[发明专利]用于净化废气的方法和装置

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的方法。本发明还涉及用于执行该方法的装置。

从美国专利5589142A中得知了根据权利要求1的前序部分所述的方法。其中，蓄热器的储热体具有用于燃烧挥发性有机化合物的催化剂层。具有烧嘴的燃烧室由两个用于选择性催化还原氮氧化物的催化剂层来限定，其中氮氢化合物在每个蓄热器的储热体上的催化剂层的上游和朝向所述蓄热器的燃烧室催化剂层的下游处供入到废气中。

对于水泥的生产以及其他燃烧燃料以产生高温的工业过程来说，环境的状况以及原材料和燃料的费用起着越来越重要的作用。特别是要降低氮氧化物(NO_x)和一氧化碳(CO)的排放，同时通过降低燃料的量和通过使用最成本合算的燃料即所谓的二次燃料来降低燃料成本。二次原材料例如飞灰也包括有机组分，并因此促进了一氧化碳的排放。

使用SNCR（选择性非催化还原）系统以分解废气中的氮氧化物确实已为人所知。但是，仅有部分NO_x会因此而分解，并且存在着如果用作还原剂的氨(NH₃)的加入量过高则会发生氨的泄漏且因此有害的氨将会释放到大气中的危险。

本发明的目的是特别为水泥工业提供废气的净化，通过其可减少污染物的排放并降低燃料的成本。

通过在权利要求1中说明的方法实现了根据本发明的目的；在权利要求2到17中提供了根据本发明的方法的优选实施方案。权利要求18到23涉及用于执行根据本发明的方法的优选装置。

根据本发明，针对氮氧化物(NO_x)和可燃性碳化合物净化了废气。该碳化合物例如可为一氧化碳或有机碳化合物。

因此，废气流经至少两个通过燃烧室相连并填充有储热体的蓄热器。优选地，使用具有多个平行于主棱轴线的通道的棱柱状陶瓷储热体用作储热体，如专利EP 0472605B2所述。

废气以交替循环的方式供入到至少一个蓄热器内，并且预先对其中的储热体进行加热。这样预热后的废气供入到温度高于800℃、特别是处于850到1000℃的燃烧室内。在所述高温下，碳化合物被燃烧室内的空气中的氧燃烧掉，同时在所述高温下，氮氧化物被燃烧室内的氮氢化合物还原。

接着通过至少一个其他的蓄热器将所形成的净化气体抽出，并加热这里的储热体，其中废气被再次冷却。

优选地提供至少一个其他的蓄热器，并且在循环期间用净化气体对其清理。作为两个或三个蓄热器的替代，例如也可提供多个蓄热器。

根据本发明，废气中的碳化合物的氧化和氮氧化物的还原仅为热式地发生，即不需要使用催化剂。即，根据本发明使用蓄热式二次燃烧设备，通过其可同时将NO_x还原为氮气(N₂)。根据本发明，也可净化如在水泥熟料生产中所产生的包含氮氧化物和碳化合物的废气，它是具催化剂毒性的，例如含有重金属和粉尘。

虽然大部分一氧化碳在燃烧室内被氧化成二氧化碳，然而根据本发明，较少部分的氮氧化物已经通过一氧化碳而还原成氮气。氮气还通过氮氢化合物还原氮氧化物而形成。优选地使用氨、尿素或氨基甲酸作为氮氢化合物。

可将用于还原氮氧化物的氮氢化合物供入到蓄热式二次燃烧设备的燃烧室内，或部分地由废气所携带地供给。

优选地，氮氢化合物以水溶液的形式供入到燃烧室内。因此，该溶液可包含用于降低所要求的反应温度的添加剂，例如有机化合物，如乙醇。为了优选地将氮氢化合物的水溶液分散到燃烧室内，可使用两件式喷嘴，即具有用于水溶液的中心开口和用于压力气体的同心开口的喷嘴，或使用多个超声雾化器，其中每一个具有恒定的或优选为脉冲式的泵压力。

燃烧室优选地包括三个区，即：处在蓄热器的储热体上方的第一区，在其中存在于废气内的CO、NO_x和氮氢化合物(NH₃)进行初始反应；处在两个蓄热器之间的第二区；和处在蓄热器的储热体上方的第三区，通过该第三区将净化气体抽走。因此，将氮氢化合物或氮氢化合物的剩余部分以水溶液的形式供入到第二区的开始处和/或末尾处。

通过分布在燃烧室横截面周围的多个喷枪将氮氢化合物供入到燃烧室的优选区中。

如果废气已经包括部分的氮氢化合物，那么在第一区内部分的氮氧化物会被还原。另一方面，在第二区内可通过在第二区的开始处供入的氮氢化合物来还原氮氧化物。