstoffdurchsatz ausgebildete Entgasungsstrecke (5) innerhalb der Feuerungsanlage (1) im Rauchgasstrom ange¬ ordnet und der Abzug (7) für den entgasten festen Brenn¬ stoff mit der Brennstoffzuführung der Leistungsbrennzone (2) verbunden ist. |
| 9. | Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsstrecke (5) Gasauslässe (10) aufweist. |
| 10. | Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unabhängig voneinander mit festem Brennstoff beschickbare Entgasungsstrecken (5) angeordnet sind. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Verringerung der Stickoxidemission bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, insbesondere von mittel- und hochflüch¬ tigen Steinkohlen, wobei einer Leistungsbrennzone mindestens eine Reduktionszone für Stickoxide nachgesσhaltet ist.
Zur Verringerung der Stickoxidemission von mit Festbrenn¬ stoffen betriebenen Großfeuerungsanlagen kann der Leistungs¬ brennzone zumindest eine Reduktionszone nachgeschaltet sein, der Reduktionsstoff zugeführt wird. Der Reduktionsstoff wird dabei vorteilhafterweise flüssig oder gasförmig eingesetzt, da bei Einsatz fester Reduktionsstoffe diese oft nicht voll¬ ständig reagieren und die Rückstände daher noch einen hohen Anteil an Verbrennlichem enthalten. Andererseits erfordert die zusätzliche Bereitstellung von z.B. Brenngas als Reduk¬ tionsgas zum Betreiben der Reduktionszone einen erhöhten Aufwand sowohl an Investitions- als auch Betriebskosten. Es
wurde daher auch schon vorgeschlagen, das als Reduktions¬ stoff benötigte Brenngas durch Ent- bzw. Vergasung einer entsprechenden vom Primärbrennstoff abgezweigten Brennstoff¬ menget bereitzustellen (DE-OS 34 13 564) .
Die Maßnahme, der Leistungsbrennzone eine Reduktionszone nachzuordnen, reicht jedoch meist nicht aus, um die gelten¬ den. Emissionsrichtwerte für Stickoxide einzuhalten oder gar zu unterschreiten, so daß zusätzliche aufwendige Sekundär- maßhahmen zur Einhaltung von NOx-Emissionsgrenzwerten erfor¬ derlich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage anzugeben, die eine weitere Re¬ duzierung der Stickoxidemission und somit einen geringeren Aufwand für Sekundärmaßnahmen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gesamte feste Brennstoff vor seiner Verfeuerung entgast oder teilentgast wird.
Der entgaste feste Brennstoff wird in der Leistungsbrenn- zone, zweckmäßigerweise unter Anwendung von Primärmaßnahmeή wie Luftstu ung verbrannt.
Durch die Abtrennung der im festen Brennstoff enthaltenen gasförmigen Bestandteile, der sog. Flüchtigen, kann die Feuerraumtemperatur der Leistungsbrennzone verändert und da¬ mit die NOx-Konzentration in der Leistungsbrennzone verring¬ ert werden. Darüber hinaus gelangt ohnehin nur noch der im entgasten festen Brennstoff verbliebene Reststiσkstoff in die Leistungsbrennzone, während der mit den Flüchtigen abge¬ trennte Stickstoffanteil nicht mehr in die Leistungsbrenn-
zone gelangt und dort somit nicht mehr zur thermischen NOx- Bildung beitragen kann. Dabei wirkt unterstützend, daß der entgaste Rest-Festbrennstoff infolge seiner porigen Struktur gegenüber dem ursprünglichen Einsatzbrennstoff, z.B. Stein¬ kohle, bei entsprechender Feuerführung geringere NOx-Bildung aufweist und zugleich reduzierend wirkt. Mit geringeren Ver¬ brennungstemperaturen kann auf die thermische NOx-Bildung Einfluß genommen werden.
Nach dem derzeitigen Kenntnisstand wird in der Reduktions¬ zone ein relativer Anteil des in der Leistungsbrennzone ge¬ bildeten NOx reduziert. Es kommt also ganz wesentlich darauf an, die in der Leistungsbrennzone gebildete NOx-Menge von vornherein möglichst gering zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Verfeuerung mittel- und hochflüchtiger Kohle. Der zu verfeu¬ ernde feste Brennstoff wird soweit entgast, daß ein zünd¬ fähiger entgaster fester Brennstoff verbleibt und sich eine geringe NOx-Konzentration in der Leistungsbrennzone ein¬ stellt.
Ein Teil des bei der Entgasung des festen Brennstoffes ge¬ wonnenen Brenngases wird zweckmäßigerweise unmittelbar in der Reduktionszone eingesetzt. Ein darüber hinaus ggf. ver¬ bleibender Gasüberschuß kann aus der Anlage abgezogen und anderweitig eingesetzt werden. In der Reduktionszone ent¬ stehen unter bestimmten Bedingungen aus dem Brennstoffstick¬ stoff des Brenngases statt NOx weitere reduzierende Gaskom¬ ponenten.
Die Reduktionszone wird vorteilhafterweise in Strömungsrich¬ tung der Rauchgase durch Zuführung von Luft begrenzt und die nach der Reduktionszone verbliebenen brennbaren Reduktions-
gase verbrannt. Auch kann es zweckmäßig sein, mehrere Re¬ duktionszonen in Strömungsrichtung der Rauchgase hinterein¬ ander anzuordnen.
Die zur Entgasung des festen Brennstoffes erforderliche Wärmeenergie kann zumindest teilweise der Feuerung bzw. den Rauchgasen der Leistungsbrennzone bis herab auf Rauch¬ gastemperaturen von etwa 180" C bis 1.000* C entnommen wer¬ den. Bei. Zugabe von Sauerstoffhaltigem Gas kann die zur Ent¬ gasung' dss: festen Brennstoffes notwendige Wärmeenergie durch eine teilweise Wärmeentbindung aus dem festen Brennstoff ge¬ deckt werden.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens zeichnet sich dadurch aus, daß die Entgasungseinrich¬ tung als eine für einen kontinuierlichen Brennstoffdurσhsatz ausgebildete Entgasungsstrecke innerhalb der Feuerungsanlage im Rauchgasstrom angeordnet ist. dadurch gelingt es in be¬ sonders einfacher Weise, die in den Rauchgasen enthaltene Wärme zur Entgasung des Festbrennstoffes ohne zusätzlichen apparativen Aufwand zu nutzen. Andererseits können die aus dem Festbrennstoff abgetrennten Gase ganz oder teilweise un¬ mittelbar über an der Entgasungsstrecke vorgesehene Gasaus¬ lässe der- bzw. den Reduktionszonen zugeführt werden. Dabei ist je nach Bedarf ohne weiteres eine über den Rauchgasquer¬ schnitt und Feuerraumhöhe unterschiedlich verteilte Gasein¬ speisung möglich. Es kann zweckmäßig sein, mehrere unabhäng¬ ig voneinander mit festem Brennstoff beschickbare Entga¬ sungsstrecken vorzusehen.
Grundsätzlich kann die Entgasungseinrichtung auch außerhalb der Feuerungsanläge angeordnet sein, jedoch erfordert dies zusätzlichen apparativen Aufwand, beispielsweise zur Nutzung von in der Feuerung erzeugter Wärme zur Entgasung des festen Brennstoffes.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie Anlagen zur Durchfüh¬ rung des Verfahrens werden anhand einer in Figur 1 darge¬ stellten Schmelzkammerfeuerung sowie einer in Figur 2 darge¬ stellten Trockenfeuerung weiter erläutert.
Eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage 1 weist eine Leistungsbrennzone 2 sowie eine oder mehrere nachgeschaltete Reduktionszonen 3 auf. Innerhalb der Feuerungsanläge 1 ist im Rauchgasstrom eine Entgasungsstrecke 5 angeordnet. Über Leitung 6 wird frischer fester Brennstoff in die Entgasungs¬ strecke 5 gefördert, dort unter der Einwirkung der dem die Entgasungsstrecke 5 umströmenden Rauchgas entnommenen Wär¬ meenergie entgast, und der entgaste feste Brennstoff über Leitung 7 den Brennern 8 der Leistungsbrennzone 2 zugeführt und dort verbrannt.
In der Reduktionszone 3 wird zumindest ein Teil des. in der Entgasungsstrecke 5 gewonnenen Brenngases, ggf. auch auf mehrere Reduktionszonen 3 verteilt, als Reduktionsgas ein¬ gesetzt. Der ggf. überschüssige Gasanteil kann über Leitung 9 abgezogen werden.
Die Rauchgase der Leistungsbrennzone 2 werden im in der Figur 1 gezeigten Beispiel einer Schmelzkammerfeuerung um 180" C umgelenkt und durch einen Fangrost 4 geleitet. Der umgelenkte Rauchgasstrom umströmt dann eine im gezeigten Beispiel quer zur Strömungsrichtung der Rauchgase angeord¬ nete Entgasungsstrecke 5 und gibt an diese die zur Entga¬ sung des eingesetzten festen Brennstoffes erforderliche * Wärmeenergie ab. Das Reduktionsgas für die Reduktionszone 3, bei mehreren Reduktionszonen 3 der für die erste Reduk¬ tionszone benötigte Anteil, kann unmittelbar über an der Entgasungsstrecke 5 vorgesehene Gasauslässe 10 in die Re¬ duktionszone 3 eingeleitet werden. Insbesondere bei mehre-
ren Reduktionszonen 3 können aber auch eigene Zuführungen 11 vorgesehen werden.
Die Reduktionszone 3 wird in Strömungsrichtung der Rauchgase durch bei 12 zugeführte Luft begrenzt und etwa noch vorhan¬ dene, brennbare Reduktionsgase verbrannt.
Im in Figur 2. dargestellten Beispiel einer Trockenfeuerung ist die. Entgasuπgsstrecke 5 im Strömungsrichtung der Rauch¬ gase angeordnet, wobei zwei Reduktionszonen 3, 3a vorgesehen sind.
Der feste Brennstoff wird über Leitung 6, 6a zugeführt und der entgaste feste Brennstoff unter Zugabe von Verbrennungs¬ luft 14 in den Brennern 8 der Leistungsbrennzone 2 ver¬ brannt. Die gewonnenen Brenngase werden als Reduktionsgase in die Reduktionszone 3, 3a eingeleitet. In Strömungsrich¬ tung der Rauchgase werden die Reduktionszonen 3, 3a durch Zufuhr von Luft 12, 12a begrenzt. Im in der linken Bild¬ hälfte der Figur 2 gezeigten Beispiel ist die Entgasungs¬ strecke 5 innerhalb der Reduktionszone angeordnet, wobei der zu entgasende feste Brennstoff von oben nach unten geführt wird. Das Reduktionsgas tritt über an der Entgasungsstrecke angebrachte. Gasauslässe 10, 10a in die Reduktionszone 3, 3a aus. Die Entgasungsstrecke 5 kann (gestrichelte Linie) auch über den Bereich des Dampferzeugers hinaus über die gesamte Höhe der Feuerung geführt sein. Die Brennstoffzugäbe erfolgt dann über Leitung 6a.
Im in der rechten Bildhälfte der Figur 2 gezeigten Beispiel ist die Entgasungsstrecke 5 innerhalb der Leistungsbrennzone angeordnet, wobei der zu entgasende feste Brennstoff von un¬ ten nach oben geführt wird. Das erzeugte Gas wird über eine Zuführung 11 in die Reduktionszone 3 eingeleitet. Eventuell überschüssiges Gas kann über Leitung 9 abgezogen werden.