DE102006004221A1 - Device and method for separating pollutants in the flue gas of a thermal plant - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas einer thermischen Anlage, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff- und Biomasse-Verbrennungsanlage, in der zumindest eine Heizfläche zur Wärmegewinnung aus dem Rauchgas, das bei der thermischen Umsetzung eines Einsatzstoffes entsteht, vorgesehen ist, beschrieben. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Abscheidungsfläche in der Vorrichtung vorgesehen ist, die der mindestens einen Heizfläche in Rauchgasrichtung vorgeschaltet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas offenbart. Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Korrosionsangriff auf die Heizflächen eines Kessels, welche nach dem Stand der Technik nur unzureichend vor Korrosionsangriff geschützt werden können, zu vermindern, die Standzeiten der Heizflächen zu verlängern, die Wärmeübertragung der nachgeschalteten Heizfläche zu verbessern und den rauchgasseitigen Druckverlust zu vermindern, um schlussendlich die Anlagenbetriebszeiten zu erhöhen.A device for separating pollutants in the flue gas of a thermal plant, in particular waste, substitute fuel and biomass combustion plant, is described, in which at least one heating surface is provided for heat recovery from the flue gas, which is produced during the thermal conversion of a feed material. The device is characterized in that at least one deposition surface is provided in the device, which is connected upstream of the at least one heating surface in the direction of the flue gas. Furthermore, a method for separating pollutants in the flue gas is disclosed. With the present invention, it is possible to reduce the corrosion attack on the heating surfaces of a boiler, which can only be insufficiently protected against corrosion attack according to the prior art, to extend the service life of the heating surfaces, to improve the heat transfer of the downstream heating surface and to improve the flue gas side Reduce pressure loss to ultimately increase plant uptime.
Description
Inhalt der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Schadstoffen im Rauchgas von thermischen Anlagen, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff oder Biomasse-Verbrennungsanlagen.content The invention relates to a method and a device for deposition of pollutants in the flue gas of thermal systems, in particular Rubbish-, Substitute fuel or biomass incinerators.
In thermischen Anlagen sind Heizflächen, insbesondere konvektive Heizflächen, in dem Rauchgasstrom vorgesehen. Über diese Heizflächen wird die Temperatur des Rauchgases sukzessive abgebaut und gleichzeitig die vom Rauchgas abgegebene Energie in Form von Wärme an ein Medium übertragen. Als Heizeinheiten, in denen Heizflächen vorgesehen sind, werden insbesondere Überhitzer, Verdampfer und so genannte Economiser verwendet. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung des Rauchgases und der in diesem mitgeführten Verunreinigungen, kommt es an den Heizflächen wegen der dort herrschenden Bedingungen zu Angriffen der Oberflächen. Diese Angriffe können chemischer Natur sein, beispielsweise in Form von Korrosion, oder physikalischer Natur, beispielsweise durch Abrasion durch die in dem Rauchgas geführten Partikel.In thermal systems are heating surfaces, in particular convective heating surfaces, provided in the flue gas stream. About these heating surfaces is the temperature of the flue gas gradually reduced and simultaneously the energy emitted by the flue gas in the form of heat to a Transfer medium. As heating units, in which heating surfaces are provided, be especially superheaters, Evaporator and so-called economizer used. Due to the chemical Composition of the flue gas and the entrained impurities in this, it comes to the heating surfaces Because of the prevailing conditions to attacks of the surfaces. These Attacks can be of a chemical nature, for example in the form of corrosion, or physical nature, for example by abrasion by the in the flue gas guided particles.
Um
diesen Angriffen entgegenzuwirken ist beispielsweise in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die ein gezielter Schutz für Heizflächen, insbesondere konvektive Heizflächen der Heizeinheiten in einer thermischen Anlage bereitgestellt werden kann. Insbesondere ist es Ziel der Erfindung den Korrosionsangriff auf die Heizflächen zu verringern.task Thus, the present invention is a method and an apparatus to provide, through the targeted protection of heating surfaces, especially convective heating surfaces the heating units are provided in a thermal plant can. In particular, the object of the invention is the corrosion attack on the heating surfaces to reduce.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem ein den Heizflächen vorgeschalteter Reaktionsort für die Rauchgase bereitgestellt wird, dessen Bedingungen gezielt eingestellt werden können.Of the The invention is based on the finding that this task is solved can by putting the heating surfaces upstream reaction site for the flue gases is provided, whose conditions are adjusted specifically can be.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteile und Merkmale, die bezüglich der Vorrichtung beschrieben werden, gelten – soweit anwendbar – entsprechend für das Verfahren und umgekehrt. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.The Task is solved by an apparatus having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 10. Advantages and features, the re the apparatus are described, apply - as applicable - accordingly for the Procedure and vice versa. Further embodiments of the invention arise from the dependent ones Dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schadstoffen im Rauchgas einer thermischen Anlage, insbesondere einer Müll-, Ersatzbrennstoff oder Biomasse-Verbrennungsanlage, in der zumindest eine Heizfläche zur Wärmegewinnung aus dem Rauchgas, das bei der Verbrennung des Einsatzstoffes entsteht, vorgesehen ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Abscheidungsfläche in der Vorrichtung vorgesehen ist, die der mindestens einen Heizfläche vorgeschaltet ist.According to one In the first aspect, the invention therefore relates to a device for Removal of pollutants in the flue gas of a thermal plant, especially a garbage, Substitute fuel or biomass incinerator, in which at least a heating surface for heat recovery from the flue gas produced by the combustion of the feedstock, is provided. The device is characterized in that at least a deposition surface is provided in the device, which precedes the at least one heating surface is.
Die Abscheidungsfläche ist hierbei eine Fläche, die in den Rauchgasstrom hineinragt. Die Abscheidungsfläche wird somit von dem Rauchgas angeströmt und kann zur Abscheidung von Schadstoffen aus dem Rauchgas dienen. Die Abscheidungsrate der relevanten Schadstoffe an einer in den Rauchgasstrom hineinragenden Fläche ist bezogen auf das Bauvolumen höher als beispielsweise an den Kesselwänden, an denen das Rauchgas vorbeiströmt. Vorzugsweise ist die Abscheidungsfläche der ersten von Kesselwänden verschiedenen Heizfläche vorgeschaltet.The deposition surface is an area, which projects into the flue gas stream. The deposition surface becomes thus flowed by the flue gas and can serve for the separation of pollutants from the flue gas. The deposition rate of the relevant pollutants at a in the Flue gas stream protruding surface is higher in terms of construction volume as for example on the boiler walls, where the flue gas flows past. Preferably, the deposition area of the first is different from boiler walls heating surface upstream.
Die thermische Anlage weist in der Regel zumindest zwei Kesselzüge auf, wobei diese Vertikal- und/oder Horizontalzüge sein können. Die Abscheidungsfläche kann bei einer solchen thermischen Anlage in einem Kesselzug vorgesehen sein, der dem Kesselzug, in dem die Heizflächen angeordnet sind, vorgeschaltet ist. Diesen vorgeschalteten Kesselzug kann beispielsweise der zweite Leerzug darstellen. Es ist aber auch möglich die Abscheidungsfläche im vorgeschalteten Bereich des ersten Kesselzuges, in dem die zu schützende Heizfläche vorgesehen sind, anzuordnen.The thermal plant usually has at least two boiler trains, these may be vertical and / or horizontal. The deposition surface can provided in such a thermal plant in a boiler train be upstream of the boiler train in which the heating surfaces are arranged. This upstream boiler train, for example, the second Show empty train. But it is also possible the deposition surface in the upstream Area of the first boiler train in which the heating surface to be protected is provided are to be arranged.
Indem die Abscheidungsfläche der Heizfläche beziehungsweise den Heizeinheiten, in denen die Heizflächen vorgesehen sind, vorgeschaltet ist, ist diese dem Rauchgas an einer Position ausgesetzt, an dem die Rauchgastemperatur höher als an der nachfolgenden Heizfläche ist. Hierdurch ist das Abscheidungsverhalten begünstigt.By doing the deposition surface the heating surface or the heating units in which provided the heating surfaces are upstream, this is the flue gas at a position exposed, at which the flue gas temperature higher than at the subsequent heating surface is. As a result, the deposition behavior is favored.
An der den Heizflächen vorgeschalteten Abscheidungsfläche können die für eine gewünschte Reaktion erforderlichen Bedingungen zudem gezielt eingestellt werden. Im Vergleich zu einer Mischung des Rauchgases mit anderen Gasen, ist der Reaktionsort für das Rauchgas durch die vorgesehene Abscheidungsfläche vorgegeben. Vorzugsweise wird an der Abscheidungsfläche die Temperatur des Rauchgases und seiner Bestandteile verringert. Dies kann durch gezieltes Einstellen der Oberflächentemperatur der Abscheidungsfläche erfolgen.At the heating surfaces upstream deposition surface can the for a desired one In addition, reaction conditions required to be set specifically. Compared to a mixture of the flue gas with other gases, is the reaction site for the flue gas predetermined by the intended deposition surface. Preferably, at the deposition surface, the temperature of the flue gas and its components. This can be done by selective adjustment the surface temperature the deposition surface done.
Die Abscheidungsfläche stellt vorzugsweise eine Rohroberfläche dar und das mindestens eine Rohr ist mit einer Medienleitung verbunden. Die Wahl von Rohroberflächen als Abscheidungsfläche ermöglicht auf geringem Raum eine möglichst große Oberfläche an der das Rauchgas mit der Abscheidungsfläche in Kontakt treten kann und an der chemische und/oder physikalische Vorgänge der in dem Rauchgas geführten Schadstoffe stattfinden können. Besonders bevorzugt wird die Abscheidungsfläche durch ein Rohrbündel gebildet. Durch die Verbindung des mindestens einen Rohres mit einer Medienleitung kann die Temperatur der Rohroberfläche von außen beeinflusst werden. Insbesondere wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Rauchgas und der Rohroberfläche durch Kühlung des Rohres vergrößert, wodurch wiederum die Abscheidung der Schadstoffe aus dem Rauchgas beeinflusst wird.The deposition surface preferably represents a pipe surface and that at least a pipe is connected to a media pipe. The choice of pipe surfaces as deposition surface allows one in the smallest possible space size surface where the flue gas can come into contact with the deposition surface and at the chemical and / or physical processes of the pollutants carried in the flue gas can take place. Particularly preferably, the deposition surface is formed by a tube bundle. By the connection of the at least one pipe to a media line the temperature of the pipe surface can be influenced from the outside. Especially the temperature difference between the flue gas and the pipe surface is through cooling of the tube increases, thereby in turn affects the separation of pollutants from the flue gas becomes.
Die Medienleitung kann Teil eines separaten Medienkreislaufes sein. In diesem Fall lässt sich zwar die Temperatur unabhängig von weiteren Prozessparametern in der thermischen Anlage einstellen. Andererseits kann die durch das Rauchgas an das Medium, das durch die Abscheidungsfläche geführt wird, abgegebene Wärme nur bedingt genutzt werden. Alternativ kann die Medienleitung zur Versorgung der Abscheidungsfläche mit dem Kreislauf der Wärmegewinnung der thermischen Anlage verbunden sein. Hierdurch wird die aufgenommene Wärme optimal genutzt.The Media line can be part of a separate media loop. In this case lets Although the temperature is independent of further process parameters in the thermal system. On the other hand, the through the flue gas to the medium, through the deposition surface guided will, heat given off only be used conditionally. Alternatively, the media line to Supplying the deposition surface with the cycle of heat recovery be connected to the thermal system. This will record the recorded Heat optimal used.
Die Abscheidungsoberfläche ist vorzugsweise im Wirkbereich eines Abführungstrichters der thermischen Anlage angeordnet. Durch diese Anordnung können Abscheidungen an der Abscheidungsoberfläche nach deren Ablösen von der Oberfläche ungehindert mit weiteren festen Austrägen, wie Stäuben aus der Anlage entfernt werden und ein Anhaften an zwischen dem Austrag- beziehungsweise Abführungstrichter und der Abscheidungsoberfläche befindlichen Oberflächen wird minimiert.The deposition surface is preferably in the effective range of a discharge funnel of the thermal Plant arranged. By this arrangement, deposits on the deposition surface may be after their detachment from the surface unhindered with other solid discharges, such as dusts removed from the plant and adhere to between the discharge and respectively transfer hopper and the deposition surface located surfaces is minimized.
Zusätzlich oder alternativ zu der Einstellung einer vorgebbaren Temperatur an der Abscheidungsfläche kann diese mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Die Vorrichtung weist gemäß einer Ausführungsform daher eine Stromquelle auf, die mit der Abscheidungsfläche verbunden ist. Durch diese Stromquelle kann die Abscheidungsfläche mit z.B. positivem oder negativem Gleichstrom beaufschlagt werden. Hierdurch können elektrisch geladene Partikel, die in dem Rauchgas aufgrund der hohen Temperatur ggf. vermehrt vorliegen, zusätzlich von der Abscheidungsfläche angezogen werden.Additionally or alternatively to the setting of a predeterminable temperature at the deposition surface this can be supplied with electric current. The device according to a embodiment therefore, a power source connected to the deposition surface is. By this power source, the deposition surface with e.g. be subjected to positive or negative direct current. hereby can electrically charged particles that are in the flue gas due to the high Temperature may be increased, additionally attracted by the deposition surface become.
Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß zumindest eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Abscheidungsoberfläche aufweisen. Die hierzu vorzusehende Reinigungseinrichtung ist nicht auf eine bestimmte Bauform beschränkt. Durch das Vorsehen einer Reinigungsvorrichtung kann die Schichtdicke von den an der Abscheidungsoberfläche abgelagerten Verunreinigungen beziehungsweise Schadstoffen reguliert werden. Die Schichtdicke dieser Beläge oder Abscheidungen ist von besonderer Bedeutung, da durch die Schichtdicke die Temperatur an der Außenseite der Schicht und damit die dort stattfindenden Vorgänge bestimmt wird. Wird die Schichtdicke gering gehalten, so kann die Temperatur an der Außenseite des Belages beziehungsweise der Abscheidung verringert werden. Hierdurch wird insbesondere die Reaktionsgeschwindigkeit der Schadstoffumsetzung verringert. Somit kann ein ausreichendes Abscheiden von Schadstoffen an der Abscheidungsoberfläche gewährleistet werden und gleichzeitig ein Angriff des Materials der Abscheidungsoberfläche verhindert werden. Die Abscheidungsoberfläche wird auch durch das Reinigen der Oberfläche insofern vor Korrosionsangriffen geschützt, dass eine auf die Abscheidung folgende Sulfatisierung von Chloriden aus dem Rauchgas, die aggressive Chlor-Spezies freisetzt, durch Entfernen der Abscheidung verhindert werden kann. Hierdurch werden die nachgeschalteten Heizflächen zusätzlich gegen einen Korrosionsangriff geschützt.The Device can according to the invention at least a cleaning device for cleaning the deposition surface have. The cleaning device to be provided for this purpose is not on a certain design limited. By providing a cleaning device, the layer thickness from the contaminants deposited on the deposition surface or pollutants are regulated. The layer thickness of these coverings or deposits is of particular importance, since the thickness Temperature on the outside the layer and thus the processes taking place there becomes. If the layer thickness is kept low, so the temperature on the outside of the lining or the deposition can be reduced. hereby in particular, the reaction rate of the pollutant conversion reduced. Thus, a sufficient separation of pollutants at the deposition surface guaranteed and at the same time prevents attack of the material of the deposition surface become. The deposition surface is also due to the cleaning of the surface so far from corrosion attacks protected, that subsequent to the deposition sulfation of chlorides from the flue gas that releases aggressive chlorine species through Removing the deposit can be prevented. This will be the downstream heating surfaces additionally protected against corrosive attack.
Die Reinigungsvorrichtung wird vorzugsweise von einer der Seitenwände eines Kesselzuges der thermischen Anlage, in dem das Rauchgas geführt ist, in den Kesselzug eingebracht. Seitenwände im Sinne der Erfindung, sind alle Kesselwände, die den Kesselinnenraum zu den Seiten des Kessels zur Umwelt begrenzt. Namentlich sind dies die linke und rechte Seitenwand, die Vorder- und Rückwand sowie ggf. die Trichter.The Cleaning device is preferably from one of the side walls of a Boiler train of the thermal plant in which the flue gas is guided, introduced into the boiler train. Sidewalls in the sense of the invention, are all boiler walls, which limits the boiler interior to the sides of the boiler to the environment. by name These are the left and right side wall, the front and back wall as well if necessary, the funnels.
Durch die horizontale Ausrichtung der Reinigungsvorrichtung, die beispielsweise eine Lanze darstellen kann, wird es möglich das Reinigungsmittel in unmittelbare Nähe der zu reinigenden Oberfläche zu bringen. Horizontal im Sinne der Erfindung, ist eine gedachte Ebene senkrecht zur Lotrechten, welche im Raum auch mit einem gegebenen Winkel von dieser gedachten Ebene abweichen kann, ohne jedoch die Lotrechte zu erreichen.By the horizontal orientation of the cleaning device, which may for example be a lance, it is possible to bring the detergent in the immediate vicinity of the surface to be cleaned. Horizontal in the sense of the invention, an imaginary plane is perpendicular to the vertical, which in space also may deviate from this imaginary plane at a given angle, but without reaching the perpendicular.
Die Reinigungswirkung wird erzielt durch das Aufbringen des Reinigungsmediums, welches bevorzugt eine Flüssigkeit darstellt, auf die Beläge und/oder Abscheidungen, die sich aus dem im Rauchgas befindlichen Verunreinigungen bilden bzw. gebildet haben. Durch das Leidenfrost'sche Phänomen bildet sich um den in den Rauchgasstrom eingebrachten Flüssigkeitstropfen eine Dampfhülle. Gase bzw. Dämpfe sind schlechte Wärmeleiter, so dass der Flüssigkeitstropfen trotz der hohen Umgebungstemperaturen auch von größer 600°C nicht spontan verdampft. Durch diesen Effekt gelangt der Flüssigkeitstropfen an die Abscheidungsflächen bzw. an die anhaftenden Beläge und/oder Abscheidungen. Somit wird mit der Reinigungsvorrichtung der Belag benässt. Die Beläge und/oder Abscheidungen werden unter anderem durch Verdampfen der Flüssigkeit gekühlt. Hierdurch entstehen Versprödungen und Spannungen in den Belägen und/oder Abscheidungen, wodurch diese gelöst werden. Zudem wird das Gewicht der Beläge durch das Aufbringen des Reinigungsmediums vergrößert und begünstigt so zusätzlich das Ablösen der Beläge von der Abscheidungsfläche.The Cleaning effect is achieved by applying the cleaning medium, which preferably is a liquid represents, on the coverings and / or deposits resulting from the impurities in the flue gas form or have formed. By the Leidenfrost'sche phenomenon forms around the liquid drop introduced into the flue gas stream a steam jacket. Gases or vapors are bad heat conductors, so that the liquid drop despite the high ambient temperatures, even greater than 600 ° C not spontaneous evaporated. By this effect, the liquid drop reaches the deposition surfaces or on the adhering coverings and / or deposits. Thus, with the cleaning device the covering wets. The pads and / or deposits are, inter alia, by vaporizing the liquid cooled. This causes embrittlement and tensions in the rubbers and / or deposits, thereby solving them. In addition, the weight the pads increased by the application of the cleaning medium and favors so additionally the detachment the pads from the deposition surface.
Ein hoher Druck des Reinigungsmittels, der bei üblichen Reinigungsvorrichtungen von Nöten ist, bei dem das Reinigungsmittel in einer Entfernung zu der zu reinigenden Oberfläche eingebracht wird, ist hierbei nicht erforderlich und eine Beschädigung der Oberfläche durch das Aufprallen des Reinigungsmittels unter hohem Druck kann vermieden werden. Der erforderliche Druck ist abhängig von den Reinigungsanforderungen. Die Hauptkriterien sind die Größe der Abscheidungsoberfläche und der Wirkradius der Auslässe. Das Reinigungsmedium wird vorzugsweise unter geringem Druck von weniger als 10 bar, vorzugsweise weniger als 6 bar von der Reinigungsvorrichtung abgegeben. Der Druck wird hierbei so geregelt, dass dieser in Abhängigkeit der Entfernung zu den zu reinigenden Abscheidungsfläche eingestellt wird. Der Druck wird auf einen Wert eingestellt, bei dem sichergestellt ist, dass das Reinigungsmedium auf die Abscheidungsfläche auftrifft. Ein erheblicher Impuls beim Auftreffen soll allerdings vermieden werden. Abhängig von der Ausrichtung des oder der Auslässe an der Reinigungsvorrichtung kann das Reinigungsmedium auch ohne Druck von der Reinigungsvorrichtung abgegeben werden. In diesem Fall wird das Reinigungsmedium nur zu dem Auslass transportiert und kann dort durch die Schwerkraft auf eine unterhalb der Reinigungsvorrichtung befindliche Abscheidungsoberfläche gelangen. In diesem Fall wird die Abscheidungsoberfläche mit dem Reinigungsmedium berieselt.One high pressure of the cleaning agent, the usual cleaning devices of need in which the detergent is at a distance to the cleansing surface is introduced, this is not required and damage to the surface by the impact of the cleaning agent under high pressure can be avoided. The required pressure depends on the cleaning requirements. The main criteria are the size of the deposition surface and the effective radius of the outlets. The cleaning medium is preferably under low pressure of less than 10 bar, preferably less than 6 bar from the cleaning device issued. The pressure is regulated so that this depends on the Distance to be adjusted to the deposition surface is adjusted. The pressure is set to a value that ensures that the cleaning medium impinges on the deposition surface. A considerable one Impulse on impact should be avoided. Depending on the orientation of the outlet (s) on the cleaning device The cleaning medium can also without pressure from the cleaning device be delivered. In this case, the cleaning medium is only too transported to the outlet and can there by gravity enter a deposition surface located below the cleaning device. In this case, the deposition surface becomes with the cleaning medium irrigated.
Weiterhin ist das horizontale Einbringen der Reinigungsvorrichtung von Vorteil, da hierdurch auch Flächen erreicht werden können, die unter weiteren Flächen, insbesondere Heizflächen, angeordnet sind. Es ist somit möglich eine Abscheidungsfläche unterhalb der in Strömungsrichtung des Rauchgases ersten Heizfläche, die einen Überhitzer oder eine so genannte Wärmefalle darstellen kann, anzuordnen und dennoch ausreichend zu reinigen. Bei einer Einbringung der Reinigungsvorrichtung in vertikaler Richtung würden die oberhalb der Abscheidungsfläche angeordneten Heizflächen den Zugang zu der Abscheidungsfläche und damit deren Reinigung erschweren.Farther the horizontal introduction of the cleaning device is advantageous because of this also surfaces can be achieved the under further surfaces, especially heating surfaces, are arranged. It is thus possible a deposition surface below in the flow direction the flue gas first heating surface, the one superheater or a so-called heat trap can represent, arrange and yet sufficiently clean. When introducing the cleaning device in the vertical direction would the above the deposition surface arranged heating surfaces access to the deposition area and thus make their cleaning difficult.
Die Einbringungsöffnung für die Reinigungsvorrichtung in der Seitenwand des Kessels ist vorzugsweise in Rauchgasrichtung vor oder nach einer Abscheidungsfläche bzw. zwischen mindestens zwei Abscheidungsflächen angeordnet. Handelt es sich bei den Abscheidungsflächen um Rohroberflächen eines Rohrbündels, so ist die Einbringungsöffnung überwiegend zwischen den Rohren des Rohrbündels vorgesehen.The introducing port for the Cleaning device in the side wall of the boiler is preferably in the flue gas direction before or after a deposition surface or arranged between at least two deposition surfaces. Is it? at the deposition surfaces around pipe surfaces of a Tube bundle, so the introduction opening is predominant between the tubes of the tube bundle intended.
Die Einbringungsöffnung für die Reinigungsvorrichtung weist eine Einrichtung zum Verschließen der Einbringungsöffnung auf. Auf diese Weise wird es möglich die Reinigungsvorrichtung, die gegebenenfalls eine Lanze darstellen kann, aus dem Kesselzug zu entfernen, nachdem die Reinigung abgeschlossen ist.The introducing port for the Cleaning device has a device for closing the insertion opening. This way it becomes possible the cleaning device, which may represent a lance may be to remove from the boiler train after cleaning completed is.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden von Schadstoffen aus einem Rauchgas in einer thermischen Anlage, insbesondere Müll-, Ersatzbrennstoff und Biomasse-Verbrennungsanlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in der Führung des Rauchgases zumindest eine Abscheidungsoberfläche zur Verfügung gestellt wird, die zumindest teilweise in den Rauchgasstrom hineinragt. Durch das Schaffen einer Abscheidungsfläche mit einer solchen Ausrichtung kann die Abscheidung von Schadstoffen aus dem Rauchgas vor dem Erreichen einer der Heizflächen erhöht werden. Insbesondere können an der Abscheidungsfläche bezogen auf das Bauvolumen mehr relevante Schadstoffe abgeschieden werden, als an den Kesselwänden, an denen das Rauchgas vorbeiströmt.According to one In another aspect, the invention relates to a method of deposition of pollutants from a flue gas in a thermal plant, especially garbage, Replacement fuel and biomass incinerators. The procedure is characterized in that in the leadership of the flue gas at least one deposition surface to disposal is placed, which at least partially protrudes into the flue gas stream. By creating a deposition surface with such an orientation may be the removal of pollutants from the flue gas before reaching one of the heating surfaces elevated become. In particular, you can at the deposition surface related to the volume of construction more relevant pollutants are deposited, as on the boiler walls, where the flue gas flows past.
Im Gegensatz zu den Oberflächen der Heizflächen, die beispielsweise in Überhitzern, Verdampfern, Economisern oder so genannte Wärmefallen vorgesehen sind, ist es bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Abscheidungsfläche gewollt, dass sich Schadstoffe an dieser abscheiden. Die Abscheidungsfläche kann somit auch als Schadstofffalle bezeichnet werden. Somit kann die Anordnung von z.B. Rohren der Schadstofffalle so gewählt werden, dass eine möglichst weitgehende Abscheidung der schädlichen Stoffe aus dem Rauchgas erreicht wird. Die Vorteile des Vorsehens einer solchen Schadstofffalle wurden bereits unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.In contrast to the surfaces of the heating surfaces, which are provided for example in superheaters, evaporators, economizers or so-called heat traps, it is intended in the inventively provided deposition surface that pollutants deposit on this. The deposition surface can thus also be referred to as pollutant trap. Thus, the arrangement of eg pipes of pollutant trap so be chosen that the greatest possible separation of the harmful substances from the flue gas is achieved. The advantages of providing such a pollutant trap have already been described with reference to the device according to the invention.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Abscheidungsfläche so eingestellt, dass diese geringer ist als die Rauchgastemperatur in der Umgebung der Abscheidungsoberfläche. Besonders bevorzugt ist die Temperatur der Abscheidungsoberfläche geringer als die Temperatur der der Abscheidungsfläche nachgeschalteten Heizflächen.Preferably the temperature of the deposition surface is adjusted so that these is lower than the flue gas temperature in the vicinity of the deposition surface. Especially Preferably, the temperature of the deposition surface is lower as the temperature of the deposition surface downstream heating surfaces.
Die Einstellung der Temperatur der Abscheidungsfläche kann durch eine Kühlung der Abscheidungsfläche von innen erfolgen. Hierzu kann Kühlmedium durch die beispielsweise rohrförmige Abscheidungsfläche geführt werden.The Setting the temperature of the deposition surface can be achieved by cooling the deposition surface done from the inside. For this purpose, cooling medium through the example tubular Abscheidungsfläche be performed.
Zusätzlich oder alternativ zu der Kühlung kann die Abscheidungsfläche mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Die Vorteile dieser Maßnahme wurden bereits unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.Additionally or alternatively to the cooling can the deposition area be charged with electric power. The advantages of this measure have already been with reference to the device according to the invention described.
Vorzugsweise wird die Temperatur an der Abscheidungsfläche durch Reinigen der Abscheidungsoberflächen aufrechterhalten. Durch die Kontinuität der Temperatur der Abscheidungsfläche können die chemischen und/oder physikalischen Vorgängen an der Abscheidungsoberfläche gezielt beeinflusst werden. Ist ein Reinigungsschritt vorgesehen, so kann als Abscheidungsfläche auch beispielsweise eine Heizfläche, insbesondere die Wärmefalle, dienen.Preferably For example, the temperature at the deposition surface is maintained by cleaning the deposition surfaces. Through the continuity the temperature of the deposition surface, the chemical and / or physical processes at the deposition surface be specifically influenced. Is a cleaning step provided so can as a deposition surface also, for example, a heating surface, especially the heat trap, serve.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Reinigungsmedium, vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeit, über eine Reinigungsvorrichtung eingebracht und die Reinigungsvorrichtung ist horizontal ausgerichtet. Besonders bevorzugt wird bei einer solchen Reinigungsvorrichtung, die beispielsweise eine Lanze darstellen kann, das Reinigungsmedium von der Reinigungsvorrichtung in unter anderen vertikaler Richtung abgegeben. Somit wird eine vertikale Reinigungsebene definiert, in der die Abscheidungen an den Abscheidungsflächen abgetragen beziehungsweise entfernt werden können.According to one embodiment is the cleaning medium, preferably a cleaning liquid, over a Cleaning device introduced and the cleaning device is aligned horizontally. Particular preference is given to a Such cleaning device, which may for example be a lance, the cleaning medium from the cleaning device in among others vertical direction. Thus, a vertical cleaning level defined, in which the deposits on the deposition surfaces removed or can be removed.
Besonders bevorzugt wird die Reinigungsvorrichtung in Rauchgasrichtung vor oder nach einer Abscheidungsfläche bzw. zwischen mindestens zwei Abscheidungsoberflächen, z.B. Rohre der Abscheidungsfläche, gebracht. In letzteren Fall können bei geeigneter Geometrie der Reinigungsvorrichtung, insbesondere der Auslassöffnungen an der Reinigungsvorrichtung, mit einer Reinigungsvorrichtung gleichzeitig mindestens zwei Abscheidungsoberflächen beziehungsweise Rohre gereinigt werden. Um das Einführen der Reinigungsvorrichtung zwischen Abscheidungsflächen gewährleisten zu können, werden insbesondere Reinigungsvorrichtungen geringer Höhe beziehungsweise geringen Durchmessers verwendet.Especially Preferably, the cleaning device is in the flue gas direction or after a deposition area or between at least two deposition surfaces, e.g. Pipes of the deposition surface, brought. In the latter case can with suitable geometry of the cleaning device, in particular the outlet at the cleaning device, with a cleaning device at the same time at least two deposition surfaces or tubes getting cleaned. To introduce ensure the cleaning device between deposition surfaces to be able to In particular, low-level cleaning devices are used small diameter used.
Das Reinigungsmedium stellt vorzugsweise Wasser dar. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere beim Einbringen des Reinigungsmediums unter geringem Druck in unmittelbarer Nähe zu der Abscheidungsfläche, kann dieses Reinigungsmittel ausreichen, um den Belag auf der Abscheidungsfläche von dieser zu entfernen. Aggressive Reinigungsmittel, die zu einer Beschädigung der Oberfläche führen könnten, sind nicht erforderlich.The Cleaning medium is preferably water. With the method according to the invention, in particular when introducing the cleaning medium under low Pressure in the immediate vicinity to the deposition area, This cleaning agent may be sufficient to remove the coating on the deposition surface of this to remove. Aggressive detergents that damage the surface to lead could, are not mandatory.
Die Reinigungsflüssigkeit wird beispielsweise unter geringem Druck, besonders bevorzugt im Bereich von kleiner als 10 bar, vorzugsweise kleiner als 6 bar, von der Reinigungsvorrichtung abgegeben.The cleaning fluid is for example under low pressure, particularly preferably in Range of less than 10 bar, preferably less than 6 bar, discharged from the cleaning device.
Die Reinigungsvorrichtung wird während der Reinigung der Abscheidungsoberfläche vorzugsweise in horizontaler Richtung bewegt. Auf diese Weise kann eine Reinigungsebene, die bei vertikaler Abgabe des Reinigungsmittels in vertikaler Richtung steht entlang der Abscheidungsoberfläche verschoben werden und so die gesamte Fläche auf die gleiche Art und mit der gleichen Intensität gereinigt werden.The Cleaning device is during the cleaning of the deposition surface preferably in horizontal Direction moves. In this way, a cleaning level, the with vertical release of the cleaning agent in the vertical direction is moved along the deposition surface and so on the entire area cleaned in the same way and with the same intensity become.
Die Reinigung erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise während des Betriebs der thermischen Anlage. Diese Reinigung während des Betriebes der thermischen Anlage hat den Vorteil, dass ein Herunterfahren der Kessellast nicht notwendig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann darüber hinaus der abgelöste Belag der Abscheidungsflächen allein oder zusammen mit weiteren Abträgen aus dem Kessel entfernt werden. Aufgrund der geringen Menge an Reinigungsflüssigkeit, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren notwendig ist, können die Stäube und Beläge in der Regel trocken ausgefördert werden. Weiterhin sind während des Betriebes der thermischen Anlage die Temperaturbedingungen gegeben, die für das Ablösen der Beläge von der Abscheidungsfläche durch Wärmeentzug notwendig sind.The Cleaning is carried out according to the invention preferably while the operation of the thermal plant. This cleaning during the Operation of the thermal plant has the advantage of a shutdown the boiler load is not necessary. With the method according to the invention can over it beyond the detached one Surface of the deposition surfaces removed from the boiler alone or together with other discharges become. Due to the small amount of cleaning fluid, in the method according to the invention necessary, can the dusts and coverings usually discharged dry become. Continue to be during given the temperature conditions of the operation of the thermal plant, the for the detachment the pads from the deposition surface by heat extraction necessary.
Mit der vorliegenden Erfindung wird es somit möglich ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um den Korrosionsangriff auf die Heizflächen eines Kessels, welche nach dem Stand der Technik nur unzureichend vor Korrosionsangriff geschützt werden können, zu verhindern, die Standzeiten der Heizflächen zu verlängern, um schlussendlich die Anlagenbetriebszeiten zu erhöhen. Ferner können im größeren Umfang Stäube aus dem Rauchgas entfernt werden, wodurch die nachfolgenden Heizflächen weniger belegt werden. Dadurch ist mit einer verbesserten Wärmeübertragung und einem verringerten Strömungswiderstand zu rechnen.With The present invention thus makes possible a method and a method To create a device to prevent corrosion on the heating surfaces of a Kessels, which according to the prior art, only inadequate Protected against corrosion can be to prevent the service life of the heating surfaces to extend Finally increase the plant operating times. Furthermore, in larger scope dusts be removed from the flue gas, whereby the subsequent heating surfaces less be occupied. This is with an improved heat transfer and a reduced flow resistance to count.
Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen erläutert, die möglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen. Insbesondere zeigen:The Invention will be described again below with reference to the attached Illustrated illustrations, the possible embodiments of the present invention. In particular show:
Die
vorliegende Erfindung wird im Wesentlichen unter Bezugnahme auf
eine Gegenstromfeuerung mit 4-Zug-Vertikalkessel beschrieben. Der
schematische Aufbau eines solchen Kessels ist in
Die
thermische Anlage, die in der
Als
so genannte „Schadstofffalle" dient ein Rohrsystem
Das
Rohrsystem
Die Abscheidung aus der Gasphase basiert im Wesentlichen auf der Kondensation insbesondere chloridischer Gase. Einige Kondensationstemperaturen zeigt Tabelle 1. Tabelle 1: Siede- und Schmelzpunkttemperaturen von ausgewählten Chloriden The deposition from the gas phase is based essentially on the condensation, in particular of chloridic gases. Some condensation temperatures are shown in Table 1. Table 1: Boiling and melting point temperatures of selected chlorides
Die Abscheidung aus der flüssigen und festen Phase kann zahlreichen unterschiedlichen Mechanismen unterliegen [vgl. Warnecke, R.: Korrosion unter Berücksichtigung von Strömungsgeschwindigkeit und Reaktionsenthalpie. In: Born, M.: Rauchgasseitige Dampferzeugerkorrosion (Erfahrungen bei der Schadensminderung). Freiberg: Verlag Saxonia Standortentwicklungs- und – verwaltungsgesellschaft mbH, 2003]. Vor Allem die der Abscheidung nachfolgende Sulfatisierung der Chloride setzt aggressive Chlor-Spezies frei, die die Rohrwand durch Korrosion schädigen können. Ein weiterer korrosionsrelevanter Mechanismus ist die Lösung des Rohrmaterials in flüssigen Chloridschmelzen. Wird die Rohrwandtemperatur niedrig gehalten, so können einerseits die Schadstoffe an der Schadstofffalle abgeschieden werden und andererseits kann bei genügend niedriger Rohrwandtemperatur der Schadstofffalle die Reaktionsgeschwindigkeit der chemischen, korrosiven Prozesse vor Ort so stark reduziert werden, dass technisch und wirtschaftlich zufrieden stellende Standzeiten der Schadstofffalle erreicht werden können. Die Folge ist eine Verminderung der Schadstofffracht für die nachgeschalteten Heizflächen und somit schlussendlich ebenfalls eine Erhöhung deren Standzeiten.The Deposition from the liquid and solid phase can be many different mechanisms subject [cf. Warnecke, R .: Corrosion under consideration of flow velocity and reaction enthalpy. In: Born, M .: Flue gas-side steam generator corrosion (Experience in mitigation). Freiberg: Publisher Saxonia Site Development and Management Company mbH, 2003]. Above all, the deposition subsequent sulfation The chlorides release aggressive chlorine species that are the pipe wall due to corrosion can. Another corrosion relevant mechanism is the solution of the Pipe material in liquid Chloride melts. If the tube wall temperature is kept low, so can one hand the pollutants are deposited on the pollutant trap and on the other hand can be at enough lower Pipe wall temperature of the pollutant trap the reaction rate the chemical, corrosive processes on the ground are reduced so much that technically and economically satisfactory service life of the Pollutant trap can be achieved. The result is a reduction the pollutant load for the downstream heating surfaces and thus also an increase in their service lives.
Eine
gegebenenfalls in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene
Reinigungsanlage ist in
Zur
Automatisierung des Reinigungsverfahrens kann z.B. nach Eintreten
der Auslassöffnung
Es
hat sich gezeigt, dass bereits geringe Mengen unbehandelten Wassers
bei geringem Vordruck gute bis sehr gute Reinigungswirkung zeigen.
Dies verbessert sich, wenn die Reinigungsfahrten öfter wiederholt werden
und zwischen den Wiederholungen sich der Kessel in Bezug auf die
Temperatur regenerieren kann. Eine Kessellastabsenkung während der
Reinigung ist nicht notwendig. Die abgelösten Stäube und Beläge können über den Trichter
Schließlich ist
in den
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Mit der Erfindung wird allgemein ein Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus Rauchgasen in Verbrennungsanlagen geschaffen, bei dem eine Abscheidungsfläche, beispielsweise in Form eines Rohrsystems (Schadstofffalle) in den Rauchgasweg eingebracht wird, dieses Rohrsystem sich im Kessel befindet, in der Einbaulage sich vor den zu schützenden Heizflächen befindet und vorzugsweise im Kreislauf des Kessels eingebunden ist. Hierbei kann die Einspeisung in das Rohrsystem (Schadstofffalle) mit niedrigerer Temperatur als die Umgebungstemperatur der nachgeschalteten Heizflächen erfolgen und durch die niedrigere Oberflächentemperatur des Rohrsystems der Schadstofffalle die Schadstoffe aus der Gasphase abscheiden und sich als flüssige und/oder feste Beläge auf dem Rohrsystem der Schadstofffalle niederschlagen. Wird die Abscheidungsfläche, insbesondere das Rohrsystem, durch eine Reinigungsanlage gereinigt, so können die vom Rohrsystem gelösten Stäube und Belege im Allgemeinen trocken durch die Kesselascheaustragsysteme ausgetragen werden. Die Auswahl der Parameter Oberfläche und Anordnung des Rohrsystems, Temperatur und Einbaulage können bei der vorliegenden Erfindung so gewählt werden, dass diese auf den bestimmungsgemäßen Betrieb des Kessels nur geringe Nebenwirkungen hinsichtlich der Parameter Dampfdruck, Dampftemperatur und Dampfmenge des Kessels haben.The The invention is not limited to the illustrated embodiment. With The invention generally relates to a method for the separation of pollutants created from flue gases in incinerators, in which a deposition surface, for example introduced in the form of a pipe system (pollutant trap) in the flue gas path is, this pipe system is in the boiler, in the installed position to be protected from the ones to be protected heating surfaces is located and is preferably integrated in the cycle of the boiler. In this case, the feed into the pipe system (pollutant trap) at a lower temperature than the ambient temperature of the downstream one heating surfaces done and by the lower surface temperature of the pipe system the pollutant trap the pollutants from the gas phase and as liquid and / or solid coverings precipitate on the pipe system of the pollutant trap. Will the Deposition surface, especially the pipe system, cleaned by a cleaning system, so can the solved by the pipe system dusts and vouchers generally dry through the boiler ash discharge systems be discharged. The selection of the parameters surface and Arrangement of the pipe system, temperature and mounting position can be at of the present invention are chosen so that these the intended operation the boiler only minor side effects in terms of parameters Have steam pressure, steam temperature and steam quantity of the boiler.
Die Zufuhr des Reinigungsmediums erfolgt vorzugsweise über eine horizontal liegende Lanze, die durch die Seitenwand des Kessels eingeführt wird und an der eine Düse angebracht ist, welche das Reinigungsmedium ausbringt. Vorzugsweise erfolgt die Ausbringung des Reinigungsmediums symmetrisch, um somit keine Reaktionskräfte auf die Lanze zu bewirken. Die Anlage zum Reinigen der Abscheidungsfläche kann mobil ausgebildet werden. Weiterhin kann die Anlage manuell, semiautomatisch oder vollautomatisch betrieben werden. Vorzugsweise weist die Reinigungsanlage eine niedrige Bauform auf. Hierdurch kann diese zwischen die Rohre der Rohrsysteme gelangen.The Supply of the cleaning medium is preferably carried out via a horizontal lance, passing through the side wall of the boiler introduced and at the one nozzle is attached, which brings out the cleaning medium. Preferably the application of the cleaning medium takes place symmetrically, thus no reaction forces to effect the lance. The plant for cleaning the deposition surface can be mobile be formed. Furthermore, the system can be manually, semi-automatically or operated fully automatically. Preferably, the cleaning system a low design. This allows them between the pipes get the pipe systems.
Der Austrittswinkel des Reinigungsmediums wird den Anforderungen aus Geometrie der Rohrsysteme und verfahrenstechnischen Gegebenheiten angepasst.Of the Exit angle of the cleaning medium will meet the requirements Geometry of the pipe systems and process engineering conditions customized.
Weiterhin können Endlagen der Reinigungsanlage vorgegeben sein. Diese Endlagen können für einen Automatikbetrieb überwacht werden. Die Reinigungsanlage kann darüber hinaus für einen Automatikbetrieb über eine Drucküberwachung und/oder einer Mengenregelung für das Reinigungsmedium verfügen. Die Einfahrtiefe der Reinigungsanlage kann über die Endlagen der Reinigungsanlage geregelt werden. Für den automatischen Betrieb der Reinigungsanlage kann eine Steuerung vorgesehen sein.Farther can End positions of the cleaning system to be specified. These end positions can be monitored for automatic operation become. In addition, the cleaning system can be used for one Automatic operation via a pressure monitor and / or a quantity regulation for have the cleaning medium. The entry depth of the cleaning system can be exceeded via the end positions of the cleaning system be managed. For The automatic operation of the cleaning system can be a control be provided.
- 11
- Lanzelance
- 22
- Düsejet
- 33
- Flexible Verbindungflexible connection
- 44
- Antriebdrive
- 55
- Endschalterlimit switch
- 66
- Endschalterlimit switch
- 77
- Steuerrollecontrol roller
- 88th
- Magnetventilmagnetic valve
- 99
- Mengenregelungvolume control
- 1010
- Mengenmessungquantity measurement
- 1111
- Druckwächterpressure switch
- 1212
- Steuerungcontrol
- 1313
- Schieberpusher
- 1414
- Absperrungbarrier
- 1515
- Feuerraumfirebox
- 1616
- Erster Kesselzugfirst boiler pass
- 1717
- Zweiter Kesselzugsecond boiler pass
- 1818
- Dritter Kesselzugthird boiler pass
- 1919
- Vierter Kesselzugfourth boiler pass
- 2020
- Trichterfunnel
- 2121
- Wärmefalleheat trap
- 2222
- Überhitzersuperheater
- 22.122.1
- Überhitzerpaket 1Superheater package 1
- 22.222.2
- Überhitzerpaket 2Superheater package 2
- 22.322.3
- Überhitzerpaket 3Superheater package 3
- 22.422.4
- Überhitzerpaket 4Superheater package 4
- 2323
- Economisereconomizer
- 23.123.1
- Economiser 1economizer 1
- 23.223.2
- Economiser 2economizer 2
- 23.323.3
- Economiser 3economizer 3
- 23.423.4
- Economiser 4economizer 4
- 2424
- Rohrsystem der Schadstofffallepipe system the pollutant trap
Claims (22)
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