Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken

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1 VDI-Fachtagung Emissionsminderung am 19./20. Juni 2012, Nürnberg Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken Referent: Dipl.-Phys. Ing. Klaus Schneider, Ingenieurbüro Klaus Schneider / KS-Engineering GmbH, Köln / aixenviro, Aachen

2 Verbrennungsoptimierung durch ECOTUBE.optimiert die Schlüsselfaktoren des Verbrennungsvorganges Verbessertes Verfahren zur gestuften Verbrennung Neuartiges turbulentes Mischverfahren in der Brennkammer durch Hochdruckventilator Verlängerte Verweilzeit für das Brennstoff-Luft-Gemisch Steigert die Effizienz der Verbrennung durch geringeren Luftüberschuss Referent: Dipl.-Phys.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 2

3 Positionierung der Düsenbalken im Feuerraum Referent: Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 3

4 Positionierung der Düsenbalken im Feuerraum Kurzvideo Feuerungsoptimierung Referent: : Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 4

5 Das System im Überblick ERGEBNISSE: - Leistungserhöhung - Geringere Korrosion - Geringerer Verschleiß - Reduzierte Flugaschemenge - Reduziertes Unverbranntes - Geringere Gasgeschwindigkeiten - Geringeres NO x - Geringeres und stabileres CO - Niedrigere Kosten Primäre Verbrennungszone Reduziertes Luftverhältnis Brennstoffreiche Flamme Geringe Überschussluft Geringere NO x -Bildung Ausbrand-Zone Bessere Durchmischung Vollständige Verbrennung CO-Ausbrand Chemische Reaktionen Ecotube System Ausfahrbare Lanzen Lufteindüsung Turbulenzerhöhung Einblasung von Sorbentien (falls nötig) Gestufte Luftzuführung in der Brennkammer verbessert das gesamte Verbrennungsverhalten Kontrollsystem Lanzenführung Pumpen/Wärmeaustauscher Referent: : Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 5

6 Details zum Aufbau und Montage der Düsenbalken Kesselumbau Mögliche Austrittsrichtungen (Düsenreihen) für Ecotubes hauptsächlich für Luft, aber auch Harn-stoff oder Ammoniakwasser und z.b. Feststoffe möglich Wasserkreislauf Düsenbalken Montage Die Abwärme der Ecotubes wird hier nicht genutzt, sondern über einen Wasser-/Luft Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben. Referent: Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 6

7 Nox-Emission mit und ohne ECOTUBE Current UK NOx Limit Coventry & Solihull Municipal Refuse Waste to Energy Plant (17MWe) Unit 1 Emissions ( Hourly Averages ) During 48 Hours of Aug 02 Impact of Ecotubes ohne Einführung mit ohne Ecotubes Out Ecotubes In - Manual Boiler Settings to Minimise NOx Ecotubes In - Settled MCR Boiler Settings Automatic Boiler Control Ecotubes Out 300 NOx UK NOx Limit Current UK CO Limit UK CO Limit CO Referent: Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 7 00:00 to 01:00 02:00 to 03:00 04:00 to 05:00 06:00 to 07:00 08:00 to 09:00 10:00 to 11:00 12:00 to 13:00 14:00 to 15:00 16:00 to 17:00 18:00 to 19:00 20:00 to 21:00 22:00 to 23:00 24:00 to 25:00 26:00 to 27:00 28:00 to 29:00 30:00 to 31:00 32:00 to 33:00 34:00 to 35:00 36:00 to 37:00 38:00 to 39:00 40:00 to 41:00 42:00 to 43:00 44:00 to 45:00 46:00 to 47:00 Emissions mg / Nm³

8 MVA Toulouse Nord ECONOTRE mit 2 Linien je 11,4 t/h Durchsatz Eigentümer: SUEZ Alstom Kessel + EF + Wäscher 1 Kalk + Wäscher 2 AK für DeSOx und DeDiox Technische Daten: 2004 NOx 440 mg ohne Ecotube 2005 NOx 180 mg mit Ecotube Primärluft Reduzierung um 10% Sekundärluft Reduzierung um 50% Tertiärluft über 2 Ecotube Eindüsung Flugaschemenge 10% kleiner 4000 m 3 /Jahr Wassereinsparung Kessel können jetzt auf Nennlast fahren 2007 NOx < 80 mg Bestätigungstest mit Harnstoff Harnstoff-Stöchiometrie kleiner als 2 Ammoniak Slip < 5 mg vor Wäscher Referent: : Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 8

9 Verbrennungsoptimierung durch ECOTUBE Aufbau der Ecotubes im Kraftwerk CPCU Paris Referent: : Dipl.-Phy.-Ing. Klaus SchneiderVortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 9

10 Heizkraftwerk CPCU PARIS NORD 2 Kohlekessel (Ignifluid) 340 t/h Dampf + Kalk Eindüsung in den Feuerraum und EF Referent: : Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 10

11 Heizkraftwerk CPCU PARIS NORD 2 Kohlekessel (Ignifluid) 340 t/h Dampf + Kalk Eindüsung in den Feuerraum und EF Hier ist der O 2 -Bezugswert 6% und nicht 11%! 2007 Kessel 3 NOx < 250 mg/nm 3, 2 mit 600l/sh Harnstoff 2007 Kessel 4 NOx < 450 mg/nm 3, 2008 Kessel 4 NOx < 150 mg/nm 3, Staub < 50 mg/nm 3, zwei Ecotube + FGR + Harnstoff 150 l/h O 2 6% auf 2,5% 2009 Kessel 3 NOx <150 mg/nm3 Staub < 50 mg/nm3 zwei Ecotube + FGR + Harnstoff 150 l/h O 2 6% auf 2,5% Referent: Dipl.-Phy.-Ing. Klaus Schneider Vortrag: Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken 11

12 Emissionsminderung und Verbrennungsoptimierung durch gezielte Lufteindüsung mittels Düsenbalken Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Referent + Autor: Dipl.-Phys.-Ing. Klaus Schneider Ingenieurbüro Klaus Schneider / KS-Engineering GmbH, Köln + aixenviro, Aachen Mitautoren: Dr. Martin Weng, aixprocess GmbH, Aachen + aixenviro, Aachen Stefan Tschunko, aixprocess GmbH, Aachen 12