两阶段燃烧工艺中减少一次侧氧化氮的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在两阶段燃烧工艺废气中减少一次侧氧化氮（ＮＯ↓［ｘ］）形成并同时避免氧化二氮（Ｎ↓［２］Ｏ）和氨－逸出（ＮＨ↓［３］）以及改进炉渣品质的方法，包括燃烧床上方的其中流过含氧的一次气体的固定床烧尽区和下游连接的其中另外引入含氧的二次气体的废气烧烬区。本发明专利技术的目的提供一种既简单又能可靠控制方法，用于在工业燃烧装置例如具有显著提高效率的炉箅式燃烧装置中减少一次侧的氧化氮形成，其中不形成其它有害物质或对燃烧气体焓的能量利用仅受低微影响。此目的通过以如下方式降低燃烧床表面和废气烧烬区前之间的废气的热值实现：使得废气中的平均热值小于１ＭＪ／ｍ↑［３］，燃烧床表面至离开废气烧烬区的该废气温度至少为９５０℃，在后一半炉箅区域中的燃烧床上方的气体温度大于１０００℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】两阶段燃烧工艺中减少 一 次侧氧化氮的方法 本专利技术涉及权利要求1的用于减少两阶段燃烧工艺中废气中 一次侧氧化氮(NOx)形成并同时避免废气中氧化二氮(N20)和氨-逸出(NH3)的 方法，该两步工艺包括由含氧的一次气体(Primargas)流过的固定床烧尽 区(Festbettausbrandzone )和下游连接的另外引入含氧的二次气体 (Sekundargas)的废气烧尽区(Abgasausbrandzone)。本专利技术还用于通过 减少炉蓖灰中氯化物浓度来改进炉渣品质。特别是在炉篦式燃烧装置的燃烧工艺中，因为相对低的温度水平， 由空气氮产生的热氧化氮形成(NOx形成)不能忽略不计。在该燃烧装 置的含氮燃料的燃烧中，氧化氮主要由含于燃料中的氮形成。固态燃料如废物、生物质或碳在燃烧炉篦上的燃烧可以理想地分成 依序运行的子工艺即干燥、干馏(Entgasung)和固定的碳的烧尽(Abbrand)。在工业化的炉蓖式燃烧装置中这些子工艺是重叠的。在 干馏期间除烃之外还向废气中释放出主要由燃料氮形成的含氮化合物， 特别是NH3(氨)和HCN(氬氰酸)。特别是在燃烧装置的主燃烧区范围中 炉篦紧上方的废气中的烃浓度是如此之高，以致在那里局部经一次空气 输入的氧量不足以产生完全的废气燃烧。由燃烧床排出的废气在该区中 有高的废气温度，并且实际上是无氧的。在此条件下经气化反应形成一 氧化碳(CO)和氢(H2)。因此在该区域发现最高浓度的高热值的废气成分(例如烃、 一氧化碳或氢气)以及主要由燃料氮形成的含氮物质即主要 是NH"氨)和HCN(氢氰酸)和非常少量的含氮有机化合物如吡啶和苯 胺。在前述的由于缺氧引起的不完全燃烧情况下，通常通过将二次空气 加到仍为高热值的废气中以进行后燃烧。这时导致局部非常高的温度峰 值，在废气燃烧时的氧化条件下，开头所述的NH3化合物和HCN化合 物通过复杂反应最终形成NO或N2。目的是以此方式改进此工艺的控制， 使一次含氮物质NH3(氨)和HCN完全分解，并形成作为最终产物的优选 为N2，负担为形成氧化氮，同时避免N20的形成。中公开了在固体燃烧时燃烧速度与 一次空气量的关系。依燃料特 性特别是热值，该燃烧速度在特定一次空气量下具有最大值。相反，超过该最大值后 一次空气量的继续增加会冷却燃烧床。由冷却引起的减少 或延緩燃料中的挥发成分的释放以及由引入的一次空气引起的燃烧气体的稀释导致局部释放的降低，并由此导致烃、CO和H2浓度的降低。 和中公开了这些措施以及附加证据，即高的 一 次空气加入和同时低的二次空气加入(一次空气和二次空气的总和恒定)原则上导致燃烧废气中的低NO值。为减少废物燃烧装置中的PCDD/F的形成，在中建议喷入水。设想其优点是由于通过水喷入引起的温度降低而减少了 NOx的形成。在中所列出的废气温度均与进入废气烧尽区前的区域有关，并为800至95(TC或970。C。但遗憾的是未给出详细的NOx值和NOx的减少率。也未给出其它含氮有害物质特别是N20和NH3的数据。但离开废气烧尽区(二次燃烧区)后的废气温度下降到低于95(TC会导致一次形成的NH3(氨)的不完全分解，并另外导致N20(笑气)的形成，如果其未在附加方法步骤例如用催化剂处理，则会作为强烈的温室气体排入大气中。4旦在中所述的通过加水使温度降至800-950。C也会在下游连接的 热量利用装置(例如用于加热锅炉)中导致效率下降。通过使燃料湿化而达到同一效果也导致燃料-热值的下降。在小的一 次空气量的情况下也已超过燃烧速度的最大值。该固体燃烧在长的炉篦 范围上延伸，由此气体热值以及进入废气烧尽区前的废气温度调节为低 水平。同时也出现前面所述的效应。由此本专利技术的目的是提供一种既简单又能可靠控制方法，用于在工 业燃烧装置如具有显著提高效率的炉篦式燃烧装置中减少一次侧的含 氮有害物质特别是氧化氮的形成。在此特别重要的是通过该方法不形成其它有害物质如N20和避免NH3逸出和/或不明显降低燃烧废气焓的有 效利用以及不降低炉渣的品质。该目的由具有权利要求1的特征的方法实现。该方法的有利改进方 案列于从属权利要求中。为实现该目的，提供一种在两阶段燃烧工艺中减少废气排放中一次 侧的氧化氮形成的方法，即具有固定床烧尽区和下游连接的废气烧尽 区。在此该固态燃料的实际燃烧在固定床烧尽区进行，而在废气烧尽区 进行未完全燃烧的废气成分的后燃烧。在此类燃烧工艺中通常向固定床烧尽区中供入含氧的一次气体和向废气烧尽区中供入用于后燃烧的同 样含氧的二次气体。本专利技术中重要的是有针对性地降低进入废气燃料区前的燃烧气体的热值，特别是以这样的方式使得由此实现明显减少氧化氮的形成， 但另一方面该废气温度即使是局部也不会同时下降到引发有害物质如 N20的形成和NH3的不完全分解的程度。为此准确保持该废气的某种状 态是绝对需要的。 一方面为了限制氧化氮形成，废气或仅其一部分不得 超过某极限热值，即优选不超过1.5MJ/m3，更优选不超过1.0MJ/m3, 另一方面直到离开废气烧尽区后的该废气温度不得降低到低于1000°C, 优选不得低于980°C,更优选不得低于950。C,也即为了在整体上而且 在特定范围内限制含氮有害物质特别是N20和NH3。这样非常重要的 是，不仅通过合适的措施针对性地控制或调节了废气的热值和温度，而 且也通过该措施有目的地达到均匀化。一种可能性是在废气烧尽区前喷入气-水混合物。由此导致紧接固定 床燃烧后(在燃烧床上)的废气有目的的热值降低，并同时使燃烧床和废 气烧尽区之间的气体均匀化，即不降低固态燃料本身的热值。喷入优选 通过自由射束(Freistrahl)进行，所述自由射束的特征是一方面较小的 体积流量和另 一方面高的速度。是对固态燃料本身起作用，也即不仅:热值降低，而i使热值均匀化。、 在燃烧床紧上方区域的废气的高热值与大量氧化氮形成相关联。高 热值的废气成分CnHm(烃)、CO和H2的轴向浓度分布的最大值和该最大 值的宽分布即在炉篦长度上的高的整体平均值引起所述高的NO形成速 率。因此本专利技术描述了一种合适的技术措施，以降低并均匀化废气燃烧 前的该废气的热值，由此大大缩小分布的最大值和宽度从而使NO-形成 最小化。如果在炉篦式燃烧装置中进行燃烧工艺，则燃料在作为燃烧床的炉 篦上连续通过分成各个先后设置的总体固定床烧尽区。燃料最先通过的 固定床区提供炉篦的前一半，而继续燃烧的燃料被输送到炉篦后 一半的 后续固定床区，并从那里输送到固态燃烧残渣的出口。其中该固定床烧 尽区设置在燃烧室中，每个燃烧床区均配置有单独的一次气体的输入。出中进行。水-气体混合物的喷入以自由射束直接喷入进入燃烧室(即在 废气烧尽区之前)的燃烧床表面上方的燃烧气体中，该射束呈轴向穿过 所有燃烧床区，并就在形成后包容和混合燃烧气体。原则上所有由水或水性溶液与气体组成的混合物如水-空气混合物、 水-废气混合物或水-水蒸气混合物均可用作水的-气混合物。本专利技术范围 中的水性溶液也可含来自其它净化措施(如来自净化洗涂器)的再循环的溶解的有害物质。水_气体混合物可连续或脉沖式喷入，并具有高的速度或脉沖强度，以致该射束呈轴向穿过横贯全部炉乾区的燃烧床表面上方的气体室。为产生射束使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少两阶段燃烧工艺废气中一次侧氧化氮（ＮＯ↓［ｘ］）形成并同时减少／避免氧化二氮（Ｎ↓［２］Ｏ）和氨逸出（ＮＨ↓［３］）的方法，该两阶段燃烧工艺包括由含氧的一次气体流过的具有固定床烧尽区的燃烧床和下游连接的其中另外引入含氧的二次气体的废气烧尽区，其特征在于，降低燃烧床表面和废气烧尽区前之间的废气的热值，废气中的平均热值调节为小于１ＭＪ／ｍ↑［３］，加入二次气体前废气中的废气温度至少为９７０℃，离开废气烧尽区后的废气中的废气温度至少为９５０℃，以及在后一半炉篦的燃烧床上方废气中的废气温度为至少１０００℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H孔辛格，
申请(专利权)人：卡尔斯鲁厄研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]