專利名稱：用于將煙道氣脫氧化氮的方法和裝置的制作方法
用于將煙道氣脫氧化氮的方法和裝置本發(fā)明涉及通過選擇性催化還原氧化氮將包含一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣脫氧化氮(denoxing)的方法，其中將所述煙道氣在催化還原之前依靠回收的脫氧化氮的煙道氣的殘余熱的熱交換加熱至160°C -500°C的反應(yīng)溫度。此外，本發(fā)明涉及使用至少一個(gè)用于催化還原氧化氮的催化器和用于將煙道氣在催化還原之前通過回收脫氧化氮的煙道氣的殘余熱加熱至160°C -500°C的反應(yīng)溫度的熱交換器將一氧化碳和/或包含一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣脫氧化氮的裝置。本發(fā)明原則上涉及包含一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的任何煙道氣的脫氧化氮， 例如在水泥燒結(jié)塊(cement clinker)的制造中產(chǎn)生的煙道氣，其中將形成水泥燒結(jié)塊所需的原料在回轉(zhuǎn)窯中加熱至1350°C至最高1700°C的溫度。在到達(dá)回轉(zhuǎn)窯之前，通常將原料在包含數(shù)個(gè)順序設(shè)置的旋風(fēng)分離器的預(yù)熱塔中預(yù)熱。廢氣在材料流的逆流中通過生產(chǎn)過程并在離開最后的旋風(fēng)分離加熱階段后經(jīng)歷廢氣處理。在脫氧化氮(其形成廢氣處理的一部分)中，通過使用所謂的SCR(選擇性催化還原)催化器(已經(jīng)向所述催化器添加氨或釋放氨的化合物如氨水或脲)，在最佳操作溫度將廢氣中的氧化氮NOx分成環(huán)境上中性的大氣氮?dú)怅?duì)和水H20。在冷卻或熱回收(如果使用的話)后，廢氣最后到達(dá)過濾器階段，將它們?cè)谶^濾器階段除去灰塵，然后釋放到大氣中。在將廢氣釋放到大氣中之前的過濾器階段可例如由電過濾器或袋式過濾器形成。在原料氣中相對(duì)高的灰塵含量導(dǎo)致催化器非常迅速地堵塞，特別是在水泥燒結(jié)塊的制造中。為了提高催化器的使用壽命，經(jīng)常將催化器設(shè)置在清潔氣體側(cè)，即，在將灰塵從原料氣除去之后。這種設(shè)置的缺點(diǎn)在于，必須將煙道氣在催化還原之前加熱至通常 160°C-500°C的必需反應(yīng)溫度。經(jīng)常依靠能量回收器或熱交換器加熱煙道氣，所述能量回收器或熱交換器從脫氧化氮的煙道氣吸取熱并在催化還原之前將熱供應(yīng)至煙道氣。在熱交換中的熱置換導(dǎo)致的損失使得必須依靠外部能量額外加熱煙道氣。例如，AT 505 542 Bl描述了在水泥制造中用于清潔煙道氣的設(shè)備，其中使用至少一個(gè)用于生成能量的燃燒設(shè)備(例如，使用天然氣操作的燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī))加熱所述煙道氣。DE 197 05 663 Al描述了將煙道氣脫氧化氮的設(shè)備，然而，其中由于已經(jīng)約 800oC -iooo°c的高廢氣溫度，用于催化還原的氣體加熱不是必需的。提議上述的那種方法和裝置是本發(fā)明的要求，通過這種方法和裝置，可最小化或者避免使用外部能量，而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高度的脫氧化氮。會(huì)減少或避免已知方法或裝置的缺點(diǎn)。本發(fā)明關(guān)于所提出的方法的要求得以滿足，這是由于在熱交換中的熱置換導(dǎo)致的損失至少部分地由一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃補(bǔ)償。用于清潔煙道氣的后燃是已知的。借此可理解用于減少有機(jī)物質(zhì)的煙道氣的燃燒。在熱后燃期間，達(dá)到約 750-900°C的燃燒溫度是正常的。如果需要，可添加另外的燃料和燃燒空氣。催化后燃的特征在于存在于燃燒室中的促進(jìn)氧化過程的催化器。這需要約300-500°C的較低燃燒溫度。 關(guān)于再生后燃，通過將煙道氣溫度依靠熱交換提高至接近燃燒溫度，可相當(dāng)大地減少添加的燃料量。因此，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)想的是，在后燃過程中將煙道氣中的一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)燒掉。根據(jù)本發(fā)明，在后燃中產(chǎn)生的能量用于將煙道氣溫度提升至催化反應(yīng)溫度。 除了節(jié)省能量的方式(以此方式加熱煙道氣用于催化還原)之外，還減少了煙道氣中所含的一氧化碳和/或氣體物質(zhì)。通過本發(fā)明方法可大量減少需要的能量的量(例如，為天然氣的形式)，或者換句話說，僅在開始運(yùn)轉(zhuǎn)期間需要添加外部能量。本發(fā)明方法可用相對(duì)少量的支出實(shí)現(xiàn)，以及所述方法能夠以具有成本效益的方式實(shí)施。由于再生后燃，不僅將煙道氣脫氧化氮，而且還降低它們的氣體有機(jī)物質(zhì)含量。由于氣體有機(jī)物質(zhì)，特別是所謂的“揮發(fā)性有機(jī)化合物”(VOCs)的減少，降低煙道氣氣味。根據(jù)本發(fā)明方法的一種方案，設(shè)想的是，將煙道氣以交替方向(alternating direction)引導(dǎo)通過至少兩個(gè)具有數(shù)個(gè)順序設(shè)置的儲(chǔ)熱模塊的通道和在通道之間的用于再生后燃的空間，以及使氧化氮的催化還原在設(shè)置在儲(chǔ)熱模塊之間的催化器中實(shí)施。關(guān)于本發(fā)明脫氧化氮方法的這種方案，將儲(chǔ)熱模塊和催化器組合在通道中，由于煙道氣的交替引導(dǎo)，從煙道氣吸取催化還原所需的熱。由于煙道氣中的一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃，所述方法能夠自動(dòng)加熱(auto-thermal Iy)實(shí)施，即，不需要外部能量供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)高效率。可引入外部熱能，用于開始運(yùn)轉(zhuǎn)和/或用于維持將煙道氣脫氧化氮的操作溫度。 例如，這種外部熱能可通過燃燒外部能源如天然氣或油產(chǎn)生。為提高在再生后燃期間可得到的能量，可將可燃物質(zhì)如天然氣或油在再生后燃之前引入到煙道氣中。借助于控制技術(shù)措施，可特別提高在煙道氣中的一氧化碳或氣體有機(jī)物質(zhì)含量。 例如，在水泥制造中，降低供應(yīng)至回轉(zhuǎn)窯的空氣量將導(dǎo)致一氧化碳含量提高，由此改善再生后燃的能量回收。有利地，將煙道氣脫氧化氮至至少60%。用于將含一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣脫氧化氮的上述裝置也滿足本發(fā)明要求，其中，例如，為了補(bǔ)償熱交換器中的熱置換損失，提供至少一個(gè)階段用于一氧化碳或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃。本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)可從脫氧化氮方法的上述優(yōu)點(diǎn)推導(dǎo)出來。關(guān)于本發(fā)明脫氧化氮裝置的一種方案，通過至少兩個(gè)具有數(shù)個(gè)順序設(shè)置的儲(chǔ)熱模塊的通道和設(shè)置在通道之間的用于再生后燃的空間形成至少一個(gè)后燃階段，其中將所述煙道氣以交替方向引導(dǎo)通過通道，其中對(duì)于每個(gè)通道，在儲(chǔ)熱模塊之間設(shè)置至少一個(gè)催化器， 用于催化還原氧化氮。所述儲(chǔ)熱模塊優(yōu)選由陶瓷蜂窩體形成。使用一種可選實(shí)施方式，將至少一個(gè)后燃階段設(shè)置在至少一個(gè)熱交換器下游和至少一個(gè)催化器上游。因此，通過后燃階段補(bǔ)償在熱交換器中的任何熱置換損失，由此達(dá)到用于催化還原煙道氣的160°C _500°C的希望的反應(yīng)溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，提供用于供應(yīng)外部熱能的設(shè)備，用于開始運(yùn)轉(zhuǎn)和/或用于維持將煙道氣脫氧化氮的操作溫度。如上所述，所述外部熱能可通過燃燒外部能源如天然氣或油產(chǎn)生。為了改善后燃，可提供用于添加可燃物質(zhì)如天然氣或油的線路。通過用于特別提高煙道氣中的一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)含量的手段，可提高再生后燃的能量產(chǎn)出。如上所述，這些用于特別提高煙道氣中的一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)含量的手段可例如由風(fēng)門(throttle)形成，所述風(fēng)門用于減少產(chǎn)生煙道氣的爐窯中的空氣攝入。由于這些在爐窯中的降級(jí)的燃燒條件，可用較小的技術(shù)努力(technical effort)提高一氧化碳和/或氣體有機(jī)物質(zhì)含量。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于制造水泥燒結(jié)塊的設(shè)備的示意圖；圖2示出本發(fā)明脫氧化氮裝置的實(shí)施方式的示意圖；以及圖3示出本發(fā)明脫氧化氮裝置的另一實(shí)施方式。圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于制造水泥燒結(jié)塊的裝置的示意圖。用于制造水泥燒結(jié)塊的裝置包含爐窯，具體為回轉(zhuǎn)窯1，其中燒制用于制造水泥燒結(jié)塊的原料。通常，在預(yù)熱塔 2中預(yù)熱原料，預(yù)熱塔2可由上下設(shè)置的多個(gè)旋風(fēng)分離器3組成。為此，將原料經(jīng)材料供應(yīng)器4供應(yīng)至預(yù)熱塔2中?；谀媪髟瓌t工作，原料到達(dá)回轉(zhuǎn)窯1，而煙道氣A逆著原料流流過預(yù)熱塔2。在預(yù)熱塔2下游，含氧化氮和灰塵的原料氣A到達(dá)過濾器5，在過濾器5中原料氣A中的灰塵含量相應(yīng)地減少。然后，原料氣A到達(dá)催化器6，在催化器6中，由于各自的催化反應(yīng)，氧化氮NOx部分地轉(zhuǎn)化成氮?dú)釴2和水H20?？蓪⒚撗趸脑蠚釧根據(jù)需要引導(dǎo)通過冷卻裝置7，從而，一方面將煙道氣A的溫度降低至適于隨后用于從煙道氣除去灰塵的過濾器階段8的水平。另一方面，這種冷卻裝置7可用于回收煙道氣A中所含的熱并在煙道氣A到達(dá)催化器6之前加熱煙道氣A。在過濾器階段8 (其可由管式過濾器或電過濾器形成)后，脫氧化氮的和除塵的煙道氣A經(jīng)煙筒9到達(dá)大氣。在催化器6后，與煙道氣A — 起傳送的燒制過的原料到達(dá)磨機(jī)10，在該處將它磨成一定尺寸，然后包裝。如上所述，通過熱回收將煙道氣A加熱至優(yōu)選160°C -500°C的催化器6中的催化還原需要的反應(yīng)溫度通常是不可能的。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，必須通過引入外部能量補(bǔ)償熱損失。然而，因?yàn)榕c其相關(guān)的成本，供應(yīng)外部能量應(yīng)避免。圖2示出涉及煙道氣A中的一氧化碳的再生后燃的本發(fā)明可行的實(shí)施方式。煙道氣A在通常的過濾(未示出)后到達(dá)熱交換器11，在該處將煙道氣A加熱至160°C-50(TC 的催化器6的反應(yīng)溫度Τκ。熱交換器11從催化器6中的煙道氣吸取熱能，以及有可能在隨后的過濾器階段后，使煙道氣A在進(jìn)入催化器6后達(dá)到反應(yīng)溫度Τκ。通常，由于熱交換器11 中的熱置換損失，將煙道氣加熱至需要的反應(yīng)溫度是不可能的，必須引入外部能量。關(guān)于圖 2的實(shí)施方式，補(bǔ)償了熱交換器11中的熱置換損失，這是因?yàn)闊煹罋釧中的一氧化碳CO和 /或氣體有機(jī)物質(zhì)經(jīng)歷后燃。為此，在熱交換器11和催化器6之間提供階段12，用于煙道氣A中的一氧化碳CO和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃。除了控制外部能量的量之外，在階段12中的后燃期間，也減少了煙道氣中的一氧化碳CO和/或氣體有機(jī)物質(zhì)。最后在催化器6中除去在階段12中的后燃期間產(chǎn)生的氧化氮和煙道氣中所含的氧化氮Ν0Χ?？稍诤笕茧A段12的上游設(shè)置用于供應(yīng)外部能量的設(shè)備13 (例如，天然氣線路)，用于開始運(yùn)轉(zhuǎn)和/或用于維持將煙道氣A脫氧化氮的操作溫度。因此，由于降低了外部能量的量，本發(fā)明的裝置不僅提高了效率，而且還降低了氧化氮NOx和高一氧化碳CO和/或氣體有機(jī)物質(zhì)含量。由于燒掉了煙道氣，不必另外裝備所謂的氧化催化器層。氧化催化器確保將一氧化碳CO氧化形成二氧化碳C02。這些專用催化器由于貴金屬如鉬、鈀等的摻雜，使得成本非常高，并且非常易于重金屬中毒。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明具有儲(chǔ)熱模塊和催化器的組合的脫氧化氮裝置的另一實(shí)施方式。關(guān)于這種實(shí)施方式，將煙道氣A以交替方向引導(dǎo)通過兩個(gè)包含數(shù)個(gè)順序設(shè)置的儲(chǔ)熱模塊15的通道14和設(shè)置在通道14之間的用于煙道氣A中的一氧化碳CO和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃的空間16。由于流動(dòng)方向的原因，在儲(chǔ)熱模塊15中從煙道氣A吸取熱能， 該熱能是必需的，以使煙道氣A達(dá)到催化器6的反應(yīng)溫度Τκ?？山?jīng)線路17供應(yīng)燃料如天然氣。提供線路18或18a，用于在流動(dòng)反轉(zhuǎn)后添加催化器6中的催化還原所需的物質(zhì)，優(yōu)選為氨。交替流動(dòng)方向的控制通過相應(yīng)的控制設(shè)備(未示出)實(shí)現(xiàn)。儲(chǔ)熱模塊15可由陶瓷蜂窩體形成。由于煙道氣A的交替引導(dǎo)，所以溫度不能保持恒定，因此，根據(jù)圖3的方案需要具有較寬反應(yīng)溫度Tk范圍的催化器6。對(duì)此不需要額外的熱交換器11，而是依靠?jī)?chǔ)熱模塊 15整合在通道14中。額外熱交換器的省略也意味著降低的裝置投入。
權(quán)利要求
1.通過氧化氮(NOx)的選擇性催化還原將含一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣(A)脫氧化氮的方法，其中將所述煙道氣(A)在催化還原之前依靠回收的脫氧化氮的煙道氣(A)的殘余熱的熱交換加熱至160°C-500°C的反應(yīng)溫度(Tk)，其特征在于，通過所述一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃至少部分地補(bǔ)償所述熱交換的熱置換損失。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于以交替方向引導(dǎo)所述煙道氣(A)通過至少兩個(gè)包含數(shù)個(gè)順序設(shè)置的儲(chǔ)熱模塊(1 的通道(14)和設(shè)置在所述通道(14)之間的用于再生后燃的空間(16)，以及特征在于所述氧化氮(NOx)的催化還原在設(shè)置在儲(chǔ)熱模塊(15)之間的催化器(6)中進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于提供外部熱能，用于開始運(yùn)轉(zhuǎn)和/或用于維持將所述煙道氣(A)脫氧化氮的操作溫度。
4.權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)的方法，其特征在于在所述再生后燃之前將可燃物質(zhì)添加至所述煙道氣(A)。
5.權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)的方法，其特征在于通過燃燒技術(shù)措施特別提高在所述煙道氣(A)中的一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的含量。
6.權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)的方法，其特征在于將所述煙道氣(A)脫氧化氮至至少 60%的程度。
7.用于將含一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣(A)脫氧化氮的裝置，其具有至少一個(gè)用于催化還原氧化氮(NOx)的催化器(6)和用于將煙道氣(A)在所述催化還原之前通過回收脫氧化氮的煙道氣(A)的殘余熱加熱至160°C-50(TC的反應(yīng)溫度(Tk)的熱交換器(11)，其特征在于提供至少一個(gè)用于所述一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃的階段(12)，以便補(bǔ)償所述熱交換器(11)中的熱置換損失。
8.權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述至少一個(gè)后燃階段(12)由至少兩個(gè)具有數(shù)個(gè)順序設(shè)置的儲(chǔ)熱模塊(15)的通道(14)和設(shè)置在通道(14)之間的用于再生后燃的空間(16) 形成，將煙道氣(A)以交替方向引導(dǎo)通過所述通道(14)，其中對(duì)于每個(gè)通道，將至少一個(gè)用于催化還原氧化氮(NOx)的催化器(6)設(shè)置在所述儲(chǔ)熱模塊(1 之間。
9.權(quán)利要求8的裝置，其特征在于所述儲(chǔ)熱模塊(1 由陶瓷蜂窩體形成。
10.權(quán)利要求7的裝置，其特征在于將至少一個(gè)后燃階段(12)設(shè)置在至少一個(gè)熱交換器(11)的下游和至少一個(gè)催化器(6)的上游。
11.權(quán)利要求7-10中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于提供用于引入外部熱能的設(shè)備 (13)，用于開始運(yùn)轉(zhuǎn)和/或用于維持將煙道氣(A)脫氧化氮的操作溫度。
12.權(quán)利要求7-11中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于提供線路(17)，用于將可燃物質(zhì)添加至至少一個(gè)后燃階段(12)。
13.權(quán)利要求7-12中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于提供用于特別提高煙道氣(A)中的一氧化碳(CO)含量和/或氣體有機(jī)物質(zhì)含量的手段。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用至少一個(gè)用于催化還原氧化氮NOX的催化器(6)和用于將煙道氣(A)在催化還原之前通過回收脫氧化氮的煙道氣(A)的殘余熱加熱至160℃-500℃的反應(yīng)溫度(TR)的熱交換器(11)將包含一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的煙道氣(A)脫氧化氮的方法和裝置。為了盡可能地將煙道氣(A)脫氧化氮且同時(shí)將所需的外部供應(yīng)能量最小化，設(shè)想的是，通過提供至少一個(gè)用于一氧化碳(CO)和/或氣體有機(jī)物質(zhì)的再生后燃的階段(12)來補(bǔ)償與熱交換器(11)中的熱運(yùn)動(dòng)相關(guān)的損耗。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102470320SQ201080031829
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者M.里斯伯格 申請(qǐng)人:舒赫有限責(zé)任公司