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DE102014005508A1 - Verfahren und Anlage zur Entstickung von Rauchgasen mit SNCR (Selektive nichtkatalytische Reduktion) und nachgeschaltetem Katalysator zum Ammoniakabbau - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Entstickung von Rauchgasen mit SNCR (Selektive nichtkatalytische Reduktion) und nachgeschaltetem Katalysator zum Ammoniakabbau Download PDF

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DE102014005508A1
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Heiko Schürmann
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KHD Humboldt Wedag AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen (1) und eine korrespondierende Anlage, wobei die Rauchgase (1), die in einem Drehrohrofen (2) zur Sinterung von Zementklinker entstehen, in eine Calcinierungszone (3) zur Entsäuerung von Rohmehl geleitet werden, in die Calcinierungszone (3) wässrige Ammoniaklösung, Ammoniak (NH3) oder Ammoniak freisetzende Stoffe (6) zur Entstickung der Rauchgase (1) gemäß dem Verfahren der Selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) eingedüst werden und der Rauchgasstrom zusammen mit einem bei der Entstickung entstehenden Ammoniak(6)-Schlupf durch einen Wärmetauscher (9) und mindestens eine Vorrichtung zur Entstaubung (10) geleitet wird. Erfindungsgemäß ist ein Führen des Rauchgasstroms aus dem Wärmetauscher (9) durch eine Wärmetauscher-Abgasleitung (11) über einen Katalysator (12) zum Abbau von überschüssigem Ammoniak (6) mit im Rauchgas (1) enthaltenen Resten von Stickoxid entsprechend einem Verfahren der Selektiven katalytischen Reduktion (SCR) vorgesehen, wobei der Katalysator (12) in einem in der Wärmetauscher-Abgasleitung (11) vorgesehenen Reaktor (13) angeordnet ist und nur so groß zu dimensionieren ist, wie es für ausreichenden Ammoniak(6)-Abbau erforderlich ist. Dies hat den Vorteil, vergleichsweise kleine Katalysatoren (12) einsetzen zu können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen, wobei die Rauchgase, die in einem Drehrohrofen zur Sinterung von Zementklinker entstehen, in eine Calcinierungszone zur Entsäuerung von Rohmehl geleitet werden, in die Calcinierungszone wässrige Ammoniaklösung, Ammoniak (NH3) oder Ammoniak freisetzende Stoffe zur Entstickung der Rauchgase gemäß dem Verfahren der Selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) eingedüst werden und der Rauchgasstrom zusammen mit einem bei der Entstickung entstehenden Ammoniak-Schlupf durch einen Wärmetauscher und mindestens eine Vorrichtung zur Entstaubung geleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine korrespondierende Anlage zur Entstickung von Rauchgasen, aufweisend einen Drehrohrofen zur Sinterung von Zementklinker, eine Calcinierungszone zur Entsäuerung von Rohmehl, bevorzugt ausgebildet in einem Ofensteigschacht und/oder einem Calcinator, mindestens eine Vorrichtung zur Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung, Ammoniak (NH3) oder Ammoniak freisetzenden Stoffen in die Calcinierungszone und einen Wärmetauscher mit mindestens einer an den Wärmetauscher anschließenden Vorrichtung zur Entstaubung von Rauchgas und eine hieran anschließende Wärmetauscher-Abgasleitung.
  • Bei der Herstellung von Zement wird silikathaltiges und carbonathaltiges Rohmehl in einem Drehrohrofen zu Zementklinker gesintert. Bei den hierfür notwendigen hohen Temperaturen in den Brennerflammen im Drehrohrofen entstehen Stickoxide (NOx) durch Verbrennung des in der atmosphärischen Luft enthaltenen Stickstoffs. Eine weitere Stickoxidquelle ist ggf. im Brennstoff vorhanden, der zur Erzeugung der Wärme im Drehrohrofen verwendet wird. Für die Emission von Stickoxiden gibt es jedoch von Gesetzgeberseite vorgeschriebene Grenzwerte, da Stickoxide eine Reihe negativer Auswirkungen auf Mensch und Umwelt haben. Insbesondere sind Stickoxide Verursacher sauren Regens; darüber hinaus tragen sie zum Abbau von Ozon in der Stratosphäre sowie zur globalen Erwärmung bei. Bei der Herstellung von Zement, wie auch bei anderen Feuerungseinrichtungen, müssen daher Verfahren zur Entstickung der Rauchgase eingesetzt werden, die den Drehrohrofen in der dem Materialstrom entgegen gesetzten Richtung verlassen. Sie strömen in eine Calcinierungszone, in der das Rohmehl entsäuert wird. Die Zone ist im häufigsten Falle im Ofensteigschacht oder in einem Calcinator bzw. in einem Ofensteigschacht und in einem anschließenden Calcinator ausgebildet.
  • Ein erster Schritt zur Stickoxid-Reduzierung ist mit dem in der EP0854339A1 beschriebenen Verfahren gegeben, die Zuführung der Kühlzonenabluft sowie die Zugabe des vorgewärmten Gutes gestuft durchzuführen, so dass für die Stickoxid-Reduzierung günstige Temperaturfenster in der Calcinierungszone gegeben sind. Für eine noch stärkere Reduzierung der Stickoxidanteile im Rauchgas kann in den Reaktionsraum der Calcinierungszone Ammoniak (NH3) zugegeben werden. Hierzu wird eine wässrige Ammoniaklösung, Ammoniak bzw. ein Ammoniak freisetzender Stoff an einer oder mehreren geeigneten Stellen in die Calcinierungszone bzw. in den Ofensteigschacht und/oder den Calcinator eingedüst. Die Entstickung beruht hierbei auf dem bekannten Verfahren der Selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR), bei dem Ammoniak durch Thermolyse mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser (vorzugsweise in einem Temperaturfenster von 900° bis 1000°C) umgesetzt wird.
  • Das herkömmliche SNCR-Verfahren ist durch die Problematik limitiert, dass überschüssiges Ammoniak, das nicht an der Stickoxid-Reduktionsreaktion teilnimmt, der sogenannte Ammoniak-Schlupf, aus der Anlage emittiert wird. Ammoniak besitzt jedoch ebenfalls schädliche Wirkungen für Mensch und Umwelt, beispielsweise können chronische Atemwegserkrankungen aufgrund von Ammoniak entstehen. Eine Grenzwertsetzung seitens des Gesetzgebers in naher Zukunft ist als wahrscheinlich anzusehen. Der Schlupf von Ammoniak ist umso größer, je mehr Stickoxide reduziert werden müssen. Um einen immer weiter reichenden Abbau von Stickoxiden ohne erhebliche Ammoniakemission zu erreichen, wird daher die Entstickung inzwischen auch nach dem Verfahren der Selektiven katalytischen Reduktion (SCR) vorgenommen, wie es z. B. in EP2444145A1 beschrieben wird. Beim SCR-Verfahren werden die Stickoxide durch eine chemische Reaktion mit Ammoniak an einem Katalysator reduziert, woraus Stickstoff und Wasser als Produkte hervorgehen. Häufig bestehen die Katalysatoren dabei aus Titandioxid, Vanadiumpentoxid und/oder Wolframdioxid. Obwohl dieses Verfahren einerseits eine sehr leistungsstarke Entstickung von Rauchgasen bietet, hat es andererseits den Nachteil, dass in der technischen Anwendung bei der Zementherstellung sehr große Katalysatorvolumina mit mehreren Katalysatorlagen verbaut werden müssen. Eine solche Technologie geht mit sehr hohen Investitionskosten und Betriebskosten (bei Wartung, Reparatur und Reinigung) aufgrund der großen Katalysatoren einher. Darüber hinaus führen große Katalysatorvolumina zu entsprechend starken Druckabfällen im Gasvolumenstrom.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur leistungsstarken Entstickung von Rauchgasen bei nur geringer Ammoniakemission vorzuschlagen, das für den Einsatz bei der Zementherstellung geeignet ist und bei dem Katalysatoren eingesetzt werden können, deren Volumen im Vergleich zu herkömmlichen, insbesondere beim SCR-Verfahren eingesetzten Katalysatoren vorteilhaft kleiner ausfällt. Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine zu diesem Verfahren korrespondierende Anlage zur Entstickung von Rauchgasen vorzuschlagen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Anlage zur Entstickung von Rauchgasen mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in den Unteransprüchen zu Anspruch 6 angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also vorgesehen, den Rauchgasstrom nach der SNCR-Phase der Entstickung einem Katalysator zuzuführen. Nachdem die Rauchgase die Calcinierungszone verlassen haben, strömen sie dabei im Verfahren durch einen im Prozess der Zementherstellung üblichen Wärmetauscher mit anschließender Entstaubung. Sodann wird das entstaubte Rauchgas durch die Wärmetauscher-Abgasleitung in einen Reaktor geleitet, in dem der Katalysator angeordnet ist. Der Katalysator erfüllt die Aufgabe, eine Reduktion des Ammoniakanteils im Rauchgas zu bewirken. Entsprechend den eingangs beschriebenen, beim SCR-Verfahren eingesetzten Katalysatoren wird an ihm die Reaktion zwischen dem Ammoniak-Schlupf und Stickoxiden katalysiert. Bei den Stickoxiden handelt es sich um den Stickoxidanteil, der, wenn auch unterhalb des Grenzwertes, so aber doch in nicht verschwindendem Maße noch im Rauchgas enthalten ist. Der Katalysator wird hier also nicht (vorrangig) für eine Reduzierung von Stickoxiden, sondern zur weitreichenden Absenkung des Ammoniakanteils im Rauchgas in der Wärmetauscher-Abgasleitung eingesetzt. Dies hat zur Folge, dass der Katalysator erheblich kleiner ausfallen kann als ein Katalysator, der bei der Zementherstellung für die Entstickung nach dem herkömmlichen SCR-Verfahren eingesetzt werden muss. Das kleine Katalysatorvolumen des Katalysators in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anlage führt zu vergleichweise geringen Investitions- und Betriebskosten und zu geringerem Druckabfall im Abgasvolumenstrom.
  • Aufgrund der Reduktion der emittierten Ammoniakmenge im nachgeschalteten Katalysator kann ohne besondere Berücksichtigung eines gegebenenfalls erheblichen Ammoniakschlupfes eine große Menge an Ammoniak, insbesondere durch Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung in die Calcinierungszone, während der SNCR-Phase des Verfahrens zugegeben werden. Mit solchermaßen erhöhten Ammoniakmengen lassen sich auch sehr restriktiv gefasste Grenzwerte für die Stickoxidemission erreichen, wobei gleichzeitig aufgrund der Wirkung des Katalysators keine beachtliche Ammoniakemission auftritt.
  • Mit der einzudüsenden Menge der wässrigen Ammoniaklösung, des Ammoniaks oder der Ammoniak freisetzenden Stoffe wird erfindungsgemäß die Stickoxidemission bei in Gasstromrichtung hinter dem Katalysator erfolgender Abgabe des Rauchgases in die Umwelt gesteuert. Hierzu wird der Stickoxidgehalt kontinuierlich oder in regelmäßigen, kurzen Zeitabständen im Rauchgas, das beispielsweise durch einen Kamin in die Atmosphäre freigesetzt wird, kontrolliert. In bevorzugter Ausführung der Erfindung wird die einzudüsende Menge so eingestellt, dass der je vorgegebene Grenzwert für die Abgabe von Stickoxiden in die Umwelt erreicht oder unterschritten wird und daher keine weiteren Schritte der Entstickung notwendig werden.
  • Als Katalysator für den Abbau von Ammoniak mit den Resten von Stickoxiden NOx, die noch im Rauchgasvolumenstrom enthalten sind, wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein gattungsgemäßer Wabenkatalysator oder ein gattungsgemäßer Plattenkatalysator eingesetzt, wobei unter anderem Titandioxid, Vanadiumpentoxid und/oder Wolframdioxid eingesetzt werden können, um die Reaktion der Stickoxide mit dem Ammoniak zu katalysieren. Das Rauchgas wird vom Wärmetauscher/Entstauber durch die Wärmetauscher-Abgasleitung zum Katalysator geführt, der in einem Reaktor angeordnet ist. Der Abgasstrom, der den Reaktor verlässt, wird üblicherweise nach Durchgang durch einen Verdichter einem Kamin zur Abgabe in die freie Atmosphäre zugeführt. Der Katalysator dient dem Abbau von überschüssigem Ammoniak mit Stickoxiden. Die Menge der Stickoxide im Rauchgasvolumenstrom wurde bereits in der SNCR-Stufe des Verfahrens auf (bzw. unter) den aktuell geforderten Emissionsgrenzwert gemindert, wobei sich noch Reste von Stickoxiden im Rauchgasstrom, der durch die Wärmetauscher-Abgasleitung den Katalysator erreicht, befinden. Da der Katalysator lediglich dem Abbau von Ammoniak-Schlupf dient, kann die Dimensionierung des Katalysators erheblich kleiner ausfallen als bei den Katalysatoren, die in SCR-Verfahren bei der Zementherstellung üblicherweise zum Abbau der vergleichweise großen Menge an nitrosen Gase mithilfe von Ammoniak eingesetzt werden müssen. Ein kleineres Katalysatorvolumen bietet eine Reihe wichtiger Vorteile gegenüber größeren Volumina: Investition und Betrieb des Katalysators sind wirtschaftlich günstiger, der Druckverlust im Reaktor ist geringer und die Reinigung des Katalysators gestaltet sich einfacher. In bevorzugter Ausführung der Erfindung wird im Reaktor nur eine Katalysatorlage angeordnet. In dem Reaktor wird ferner eine Vorrichtung vorgesehen, die eine weitere Katalysatorlage aufnehmen kann. Im Falle, dass die im Prozess befindliche Katalysatorlage ausgetauscht werden muss, kann somit gleichzeitig zu ihrem Ausbau der Einbau einer anderen Katalysatorlage in die bis dahin unbelegte Vorrichtung erfolgen, was den Katalysator-Wechselvorgang vorteilhaft verkürzt. Beim nächsten Wechsel wird wieder die erste Vorrichtung zur Aufnahme einer Katalysatorlage bestückt.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht im Bereich der Wärmetauscher-Abgasleitung eine Bypassleitung vor. Wird der Katalysator gerade gewartet, repariert oder treten unvorhergesehene Funktionsstörungen des Katalysators auf, kann der Abgasstrom aus dem Wärmetauscher auf diese Weise den Katalysator umgehen. Wenn die Bestimmungen für die Grenzwerte bezüglich Ammoniakemission es zulassen, wird das Rauchgas über einen motorischen Verdichter und durch einen Kamin direkt in die freie Atmosphäre abgegeben. Diese nur über einen kurzen Zeitraum erfolgende Abgasführung ist dem erheblichen wirtschaftlichen Schaden vorzuziehen, der durch Herunterfahren der Anlage zur Zementproduktion im Bereich der Calcinierung und Sinterung entstehen würde. Ferner kann die Zugabe von Ammoniak in dieser Phase soweit reduziert werden, wie die NOx-Grenzwerteinhaltung gewährleistet ist. Für die Absperrung des Weges des Abgasstromes durch den Katalysator, ebenso wie für die im Normalfall getätigte Absperrung der Bypassleitung werden jeweils Bauteile zur Absperrung bzw. Durchflussregelung von Gasströmen in Rohrleitungen verwendet wie beispielsweise Absperrschieber, Absperrklappen, Kugelhähne oder Ventile.
  • Nach der Phase des SNCR-Verfahrens wird erfindungsgemäß das Rauchgas unmittelbar nach der Durchströmung des Wärmetauschers in mindestens eine Vorrichtung zur Abscheidung von Staubpartikeln aus dem Rauchgas geleitet. Üblicherweise werden auf der Wirkung von Zentrifugalkräften beruhende Zyklone verwendet. Auch ist der Einsatz von Elektro- und Gewebefiltern möglich, wobei der Gesamtwirkungsgrad des Systems ein wichtiger Auswahlparameter für den Entstaubertypus ist. Es gehört zu den Vorteilen des hier vorgeschlagenen Verfahrens, dass in den Katalysator bereits weitgehend entstaubtes Rauchgas strömt. Damit entfällt die Notwendigkeit einer in hoher Frequenz zur Vermeidung von Betriebsstillstand durchzuführenden, unwirtschaftlichen Abreinigung, wie sie bei Katalysatoren in Verfahren durchzuführen sind, bei denen nicht-entstaubtes Rauchgas durch einen SCR-Katalysator geführt wird. Durch vorherige Abscheidung erosiver Bestandteile im Rauchgas verlängert sich ferner die Lebensdauer des Katalysators.
  • Da auch trotz der Entstaubung des Rauchgasstromes aus dem Wärmetauscher noch geringe Mengen an Staubpartikeln im Rauchgasstrom enthalten sind, die sich zumindest zu einem gewissen Anteil auf dem Katalysator absetzen bzw. dessen feine Strukturen verstopfen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, im Verfahren die Oberfläche des Katalysators von Festkörperpartikeln abzureinigen. Hier werden bevorzugt gattungsgemäße Staubbläser eingesetzt, die mit Druckluft (und ggf. zusätzlichem Schalldruck) die betroffenen Flächen des Katalysators abreinigen. Auch die Reaktorwände können vorteilhaft in den Reinigungsprozess einbezogen werden. Unter empirischer Kenntnis des durchschnittlichen Ausmaßes der Verunreinigung wird die Abreinigung bevorzugt in geeigneten, regelmäßigen Abständen ohne Betriebsstillstand der Anlage durchgeführt.
  • Die SNCR-Prozessreaktionen erfordern spezifische thermodynamische Voraussetzungen, insbesondere das Vorliegen geeigneter Temperaturfenster. Die Zugabe von Ammoniak durch Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung, Ammoniak oder Ammoniak freisetzenden Stoffen in die bevorzugt in einem Ofensteigschacht und/oder einem Calcinator ausgebildete Calcinierungszone wird daher in Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von den faktischen Parametern der jeweiligen Anlage und Prozessführung in vorteilhafter Weise auf mehreren Eindüsebenen erfolgen. Die Eindüsung auf jeder der Ebenen wird dabei insbesondere in Abhängigkeit der dort vorherrschenden Temperaturverhältnisse zu- oder abgeschaltet, die durch entsprechende Vorrichtungen zur Messung der Gastemperaturen, z. B. durch das Verfahren der akustischen Gastemperaturmessung, im jeweiligen Abschnitt der Calcinierungszone gemessen werden. Ferner wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Eindüsung über je eine Eindüsungsvorrichtung pro Ebene vorgenommen, welche jeweils mindestens eine Düsenlanze aufweist. Die Steuerung der Düsenlanzen auf einer Ebene kann dabei unabhängig von der Steuerung der Düsenlanzen auf jeder anderen Ebene vorgenommen werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht begrenzt auf den Einsatz bei der Herstellung von Zement, sondern ist für alle Feuerungseinrichtungen geeignet, bei denen leistungsstarke Entstickung von Rauchgasen erforderlich ist. Grundsätzlich sind die für das SNCR-Verfahren und die dabei erfolgende Injektion von Ammoniak geeigneten chemischen und thermodynamischen Bedingungen erforderlich, sowie die geeigneten Bedingungen für den Abbau von überschüssigem Ammoniak mit Stickoxiden oder vergleichbar wirkenden Reaktionspartnern an einem Klein-Katalysator in einem dem SCR-Verfahren entsprechenden Vorgang.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine erfindungsgemäße Anlage zur Entstickung von Rauchgasen im vereinfachten, schematischen Querschnitt.
  • In 1 ist in einer erfindungsgemäßen Anlage zur Entstickung von Rauchgas 1 schematisch der Weg des Rauchgases 1 in demjenigen Ausschnitt der Zementherstellung dargestellt, der die Entstickung des Rauchgases 1 betrifft. Das Rauchgas 1 strömt aus dem Drehrohrofen 2 zur Sinterung von Zementklinker in die Calzinierungszone 3, die sich im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Teil des Ofensteigschachtes 4 und einen Calcinator 5 erstreckt. Gemäß dem SNCR-Verfahren wird soviel Ammoniak 6 als wässrige Lösung durch die Düsenlanzen 7 auf mehreren Ebenen in die Calcinierungszone 3 eingedüst, dass bei der Rauchgasemission 8 die für Stickoxide geltenden Grenzwerte eingehalten werden. Die Eindüsung wird gemäß den gemessenen Temperaturfenstern auf den einzelnen Ebenen gesteuert (nicht abgebildet). Das großteils entstickte Rauchgas 1 strömt zusammen mit dem überschüssigen, bei der Entstickung nicht umgesetzten Anteil Ammoniak 6 durch den Wärmetauscher 9, der zur Vorwärmung des Rohmehls für die Zementherstellung dient, und durch die im dargestellten Ausführungsbeispiel doppelt angelegte Vorrichtung zur Entstaubung 10, hier Zyklone, in die Wärmetauscher-Abgasleitung 11.
  • Das weitgehend von Festkörperpartikeln befreite Rauchgas 1 wird durch die Wärmetauscher-Abgasleitung 11 zum Katalysator 12 geleitet, der vorzugsweise als Waben- oder Plattenkatalysator ausgebildet und in einem Reaktor 13 angeordnet ist. Der Katalysator 12 kann vergleichweise klein dimensioniert sein und besteht vorzugsweise aus nur einer Lage. Gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird in Analogie zum SCR-Verfahren der Ammoniak-Schlupf am Katalysator 12 mit Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser weitgehend abgebaut, wobei die Stickoxide aus dem noch im Rauchgas 1 enthaltenen Stickoxidanteil stammen. Auf diese Weise kann es gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht werden, eine leistungskräftige Entstickung von Rauchgasen 1 durch exzessive Eindüsung von Ammoniak 6 während der SNCR-Phase vorzunehmen, ohne dass dies zu einer erheblichen Emission 8 von Ammoniak 6 im Rauchgas 1 führt.
  • Der Reaktor 13 verfügt vorzugsweise über eine Vorrichtung zur Aufnahme einer zweiten Katalysatorlage (nicht abgebildet). Muss wegen Wartung oder Verschleiß die im Betrieb befindliche Katalysatorlage ausgetauscht werden, so kann wirtschaftlich günstig zeitgleich zum Ausbau dieser Lage in der besagten Vorrichtung eine neue Katalysatorlage in den Reaktor 13 eingebaut werden. Während der Phase des Wechselns der Katalysatorlage sowie bei etwaigen anderen Problemen des Katalysator 12 bzw. Reaktors 13 kann der Strom des Rauchgases 1 in eine Bypassleitung 14 umgelenkt werden, die den Reaktor 13 umgeht. Ein System von Vorrichtungen zum Absperren 15 des Durchflusses des Rauchgases 1, beispielsweise Anordnungen von Absperrschiebern, Absperrklappen, Kugelhähnen oder Ventilen, regelt die Durchflussmengen des Rauchgases 1 durch den Reaktor 13 bzw. die Bypassleitung 14.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rauchgas
    2
    Drehrohrofen
    3
    Calcinierungszone
    4
    Ofensteigschacht
    5
    Calcinator
    6
    Ammoniak
    7
    Düsenlanze
    8
    Rauchgasemission
    9
    Wärmetauscher
    10
    Vorrichtung zur Entstaubung
    11
    Wärmetauscher-Abgasleitung
    12
    Katalysator
    13
    Reaktor
    14
    Bypassleitung
    15
    Vorrichtung zum Absperren
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0854339 A1 [0003]
    • EP 2444145 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen (1), wobei – die Rauchgase (1), die in einem Drehrohrofen (2) zur Sinterung von Zementklinker entstehen, in eine Calcinierungszone (3) zur Entsäuerung von Rohmehl geleitet werden, – in die Calcinierungszone (3) wässrige Ammoniaklösung, Ammoniak (NH3) oder Ammoniak freisetzende Stoffe (6) zur Entstickung der Rauchgase (1) gemäß dem Verfahren der Selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) eingedüst werden, und – der Rauchgasstrom zusammen mit einem bei der Entstickung entstehenden Ammoniak(6)-Schlupf durch einen Wärmetauscher (9) und mindestens eine Vorrichtung zur Entstaubung (10) geleitet wird, gekennzeichnet durch – Führen des Rauchgasstroms aus dem Wärmetauscher (9) durch eine Wärmetauscher-Abgasleitung (11) über einen Katalysator (12) zum Abbau von überschüssigem Ammoniak (6) mit im Rauchgas (1) enthaltenen Resten von Stickoxid an dem Katalysator (12) entsprechend einem Verfahren der Selektiven katalytischen Reduktion (SCR), wobei der Katalysator (12) in einem in der Wärmetauscher-Abgasleitung (11) vorgesehenen Reaktor (13) angeordnet ist und nur so groß zu dimensionieren ist, wie es für das je vorgegebene Ausmaß des Ammoniak(6)-Abbaus erforderlich ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zugabe von Ammoniak (6) durch Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung, Ammoniak oder Ammoniak freisetzenden Stoffen (6) in die bevorzugt in einem Ofensteigschacht (4) und/oder einem Calcinator (5) ausgebildete Calcinierungszone (3) auf mindestens zwei Eindüsebenen erfolgt, wobei jede Eindüsebene in Abhängigkeit von der Passung der in dieser Eindüsebene je gegebenen Temperaturen in das günstige Temperaturfenster der SNCR-Prozessreaktionen einzeln zu- und abgeschaltet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mit der einzudüsenden Menge der wässrigen Ammoniaklösung, des Ammoniaks oder der Ammoniak freisetzenden Stoffe (6) die Stickoxidemission bei in Gasstromrichtung hinter dem Katalysator (12) erfolgender Abgabe des Rauchgases (1) aus dem Wärmetauscher (9) in die Umwelt gesteuert wird und die einzudüsende Menge so eingestellt wird, dass der je vorgegebene Grenzwert für die Abgabe von Stickoxiden in die Umwelt erreicht oder unterschritten wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rauchgasstrom im Falle von Problemen, Reparatur oder Wartung des Katalysators (12) durch eine Bypassleitung (14) zur Umgehung des Katalysators (12) geleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberfläche des Katalysators (12) mit Druckluft von Festkörperpartikeln abgereinigt wird, wobei die Abreinigung bevorzugt in regelmäßigen, vom Verunreinigungsgrad abhängigen zeitlichen Abständen durchgeführt wird.
  6. Anlage zur Entstickung von Rauchgasen (1), aufweisend – einen Drehrohrofen (2) zur Sinterung von Zementklinker, – eine Calcinierungszone (3) zur Entsäuerung von Rohmehl, bevorzugt ausgebildet in einem Ofensteigschacht (4) und/oder einem Calcinator (5), – mindestens eine Vorrichtung zur Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung, Ammoniak (NH3) oder Ammoniak freisetzenden Stoffen (6) in die Calcinierungszone (3), und – einen Wärmetauscher (9) mit mindestens einer an den Wärmetauscher (9) anschließenden Vorrichtung zur Entstaubung (10) von Rauchgas (1) und eine hieran anschließende Wärmetauscher-Abgasleitung (11), dadurch gekennzeichnet, dass – in der Wärmetauscher-Abgasleitung (11) ein Reaktor (13) mit einem Katalysator (12) zum Abbau von Ammoniak (6) mit im Rauchgasstrom aus dem Wärmetauscher (9) enthaltenen Stickoxiden angeordnet ist, wobei der Katalysator (12) nur so groß dimensioniert ist, wie es für das je vorgegebene Ausmaß des Ammoniak(6)-Abbaus erforderlich ist.
  7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Eindüsung von wässriger Ammoniaklösung, Ammoniak oder Ammoniak freisetzenden Stoffen (6) in die Calcinierungszone (3) mindestens zwei Eindüsebenen vorgesehen sind, wobei – auf jeder Eindüsebene je eine der mindestens einen Vorrichtung zur Eindüsung angeordnet ist, wobei jede Vorrichtung zur Eindüsung mindestens eine Düsenlanze (7) aufweist, – auf jeder Eindüsebene eine Steuerung für die Durchflussmenge der mindestens einen Düsenlanze (7) vorgesehen ist, wobei die Steuerung für die mindestens eine Düsenlanze (7) auf einer Ebene unabhängig von der Steuerung der Düsenlanzen (7) auf allen anderen Ebenen ist, und – auf jeder Eindüsebene mindestens eine Vorrichtung zur Messung der Gastemperatur in dem korrespondierenden Abschnitt der Calcinierungszone (3) angeordnet ist, wobei die Steuerung der Durchflussmenge einer jeden Düsenlanze (7) an der Gastemperatur orientiert ist.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (12) vorzugsweise ein Wabenkatalysator oder ein Plattenkatalysator ist und im Reaktor (13) nur eine Katalysatorlage angeordnet ist, wobei im Reaktor (13) eine Vorrichtung zur Aufnahme einer zweiten Katalysatorlage vorgesehen ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Rauchgasstromrichtung hinter dem Wärmetauscher (9) eine Bypassleitung (14) zur Umgehung des Katalysators (12) angeordnet ist, wobei sowohl in der Bypassleitung (14) als auch direkt vor dem Katalysator (12) je mindestens eine Vorrichtung zum Absperren (15) des Durchflusses des Rauchgases (1) vorgesehen ist.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem den Katalysator (12) beinhaltenden Reaktor (13) mindestens ein Staubbläser zur Abreinigung der Katalysatoroberfläche angeordnet ist.
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