EP3043889A1 - Method and installation for the purification of exhaust gases, having a regenerative post-combustion installation - Google Patents

Method and installation for the purification of exhaust gases, having a regenerative post-combustion installation

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EP3043889A1
EP3043889A1 EP14752559.6A EP14752559A EP3043889A1 EP 3043889 A1 EP3043889 A1 EP 3043889A1 EP 14752559 A EP14752559 A EP 14752559A EP 3043889 A1 EP3043889 A1 EP 3043889A1
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EP
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preheating stage
exhaust gas
regenerative
plant
cleaned
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14752559.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Kathrin Rohloff
Melanie Flaßpöhler
Timo Stender
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Filing date
Publication date
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    • B01D2259/655—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology using heat storage materials

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner.
  • the afterburner system has at least two regenerators filled with heat storage bodies, which heat alternately at least one of the regenerators, in the combustion chamber the carbon compounds are oxidized at a temperature of more than 850 ° and the hot clean gas formed by the other Regenerator is removed.
  • the sequence of flow through the two regenerators is reversed to allow continuous operation with the absorption and release of the heat energy of the exhaust gas. Through this process, heat recovery efficiencies of more than 90% are achieved.
  • the invention is therefore based on the object to improve the method and the system for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner so that operating problems of the post-combustion system are reduced and the service life of the system is increased.
  • the exhaust gases to be cleaned before being fed to the regenerative afterburner in at least one preheating to temperatures between 100 ° C and 250 ° C, preferably between 100 ° C and 200 ° C and most preferably between 120 ° C and 150 ° C, preheated.
  • the plant according to the invention for carrying out the above method provides, in addition to a regenerative afterburner, at least one upstream preheating stage in which the exhaust gases to be cleaned are preheated to the above temperatures.
  • the exhaust gases to be cleaned are, in particular, exhaust gas from the cement and mineral industries.
  • the regenerative afterburning system preferably comprises at least a first and a second heat storage and an oxidation zone arranged therebetween, wherein the exhaust gas preheated in the at least one preheating stage is alternately further heated in at least one of the heat accumulators, harmful components contained in the exhaust gas, such as hydrocarbon compounds, in the oxidation zone. oxidize and the resulting, purified exhaust gas is withdrawn through the at least one other heat storage.
  • the heating of the exhaust gas to be cleaned or a mixture of different gas streams can take place in the preheating, for example, by at least one indirect heat exchanger, wherein the heat is transferred in the heat exchanger, for example by means of a hot gas stream with or without a heat transfer medium, such as thermal oil, or by means of heat pipes.
  • the hot gas stream may in particular be the purified exhaust gas from the regenerative post-combustion plant.
  • preheater exhaust gas and / or cooling gas of a cement production process as hot gas in whole or in part.
  • the preheating stage as a combustion chamber and / or to provide a burner for heating the exhaust gas to be cleaned.
  • the amount of fuel supplied via the burner or the combustion chamber can be so be measured that in the regenerative incinerator no further or a correspondingly reduced amount of fuel must be supplied.
  • the at least one first and / or second heat storage for the reduction of nitrogen oxides and / or oxidation of the hydrocarbons may be at least partially equipped with catalytically active material.
  • Fig. 1 shows a plant for the purification of exhaust gases with a regenerative
  • Fig. 2 shows a plant for the purification of exhaust gases with a regenerative
  • a plant for cement clinker production is shown schematically by the reference numerals 1 to 8.
  • cement raw meal 1 is preheated in a preheater 2 operated with the exhaust gases of a rotary kiln 3 and optionally partially calcined before the preheated raw meal is finished in the rotary kiln 3 directly or via a calciner (not shown).
  • the fired cement clinker is then cooled in the clinker cooler 4.
  • the preheater exhaust gas 5 leaving the preheater 2 is cooled in a heat exchanger 6 from, for example, 400 ° C. to 320 ° C. before it is used in a raw mill 7 for drying raw material.
  • the Preheater 5 has after the raw mill 7, a temperature of less than 100 ° C and is dedusted in a subsequent exhaust filter 8.
  • the dedusted preheater exhaust gas 5 is optionally mixed with a pre-cleaned bypass exhaust 9 and forms the exhaust gas to be cleaned 10.
  • the optional bypass exhaust gas is withdrawn via a branching off in the region of the inlet of the rotary kiln 3 bypass line 1 1, cooled in a bypass quench 12 and in a filter 13th dusted.
  • the exhaust gas 10 to be purified is first supplied to a preheating stage 14 before it reaches the regenerative post-combustion plant 15 and leaves the post-combustion plant as purified exhaust gas 16.
  • the preheating stage 14 is formed in the illustrated embodiment by a heat exchanger 17 and an adjoining second heat exchanger 18.
  • the first heat exchanger 17 is designed as a gas-gas heat exchanger and transfers the heat of the purified exhaust gas 16 to the exhaust gas 10 to be cleaned.
  • the second heat exchanger 18 cooperates with the heat exchanger 6, wherein the heat of the preheater exhaust gas 5, for example via a heat transfer medium 19 between the two heat exchangers 6 and 18 is transmitted.
  • the exhaust gas 10 to be purified is heated in the preheating stage 14 from a temperature of partially below 100 ° C to temperatures between 100 ° C and 250 ° C, preferably between 100 ° C and 200 ° C and most preferably between 120 ° C and 150 ° C, preheated before it enters the regenerative incinerator 15.
  • the regenerative post-combustion plant 15 provides in the illustrated embodiment, a first heat storage 20, a second heat storage 21 and an oxidation zone 22 arranged therebetween, wherein the preheated in the preheating stage 14 exhaust gas 10 is further heated in one of the two heat storage, contained in the oxidation zone 22 in the exhaust gas harmful components, such as hydrocarbon compounds, oxidize and the resulting, purified exhaust gas 16 is withdrawn through the other heat exchanger.
  • a burner 23 in particular a natural gas burner, be provided in the oxidation zone.
  • At least one of the two heat accumulators can be equipped, inter alia, for the reduction of nitrogen oxides and / or for the oxidation of hydrocarbons, at least partially with catalytically active material.
  • means 24 are provided for the injection of an ammonia-containing reducing agent.
  • the preheating stage 14 has, instead of the heat exchangers 17 and 18, a combustion chamber 25 which, for example, has a burner 26, in particular a natural gas burner.
  • the exhaust gas 10 to be purified which in turn is composed of the dedusted exhaust gas 5 of the preheater 2 and possibly a pre-cleaned bypass gas 9 and optionally another hot gas, is heated up accordingly in the combustion chamber 25.
  • the desired temperature is to be such that the dew point of any pollutant components in the first and second heat storage 20, 21 of the regenerative afterburner 15 is not exceeded. If the supplied fuel is not completely oxidized in the upstream combustion chamber 25, it is guided with the exhaust gas into the regenerative after-combustion system 15.
  • the heating of the exhaust gas 10 to be cleaned in the preheating stage by means of one or more hot gases is not limited to the embodiment shown in FIG.
  • other, available hot gases such as the cooler exhaust air can be used.
  • a combination of at least one heat exchanger and a burner or a combustion chamber and the already mentioned mixture and / or separate heating of partial gas flows would be conceivable.

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Abstract

In the method according to the invention for the purification of exhaust gases, having a regenerative post-combustion installation (15), the exhaust gases to be purified are, before being supplied into the regenerative post-combustion installation, preheated in at least one preheating stage (14) to temperatures between 100°C and 250°C, preferably between 100°C and 200°C and most preferably between 120°C and 150°C. The installation according to the invention for carrying out the above method provides, in addition to a regenerative post-combustion installation (15), at least one upstream preheating stage (14) in which the exhaust gases to be purified are preheated to the above temperatures.

Description

Verfahren und Anlage zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Process and plant for purifying exhaust gases with a regenerative
Nachverbrennungsanlage afterburning
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einer Anlage zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Nachverbrennungsanlage. The invention relates to a method and a system for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner.
Aus der DE 10 2009 055 942 B4 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere aus der Zementklinkerherstellung bekannt, wobei eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage zur Anwendung kommt, mit der bei einer Temperatur mit von mehr als 800°C in einer mehrstufigen Brennkammer Kohlenstoffverbindungen oxidiert und Stickoxide unter Zuführung einer Stickstoffwasserstoffverbindung thermisch reduziert werden. Die Nachverbrennungsanlage weist hierzu mindestens zwei mit Wärmespeicherkörpern gefüllte, durch eine Brennkammer verbundene Regeneratoren auf, wobei das Abgas wechselweise wenigstens einen der Regeneratoren erwärmt, in der Brennkammer die Kohlenstoffverbindungen bei einer Temperatur von mehr als 850° oxidiert werden und das gebildete heiße Reingas durch den anderen Regenerator abgezogen wird. In einem nachfolgenden Zyklus wird die Reihenfolge der Durchströmung der beiden Regeneratoren umgekehrt, sodass ein kontinuierlicher Betrieb mit Aufnahme und Abgabe der Wärmeenergie des Abgases ermöglicht wird. Durch dieses Verfahren werden Wirkungsgrade der Wärmerückgewinnung von mehr als 90% erreicht. From DE 10 2009 055 942 B4 a method and a device for purifying exhaust gases, in particular from the cement clinker production is known, wherein a regenerative thermal post-combustion plant is used, with at a temperature of more than 800 ° C in a multi-stage combustion chamber Oxidized carbon compounds and nitrogen oxides are thermally reduced with the addition of a nitrogen-hydrogen compound. For this purpose, the afterburner system has at least two regenerators filled with heat storage bodies, which heat alternately at least one of the regenerators, in the combustion chamber the carbon compounds are oxidized at a temperature of more than 850 ° and the hot clean gas formed by the other Regenerator is removed. In a subsequent cycle, the sequence of flow through the two regenerators is reversed to allow continuous operation with the absorption and release of the heat energy of the exhaust gas. Through this process, heat recovery efficiencies of more than 90% are achieved.
Die simultane Reduktion der Stickoxide erfolgt durch Eindüsung von Ammoniakwasser an zwei Positionen jeweils vor und nach der Brennkammer. Bei bestimmten Abgasen, wie sie beispielsweise in der Zement- und Mineralsindustrie anfallen, kann es jedoch bei der regenerativen Nachverbrennung zu Betriebsproblemen kommen. Besonders problematische Stoffe sind dabei die Schwefel- und/oder Chlorfrachten in den Abgasen. So kann es insbesondere zu Korrosionen oder Ablagerungen und/oder Verklebungen an den Regeneratoren kommen, die wiederum den Druckverlust ansteigen lassen und einen Anlagenstillstand zur Reinigung der Regeneratoren zur Folge haben. Die Betriebskosten steigen dadurch entsprechend. Um einen störungsfreien The simultaneous reduction of the nitrogen oxides takes place by injection of ammonia water at two positions in each case before and after the combustion chamber. With certain exhaust gases, such as those incurred in the cement and minerals industry, however, there may be operational problems in the regenerative afterburning. Particularly problematic substances are the sulfur and / or chlorine in the exhaust gases. In particular, corrosion or deposits and / or sticking to the regenerators can occur, which in turn can increase the pressure loss and result in a plant standstill for cleaning the regenerators. The operating costs rise accordingly. To a trouble-free
BESTÄTIGUNGSKOPIE Anlagenbetrieb und eine hohe Standzeit zu ermöglichen, werden typischerweise Wäscher eingesetzt, die saure Schadgase aus dem Abgasstrom entfernen. Im Zementprozess befindet sich im sogenannten„Verbundbetrieb" eine Rohmühle im Abgasstrang, die durch adsorptive Prozesse ebenfalls eine Abscheidung der Schadstoffe ermöglicht. Bei hohen Schwefel- und/oder Chlorfrachten kann jedoch die vollständige Abscheidung der Schadstoffe nicht garantiert werden, sodass es zu den oben beschriebenen Betriebsproblemen in der regenerativen Nachverbrennungsanlage kommt. Neben dem Ausfall von Ammoniumsalzen, die durch eine Reaktion mit Ammoniakverbindungen entstehen, kann sich beispielsweise auch Quecksilber niederschlagen. Erfolgt eine Erwärmung in diesen Niederschlagszonen, können temporäre Emissionsspitzen auftreten, die zulässige Grenzen überschreiten. CONFIRMATION COPY To enable plant operation and a long service life, scrubbers are typically used, which remove acidic noxious gases from the exhaust gas stream. In the cement process, in the so-called "combined operation", there is a raw mill in the exhaust system, which also allows the pollutants to be separated by adsorptive processes, but with high sulfur and / or chlorine emissions, the complete removal of the pollutants can not be guaranteed In addition to the breakdown of ammonium salts resulting from a reaction with ammonia compounds, for example, mercury may also precipitate, and if heated in these precipitation zones, temporary emission peaks may occur which exceed allowable limits.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Anlage zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Nachverbrennungsanlage so zu verbessern, dass Betriebsprobleme der Nachverbrennungsanlage verringert werden und die Standzeit der Anlage erhöht wird. The invention is therefore based on the object to improve the method and the system for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner so that operating problems of the post-combustion system are reduced and the service life of the system is increased.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. According to the invention, this object is solved by the features of claims 1 and 10.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Nachverbrennungsanlage werden die zu reinigenden Abgase vor der Zuführung in die regenerative Nachverbrennungsanlage in wenigstens einer Vorheizstufe auf Temperaturen zwischen 100°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 100°C und 200°C und höchstvorzugsweise zwischen 120°C und 150°C, vorgeheizt. In the inventive method for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner the exhaust gases to be cleaned before being fed to the regenerative afterburner in at least one preheating to temperatures between 100 ° C and 250 ° C, preferably between 100 ° C and 200 ° C and most preferably between 120 ° C and 150 ° C, preheated.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des obigen Verfahrens sieht neben einer regenerativen Nachverbrennungsanlage wenigstens eine vorgeschaltete Vorheizstufe vor, in der die zu reinigenden Abgase auf die obigen Temperaturen vorgeheizt werden. Bei den zu reinigenden Abgasen handelt es sich insbesondere um Abgas aus der Zement- und Mineralsindustrie. Durch das erfindungsgemäße Vorheizen der zu reinigenden Abgase kann eine Unterschreitung des Taupunkts der im Abgas enthaltenen Säurebestandteile und die Reaktion mit Ammoniakverbindungen zu Ammoniumsalzen im Wesentlichen vermieden werden. The plant according to the invention for carrying out the above method provides, in addition to a regenerative afterburner, at least one upstream preheating stage in which the exhaust gases to be cleaned are preheated to the above temperatures. The exhaust gases to be cleaned are, in particular, exhaust gas from the cement and mineral industries. By preheating the exhaust gases to be cleaned according to the invention, a drop below the dew point of the acid constituents contained in the exhaust gas and the reaction with ammonia compounds to form ammonium salts can be substantially avoided.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die regenerative Nachverbrennungsanlage umfasst vorzugsweise wenigstens einen ersten und einen zweiten Wärmespeicher und eine dazwischen angeordnete Oxidationszone, wobei das in der wenigstens einen Vorheizstufe vorgeheizte Abgas wechselweise in wenigstens einem der Wärmespeicher weiter erwärmt wird, in der Oxidationszone im Abgas enthaltene, schädliche Bestandteile, wie Kohlenstoffwasserstoffverbindungen, oxidieren und das dabei entstehende, gereinigte Abgas durch den mindestens einen anderen Wärmespeicher abgezogen wird. The regenerative afterburning system preferably comprises at least a first and a second heat storage and an oxidation zone arranged therebetween, wherein the exhaust gas preheated in the at least one preheating stage is alternately further heated in at least one of the heat accumulators, harmful components contained in the exhaust gas, such as hydrocarbon compounds, in the oxidation zone. oxidize and the resulting, purified exhaust gas is withdrawn through the at least one other heat storage.
Das Aufheizen des zu reinigenden Abgases oder einer Mischung verschiedener Gasströme kann in der Vorheizstufe beispielsweise durch wenigstens einen indirekten Wärmetauscher erfolgen, wobei die Wärme im Wärmetauscher beispielsweise mittels eines Heißgasstromes mit oder ohne einem Wärmeträgermedium, wie beispielsweise Thermalöl, oder mittels Heat Pipes übertragen wird. Bei dem Heißgasstrom kann es sich insbesondere um das gereinigte Abgas aus der regenerativen Nachverbrennungsanlage handeln. Es wäre aber auch denkbar, Vorwärmerabgas und/oder Kühlgas eines Zementherstellungsprozesses als Heißgas ganz oder teilweise zu verwenden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Temperatur des zu reinigenden Abgases durch Vermischen mit anderen Gasströmen, wie beispielsweise Bypassgas, Kühlerabluft oder Gasströmen aus Trocknungsanlagen zusätzlich anzuheben bzw. einzustellen. The heating of the exhaust gas to be cleaned or a mixture of different gas streams can take place in the preheating, for example, by at least one indirect heat exchanger, wherein the heat is transferred in the heat exchanger, for example by means of a hot gas stream with or without a heat transfer medium, such as thermal oil, or by means of heat pipes. The hot gas stream may in particular be the purified exhaust gas from the regenerative post-combustion plant. However, it would also be conceivable to use preheater exhaust gas and / or cooling gas of a cement production process as hot gas in whole or in part. Furthermore, there is the possibility of additionally raising or adjusting the temperature of the exhaust gas to be cleaned by mixing with other gas streams, such as, for example, bypass gas, cooler exhaust air or gas streams from drying installations.
Es wäre auch denkbar, die Vorheizstufe als Brennkammer auszubilden und/oder einen Brenner zum Aufheizen des zu reinigenden Abgases vorzusehen. Die über den Brenner oder die Brennkammer zugeführte Brennstoffmenge kann dabei so bemessen werden, dass in der regenerativen Nachverbrennungsanlage kein weiterer oder eine entsprechend verringerte Menge an Brennstoff zugeführt werden muss. It would also be conceivable to design the preheating stage as a combustion chamber and / or to provide a burner for heating the exhaust gas to be cleaned. The amount of fuel supplied via the burner or the combustion chamber can be so be measured that in the regenerative incinerator no further or a correspondingly reduced amount of fuel must be supplied.
In der regenerativen Nachverbrennungsanlage kann neben der Oxidation der im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe auch eine Reduktion von Stickoxiden durch Eindüsung eines ammoniakhaltigen Reduktionsmittels erfolgen. Zur verbesserten Reduktion der Stickoxide und/oder Oxidation der Kohlenwasserstoffe kann der wenigstens eine erste und/oder zweite Wärmespeicher zur Reduktion von Stickoxiden und/oder Oxidation der Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise mit katalytisch aktivem Material ausgestattet sein. In addition to the oxidation of the hydrocarbons contained in the exhaust gas, in the regenerative post-combustion plant it is also possible to reduce nitrogen oxides by injecting an ammonia-containing reducing agent. For improved reduction of the nitrogen oxides and / or oxidation of the hydrocarbons, the at least one first and / or second heat storage for the reduction of nitrogen oxides and / or oxidation of the hydrocarbons may be at least partially equipped with catalytically active material.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert. Further embodiments of the invention are explained below with reference to the description of two embodiments and the drawings.
In der Zeichnung zeigen In the drawing show
Fig. 1 eine Anlage zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Fig. 1 shows a plant for the purification of exhaust gases with a regenerative
Nachverbrennungsanlage und einer vorgeschalteten Vorheizstufe mit zwei Wärmetauschern und  Post-combustion plant and an upstream preheating stage with two heat exchangers and
Fig. 2 eine Anlage zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Fig. 2 shows a plant for the purification of exhaust gases with a regenerative
Nachverbrennungsanlage mit einer als Brennkammer ausgebildeten Vorheizstufe.  Nachverbrennungsanlage with a trained as a combustion chamber preheating.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 bis 8 eine Anlage zur Zementklinkerherstellung schematisch dargestellt. Dabei wird zunächst Zementrohmehl 1 in einem mit den Abgasen eines Drehrohrofens 3 betriebenen Vorwärmer 2 vorgewärmt und ggf. teilweise kalziniert, bevor das vorgewärmte Rohmehl direkt oder über einen nicht näher dargestellten Kalzinator im Drehrohrofen 3 fertiggebrannt wird. Der gebrannte Zementklinker wird anschließend im Klinkerkühler 4 abgekühlt. Das den Vorwärmer 2 verlassende Vorwärmerabgas 5 wird in einem Wärmetauscher 6 von beispielsweise 400°C auf 320°C abgekühlt, bevor es in einer Rohmühle 7 zur Trocknung von Rohmaterial verwendet wird. Das Vorwärmerabgas 5 hat nach der Rohmühle 7 eine Temperatur von teilweise weniger als 100°C und wird in einem nachfolgenden Abgasfilter 8 entstaubt. Das entstaubte Vorwärmerabgas 5 wird ggf. mit einem vorgereinigten Bypassabgas 9 vermischt und bildet das zu reinigende Abgas 10. Das optionale Bypassabgas wird über eine im Bereich des Einlaufs des Drehrohrofens 3 abzweigende Bypassleitung 1 1 abgezogen, in einer Bypassquenche 12 gekühlt und in einem Filter 13 entstaubt. In Fig. 1, a plant for cement clinker production is shown schematically by the reference numerals 1 to 8. Initially, cement raw meal 1 is preheated in a preheater 2 operated with the exhaust gases of a rotary kiln 3 and optionally partially calcined before the preheated raw meal is finished in the rotary kiln 3 directly or via a calciner (not shown). The fired cement clinker is then cooled in the clinker cooler 4. The preheater exhaust gas 5 leaving the preheater 2 is cooled in a heat exchanger 6 from, for example, 400 ° C. to 320 ° C. before it is used in a raw mill 7 for drying raw material. The Preheater 5 has after the raw mill 7, a temperature of less than 100 ° C and is dedusted in a subsequent exhaust filter 8. The dedusted preheater exhaust gas 5 is optionally mixed with a pre-cleaned bypass exhaust 9 and forms the exhaust gas to be cleaned 10. The optional bypass exhaust gas is withdrawn via a branching off in the region of the inlet of the rotary kiln 3 bypass line 1 1, cooled in a bypass quench 12 and in a filter 13th dusted.
Das zu reinigende Abgas 10 wird zunächst einer Vorheizstufe 14 zugeführt, bevor es in die regenerative Nachverbrennungsanlage 15 gelangt und die Nachverbrennungsanlage als gereinigtes Abgas 16 verlässt. The exhaust gas 10 to be purified is first supplied to a preheating stage 14 before it reaches the regenerative post-combustion plant 15 and leaves the post-combustion plant as purified exhaust gas 16.
Die Vorheizstufe 14 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Wärmetauscher 17 und einen sich daran anschließenden zweiten Wärmetauscher 18 gebildet. Der erste Wärmetauscher 17 ist als Gas-Gas-Wärmetauscher ausgebildet und überträgt die Wärme des gereinigten Abgases 16 auf das zu reinigende Abgas 10. Der zweite Wärmetauscher 18 wirkt mit dem Wärmetauscher 6 zusammen, wobei die Wärme des Vorwärmerabgases 5 beispielsweise über ein Wärmeträgermedium 19 zwischen den beiden Wärmetauschern 6 und 18 übertragen wird. Das zu reinigende Abgas 10 wird in der Vorheizstufe 14 von einer Temperatur von teilweise unter 100°C auf Temperaturen zwischen 100°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 100°C und 200°C und höchstvorzugsweise zwischen 120°C und 150°C, vorgeheizt bevor es in die regenerative Nachverbrennungsanlage 15 eintritt. The preheating stage 14 is formed in the illustrated embodiment by a heat exchanger 17 and an adjoining second heat exchanger 18. The first heat exchanger 17 is designed as a gas-gas heat exchanger and transfers the heat of the purified exhaust gas 16 to the exhaust gas 10 to be cleaned. The second heat exchanger 18 cooperates with the heat exchanger 6, wherein the heat of the preheater exhaust gas 5, for example via a heat transfer medium 19 between the two heat exchangers 6 and 18 is transmitted. The exhaust gas 10 to be purified is heated in the preheating stage 14 from a temperature of partially below 100 ° C to temperatures between 100 ° C and 250 ° C, preferably between 100 ° C and 200 ° C and most preferably between 120 ° C and 150 ° C, preheated before it enters the regenerative incinerator 15.
Die regenerative Nachverbrennungsanlage 15 sieht im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Wärmespeicher 20, einen zweiten Wärmespeicher 21 und eine dazwischen angeordnete Oxidationszone 22 vor, wobei das in der Vorheizstufe 14 vorgeheizte Abgas 10 in einem der beiden Wärmespeicher weiter erwärmt wird, in der Oxidationszone 22 im Abgas enthaltene schädliche Bestandteile, wie Kohlenwasserstoffverbindungen, oxidieren und das dabei entstehende, gereinigte Abgas 16 durch den anderen Wärmetauscher abgezogen wird. In der Oxidationszone kann ein Brenner 23, insbesondere ein Erdgasbrenner, vorgesehen werden. Wenigstens einer der beiden Wärmespeicher kann dabei u.a. zur Reduktion von Stickoxiden und/oder zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen zumindest teilweise mit katalytisch aktivem Material ausgestattet sein. Außerdem sind Mittel 24 zur Eindüsung eines ammoniakhaltigen Reduktionsmittel vorgesehen. The regenerative post-combustion plant 15 provides in the illustrated embodiment, a first heat storage 20, a second heat storage 21 and an oxidation zone 22 arranged therebetween, wherein the preheated in the preheating stage 14 exhaust gas 10 is further heated in one of the two heat storage, contained in the oxidation zone 22 in the exhaust gas harmful components, such as hydrocarbon compounds, oxidize and the resulting, purified exhaust gas 16 is withdrawn through the other heat exchanger. In the oxidation zone, a burner 23, in particular a natural gas burner, be provided. At least one of the two heat accumulators can be equipped, inter alia, for the reduction of nitrogen oxides and / or for the oxidation of hydrocarbons, at least partially with catalytically active material. In addition, means 24 are provided for the injection of an ammonia-containing reducing agent.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel dargstellt, bei dem die Vorheizstufe 14 anstelle der Wärmetauscher 17 und 18 eine Brennkammer 25 aufweist, die beispielsweise einen Brenner 26, insbesondere einen Erdgasbrenner, aufweist. Das zu reinigende Abgas 10, dass sich wiederum aus dem über die Rohmühle 7 geführten und entstaubten Abgas 5 des Vorwärmers 2 und ggf. einem vorgereinigten Bypassgas 9 und ggf. einem anderen Heißgas zusammensetzt, wird in der Brennkammer 25 entsprechend aufgeheizt. Die gewünschte Temperatur ist dabei so zu bemessen, dass der Taupunkt etwaiger Schadstoffbestandteile im ersten bzw. zweiten Wärmespeicher 20, 21 der regenerativen Nachverbrennungsanlage 15 nicht unterschritten wird. Wird in der vorgeschalteten Brennkammer 25 der zugeführte Brennstoff nicht vollständig oxidiert, wird dieser mit dem Abgas in die regenerativen Nach Verbrennungsanlage 15 geführt. Dort findet die weitergehende Oxidation statt, um ungewollte Sekundäremissionen zu vermeiden. Auf eine Zufuhr von zusätzlichen Brennstoffen über dem Brenner 23 könnte in der regenerativen Nachverbrennungsanlage verzichtet werden, wenn die Energie der schlupfenden Brennstoffe und der zu mindernde Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffgehalt ausreichend ist. Ansonsten wird die Zufuhr der Brennstoffe über den Brenner 23 entsprechend reduziert. 2 shows a second exemplary embodiment, in which the preheating stage 14 has, instead of the heat exchangers 17 and 18, a combustion chamber 25 which, for example, has a burner 26, in particular a natural gas burner. The exhaust gas 10 to be purified, which in turn is composed of the dedusted exhaust gas 5 of the preheater 2 and possibly a pre-cleaned bypass gas 9 and optionally another hot gas, is heated up accordingly in the combustion chamber 25. The desired temperature is to be such that the dew point of any pollutant components in the first and second heat storage 20, 21 of the regenerative afterburner 15 is not exceeded. If the supplied fuel is not completely oxidized in the upstream combustion chamber 25, it is guided with the exhaust gas into the regenerative after-combustion system 15. There, the further oxidation takes place in order to avoid unwanted secondary emissions. A supply of additional fuels above the burner 23 could be dispensed with in the regenerative afterburner if the energy of the slipping fuels and the carbon monoxide and hydrocarbon content to be reduced are sufficient. Otherwise, the supply of fuels via the burner 23 is reduced accordingly.
Das Aufheizen des zu reinigenden Abgases 10 in der Vorheizstufe mittels ein oder mehrere Heißgase ist jedoch nicht auf das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können auch andere, zur Verfügung stehende Heißgase, wie beispielsweise die Kühlerabluft genutzt werden. Weiterhin wäre auch eine Kombination von wenigstens einem Wärmetauscher und einem Brenner bzw. einer Brennkammer sowie die bereits angesprochene Mischung und/oder separate Aufheizung von Teilgasströmen denkbar. Durch die Anhebung der Temperatur der zu reinigenden Abgase vor dem Eintritt in die regenerative Nachverbrennungsanlage kann die Unterschreitung des Säuretaupunkts und/oder die Reaktion mit Ammoniakverbindungen zu Ammoniumsalzen und dadurch Korrosionen und Ablagerungen, insbesondere im Bereich der Wärmespeicher, zuverlässig vermieden werden, sodass ein störungsfreier Anlagenbetrieb und eine hohe Standzeit ermöglicht wird. Des Weiteren bieten die genannten Maßnahmen die Möglichkeit, die erforderliche Primärenergie zu reduzieren und/oder den Anlagenbetrieb hinsichtlich der erreichbaren Minderungsrate und/oder den elektrischen Verbrauch und/oder die notwendige Anlagengröße zu optimieren. However, the heating of the exhaust gas 10 to be cleaned in the preheating stage by means of one or more hot gases is not limited to the embodiment shown in FIG. Thus, other, available hot gases, such as the cooler exhaust air can be used. Furthermore, a combination of at least one heat exchanger and a burner or a combustion chamber and the already mentioned mixture and / or separate heating of partial gas flows would be conceivable. By raising the temperature of the exhaust gases to be cleaned before entering the regenerative incinerator the drop below the acid dew point and / or the reaction with ammonia compounds to ammonium salts and thus corrosion and deposits, especially in the field of heat storage can be reliably avoided, so that a trouble-free plant operation and a long service life is possible. Furthermore, the measures mentioned offer the possibility of reducing the required primary energy and / or optimizing plant operation with regard to the achievable reduction rate and / or the electrical consumption and / or the required plant size.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen mit einer regenerativen Nachverbrennungsanlage (15), dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigenden Abgase (10) vor der Zuführung in die regenerative Nachverbrennungsanlage (15) wenigstens teilweise in wenigstens einer Vorheizstufe (14) auf Temperaturen zwischen 100 °C und 250 °C vorgeheizt werden. 1. A method for purifying exhaust gases with a regenerative afterburner (15), characterized in that the exhaust gases to be cleaned (10) before being fed to the regenerative afterburner (15) at least partially in at least one preheating stage (14) to temperatures between 100 ° C and 250 ° C preheated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Nachverbrennungsanlage (15) wenigstens einen ersten und einen zweiten Wärmespeicher (20, 21) und eine dazwischen angeordnete Oxidationszone (22) umfasst, wobei das in der wenigstens einen Vorheizstufe (14) vorgeheizte Abgas wechselweise in mindestens einem der Wärmespeicher (20, 21) weiter erwärmt wird, in der Oxidationszone (22) im Abgas enthaltene, schädliche Bestandteile oxidieren und das dabei entstehende, gereinigte Abgas durch den mindestens einen anderen Wärmespeicher abgeführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the regenerative post-combustion plant (15) at least a first and a second heat storage (20, 21) and an oxidation zone arranged therebetween (22), wherein in the preheated at least one preheating stage (14) Exhaust gas is alternately in at least one of the heat storage (20, 21) further heated in the oxidation zone (22) contained in the exhaust, harmful components oxidize and the resulting, purified exhaust gas is discharged through the at least one other heat storage.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Abgas ( 10) in der Vorheizstufe mittels wenigstens einem Wärmeaustauscher (17, 18) vorgeheizt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas to be cleaned (10) in the preheating stage by means of at least one heat exchanger (17, 18) is preheated.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Wärmetauscher (17, 18) die Wärme eines Heißgasstroms auf das zu reinigende Abgas übertragen wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that in the at least one heat exchanger (17, 18), the heat of a hot gas stream is transmitted to the exhaust gas to be cleaned.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Heißgasstrom zumindest das gereinigte Abgas (16) aus der regenerativen Nachverbrennungsanlage (15) wenigstens teilweise verwendet wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that at least the purified exhaust gas (16) from the regenerative post-combustion plant (15) is at least partially used as the hot gas stream.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zu reinigenden Abgasen (10) wenigstens teilweise um Abgase der Zement- und Mineralsindustrie handelt. 6. The method according to claim 1, characterized in that it is at least partially exhaust gases of the cement and minerals industry in the exhaust gases to be cleaned (10).
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Wärmetauscher (18) die Wärme eines Heißgasstroms mit einem Wärmeträgermedium (19) auf das zu reinigende Abgas wenigstens teilweise übertragen wird. 7. The method according to claim 3, characterized in that in the at least one heat exchanger (18), the heat of a hot gas stream with a heat transfer medium (19) is at least partially transmitted to the exhaust gas to be cleaned.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Abgas (10) in der wenigstens einen Vorheizstufe (14) mittels wenigstens eines Brenners (26) vorgeheizt wird oder die Vorheizstufe (14) als Brennkammer (25) ausgebildet ist. 8. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas to be cleaned (10) in the at least one preheating stage (14) by means of at least one burner (26) is preheated or the preheating stage (14) is designed as a combustion chamber (25).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Brenner (20) oder die Brennkammer (25) zugefuhrte Brennstoffmenge so bemessen wird, dass in der regenerativen Nachverbrennungsanlage (15) kein weiterer oder eine entsprechend verringerte Menge an Brennstoff zugeführt werden muss. 9. The method according to claim 8, characterized in that via the burner (20) or the combustion chamber (25) zugefuhrte amount of fuel is so dimensioned that in the regenerative afterburner (15) no further or a correspondingly reduced amount of fuel must be supplied ,
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachverbrennungsanlage (15) eine Reduktion von ohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und/oder Stickoxiden erfolgt. 10. The method according to claim 1, characterized in that in the post-combustion plant (15) takes place a reduction of ohlenmonoxid, hydrocarbons and / or nitrogen oxides.
1 1. Anlage zur Reinigung von Abgasen gemäß Anspruch 1 mit einer regenerativen Nachverbrennungsanlage (15) und wenigstens einer vorgeschalteten Vorheizstufe ( 14), in der die zu reinigenden Abgase wenigstens teilweise auf Temperaturen zwischen 100 °C und 250 °C vorgeheizt werden. 1 1. A plant for purifying exhaust gases according to claim 1 with a regenerative afterburner (15) and at least one upstream preheating stage (14), in which the exhaust gases to be cleaned are at least partially preheated to temperatures between 100 ° C and 250 ° C.
12. Anlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Nachverbrennungsanlage ( 15) wenigstens einen ersten und einen zweiten Wärmespeicher (20, 21) und eine dazwischen angeordnete Oxidationszone (22) umfasst. 12. Plant according to claim 1 1, characterized in that the regenerative post-combustion plant (15) comprises at least a first and a second heat storage (20, 21) and an oxidation zone arranged therebetween (22).
13. Anlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste und/oder zweite Wärmespeicher (20, 21) zur Reduktion von Stickoxiden und/oder Oxidation der Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise mit katalytisch aktivem Material ausgestattet sind. 13. Plant according to claim 1 1, characterized in that the at least one first and / or second heat storage (20, 21) for reducing nitrogen oxides and / or oxidation of the hydrocarbons are at least partially equipped with catalytically active material.
14. Anlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine vorgeschaltete Vorheizstufe (14) durch einen Wärmetauscher (17, 18) gebildet wird und/oder die wenigstens eine vorgeschaltete Vorheizstufe (14) wenigstens einen Brenner (26) aufweist und/oder die vorgeschaltete Vorheizstufe (14) durch eine Brennkammer (25) gebildet wird. 14. Plant according to claim 1 1, characterized in that the at least one upstream preheating stage (14) is formed by a heat exchanger (17, 18) and / or the at least one upstream preheating stage (14) has at least one burner (26) and / or the upstream preheating stage (14) is formed by a combustion chamber (25).
15. Anlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorheizstufe (14) aus einer Kombination von wenigstens einem Wärmetauscher und wenigstens einer Brennkammer besteht. 15. Plant according to claim 1 1, characterized in that the at least one preheating stage (14) consists of a combination of at least one heat exchanger and at least one combustion chamber.
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