Procedimiento y dispositivo para la desnitrificación de gases de combustión.

Procedimiento para la desnitrificación de monóxido de carbono (CO) y gases de combustión (A) que contienensustancias orgánicas gaseosas mediante reducción catalítica selectiva de los óxidos de nitrógeno (NOx),

donde losgases de combustión (A) se conducen en dirección alternante a través de al menos dos canales (14) con variosmódulos de acumulador de calor consecutivos (15), y la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno (NOx) serealiza en catalizadores (6) dispuestos entre los módulos de acumulador de calor (15), y donde los gases decombustión (A), antes de la reducción catalítica por intercambio de calor del calor residual recuperado de los gasesde combustión desnitrificados (A), se calientan hasta una temperatura de reacción (TR) de 160 ºC a 500 ºC,caracterizado por que las pérdidas del desplazamiento del calor del intercambio de calor se compensan al menosparcialmente por combustión regenerativa del monóxido de carbono (CO) y de las sustancias orgánicas gaseosas enlos gases de combustión (A) en un espacio (16) dispuesto entre los al menos dos canales (14).

Procedimiento y dispositivo para la desnitrificación de gases de combustión La invención se refiere a un procedimiento para la desnitrificación de monóxido de carbono y gases de combustión que contienen sustancias orgánicas gaseosas mediante reducción catalítica selectiva de los óxidos de nitrógeno, donde los gases de combustión se conducen en dirección alternante a través de al menos dos canales con varios módulos de acumulador de calor consecutivos, y la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno se realiza en catalizadores dispuestos entre los módulos de acumulador de calor, y donde los gases de combustión se calientan antes de la reducción catalítica por intercambio de calor del calor residual recuperado de los gases de combustión desnitrificados hasta una temperatura de reacción de 160 ºC a 500 ºC.

Además, la invención se refiere a un dispositivo para la desnitrificación de monóxido de carbono y gases de combustión que contienen sustancias orgánicas gaseosas con al menos dos canales con varios módulos de acumulador de calor consecutivos para la conducción de los gases de combustión en dirección alternante a través de los canales, donde por canal está dispuesto al menos un catalizador para la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno entre el módulo de acumulador de calor, para calentar los gases de combustión a partir de la recuperación del calor residual de los gases de combustión desnitrificados antes de la reducción catalítica hasta una temperatura de reacción de 160 ºC a 500 ºC.

La presente invención se refiere en principio a la desnitrificación de cualquier gas de combustión que contenga monóxido de carbono y sustancias orgánicas gaseosas, por ejemplo gases de combustión, que se producen durante la producción de clínker de cemento, donde en hornos rotativos tubulares las materias primas, que son necesarias para la formación de clínker de cemento, se calientan hasta temperaturas de 1350 ºC a 1700 ºC. Las materias primas habitualmente se calientan previamente en una torre de precalentamiento compuesta por varios ciclones dispuestos uno tras otro, antes de que lleguen al horno rotativo tubular. Los gases de escape atraviesan el proceso de producción en contracorriente con respecto al flujo de material y, tras abandonar la última etapa de calentamiento de ciclón, se suministran a una depuración de los gases de escape. Durante la desnitrificación, que representa una parte de la depuración del aire de escape, con los denominados catalizadores SCR (selective catalytic reduction) ,

mediante la adición de amoniaco o compuestos que desprenden amoniaco, tales como por ejemplo amoniaco-agua o urea, a la temperatura de funcionamiento optima, se consigue una escisión de los óxidos de nitrógeno NOx en los gases de escape en nitrógeno atmosférico N2 neutro para el medio ambiente y agua H2O. Los gases de escape, tras un posible enfriamiento o recuperación de calor finalmente llegan a una etapa de filtro, en la que se despolvorean, antes de salir a la atmósfera. La etapa de filtro antes de la salida de los gases de escape a la atmósfera, puede formarse por ejemplo por filtros electrostáticos o tubulares.

El porcentaje de polvo relativamente alto de los gases brutos, en particular durante la producción de clínker de cemento, lleva a una rápida obstrucción de los catalizadores. Para aumentar los periodos de servicio del catalizador, los catalizadores se disponen con frecuencia en el lado del gas limpio, es decir después del despolvoreado de los gases brutos. A este respecto es desventajoso que los gases de combustión deban calentarse antes de la reducción catalítica hasta la temperatura de reacción necesaria de habitualmente 160 ºC a 500 ºC. Este calentamiento de los gases de combustión tiene lugar con frecuencia mediante un recuperador o intercambiador de calor, que extrae el calor de los gases de combustión desnitrificados y suministra los gases de combustión antes de la reducción catalítica. Las pérdidas del desplazamiento del calor del intercambio de calor hacen absolutamente necesario un 45 calentamiento adicional de los gases de combustión por medio de energía externa.

El documento AT 505 542 B1 describe por ejemplo una instalación para la depuración de los gases de combustión durante la producción de cemento, donde los gases de combustión se calientan con al menos un dispositivo de combustión para la generación de corriente, por ejemplo una turbina de gas o un motor de gas, que se hace 50 funcionar en particular con gas natural.

El documento DE 197 05 663 A1 describe un dispositivo para la desnitrificación de gases de combustión, donde, sin embargo, debido a la ya elevada temperatura de gas de escape de aproximadamente 800 ºC a 1000 ºC, no es necesario un calentamiento de los gases para la reducción catalítica.

El documento US 2009/130011 A1 se refiere a un sistema y a un procedimiento para la desnitrificación de gases de combustión mediante reducción catalítica selectiva regenerativa (RSCR) , donde los gases de combustión se conducen en dirección alternante a través de canales, canales en los que están dispuestos varios módulos de acumulador de calor y varios catalizadores.

El documento DE 197 20 205 A1 describe un procedimiento y una instalación para la depuración de gases de combustión que están cargados con óxidos de nitrógeno. A este respecto tiene lugar una desnitrificación pura sin una combustión de los gases de combustión. El catalizador se hace circular siempre en una dirección de los gases de combustión.

Por último, el documento DE 44 32 316 A1 muestra un procedimiento y una instalación para la depuración de gases de escape, donde los gases de escape a depurar no contienen monóxido de carbono. La combustión mencionada en este documento no se realiza con el fin de la recuperación de energía y la mejora del rendimiento, sino para la reducción de la dioxina que se genera durante la reacción catalítica en los gases de escape.

El objetivo de la presente invención consiste en crear un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado anteriormente, mediante los que pueda evitarse o minimizarse la utilización de energía externa y, no obstante, pueda conseguirse un alto grado de desnitrificación. Se reducirán o evitarán las desventajas de los procedimientos o dispositivos conocidos.

El objetivo de acuerdo con la invención se consigue en cuanto al procedimiento por que las pérdidas del desplazamiento del calor del intercambio de calor se compensan al menos parcialmente por combustión regenerativa del monóxido de carbono y de las sustancias orgánicas gaseosas en los gases de combustión en un espacio dispuesto entre los al menos dos canales. La combustión se conoce para la purificación de gases de combustión. Por ello se entiende la combustión de gases de combustión para la reducción de las sustancias orgánicas. Durante la combustión térmica son habituales temperaturas de combustión en el intervalo de aproximadamente 750 a 900 ºC. En el mejor de los casos se añaden combustibles adicionales y aire de combustión. La combustión catalítica se caracteriza por un catalizador contenido en la cámara de combustión, que acelera el proceso de oxidación. De esta manera son necesarias temperaturas de combustión más bajas de aproximadamente 300 a 500 ºC. Durante la combustión regenerativa, la adición de combustible puede reducirse considerablemente por que la temperatura de gas de combustión se aumenta casi hasta la temperatura de combustión por el intercambio de calor. Por tanto, de acuerdo con la invención está previsto que el monóxido de carbono y las sustancias orgánicas gaseosas se queman posteriormente en los gases de combustión. La energía que se genera durante la combustión se usa de acuerdo con la invención para aumentar la temperatura de los gases de combustión hasta la temperatura de reacción catalítica. Además de la forma de ahorro de energía del calentamiento de los gases de combustión para la reducción catalítica, se bajan también los monóxidos de carbono y/o sustancias orgánicas gaseosas contenidos en los gases de combustión. La cantidad de energía necesaria, por ejemplo en forma de gas natural, puede bajarse considerablemente mediante el procedimiento de acuerdo con la invención o el suministro de energía externa sólo es necesario para la puesta en marcha. El coste para la reacción del procedimiento de acuerdo con la invención es relativamente bajo y el procedimiento puede realizarse de manera económica. Mediante la combustión regenerativa no sólo se desnitrifican por lo tanto los gases de combustión sino que también se reduce su contenido en monóxido de carbono y su contenido en sustancias orgánicas gaseosas.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la desnitrificación de monóxido de carbono (CO) y gases de combustión (A) que contienen sustancias orgánicas gaseosas mediante reducción catalítica selectiva de los óxidos de nitrógeno (NOx) , donde los 5 gases de combustión (A) se conducen en dirección alternante a través de al menos dos canales (14) con varios módulos de acumulador de calor consecutivos (15) , y la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno (NOx) se realiza en catalizadores (6) dispuestos entre los módulos de acumulador de calor (15) , y donde los gases de combustión (A) , antes de la reducción catalítica por intercambio de calor del calor residual recuperado de los gases de combustión desnitrificados (A) , se calientan hasta una temperatura de reacción (TR) de 160 ºC a 500 ºC,

caracterizado por que las pérdidas del desplazamiento del calor del intercambio de calor se compensan al menos parcialmente por combustión regenerativa del monóxido de carbono (CO) y de las sustancias orgánicas gaseosas en los gases de combustión (A) en un espacio (16) dispuesto entre los al menos dos canales (14) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que para iniciar y/o para mantener la temperatura de funcionamiento de la desnitrificación de los gases de combustión (A) se suministra energía calorífica externa.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que antes de la combustión regenerativa se añaden sustancias inflamables a los gases de combustión (A) . 20

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el contenido en monóxido de carbono (CO) y sustancias orgánicas gaseosas en los gases de combustión (A) se aumenta de manera controlada mediante medidas técnicas de calefacción.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los gases de combustión (A) se desnitrifican hasta al menos el 60 %.

6. Dispositivo para la desnitrificación de monóxido de carbono (CO) y gases de combustión (A) que contienen sustancias orgánicas gaseosas con al menos dos canales (14) con varios módulos de acumulador de calor 30 consecutivos (15) para la conducción de los gases de combustión (A) en dirección alternante a través de los canales (14) , donde por canal (14) está dispuesto al menos un catalizador (6) para la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno (NOx) entre los módulos de acumulador de calor (15) para calentar los gases de combustión (A) a partir de la recuperación del calor residual de los gases de combustión desnitrificados (A) antes de la reducción catalítica hasta una temperatura de reacción (TR) de 160 ºC a 500 ºC, caracterizado por que para la compensación de las

pérdidas del desplazamiento del calor en los módulos de acumulador de calor (15) , entre los al menos dos canales (14) , está previsto un espacio (16) para la combustión regenerativa del monóxido de carbono (CO) y de las sustancias orgánicas gaseosas de los gases de combustión (A) .

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los módulos de acumulador de calor (15) 40 están formados por cuerpos cerámicos de panal de abeja.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que está previsto un dispositivo (13) para el suministro de energía calorífica externa para iniciar y/o para mantener la temperatura de funcionamiento de la desnitrificación de los gases de combustión (A) .

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que está prevista una conducción (17) para la adición de sustancias inflamables en la al menos una etapa de combustión (12) .

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que están previstos medios

para el aumento controlado del contenido en monóxido de carbono (CO) y/o sustancias orgánicas gaseosas en los gases de combustión (A) .