DE3740675A1 - Verfahren zur optimierten einduesung von ammoniak in selektiv-katalytische reaktoren - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur optimierten Eindüsung von Ammoniak in selektiv-kata­ lytische Reaktoren zur Entfernung von NO _X aus Rauchga­ sen durch mehrere Düsen an mehreren Punkten eines Git­ ters.

Bei der Entfernung von NO _X aus Rauchgasen durch Eindü­ sen von Ammoniak in selektiv-katalytische Reaktoren besteht das Problem, daß die Ammoniakmenge in Abhängig­ keit der NO _X -Menge eingedüst werden sollte, da nur bei einem optimalen Verhältnis zwischen Ammoniak und NO _X eine optimale Reduktion der NO _X -Werte möglich ist. Bei Eindüsung zu hoher Ammoniakwerte entsteht ein zu hoher Schlupf, der ebenfalls nicht akzeptiert werden kann. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß es notwendig ist, das eingedüste Ammoniak möglichst gleichmäßig mit den Rauch­ gasen zu vermischen. Bei den großen Durchmessern der Rauchgaskanäle ist dies nur noch möglich, wenn man das Ammoniak durch mehrere Düsen an mehreren Punkten eines Gitters eindüst und darüber hinaus durch Leitbleche für eine ausreichende Gleichverteilung sorgt. Dennoch beob­ achtet man anlagenspezifische und lastabhängige Strö­ mungsprofile des Rauchgases und der Ammoniakkonzentra­ tion im Rauchgas. Auch dies führt zu geringerer Wirk­ samkeit der selektiv-katalytischen Reaktoren einerseits und erhöhtem Schlupf an Ammoniak andererseits.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Eindüsung von Ammoniak in derartige selektiv-katalyti­ sche Reaktoren zur Entfernung von NO _X aus Rauchgasen zu optimieren, indem die Ammoniakmenge an jedem einzelnen Gitterpunkt von Düsen geregelt wird.

Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß die ein­ zelnen Düsen quasi-kontinuierlich geregelt werden gemäß zuvor ermittelter anlagenspezifischer, lastabhängiger Strömungsprofile des Rauchgases. Anstelle der bisher üblichen fest eingestellten Dosierventile an den ein­ zelnen Gitterpunkten wird erfindungsgemäß jede Düse mit einem Dosierventil versehen, welches frei wählbar ein­ gestellt werden kann. Die Regelung dieser Dosierventile erfolgt entsprechend der vorliegenden Erfindung gemäß zuvor ermittelter anlagenspezifischer, lastabhängiger Strömungsprofile des Rauchgases, so daß zumindest die Datenunterschiede bezüglich der Vermischung und Beauf­ schlagung der selektiv-katalytischen Reaktoren in Ab­ hängigkeit der Last weitgehend ausgeglichen werden.

Die Eindüsung von Ammoniak kann darüber hinaus noch weiter optimiert werden, indem die Regelung zusätzlich lastabhängige Schwankungen der NO _X -Belastung berücksich­ tigt. Derartige lastabhängige Schwankungen der NO _X -Be­ lastung können durch entsprechende Meßreihen analytisch verfolgt und als weitere feste anlagenspezifische Werte bei der Regelung berücksichtigt werden.

Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, die während des Betriebes gemessenen Schwankungen der NO _X -Belastung bei der Regelung zu berücksichtigen. Diese analytisch ermittelten Schwankungen der NO _X -Belastung können der erfindungsgemäßen Regelung durch einen Prozeßrechner zugeführt werden und dadurch eine weitere Optimierung der Eindüsung von Ammoniak herbeiführen. Selbstverständ­ lich wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie bei den Verfahren nach dem Stand der Technik, die Ge­ samtmenge an Ammoniak abhängig gemacht von der gefor­ derten minimalen Konzentration von Ammoniak im gerei­ nigten Rauchgas. Der Schlupf an Ammoniak muß somit stets unterhalb der geforderten Maximalkonzentration von Ammoniak im gereinigten Rauchgas bleiben. Im Zwei­ felsfall wird eher eine zu hohe Menge von NO _X im Rauch­ gas akzeptiert als eine zu hohe Menge an Ammoniak.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit eine Matrix erstellt, wobei in der x-Richtung die Last und in der y-Richtung eine frei wählbare Stellgrö­ ße des Dosierventils gewählt wird. Durch die quasi-kon­ tinuierliche Regelung wird somit der Drosselkegel des Dosierventils entsprechend der Last nachgestellt, je­ doch innerhalb der vorgegebenen Hysterese nicht durch einen Regelvorgang, sondern durch einen Steuervorgang. Durch dieses Verfahren ist es möglich, Armaturen zu verwenden, die relativ einfach gebaut sind. Es ist auch nicht nötig, eine Vielzahl von elektronischen oder pneu­ matischen Reglern einzusetzen. Da die Ventile jeweils auf feste Hubstellungen fahren, ist die Optimierung sehr einfach. Schwingungsvorgänge wie bei kontinuier­ lichen Reglern treten nahezu nicht auf. Schließlich ist es möglich, auch während der An- und Abfahrphasen und im späteren Betrieb Anpassungen durchzuführen, durch die die optimalen Werte ermittelt und festgeschrieben werden. So können insbesondere die zusätzlichen lastab­ hängigen Schwankungen der NO _X -Belastung empirisch er­ mittelt und berücksichtigt werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es mit sehr geringem Aufwand möglich ist, zu­ sätzlich tatsächlich gemessene Schwankungen der NO _X -Be­ lastung bei der Regelung zu berücksichtigen. Die Rege­ lung würde aber auch dann noch mit nahezu optimalen Werten weiterarbeiten, wenn die Analytik der NO _X -Bela­ stung gestört ist oder ganz ausfällt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß es im Augenblick möglich ist, den Restgehalt an NO _X im gereinigten Rauchgas mit einer Verzögerung von 1 bis 3 Minuten zu messen.

Die Schwankungen in der Last einer Anlage liegen hinge­ gen maximal bei 3 bis 7% pro Minute. Schwankungen der NO _X -Belastung in Abhängigkeit der Last treten somit nur so langsam auf, daß die Meßwerte über restliches NO _X im Rauchgas trotz der Verzögerung noch sinnvoll verwertet werden können.

Dem Prozeßrechner müssen erfindungsgemäß somit im ein­ fachsten Fall nur das Lastsignal und das Signal für den Ammoniakschlupf mitgeteilt werden, um die Gesamtmenge an Ammoniak und die Drosselkegeleinstellungen der ein­ zelnen Düsen an den Gitterpunkten zu regeln. Auch die Berücksichtigung lastabhängiger Schwankungen der NO _X - Belastung werden als konstante Größen bei der Regelung berücksichtigt und erfordern somit keine weiteren Maß­ nahmen. Nur zur weiteren Optimierung ist es erfindungs­ gemäß notwendig, die tatsächlichen Meßwerte der NO _X -Be­ lastung im ungereinigten und gereinigten Rauchgas der Regelung zuzuführen. Dies kann im einfachen Fall durch einen PC, anderenfalls durch handelsübliche Prozeßrech­ ner erfolgen, und zwar mit Hilfe von Meßreihen.

Claims (3)

1. Verfahren zur optimierten Eindüsung von Ammoniak in selektiv-katalytische Reaktoren zur Entfernung von NO_X aus Rauchgasen durch mehrere Düsen an mehreren Punkten eines Gitters, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel­ nen Düsen quasi-kontinuierlich geregelt werden gemäß zuvor ermittelter anlagenspezifischer, lastabhängiger Strömungsprofile des Rauchgases.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung zusätzlich lastabhängige Schwankungen der NO _X -Belastung berücksichtigt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regelung zusätzlich gemessene Schwankungen der NO _X -Belastung berücksichtigt.