减少燃烧装置中的氧化氮和卤代有机化合物的方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在具有至少一个燃烧室（１，３）的燃烧装置中用于同时减少氧化氮和卤代有机化合物的方法。在该方法中，来自烟气的二氧化硫ＳＯ↓［２］在至少一个洗涤器（９）中用氨或铵化合物选择性分离，这时形成硫酸铵／亚硫酸铵水溶液，该水溶液完全或部分再循环入燃烧室。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少燃烧装置中的氧化氮和面代有机化合物的方法和设备本专利技术涉及权利要求1和5的用于减少在具有至少一个燃烧室的燃烧装置中的氧化氮和卣代有机化合物的方法和设备。该方法和设备还适 于通过减少运行中形成的飞灰和在锅炉表面上形成的灰沉积物中的氯 化物含量来降低锅炉腐蚀。在燃烧含硫燃料、含氮燃料和含氯燃料的燃烧过程中，主要放出二 氧化硫、氧化氮和盐酸以及卣代有机化合物。根据其毒性常设定有国家排放限值，例如在德国由立法当局在第17联邦排放保护规定(17. BImSchV)中对来自垃圾燃烧装置的化合物作了规定。氧化氮(Ncg在燃烧装置中燃烧含氮燃料如家庭垃圾或各种生物质如特别是草茎植物或谷物时主要由燃料中所含的氮(N)形成。在工业燃烧装置中，固体燃料以二步燃烧。在第一步中，固体燃料 通过加入一次空气燃烧。 一次空气的加入大多是欠化学计量的。因燃烧 床中的局部缺氧而由该步产生的最初形成的烟气的不完全烧尽要求将 二次空气加入和混入仍为足够热的废气中，由此开始后燃烧。由此局部 产生非常高的温度峰，由燃料氮最初形成的氨(NHs)和氰化氬(HCN)在废 气燃烧时经复杂反应最终形成NO或N2。相反由于在该燃烧装置中的较 低温度，由空气氮产生的热氧化氮形成(NOx形成)较少。在所谓SNCR(选择性非催化还原)方法中，将氨(NH3)或其它含氮还 原剂如氨水溶液或尿素注入温度为850 - 1050。C的废气燃烧区后的含氧 废气中用于将氧化氮选择性非催化还原成废气。太高的温度导致NO (— 氧化氮)形成，太低的温度增加NHg逸出。大多使用氨水溶液(NH40H)。 在该溶液挥发时放出氨(NHg),并在前述温度下将NO还原成N2。4 NH3 + 4NO +〇2 — 4N2 + 6 H20 (1)NH3也可作为中和剂引入呈中性或弱酸性运行的S02洗涤器中。 如果在S02洗涤器前设置有呈酸性运行的使HC1几乎定量分离的第一洗 涤器(大多pH值〈l),则S02在后接的第二洗涤步骤(S02洗涤器)中用NH3 在pH^下被选择性分离(见)。2 NH3 + H20 + S02 — (NH4)2S03 (2)形成的亚硫酸铵(NH4)2SOs用废气中所含的氧或通过另外加入的氧化空气氧化成硫酸铵(NRt)2S04。(NH4)2S03 + 1/2 02 — (NH4)2S04 (3)囟代有机化合物是例如多氯化的二苯并对二-恶烯和二苯并呋喃 (PCDD/F),其在燃烧过程，特别是在垃圾燃烧中形成，并随废气排出。 PCDD/F的形成主要由在锅炉表面上的含碳和含氯化物的飞灰沉积物或 在大于20(TC的温度范围内的除灰时引起。PCDD/F的形成最大值在约 300 - 35(TC的温度范围内。根据其毒性，德国立法当局在第17联邦排放保护规定(17. BImSchV) 中对来自垃圾燃烧装置的这些化合物的排放设定了限值即0.1 ng TEQ/Nm3 (TEQ=毒性当量)。按目前的知识水平，对燃烧废气中PCDD/F 的这一限值通过唯一来最佳化燃烧条件是无法遵守的。对此，现有技术 是将燃烧废气中PCDD/F的浓度用后接于燃烧后的附加烟气净化降低到 低于规定限值。垃圾燃烧装置主要由燃烧室(需要时带有锅炉)、至少一 个后接的灰分离器和湿洗器以及用于降低NOx和/或PCDD/F的附加起 吸附和/或催化作用的烟气净化工艺组成。为降低NOx也常使用SNCR 方法。通常由和已知，在废气中PCDD含量和PCDF含量也可^又通 过在燃烧时相对于氯存量的硫过量来明显减少。这特别是由在燃烧时形 成的烟气中的二氧化硫对盐酸的比来决定，在二氧化硫对盐酸的高比值 下，通过硫酸化反应实现飞灰中氯化物含量的明显降低。2(Na, K)Cl + S02 + 1/2 02 + H20 — (Na, K)2S04 + 2HC1 (4)金属氯化物与碱金属有同样行为。飞灰中的氯化物在硫酸^时转变 成硫酸盐。所产生的贫氯化物飞灰可大大减少PCDD形成趋势和PCDF 形成趋势，并由此导致在废气中的PCDD/F浓度明显降低。贫氯化物的飞灰沉积还使锅炉腐蚀率降低。在中公开了一种方法，其中来自烟气的S02在至少一个洗涤器中被选择性分离，并在燃烧室中作为SCb或硫酸再循环。通过在洗涤器中 的S02的选择性分离对再循环提供了高浓S02。该循环导致S02浓集， 并由此导致与PCDD/F形成有关的工艺区的废气中Cl/S比下降。但在此 方法中未实现NOx降低。在此方法中形成作为残余物的由氯化物和硫酸 盐组成的混合盐水溶液。因此本专利技术的目的是提供一种设备和方法以在具有至少一个燃烧 室的燃烧装置中用于同时减少氧化氮和卤代有机化合物，该设备和方法 无上述缺点或限制或明显减少了上述缺点或限制。该目的是通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求5的特 征的设备实现的。从属权利要求给出有利的实施方案。本目的在具有至少 一 个燃烧室的燃烧装置中用 一 种用于减少氧化 氮和卣代有机化合物的方法实现，在该方法中，来自烟气的二氧化石危S02 在至少 一 个洗涤器中用氨或铵化合物选择性分离，这时形成硫酸铵/亚硫本专利技术的基本设想是，基于前述SNCR方法，不使氨直接进入后燃 烧室用于降低氧化氮(见方程(l)),而是首先作为附加料引入HC1洗涤器 后设置的中性或弱酸性洗涤器的洗涤水循环中，以导致S02分离并形成 硫酸铵/亚硫酸铵水溶液(见方程(2)和(3》。因此，SNCR方法所需的NH3甚至完全或部分用于在湿洗涤器中分 离S02。然后，用在洗涤过程中于洗涤器中形成的硫酸铵/亚硫酸铵溶液 完全或部分代替氨或附加进入前述SNCR工艺的氨水溶液中加到后燃烧 区。这时导致硫酸铵/亚硫酸铵的热分解并形成NH3、 N2和S02。 SCb的 形成几乎是定量的，而只有一部分来自硫酸铵的氮作为NH3回收。所形 成的NH3再供给实际上的SNCR过程。在采用SNCR技术的现有装置中，经脱盐的洗涤水(含(NH4)2S04)可以此方式完全或部分代替以前所用的 NH3。优选是将石危酸铵/亚;危酸铵水溶液在850 - 1050°C,优选900 -1000。C即SNCR方法的优选温度范围中在废气燃烧区后加到含氧烟气 中。未按上述方式再循环的碌u酸4妄/亚硫酸铵溶液也可作为石充酸铵(NH4)2S04从过程中排出，并单独进行处置或利用。在后燃烧区中分解硫酸铵和亚硫酸铵时定量放出so2,并用于提高 废气中的S02浓度(形成S02循环)。该S02浓度的增加可用返回率来调节。以此方式可有利地实现降低废气中PCDD/F的降低，如开头所述的， 在提高二氧化硫对盐酸的比的情况下可通过硫酸化反应实现飞灰的氯 化物含量的大大降低。硫酸铵在后燃烧区中以两步分解T = 200 - 400: (NH4)2S04 — NH4HS04 + NH3 (5) T> 900°C:2 NH4HS04 + 1/2 02 — 2 S02 + N2 + 5 H20 (6)在大于90(TC时，在后燃烧腔中增加形成S〇2，这又增强了飞灰的 上述硫酸化反应。这时在飞灰中所含的氯化物被硫酸盐取代，并形成盐 酸，该盐酸可在酸性运行的洗涤步骤中由废气中分离。S02浓度的大小可通过来自第二洗涤器的疏酸铵(NH4)2S04的再循环控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在具有至少一个燃烧室（１，３）的燃烧装置中减少氧化氮和卤代有机化合物的方法，在该方法中，来自烟气的二氧化硫ＳＯ↓［２］在至少一个洗涤器（９）中用氨或铵化合物选择性分离，这时形成硫酸铵／亚硫酸铵水溶液，该水溶液完全或部分再循环入燃烧室，其包括下列方法步骤：　ａ）用灰分离器（７）分离飞灰，　ｂ）在第一酸性运行的洗涤器（８）中在加水的情况下分离盐酸，　ｃ）在第二中性或弱酸性运行的洗涤器（９）中在加水和氨的情况下分离ＳＯ↓［２］，导致形成亚硫酸铵，并通过接着与氧 的反应形成硫酸铵，其均溶于水中，　ｄ）将该硫酸铵／亚硫酸铵水溶液继续导入和喷入加二次气后的含氧烟气中，发生硫酸铵和亚硫酸铵分解，并形成氨和ＳＯ↓［２］，　其中，在烟气中的氧化氮与氨和氧经选择性的非催化还原还原成氮和水，同时在烟气 中的含氯化物飞灰与ＳＯ↓［２］、水和氧反应成硫酸盐，并形成盐酸。

【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]