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EP3650756A1 - Demounatble lance system - Google Patents

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Info

Publication number
EP3650756A1
EP3650756A1 EP18205032.8A EP18205032A EP3650756A1 EP 3650756 A1 EP3650756 A1 EP 3650756A1 EP 18205032 A EP18205032 A EP 18205032A EP 3650756 A1 EP3650756 A1 EP 3650756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lance
end plate
cladding tube
nozzle
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP18205032.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3650756B1 (en
Inventor
Rüdiger Heidrich
Stefan Binkowski
Wolfgang Bloss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steinmueller Engineering GmbH
Original Assignee
Steinmueller Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steinmueller Engineering GmbH filed Critical Steinmueller Engineering GmbH
Priority to EP18205032.8A priority Critical patent/EP3650756B1/en
Publication of EP3650756A1 publication Critical patent/EP3650756A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3650756B1 publication Critical patent/EP3650756B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/10Nitrogen; Compounds thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/20Non-catalytic reduction devices

Definitions

  • the present invention relates to a collapsible lance system, a reaction chamber containing the lance system and a method for reducing the concentration of pollutants in combustion gases.
  • NO x The formation of NO x is subject to complex reaction mechanisms, the most important sources of NO x being the oxidation of the nitrogen in the combustion air (thermal NO x ) and the oxidation of the fuel nitrogen (fuel NO x ).
  • Thermal NO x essentially arises at temperatures that are greater than about 1,200 ° C to 1,500 ° C, because only at these temperatures does the molecular oxygen in the air change noticeably into atomic oxygen (thermal oxidation) and with the nitrogen in the air connects.
  • the formation rate of the thermal NO x depends exponentially on the temperature and is proportional to the oxygen concentration.
  • the primary nitrogen compounds contained in the fuel initially break down into secondary nitrogen compounds (simple amines and cyanides), which are converted to either NO x or N 2 in the course of combustion. If there is a lack of oxygen, the formation of N 2 is preferred or the formation of NO x is suppressed or even reversed.
  • the formation of fuel NO x is only slightly temperature-dependent and takes place even at low temperatures.
  • ABL burnout air
  • the addition is made using so-called ABL nozzles.
  • the two basic types of ABL nozzles are wall nozzles and ABL lances.
  • the invention relates to a method and devices including reaction spaces for reducing undesirable substances by injecting a reactant into an exhaust gas or flue gas, in particular into the exhaust gas of cement plants, in which the reaction medium is injected into the flue gas by means of lances. Furthermore, the invention relates to a lance or a lance system for the injection of reactants to reduce undesirable substances in the flue gas. In addition, the invention also relates to a suitable reaction space which is equipped with such a device according to the invention in order to be able to carry out the process.
  • the reactants are, for example, ammonia and / or urea, which can reduce the proportion of nitrogen oxides in the flue gas.
  • Appropriate processes are called selective non-catalytic reduction (SNCR; selective non-catalytic reduction).
  • SNCR selective non-catalytic reduction
  • reducing agents are injected into the hot flue gases of an incineration plant in aqueous solution (typically ammonia water, urea) or in gaseous form (ammonia).
  • aqueous solution typically ammonia water, urea
  • ammonia gaseous form
  • the optimum temperature range for the reactions described is between 850 and 1,000 ° C, depending on the flue gas composition.
  • SNCR technology is successfully used in small and medium-sized boilers and especially in waste incineration plants and cement plants.
  • the advantage here is the small cross-sections of the reaction or combustion chambers, so that the SNCR technology can be used effectively and in an optimized manner.
  • cement In cement plants, cement is produced in a continuous process using the dry process in rotary kilns.
  • the raw materials such as limestone, clay, sand, but also often residues such as "fluff” or "bram”, etc. are ground and at the same time dried, then warmed up and then fired into cement clinker.
  • the cement clinker is fired in rotary kilns that are slightly inclined.
  • the preheated raw meal placed at the upper end runs towards a coal dust, oil or gas flame that burns at the lower end of the furnace.
  • gas temperatures 1,800 to 2,000 ° C
  • firing material temperatures 1,350 to 1,500 ° C are reached.
  • the raw meal is preheated and calcined either in the rotary kiln itself or in a separate preheater, which is usually constructed from a device consisting of several cyclones, or in a separate calciner (Calcination reactor).
  • the hot exhaust gases from the rotary kiln flow through the calciner and preheater from bottom to top, and the dry raw meal is added to the exhaust gases before the top cyclone stage, separated from the gas in the individual cyclones and suspended again in the gas stream before the next cyclone stage.
  • the raw meal is usually preheated to a temperature of approx. 800 ° C in the preheater. A partial calcination of the raw meal can already take place in the cyclone preheater.
  • the raw meal is then further calcined in the calciner before it reaches the rotary kiln.
  • NO x e.g. ⁇ 200 or even 150 mg / Nm 3 dry, depending on the application based on different oxygen concentrations (e.g. based on 10% O 2 in cement plants and based on 6% O 2 in coal-fired power plants)
  • the WO 93/19837 discloses a process for the denitrification of the exhaust gases which are produced in the production of cement. After leaving the rotary kiln, an ammonia solution is added to the exhaust gas via wall-mounted nozzles.
  • the WO 2014/114320 describes a process for the treatment of nitrogen-containing exhaust gases from technical processes, such as flue gases, for reducing the nitrogen oxide content by means of chemical reduction of the nitrogen oxides.
  • the reducing agent is injected into the reaction space through which the exhaust gases flow via nozzles arranged in the wall of the reaction space.
  • the EP 2 962 743 A1 discloses the introduction of reducing agent into a boiler.
  • the reducing agent is injected using lances into which one or more injectors for reducing agents are introduced. Burnout air is also supplied to the lances, for example.
  • the reducing agent is injected into the lance and leaves the lance together with the burnout air through the nearest outlet openings of the lance into the flue gas.
  • the US 5,342,592 discloses an injection lance with an outer tubular jacket with a plurality of openings and a cooling circuit.
  • This tubular casing has an inner channel into which an injection lance is inserted.
  • This in turn consists of an inner tube and an outer tube, with an intermediate space being formed.
  • the reducing agent is passed through the inner tube and the blowing agent through the gap.
  • the reducing agent passes directly into the flue gas stream from the inner pipe and via radial ducts bridging the intermediate space.
  • the blowing agent meets the reducing agent at the outlet of these channels and enters the flue gas stream.
  • the US 5,281,403 describes an injection lance system with an inner tube and an outer tube, which form an intermediate space through which the reducing agent is fed into a boiler.
  • the reducing agent is introduced into the inner tube, which is provided with a plurality of nozzles along the longitudinal orientation of the inner tube.
  • a carrier gas is introduced into the cavity of the outer tube.
  • the nozzles of the inner tube inject the reactant into the flue gas through a respectively arranged outlet opening in the outer tube, the reagent being simultaneously mixed with the carrier gas, which is passed into the cavity of the outer tube and likewise leaves the lance system through said outlet opening.
  • lances were also used for this purpose, such as, for example, two-substance nozzles spraying downwards, through which an ammonia / air mixture is atomized in the smoke gas flow direction.
  • the nozzle of such a conventional lance is surrounded by an annular gap, through which, by means of a high overpressure, an envelope or veil of air is generated around the nozzle, which is intended to protect the nozzles against caking by the raw cement powder flying past in the calciner.
  • reagents in particular in the form of fluids, ie in particular in the form of gases and / or liquids, are injected into combustion gases in order to reduce the pollution.
  • the reaction spaces through which combustion gases flow are preferably calcinators or calcining reactors, flue gas ducts, boilers or combustion chambers.
  • the angle of incidence is now the nozzle, which is located at the distal end or at the lance head, ie at the inside through which combustion gases flow of the reaction chamber protruding end of the lance system, beveled.
  • the "distal end" of the lance system is the end which projects into the interior of the reaction space.
  • the angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube is in a range from 25 to 65 °.
  • the definition that the longitudinal axis of the nozzle of the injection lance in the installed state is angled at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube and is inclined towards the end plate means that the longitudinal axis of the nozzle is at an angle of 90 ° +/- 10 ° to the level of the end plate.
  • the angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube is preferably in the range from 30 to 60 °, more preferably in the range from 35 to 55 °, and particularly preferably around 45 °.
  • the end plate can be flat or concave or convex. If the end plate is curved, the level of the end plate refers to the imaginary plane that is defined by the edge of the end plate.
  • the nozzle of the injection lance is arranged and aligned in relation to the inner opening of the end plate so that the nozzle is seated in the inner opening of the end plate, a gap extending around the nozzle remaining or being able to remain.
  • the “inner opening” of the end plate is an opening or a corresponding through hole arranged within the surface of the end plate. This opening or this through hole can be arranged substantially centered with respect to the surface of the end plate. Due to the arrangement of the end plate inclined to the longitudinal axis of the cladding tube, it has an oval shape.
  • the nozzle of the injection lance at least partially passes through the inner opening of the end plate in the installed state, with a preferably all-round or uninterrupted gap remaining between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate.
  • the inventive adjustment of the angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube, in comparison to a right angle, in conjunction with the likewise inclined end plate, allows the injection lance to be withdrawn through the cladding tube, which remains in place in the reaction space .
  • This also makes it possible for the nozzle or the nozzle head a piece, preferably 6 to 8 mm, can protrude beyond the end plate in the direction of the reaction space, which would not be possible with a 90 ° deflection.
  • This has the advantage that the risk of caking due to liquid droplets spraying directly from the nozzle onto the parts of the cladding tube surrounding the nozzle is greatly reduced.
  • the nozzle of the injection lance protrudes through the inner opening of the end plate in the installed state, preferably 2 to 10 mm and particularly preferably 4 to 8 mm through the inner opening of the end plate.
  • aligning the nozzle along the longitudinal axis of the cladding tube (angle 0 °) in accordance with the wall nozzles of the prior art has the disadvantage of less coverage of the cross section of the reaction space with reagent.
  • a completely circumferential or uninterrupted gap remains in the installed state between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate.
  • the end plate of the cladding tube is dimensioned such that a completely circumferential or uninterrupted gap is provided between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube.
  • a completely circumferential or uninterrupted gap remains between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate in the installed state, and a completely circumferential or uninterrupted gap between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube.
  • two concentric enveloping air ring gaps are now provided around the nozzle instead of only one enveloping air ring gap as previously in the prior art.
  • the outer The gap runs uninterruptedly around the inclined end plate and flushes the gap between the outer area of this plate and the inner area of the lance tube. If cement dust gets through this outer veil of the enveloping air despite the repellent outer envelope air curtain, the cement dust is finally prevented from reaching the nozzle itself and its liquid droplets by the inner envelope air curtain, which directly surrounds the nozzle.
  • the end plate of the cladding tube has further through holes or cladding air holes. These serve to keep the oblique cover plate with enveloping air, which flows from the inside of the cladding tube, free of cement dust. Preference is given to 3 to 10 enveloping air holes, preferably 4 to 6, particularly preferably 5 enveloping air holes which surround the inner opening of the end plate, i.e. in the installed state, are arranged around the nozzle or around the gap between the nozzle and the edge of the inner opening of the end plate.
  • the lance system is constructed in such a way that the injection lance by means of ramp-like bevelled rails arranged on the inner wall of the cladding tube, into which guide lugs arranged on the side of the injection lance engage, inserted into the cladding tube and aligned and releasably fixed within the cladding tube, or the injection lance can be inserted into the cladding tube and aligned and detachably fixed within the cladding tube by means of guide lugs arranged on the inner wall of the cladding tube, which engage in ramp-like slanted rails arranged on the side of the injection lance.
  • Another preferred embodiment of the lance system is designed such that the distance between the injection lance and the cladding tube is maintained by additional spacers, these spacers preferably being selected from the group consisting of fins, pins, rods, webs or guide plates.
  • the supply for the reducing agent is preferably designed as a two-substance nozzle, the reducing agent being introduced together with a blowing agent (preferably compressed air).
  • the injection lance has a central line for introducing the reducing agent (liquid reagent feed tube), and an intermediate space between the central line and the inner wall of the injection lance, via which a blowing agent (compressed air) is conducted separately from the supply of the reducing agent is to be mixed in the nozzle with the reducing agent and atomize it. It is therefore preferred in a further embodiment that the injection lance has a liquid reagent supply pipe and a compressed air supply pipe, the liquid reagent supply pipe preferably running in the compressed air supply pipe.
  • the angled nozzle which is firmly connected to the feed tube for reagent and to the feed tube for compressed air, is ideally automatically centered into its end position into the inner opening by means of lateral guide lugs or ramp-like slanted rails when inserted into the cladding tube the end plate. Correct positioning is important because the gap between the nozzle and the edge of the internal opening should be approximately the same width all around.
  • the gap around the nozzle can also be provided somewhat wider in the axial direction, ie to the front and back along the direction of insertion, since here the different temperature expansion between the outer cladding tube and the injection lance requires a certain amount of leeway.
  • Reaction rooms such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion rooms, some of which have large cross-sections, must be exposed to the appropriate reagents over the entire cross-section in order to optimally reduce pollutants.
  • a far more effective flue gas cleaning effect can be achieved with the lance system according to the invention and thus a lower pollutant clean gas value with moderate use of reagents .
  • the reagents can now also be reached in the central areas of the cross-section of reaction spaces that have not previously been able to be supplied with reagent.
  • the lance system according to the invention can also be used in dust-laden combustion gases, in particular in calciners of cement plants, because the invention provides measures for the quick and easy disassembly and disassembly of the lance system for subsequent maintenance and cleaning, and preferably means for protecting the nozzles against caking.
  • this supply for the enveloping air for the intermediate space is arranged in an outer section of the lance system, which is designed to supply the enveloping air to the intermediate space between the injection lance and the enveloping tube.
  • the cladding tube has an inner end (which projects into the reaction space) and an outer end, the outer end being in fluid communication with a supply for introducing the cladding air into the intermediate space.
  • the enveloping air introduced through the space between the cladding tube and the injection lance of the lance system serves to cool the lance system and to avoid deposits on the nozzle.
  • the enveloping air is introduced into the outer tube of the lance system and forwarded into the space between the injection lance and the outer tube.
  • the enveloping air finally exits through the gaps around the nozzle (or through the inner opening of the end plate of the cladding tube), through the gaps between the outer edge of the end plate and the cladding tube and possibly through further through holes in the end plate, ie into the interior of the reaction space.
  • the enveloping air surrounds the reducing agent / air mixture injected through the nozzle in the form of two enveloping air curtains (the inner and the outer enveloping air curtain) and finally hits the combustion gas.
  • the enveloping air or the enveloping air curtain also prevents caking on the nozzle or on the outlet openings, in that possibly moistened and agglomerated dust particles are kept away.
  • reagents such as nitrogen oxide reducing agents, can be mixed into a combustion gas as evenly as possible.
  • the lance system is designed to introduce reducing agents for the selective non-catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion gases into the reaction spaces through which combustion gases flow.
  • the lance system has an inner section that is designed to be arranged within the reaction space and an outer section that is designed to be arranged outside the reaction space, wherein a quick-action coupling is provided to the injection lance through the insert the outer section arranged opening of the cladding tube into the cladding tube and fasten by means of the quick release coupling.
  • the quick release coupling is used to be able to quickly and easily install and remove the injection lance. With the quick release coupling, the connection between the two lance parts "cladding tube” and “injection lance” can be made quickly and also released again. So far, a flange with several screws was provided at this point, but this means much more effort for maintenance and repair work on the lance system.
  • the lance system is preferably designed to handle combustion gases with a dust load of 1 g / Nm 3 up to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, preferably from 30 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, more preferably from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h.
  • the dust load of combustion gas streams in the combustion chamber of power plants is typically in the range from 1 g / Nm 3 to 10 g / Nm 3 , while the dust load, for example in calcining reactors in cement plants, is in the range from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 .
  • the cladding tube has a round or circular cross section.
  • the diameter of the cladding tube decreases in the direction of the end projecting into the reaction space, i.e. towards the inner (distal) end. This measure serves to maintain the speed of the mass flow in the intermediate space and to reduce the weight of the lance system. This measure will usually only be necessary for longer lances.
  • the cladding tube can be tapered continuously or in stages.
  • a protective hood is formed as an extension of the cladding tube at the end projecting into the reaction space, which partially runs around the end plate and projects beyond the end plate.
  • the protective hood preferably extends over a distance along the circumference from 1/3 to 1/2 of the circumference of the cladding tube.
  • the protective hood is arranged on the side from which the flow of the combustion gases or the dust particles, in particular the cement dust particles, comes. This protective hood serves to ensure that the nozzle is not directly exposed to the combustion gases or the dust particles, in particular the cement dust particles.
  • the cladding tube is made from a high-temperature, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened metallic material, i.e. from a steel or a super alloy.
  • At least one outer, highly wear-resistant coating is applied to the cladding tube by means of cladding.
  • the oxide dispersion strengthened (ODS) steel or such an alloy consists of a mixture of a powder of a heat-resistant, heat-resistant alloy and a very finely ground powder of a high-melting ceramic, preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide ( ZrO 2 ) or hafnium oxide (HfO 2 ), particularly preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ).
  • a high-melting ceramic preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide ( ZrO 2 ) or hafnium oxide (HfO 2 ), particularly preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ).
  • These oxide dispersion-strengthened materials therefore essentially consist of metallic base materials, in which highly stable or inert oxides are very finely distributed. These inert particles do not change up to the melting point of the metallic matrix and are also insoluble in the melt.
  • the high-melting oxide prevents migration of dislocations
  • Both components - the powder of a heat-resistant, heat-resistant alloy and the very finely ground powder made of a high-melting ceramic - are intimately mixed, pressed and sintered at high temperatures, but without melting. The result is a material with a sufficiently high strength at very high temperatures.
  • the highly heat-resistant, heat and scale-resistant sintered metallic material is an oxide dispersion strengthened steel or an oxide dispersion strengthened superalloy.
  • a suitable and preferred oxide dispersion-strengthened steel contains 70.0 to 80.0% by weight of Fe, 0.0 to 10.0% by weight of Al, 10.0 to 25.0% by weight of Cr, 0, 0 to 1.0% by weight of Ti and 0.05 to 1.5% by weight of oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.
  • the highly heat-resistant, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened superalloy contains 65.0 to 80.0% by weight of Ni, 10.0 to 20.0% by weight of Cr, 0.5 to 10.0% by weight Al, up to 0.1% by weight C, up to 0.5% by weight Ti and up to 1.5% by weight oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.
  • the high-temperature, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened superalloy contains 55.0 to 70.0% by weight of Ni, 18.0 to 25.0% by weight of Cr, 6.0 to 12.0% by weight Mo, 3.0 to 6.0% by weight Fe, 2.5 to 4.5% by weight Nb / Cb, up to 0.1% by weight C, to 0, 5% by weight of Al, up to 0.5% by weight of Ti and up to 1.5% by weight of oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.
  • the lance system according to the present invention is also preferably designed to be highly erosion-resistant. This is achieved by an outer coating.
  • the outer highly wear-resistant coating which is applied to the cladding tube comprises (i) hard particles, the hard particles comprising at least one of carbides, nitrides, borides, silicides and oxides and solid solutions thereof, and (ii ) a binder that binds the hard particles together.
  • the hard particles can comprise at least one transition metal carbide selected from carbides of titanium, chromium, zirconium, hafnium, tantalum, molybdenum, niobium and tungsten or solid solutions thereof.
  • the hard particles can be present as individual or mixed carbides and / or as sintered cemented carbides.
  • the outer, highly wear-resistant coating which is applied to the cladding tube has hard particles containing one or more transition metal carbides or solid solutions thereof and a binder selected from the group consisting of cobalt, nickel, iron, and one heat-resistant alloy of iron, chrome and nickel with a proportion of cobalt.
  • the hard particles preferably contain carbides of titanium, chromium, zirconium, hafnium, tantalum, molybdenum, niobium and tungsten or solid solutions thereof, the binder being selected from the group consisting of cobalt, nickel, iron, preferably cobalt, and a heat-resistant alloy Iron, chrome and nickel with a share of cobalt.
  • the carbides are more preferably tungsten carbide and optionally molybdenum carbide or solid solutions thereof, and the binder is cobalt or a heat-resistant alloy of iron, chromium and nickel with a proportion of cobalt.
  • a particularly suitable and preferred highly wear-resistant coating or armor contains or consists of tungsten carbide and optionally molybdenum carbide in a binder or a matrix consisting essentially of cobalt or a heat-resistant alloy of iron, chromium and nickel with a proportion of cobalt.
  • the coating comprises 40.0 to 50.0% by weight of tungsten carbide and 40.0 to 60.0% by weight of at least one of iron, cobalt and nickel, particularly preferably cobalt or a heat-resistant alloy made of iron , Chrome and nickel with a share of cobalt.
  • the outer, highly wear-resistant coating or armouring is applied by build-up welding and preferably has a thickness of at least 2.0 mm, more preferably 2.0 to 10.0 mm, and even more preferably a thickness of 2.0 to 3.5 mm on.
  • the highly heat-resistant, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened metallic material has very good properties for the construction of a cantilevered lance, which protrudes into rooms through which hot gases flow.
  • the cladding tube of the lance system made of this metallic material provides This ensures the required strength properties and ensures that the cantilever lance does not bend or even tear over time, even with a length of, for example, 5 m due to its own weight and the attacking flow forces. In normal operation, this cladding tube is cooled by the constantly flowing envelope air and does not even approach the temperature of the surrounding flue gas. However, if this cooling envelope air fails, e.g.
  • the envelope tube is at an original smoke gas temperature at the point at which the lance system injects reagents, e.g. Exposed to 850 to 1,000 ° C for a period of at least a few days and is therefore not damaged.
  • the present invention further provides a reaction space that is designed to be traversed by combustion gases, the reaction space containing at least one lance system as described above in accordance with the invention.
  • the inner section of the lance system is arranged inside the reaction space and the outer section of the lance system is arranged outside the reaction space.
  • reaction rooms such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion chambers, some of which have large cross sections, can be acted upon with appropriate reagents over the entire cross section.
  • the reagents required for reducing pollutants can now also reach the central areas of the cross section of these reaction spaces, as well as in dust-laden and partially. combustion gases flowing at high speeds and at a temperature of about 1,000 ° C are injected.
  • reaction rooms can now be equipped with lance systems that can be quickly and easily disassembled and disassembled and reassembled and assembled, thus enabling faster and easier maintenance and cleaning of the individual parts (injection lance and cladding tube).
  • Preferred measures also ensure protection of the nozzles against caking.
  • the lance system projects cantilevered into the interior of the reaction space, this cantilevered section of the lance system projecting into the interior of the reaction space preferably having a length of 15% to 50%, preferably 20% to 40% of the diameter of the interior of the reaction space.
  • the interior of the reaction space is defined here as the inner free space of the reaction space, i.e. within any existing linings on the inner wall of the reaction space.
  • the lance system projects cantilevered into the interior of the reaction space, this cantilevered section of the lance system projecting into the interior of the reaction space preferably having a length of at least 0.5 m, preferably a length of at least 1.0 m, more preferably has a length of at least 2.0 m, even more preferably has a length of at least 3.0 m, and particularly preferably has a length of at least 4.0 m. It is further preferred that a length of 5.0 m is not exceeded.
  • the reaction chamber is a calciner of a cement plant, which is designed to allow the combustion gas, which is passed directly or indirectly from a rotary kiln, to flow through the calciner and to convey raw meal through the calciner in the opposite direction for calcination in the direction of the rotary kiln.
  • the cement clinker is then produced in the rotary kiln.
  • the lance systems can be arranged horizontally or vertically in the boiler.
  • the lances are preferably arranged horizontally since the calciner is generally flowed through vertically.
  • the reagent or the reducing agent for NOx is introduced via the injection lance and reaches the reaction chamber via the nozzles of the injection lance.
  • Farther envelope air is also supplied via the lance system by directing it into the envelope tube, ie into the space between the injection lance and the envelope tube.
  • the reagent or the reducing agent is injected from the nozzle through the outlet opening (inner opening) in the end plate of the cladding tube directly into the combustion gas stream, the reducing agent also being surrounded by enveloping air that is from the space between the injection lance and the cladding tube through the inner opening of the end plate and flows into the combustion gas stream through the gap between the edge of the end plate and the inside of the cladding tube.
  • the calciner or calcining reactor has at least one of its own fuel supply and at least one of its own combustion air supply.
  • the reaction chamber is a boiler or a combustion chamber, in particular of power plants and plants for steam generation and waste incineration plants, which also contains at least one supply for fuel and at least one supply for combustion air.
  • the boiler contains, in addition to at least one supply for fuel, at least one supply for combustion air according to the invention, at least one of the lance systems described above; wherein the inner section of the lance system is arranged inside the boiler and the outer section of the lance system is arranged outside the boiler.
  • the inner section of the at least one lance system projects cantilevered into the interior of the vessel and preferably has a length of 15% to 50%, preferably 20% to 40%, of the diameter of the interior of the reaction space.
  • the inner section of the at least one lance system projects cantilevered into the interior of the boiler and preferably has a length of at least 0.5 m, preferably a length of at least 1.0 m, more preferably a length of at least 2.0 m , more preferably has a length of at least 3.0 m, and particularly preferably has a length of at least 4.0 m. It is further preferred that a length of 5.0 m is not exceeded.
  • Fuel and combustion air are brought together in the boiler or combustion chamber to carry out the combustion.
  • the resulting flue gas or combustion gas flows through the furnace and then through the heating surfaces arranged downstream in the flue gas flow.
  • the heating surfaces In the area of the heating surfaces, below, in between or above, one or more lance systems according to the invention are arranged which supply the nitrogen oxide reducing agent.
  • the supply for the reagent or the reducing agent and the supply for introducing the air (envelope air) into the intermediate space between the injection lance and the envelope tube are advantageously arranged outside the reaction chamber (calciner, boiler, combustion chamber, flue gas duct). Furthermore, a supply for a propellant (compressed air) is preferably arranged in order to atomize the reagent or the reducing agent at the nozzle.
  • the arrangement of the lance system according to the invention in the reaction space depends on the prevailing temperatures of the combustion gas in which the nitrogen oxide is to be reduced.
  • the optimal temperature for the conversion of NO x by the selective non-catalytic process is in the range from 850 ° C to 1,000 ° C.
  • the alignment of the lance systems in the reaction space can be horizontal or vertical.
  • one or more lance systems according to the invention can be arranged.
  • a plurality of lance systems are particularly preferably arranged uniformly distributed over the inner cross section of the reaction space, so that each area of the combustion gas stream is reached with the reagent or reducing agent.
  • An even distribution of the reagent or reducing agent is achieved by arranging several lances.
  • the lance systems can also be arranged one above the other in one or more horizontal planes, in particular when the lance systems are oriented horizontally.
  • a plurality of lance systems are arranged parallel to one another.
  • the lance systems can be arranged horizontally or vertically in the reaction space.
  • the nozzle which is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube as described above, is aligned in the direction of flow of the combustion gas stream.
  • a lateral envelope air supply connection is furthermore arranged in order to be able to blow the intermediate gap between the envelope tube and the wall of the reaction space by means of the envelope air, and in this way to cause the envelope tube to become stuck due to ingress of dusts if the dew point is possibly fallen below avoid.
  • the technical problem is further solved by a method for injecting reagents in the form of fluids into combustion gases within a reaction space through which these combustion gases flow, the reagents being injected into combustion gases which flow through the reaction space by means of at least one lance system as described above.
  • reaction rooms such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion chambers, some of which have large cross sections, can be acted upon with appropriate reagents over the entire cross section.
  • the reagents required for reducing pollutants can also reach the central areas of the cross-section of these reaction spaces and these reagents can also be stored in dust-laden and sometimes can inject combustion gases flowing at high speeds, around 1,000 ° C hot.
  • the other preferred measures reduce the likelihood of caking in the nozzle area, so that maintenance and cleaning intervals can be extended.
  • two concentric enveloping air ring gaps are preferably provided around the nozzle.
  • the outer gap runs around the oblique end plate without interruption and flushes the gap between the outer region of this plate and the inner region of the lance tube.
  • Another internal air curtain generated by the gap directly surrounding the nozzle prevents cement dust from reaching the nozzle itself and its liquid droplets.
  • Envelope air can be passed from the cladding tube into the combustion gas via further through holes of the cladding tube, preferably arranged in the end plate, and thereby the oblique end plate can be kept free of cement dust.
  • the combustion gases flow around the lance system at a temperature in the range from 850 ° C. to 1,000 ° C.
  • the injected reagent is a reducing agent for reducing the concentration of nitrogen oxides in the combustion gas.
  • the reducing agent is injected into the combustion gas within a calciner or calcining reactor of a cement works, which is passed directly or indirectly from a rotary kiln and flows through the calciner, raw meal being conveyed in the opposite direction by the calciner for calcination in the direction of the rotary kiln becomes.
  • the cement clinker is then produced in the rotary kiln.
  • further combustion gas is produced in the calciner by burning a fuel.
  • the reducing agent is introduced via one or more lance systems into the reaction chamber, preferably into a calciner or calcining reactor of a cement plant, into a boiler or combustion chamber of a power plant or a plant for generating steam, or into a flue gas duct, the reducing agent being introduced into over the injection lance of the respective lance system is supplied, then the reducing agent is led out of the injection lance via the nozzle directly through the inner opening of the end plate of the cladding tube to the outside. Compressed air for atomizing the reducing agent is preferably fed separately into the nozzle via the injection lance.
  • air is led into the space between the injection lance and the cladding tube (enveloping air), the enveloping air emerging from the cladding tube through the opening (or through the gap directly surrounding the nozzle) and through the gap between the end plate and the cladding tube, and that surrounds injected reactant and finally meets the combustion gases in the reaction space.
  • a nitrogen-containing compound is used as the reducing agent for reducing nitrogen oxides, selected from the group consisting of: urea, ammonia, cyanuric acid, hydrazine, ethanolamine, biuret, triuret, ammelides, ammonium salts of organic and inorganic acids (for example ammonium acetate, ammonium sulfate, ammonium bisulfate, ammonium bisulfite, Ammonium formate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium nitrate, ammonium oxalate), preferably urea or ammonia.
  • the reducing agent is preferably supplied in aqueous solution (e.g. ammonia water or urea dissolved in water) or in gaseous form (ammonia) into the lance system, in particular into the injection lance, preferably into the liquid reagent feed tube.
  • the reducing agent is mixed on or in the nozzle of the injection lance with separately supplied compressed air for atomization.
  • the reagent or the reducing agent strikes combustion gas at a temperature in the range from 850 ° C. to 1,000 ° C. when it emerges from the cladding tube of the lance system.
  • the Figure 1 shows a schematic longitudinal section through the lance system 1 according to the invention.
  • the lance system is used for introducing reagents into reaction spaces 2 through which combustion gases 3 flow, such as calciners of cement plants.
  • the lance system 1 shown in the figure comprises a cladding tube 6, which contains an injection lance 7 with a nozzle 8 on the inside.
  • the injection lance 7 has a feed tube for a liquid reagent 19 and a feed tube for compressed air 18.
  • the liquid reagent supply pipe 19 lies within the compressed air supply pipe 18.
  • the cladding tube 6 has at its distal end protruding into the reaction space 2 an end plate 9 which delimits the interior of the cladding tube 6 towards the outside.
  • the end plate 9 has an inner opening 11, into which the nozzle 8 of the injection lance 7 is inserted such that a circumferential gap 11 remains between the nozzle 8 and the edge of the inner opening of the end plate 9.
  • the plane of the end plate 9 is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube 6 so that the injection lance 7 with the nozzle 8 can be pulled out of the cladding tube 6 without the likewise inclined nozzle 8 getting caught in the opening 11 of the end plate 9.
  • the longitudinal axis of the nozzle 8 is inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube and the plane of the end plate 9 is also inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube.
  • the longitudinal axis of the nozzle 8 comes to lie at an angle of 90 ° to the plane of the end plate 9.
  • the construction according to the invention allows the nozzle 8 or the nozzle head to be a bit, e.g. 6 to 8 mm, can protrude beyond the end plate 9 in the direction of the reaction chamber 2, which would not be possible with a 90 ° deflection of the nozzle 8 to the longitudinal axis of the cladding tube 6.
  • This offers the advantage that the risk of caking due to liquid droplets spraying directly from the nozzle onto the surrounding protective hood 22 is greatly reduced.
  • a completely circumferential or uninterrupted gap 12 is also provided between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6.
  • the end plate 9 is fastened to the cladding tube 6 with the aid of fastenings 10 fitted inside the cladding tube 6.
  • These fastenings 10 are attached to the inside of the end plate 9 and in particular at a distance from the edge of the end plate 9 and to the inside of the cladding tube such that a completely circumferential or uninterrupted gap 12 remains between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6 , through which enveloping air can flow outside without obstruction.
  • the lance system 1 shown in the figure has two concentric enveloping air ring gaps around the nozzle 8.
  • the outer gap 12 extends uninterruptedly around the edge of the oblique end plate 9.
  • the through this gap 12 enveloping air free the gap between the outer region of the end plate 9 and the inner region of the cladding tube 6.
  • there is a further inner enveloping air curtain which is generated by the gap 11 which directly surrounds the nozzle 8.
  • the two enveloping air curtains prevent cement dust from reaching the nozzle 8 itself and its liquid droplets.
  • the figure shows one of several further through holes 13 in the end plate 9, which serve to keep the oblique end plate 9 free of cement dust with the enveloping air flowing out of the cladding tube 6.
  • These additional through holes 13 or enveloping air holes are around the inner opening 11 of the end plate 9, i.e. arranged around the gap between the nozzle 8 and thus also around the edge of the inner opening of the end plate 9.
  • the figure also shows guide lugs 14, which are attached to the injection lance 7, and ramp-like slanted rails 15, which are arranged on the inner wall of the cladding tube 6.
  • the guide lugs 14 engage when inserting the injection lance 7 into the cladding tube 6 in the rails 15, so that the injection lance 7 is correctly aligned and releasably fixed within the cladding tube 6.
  • the guide lugs 14 and ramp-like bevelled rails 15 are constructed and arranged such that when the injection lance 7 is inserted, the nozzle 8 comes to rest in the opening 11 of the end plate 9 in such a way that a gap 11 remains around the nozzle 8 and the axis of the Nozzle 8 is substantially perpendicular to the plane of the end plate 9.
  • the in the Figure 1 The embodiment of the lance system 1 shown has an inner section 4, which is arranged inside the reaction chamber 2, and an outer section 5, which is arranged outside the reaction chamber.
  • the injection lance 7 is inserted into the cladding tube 6 through the outer end of the cladding tube 6 arranged in the outer section 5 and fastened by means of a quick-release coupling 21.
  • the quick release coupling 21 serves to be able to install and remove the injection lance 7 easily and quickly.
  • the supply for envelope air 17 the envelope air in the space 16 between the injection lance in the outer section 5 7 and the cladding tube 6 conducts, the supply for compressed air 23 and the supply for the liquid reagent 24 are arranged.
  • Figure 2 shows a detail of the nozzle 8 and the end plate 9 in longitudinal section.
  • the end of the cladding tube 6, which protrudes into the reaction space, has an end plate 9, as explained above. This limits the interior 16 of the cladding tube 6 to the outside.
  • An inner opening 11 is arranged in the central region of the end plate 9.
  • the nozzle 8 of the injection lance 7 is introduced into this opening 11 such that a complete circumferential gap 11 remains between the nozzle 8 and the edge of the inner opening of the end plate 9. Envelope air from this interior 11 of the cladding tube enters the reaction space through this gap 11. In this way, an enveloping air curtain is generated which (completely) surrounds the nozzle 8 and the fluid injected by this nozzle.
  • the detailed view shows that the plane of the end plate 9 is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube 6.
  • the longitudinal axis of the nozzle 8 is inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube 6 in the direction of the end plate 9.
  • the design allows the injection lance 7 with the nozzle 8 to be pulled out of the cladding tube 6 without the nozzle 8 getting caught in the opening 11 of the end plate 9. In this way, the injection lance 7 can be pulled out of the cladding tube for cleaning and maintenance of the same as well as the cladding tube 6, the cladding tube 6 remaining in place protruding into the reaction space.
  • the view further shows the possibility that the nozzle 8 or the nozzle head can protrude somewhat beyond the end plate 9 in the direction of the reaction space 2. This would not be possible with a lance with a 90 ° deflection of the nozzle head 8 in relation to the longitudinal direction of the cladding tube 6.
  • the figure also shows the gap 12, which is provided all the way around the end plate 9 between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6.
  • the end plate 9 is fastened to the inside of the cladding tube 6 by means of fastenings 10.
  • the fastenings 10 are spaced on the inside of the end plate 9 from the edge of the end plate 9 as well as attached to the inside of the cladding tube, so that a completely circumferential or uninterrupted gap 12 remains between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6, through which envelope air can flow to the outside without obstruction.
  • the figure also shows one of several further through holes 13 in the end plate 9.
  • These through holes 13 serve to keep the oblique end plate 9 and the nozzle 8 and surrounding areas free of cement dust with the help of the enveloping air flowing out of the cladding tube 6.
  • These additional through holes 13 or enveloping air holes are around the inner opening 11 of the end plate 9, i.e. arranged around the gap between the nozzle 8 and thus also around the edge of the inner opening of the end plate 9.
  • FIGS. 3 and 4 show a view of the end plate 9.
  • Figure 4 shows the same view as a longitudinal section.
  • the end of the cladding tube 6 projecting into the reaction space has an end plate 9 which delimits the interior 16 of the cladding tube 6 towards the outside.
  • An inner opening 11 is arranged in the central region of the end plate 9.
  • the nozzle 8 of the injection lance 7 is introduced into this opening 11 in such a way that a complete circumferential gap 11 remains between the nozzle and the edge of the inner opening of the end plate 9.
  • a gap 12 is arranged which completely runs around the end plate 9 between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6.
  • five through holes 13 are further provided in the end plate 9, which are arranged around the inner opening 11 of the end plate 9 and thus around the nozzle 8.
  • a protective hood 22 is formed as an extension of the cladding tube 6, which is arranged on the side from which the flow of the combustion gases or the flow of the cement dust particles comes. This protective hood 22 serves to ensure that the nozzle 8 and surrounding areas are not directly exposed to the combustion gases or the cement dust particles.
  • the guide within the cladding tube 6 is also shown in longitudinal section in order to correctly position the end of the injection lance 7 and in particular the nozzle 8 so that the nozzle 8 comes to rest in the inner opening 11 of the end plate 9 and a gap 11 around the nozzle 8 remains around.
  • one of the guide lugs 14 arranged on the injection lance 7 can be seen which, when the injection lance 7 is inserted into the cladding tube 6 into the rail 15 (see also Figures 1 and 3rd ) intervenes.
  • further ramp-bevelled rails 15 are shown in the figure at the end of the cladding tube 6, which serve for the exact positioning of the nozzle 8.
  • corresponding guide lugs 14 or spacers 14 are also arranged in the region of the nozzle 8, which are in contact with the ramp-like slanted rails in the installed state.
  • the rails 15, guide lugs 14 and spacers 14 are constructed and arranged such that when the injection lance 7 is pushed in, the nozzle 8 comes to lie in the opening 11 of the end plate 9 such that a gap 11 remains around the nozzle 8 and the axis the nozzle 8 is substantially perpendicular to the plane of the end plate 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lanzensystem (1) zur Einbringung von Reagenzien mittels Düse (8) in von Verbrennungsgasen (3) durchströmte Reaktionsräume (2), wobei das Lanzensystem (1) umfasst:- ein Hüllrohr (6), das konfiguriert ist mindestens zum Teil innerhalb des Reaktionsraumes (2) angeordnet zu werden;- eine Eindüslanze mit einem Zuführrohr für ein Flüssigreagenz, ggf. einem Zuführrohr für Druckluft, und mit der Düse zum Eindüsen des Reagenz, wobei die Eindüslanze in das Hüllrohr eingeschoben werden kann;dadurch gekennzeichnet,dassdas Hüllrohr (6) an seinem distalen Ende eine Abschlussplatte (9) aufweist, die den Innenraum des Hüllrohrs (6) nach außen hin begrenzt, wobei die Abschlussplatte (9) eine innenliegende Öffnung (11) zur Anordnung der Düse (8) aufweist und die Ebene der Abschlussplatte (9) des Hüllrohrs (6) in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs angeordnet ist,die Längsachse der Düse (8) der Eindüslanze (7) im eingebauten Zustand in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs (6) abgewinkelt ist und zur Abschlussplatte (9) hin geneigt ist; unddie Düse (8) der Eindüslanze (7) im Verhältnis zur innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte (9) so angeordnet und ausgerichtet ist, so dass die Düse (8) das Reagenz durch die innenliegende Öffnung (11) der Abschlussplatte (9) hindurch eindüsen kann.Die Erfindung betrifft weiterhin einen Reaktionsraum (2), der konstruiert ist, von Verbrennungsgasen durchströmt zu werden, wobei der Reaktionsraum (2) mindestens ein Lanzensystem (1) gemäß der Erfindung enthält; sowie ein Verfahren zur Eindüsung von Reagenzien in Form von Fluiden in Verbrennungsgase (3) innerhalb eines von diesen Verbrennungsgasen (3) durchströmten Reaktionsraums (2), wobei die Reagenzien mittels mindestens einem Lanzensystem (1) gemäß der Erfindung in Verbrennungsgase (3) eingedüst werden, die den Reaktionsraum (2) durchströmen.The invention relates to a lance system (1) for introducing reagents by means of a nozzle (8) into reaction spaces (2) through which combustion gases (3) flow, the lance system (1) comprising: - a cladding tube (6) which is configured at least in part to be arranged within the reaction space (2); Cladding tube (6) has at its distal end an end plate (9) which limits the interior of the cladding tube (6) towards the outside, the end plate (9) having an internal opening (11) for arranging the nozzle (8) and the Level of the end plate (9) of the cladding tube (6) is arranged at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube, the longitudinal axis of the nozzle (8) of the injection lance (7) in the installed state d is angled at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube (6) and is inclined towards the end plate (9); and the nozzle (8) of the injection lance (7) is arranged and aligned in relation to the inner opening of the end plate (9) so that the nozzle (8) can inject the reagent through the inner opening (11) of the end plate (9) The invention further relates to a reaction space (2) which is designed to be traversed by combustion gases, the reaction space (2) containing at least one lance system (1) according to the invention; and a method for injecting reagents in the form of fluids into combustion gases (3) within a reaction space (2) through which these combustion gases (3) flow, the reagents being injected into combustion gases (3) by means of at least one lance system (1) according to the invention that flow through the reaction chamber (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zerlegbares Lanzensystem, einen Reaktionsraum enthaltend das Lanzensystem und ein Verfahren zur Verringerung der Konzentration von Schadstoffen in Verbrennungsgasen.The present invention relates to a collapsible lance system, a reaction chamber containing the lance system and a method for reducing the concentration of pollutants in combustion gases.

Technisches GebietTechnical field

Bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien und fossilen Brennstoffen beispielsweise in Kraftwerken und Anlagen zur Dampferzeugung, Müllverbrennungsanlagen, oder Zementwerken entstehen Schwefeldioxide (SOx) und Stickstoffoxide (NOx). Entsprechend den gesetzlichen Vorgaben müssen Maßnahmen zur Steuerung des Verbrennungsprozesses bzw. zur Reinigung von Rauchgasen bzw. Verbrennungsgasen etabliert werden, so dass nur wenig NOx entsteht bzw. in Verbrennungsgasen vorhandenes NOx sowie SOx verringert wird, um den Eintrag in die Atmosphäre zu reduzieren.The combustion of carbonaceous materials and fossil fuels, for example in power plants and steam generation plants, waste incineration plants, or cement plants, produces sulfur dioxide (SOx) and nitrogen oxides (NO x ). In accordance with the legal requirements, measures for controlling the combustion process or for cleaning flue gases or combustion gases must be established so that only little NO x is generated or NO x and SO x present in combustion gases are reduced in order to reduce the entry into the atmosphere.

Die Bildung von NOx unterliegt komplexen Reaktionsmechanismen, wobei die wichtigsten NOx-Quellen die Oxidation des Stickstoffs der Verbrennungsluft (thermisches NOx) und die Oxidation des Brennstoffstickstoffs (Brennstoff-NOx) sind.The formation of NO x is subject to complex reaction mechanisms, the most important sources of NO x being the oxidation of the nitrogen in the combustion air (thermal NO x ) and the oxidation of the fuel nitrogen (fuel NO x ).

Thermisches NOx entsteht im Wesentlichen bei Temperaturen, die größer sind als etwa 1.200°C bis 1.500°C, weil erst bei diesen Temperaturen der in der Luft vorhandene molekulare Sauerstoff merklich in atomaren Sauerstoff (thermische Oxidation) übergeht und sich mit dem Stickstoff der Luft verbindet. Die Bildungsrate des thermischen NOx hängt exponentiell von der Temperatur ab und ist proportional zur Sauerstoffkonzentration.Thermal NO x essentially arises at temperatures that are greater than about 1,200 ° C to 1,500 ° C, because only at these temperatures does the molecular oxygen in the air change noticeably into atomic oxygen (thermal oxidation) and with the nitrogen in the air connects. The formation rate of the thermal NO x depends exponentially on the temperature and is proportional to the oxygen concentration.

Die im Brennstoff enthaltenen primären Stickstoffverbindungen zerfallen zunächst in sekundäre Stickstoffverbindungen (einfache Amine und Cyanide), die im Verlauf der Verbrennung konkurrierend entweder zu NOx oder zu N2 umgewandelt werden. Bei Sauerstoffmangel wird die Bildung von N2 bevorzugt bzw. die NOx-Bildung unterdrückt oder sogar rückgängig gemacht. Die Bildung von Brennstoff NOx ist nur wenig temperaturabhängig und läuft auch bei niedrigen Temperaturen ab.The primary nitrogen compounds contained in the fuel initially break down into secondary nitrogen compounds (simple amines and cyanides), which are converted to either NO x or N 2 in the course of combustion. If there is a lack of oxygen, the formation of N 2 is preferred or the formation of NO x is suppressed or even reversed. The formation of fuel NO x is only slightly temperature-dependent and takes place even at low temperatures.

In Kraftwerken erfolgt die Reduktion von NOx im Stand der Technik mittels Primärmaßnahmen wie die Luftstufung am Brenner und über der Feuerraumhöhe. Die Luftstufung über der Feuerraumhöhe wird so ausgeführt, dass der Brennergürtelbereich meist unterstöchiometrisch betrieben wird. So erhalten die Brenner nur einen Teil der zur vollständigen Verbrennung notwendigen Luftmenge. Die zum Ausbrand benötigte verbleibende Luft (=ABL = Ausbrandluft) wird dann in der Regel mit deutlichem Abstand oberhalb des Brennergürtels zugegeben. Diese Vorgehensweise wird als OFA-Verfahren (Over-Fire-Air) bezeichnet. Die Zugabe erfolgt mittels sogenannter ABL-Düsen. Die zwei grundsätzlichen Typen von ABL-Düsen sind Wanddüsen und ABL-Lanzen.In power plants, NO x is reduced in the prior art by means of primary measures such as air grading at the burner and above the combustion chamber height. The air grading above the combustion chamber height is carried out in such a way that the burner belt area is usually operated under substoichiometric. This means that the burners only receive part of the amount of air required for complete combustion. The remaining air required for burnout (= ABL = burnout air) is then generally added at a clear distance above the burner belt. This procedure is referred to as the OFA (over-fire air) process. The addition is made using so-called ABL nozzles. The two basic types of ABL nozzles are wall nozzles and ABL lances.

Anwendung SNCR als Sekundärmaßnahme zur StickoxidreduktionApplication of SNCR as a secondary measure for nitrogen oxide reduction

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen einschließlich Reaktionsräume zur Reduktion unerwünschter Substanzen durch Eindüsen eines Reaktionsmittels in ein Abgas bzw. Rauchgas, insbesondere in das Abgas von Zementwerken, bei dem das Reaktionsmittel mittels Lanzen in das Rauchgas eingedüst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lanze bzw. ein Lanzensystem für das Eindüsen von Reaktionsmittel zur Reduktion unerwünschter Substanzen im Rauchgas. Zudem betrifft die Erfindung auch einen geeigneten Reaktionsraum, der mit einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist, um das Verfahren durchführen zu können.The invention relates to a method and devices including reaction spaces for reducing undesirable substances by injecting a reactant into an exhaust gas or flue gas, in particular into the exhaust gas of cement plants, in which the reaction medium is injected into the flue gas by means of lances. Furthermore, the invention relates to a lance or a lance system for the injection of reactants to reduce undesirable substances in the flue gas. In addition, the invention also relates to a suitable reaction space which is equipped with such a device according to the invention in order to be able to carry out the process.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen der zuvor genannten Art bekannt. Bei den Reaktionsmitteln handelt es sich beispielsweise um Ammoniak und/oder Harnstoff, welche den Anteil an Stickoxiden im Rauchgas mindern können. Entsprechende Verfahren werden als selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR; selective non-catalytic reduction) bezeichnet. Bei der selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) von Stickoxiden werden Reduktionsmittel in wässriger Lösung (typischerweise Ammoniakwasser, Harnstoff) oder gasförmig (Ammoniak) in die heißen Rauchgase einer Verbrennungsanlage eingedüst. Durch die Reaktion des Reduktionsmittels mit Stickoxid und Sauerstoff entstehen molekularer Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid. Dabei läuft beispielsweise für Ammoniak oder Harnstoff als Reduktionsmittel die folgende vereinfacht dargestellte Reaktion ab:

         4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O

         2NH2CONH2 + 4NO + O2 → 4N2 + 2CO2 + 4H2O

Methods and devices of the aforementioned type are already known. The reactants are, for example, ammonia and / or urea, which can reduce the proportion of nitrogen oxides in the flue gas. Appropriate processes are called selective non-catalytic reduction (SNCR; selective non-catalytic reduction). In the selective non-catalytic reduction (SNCR) of nitrogen oxides, reducing agents are injected into the hot flue gases of an incineration plant in aqueous solution (typically ammonia water, urea) or in gaseous form (ammonia). The reaction of the reducing agent with nitrogen oxide and oxygen produces molecular nitrogen, water and carbon dioxide. For ammonia or urea as the reducing agent, for example, the following simplified reaction takes place:

4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O

2NH 2 CONH 2 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 2CO 2 + 4H 2 O

Der optimale Temperaturbereich zum Ablauf der beschriebenen Reaktionen liegt abhängig von der Rauchgaszusammensetzung zwischen 850 und 1.000 °C.The optimum temperature range for the reactions described is between 850 and 1,000 ° C, depending on the flue gas composition.

Eine der Hauptschwierigkeiten der SNCR-Technologie ist es, das Reduktionsmittel in das Rauchgas im richtigen Temperaturfenster einzumischen. Grundsätzlich wird die SNCR-Technologie erfolgreich bei kleinen und mittleren Kesseln und insbesondere auch in Abfallverbrennungsanlagen und Zementwerken angewendet. Hier besteht der Vorteil in den kleinen Querschnitten der Reaktions- bzw. Feuerräume, so dass die SNCR-Technologie effektiv und optimiert anwendbar ist.One of the main difficulties with SNCR technology is to mix the reducing agent into the flue gas in the correct temperature window. Basically, the SNCR technology is successfully used in small and medium-sized boilers and especially in waste incineration plants and cement plants. The advantage here is the small cross-sections of the reaction or combustion chambers, so that the SNCR technology can be used effectively and in an optimized manner.

In Zementwerken wird Zement in einem kontinuierlichen Prozess nach dem Trockenverfahren in Drehrohröfen hergestellt. Dabei werden die Rohmaterialien wie Kalkstein, Ton, Sand, aber auch oft Reststoffe, wie "Fluff" oder "Bram", etc. vermahlen und gleichzeitig getrocknet danach aufgewärmt und anschließend zu Zementklinker gebrannt. Das Brennen des Zementklinkers erfolgt in Drehrohröfen, die leicht geneigt sind. Infolge Neigung und Drehung des Ofens läuft das am oberen Ende aufgegebene vorgewärmte Rohmehl einer Kohlenstaub-, Öl- oder Gasflamme entgegen, die am unteren Ende des Ofens brennt. Im Bereich der Flamme mit Gastemperaturen von 1.800 bis 2.000°C werden Brennguttemperaturen von 1.350 bis 1.500°C erreicht. Die Vorwärmung und die Kalzinierung des Rohmehls erfolgt entweder im Drehrohrofen selbst oder aber in einem separaten Vorwärmer, der in der Regel aus einer Vorrichtung konstruiert ist, die aus mehreren Zyklonen besteht, bzw. in einem getrennten Kalzinator (Kalzinierreaktor). Die heißen Abgase des Drehrohrofens durchströmen den Kalzinator und den Vorwärmer von unten nach oben, und das trockene Rohmehl wird den Abgasen vor der obersten Zyklonstufe zugegeben, in den einzelnen Zyklonen wieder aus dem Gas abgeschieden und vor der nächsten Zyklonstufe erneut im Gasstrom suspendiert. Das Rohmehl wird im Vorwärmer in der Regel auf eine Temperatur von ca. 800°C vorgewärmt. Im Zyklonvorwärmer kann bereits eine teilweise Kalzinierung des Rohmehls erfolgen. Die weitere Kalzinierung des Rohmehls erfolgt dann im Kalzinator bevor es in den Drehrohrofen gelangt.In cement plants, cement is produced in a continuous process using the dry process in rotary kilns. The raw materials such as limestone, clay, sand, but also often residues such as "fluff" or "bram", etc. are ground and at the same time dried, then warmed up and then fired into cement clinker. The cement clinker is fired in rotary kilns that are slightly inclined. As a result of the inclination and rotation of the furnace, the preheated raw meal placed at the upper end runs towards a coal dust, oil or gas flame that burns at the lower end of the furnace. In the area of the flame with gas temperatures of 1,800 to 2,000 ° C, firing material temperatures of 1,350 to 1,500 ° C are reached. The raw meal is preheated and calcined either in the rotary kiln itself or in a separate preheater, which is usually constructed from a device consisting of several cyclones, or in a separate calciner (Calcination reactor). The hot exhaust gases from the rotary kiln flow through the calciner and preheater from bottom to top, and the dry raw meal is added to the exhaust gases before the top cyclone stage, separated from the gas in the individual cyclones and suspended again in the gas stream before the next cyclone stage. The raw meal is usually preheated to a temperature of approx. 800 ° C in the preheater. A partial calcination of the raw meal can already take place in the cyclone preheater. The raw meal is then further calcined in the calciner before it reaches the rotary kiln.

Im Drehrohrofen bilden sich bei den hohen Temperaturen der Brennflamme in erheblicher Menge Stickoxide, die aus den Abgasen entfernt werden müssen.At the high temperatures of the burning flame, nitrogen oxides are formed in a large amount in the rotary kiln, which must be removed from the exhaust gases.

SNCR-Anlagen für Kraftwerke, Müllverbrennungsanlagen und Zementwerke sind bereits im Stand der Technik beschrieben worden. Dabei werden in der Regel nur sehr kurze Eindüslanzen verwendet, wobei die Düsen entweder im Wesentlichen mit der Reaktor- oder Kanalwand abschließen oder nicht mehr als wenige Dezimeter in den heißen Raum hineinragen. Der Grund dafür ist, dass für das Funktionieren einer SNCR eine Temperatur von 850 bis 1.000°C benötigt wird und eine lange in den Raum hineinragende Lanze dieser Temperatur und vor allem bei der Anwendung in Zementanlagen extrem hohen Staubbeladungen im Rauchgas und damit auch einer starken Bildung von Ablagerungen oder einer Erosionsbelastung ausgesetzt wären.SNCR systems for power plants, waste incineration plants and cement plants have already been described in the prior art. As a rule, only very short injection lances are used, the nozzles either essentially being flush with the reactor or channel wall or not projecting more than a few decimeters into the hot space. The reason for this is that a temperature of 850 to 1,000 ° C is required for the functioning of an SNCR and a long lance of this temperature protruding into the room and especially when used in cement plants extremely high dust loads in the flue gas and thus also a strong formation of deposits or erosion.

Die zentralen Bereiche der Rauchgasströme in Rauchgaskanälen und Feuerräumen mit großen Abmessungen im Querschnitt können durch in der Wand angeordnete Düsen, wenn überhaupt, nur mit mengenmäßig hohem Einsatz der Reagenzien erreicht werden. Bei immer strenger werdenden Grenzwerten für NOx (z.B. <200 oder gar 150 mg/Nm3 trocken, bezogen je nach Anwendung auf unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen (z.B. bezogen auf 10% O2 bei Zementwerken und bezogen auf 6% O2 bei Kohlekraftwerken) muss auch die Mitte des Kanals bzw. Feuerraums besser mit Reagenz erreicht werden, wobei für die SNCR unverhältnismäßig hohe Mengen an Ammoniak oder Harnstofflösung eingesetzt werden. Diese verbleiben zudem in nicht unbeträchtlichen Mengen anschließend, ohne einen Reaktionspartner gefunden zu haben, unreagiert als sogenannter Ammoniak-Schlupf im Rauchgas. Teilweise verbrennt dieser Ammoniakschlupf in der Folge, teilweise verlässt dieser den Gasraum über den Kamin. Zusätzlich besteht auch die Gefahr, dass größere Mengen nicht reagierten Ammoniaks in die Filterasche gelangen, was aufgrund der Geruchsbelastung und der Giftigkeit unerwünscht ist. In jedem Fall steigen die Einsatzkosten aufgrund des nicht zweckgebundenen Beitrages des nicht an der Reaktion beteiligten Einsatzstoffes deutlich an.The central areas of the flue gas flows in flue gas ducts and combustion chambers with large cross-sectional dimensions can only be reached, if at all, by using the reagents in large quantities in the wall. With increasingly strict limits for NO x (e.g. <200 or even 150 mg / Nm 3 dry, depending on the application based on different oxygen concentrations (e.g. based on 10% O 2 in cement plants and based on 6% O 2 in coal-fired power plants), must also the center of the duct or combustion chamber can be better reached with reagent, which uses disproportionate amounts of ammonia or urea solution for the SNCR, which also remain in not inconsiderable amounts without finding a reaction partner unreacted as so-called ammonia slip in the flue gas. Some of this ammonia slip burns as a result, some of it leaves the gas space through the chimney. In addition, there is also the risk that larger amounts of unreacted ammonia get into the filter ash, which is undesirable due to the smell and the toxicity. In any case, the input costs rise significantly due to the non-earmarked contribution of the input material not involved in the reaction.

So beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 43 13 479 ein Verfahren zur Entstickung der bei der Herstellung von Zement anfallenden Abgase, wobei dem Abgas nach Verlassen des Drehrohrofens bei einer Temperatur von 750 bis 950°C Ammoniak zugegeben wird, und dass das Abgas bei einer Temperatur von 300 bis 450°C mit katalytisch aktiven Substanzen in Kontakt gebracht wird. Die Injektionsdüse für das Ammoniak wird in dem Dokument nicht näher beschrieben.This is how the German patent application describes it DE 43 13 479 a process for the denitrification of the waste gases resulting from the production of cement, the ammonia being added to the waste gas after leaving the rotary kiln at a temperature of 750 to 950 ° C., and the waste gas at a temperature of 300 to 450 ° C. with catalytically active substances is brought into contact. The injection nozzle for the ammonia is not described in more detail in the document.

Die WO 93/19837 offenbart ein Verfahren zur Entstickung der Abgase, die bei der Herstellung von Zement entstehen. Dabei wird dem Abgas nach Verlassen des Drehrohrofens eine Ammoniaklösung über wandständige Düsen zugegeben.The WO 93/19837 discloses a process for the denitrification of the exhaust gases which are produced in the production of cement. After leaving the rotary kiln, an ammonia solution is added to the exhaust gas via wall-mounted nozzles.

Die WO 2014/114320 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von Stickoxide enthaltenden Abgasen aus technischen Prozessen, wie Rauchgasen, zur Verringerung des Stickoxidgehalts mittels chemischer Reduktion der Stickoxide. Die Eindüsung des Reduktionsmittels in den von den Abgasen durchströmten Reaktionsraum erfolgt über in der Wand des Reaktionsraums angeordnete Düsen.The WO 2014/114320 describes a process for the treatment of nitrogen-containing exhaust gases from technical processes, such as flue gases, for reducing the nitrogen oxide content by means of chemical reduction of the nitrogen oxides. The reducing agent is injected into the reaction space through which the exhaust gases flow via nozzles arranged in the wall of the reaction space.

Die EP 2 962 743 A1 offenbart die Einbringung von Reduktionsmittel in einen Kessel. Das Reduktionsmittel wird mit Hilfe von Lanzen eingedüst, in denen ein oder mehrere Injektoren für Reduktionsmittel eingeführt sind. Den Lanzen wird zudem beispielsweise Ausbrandluft zugeführt. Das Reduktionsmittel wird in die Lanze eingedüst und verlässt die Lanze zusammen mit der Ausbrandluft durch die nächstgelegenen Austrittsöffnungen der Lanze in das Rauchgas.The EP 2 962 743 A1 discloses the introduction of reducing agent into a boiler. The reducing agent is injected using lances into which one or more injectors for reducing agents are introduced. Burnout air is also supplied to the lances, for example. The reducing agent is injected into the lance and leaves the lance together with the burnout air through the nearest outlet openings of the lance into the flue gas.

Die US 5,342,592 offenbart eine Injektionslanze mit einer äußeren röhrenförmigen Ummantelung mit einer Vielzahl von Öffnungen sowie einem Kühlkreislauf. Diese röhrenförmige Ummantelung weist einen inneren Kanal auf, in die eine Injektionslanze eingeschoben wird. Diese besteht wiederum aus einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr, wobei ein Zwischenraum ausgebildet wird. Das Reduktionsmittel wird durch das innere Rohr geleitet und das Treibmittel durch den Zwischenraum. Das Reduktionsmittel gelangt vom inneren Rohr und über davon abzweigende den Zwischenraum überbrückende radiale Kanäle direkt in den Rauchgasstrom. Das Treibmittel trifft am Austritt dieser Kanäle mit dem Reduktionsmittel zusammen und gelangt in den Rauchgasstrom.The US 5,342,592 discloses an injection lance with an outer tubular jacket with a plurality of openings and a cooling circuit. This tubular casing has an inner channel into which an injection lance is inserted. This in turn consists of an inner tube and an outer tube, with an intermediate space being formed. The reducing agent is passed through the inner tube and the blowing agent through the gap. The reducing agent passes directly into the flue gas stream from the inner pipe and via radial ducts bridging the intermediate space. The blowing agent meets the reducing agent at the outlet of these channels and enters the flue gas stream.

Die US 5,281,403 beschreibt ein Injektionslanzensystem mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, die einen Zwischenraum bilden, durch die das Reduktionsmittel in einen Kessel geführt wird. Das Reduktionsmittel wird in das innere Rohr eingeführt, das mit einer Vielzahl von Düsen entlang der Längsausrichtung des inneren Rohrs versehen ist. In den Hohlraum des Außenrohrs wird ein Trägergas eingeführt. Die Düsen des inneren Rohrs düsen durch eine jeweils entsprechend angeordnete Austrittsöffnung in dem Außenrohr das Reaktionsmittel in das Rauchgas ein, wobei das Reaktionsmittel gleichzeitig mit dem Trägergas vermischt wird, welches in den Hohlraum des Außenrohrs geleitet wird und das Lanzensystem ebenfalls durch die genannte Austrittsöffnung verlässt.The US 5,281,403 describes an injection lance system with an inner tube and an outer tube, which form an intermediate space through which the reducing agent is fed into a boiler. The reducing agent is introduced into the inner tube, which is provided with a plurality of nozzles along the longitudinal orientation of the inner tube. A carrier gas is introduced into the cavity of the outer tube. The nozzles of the inner tube inject the reactant into the flue gas through a respectively arranged outlet opening in the outer tube, the reagent being simultaneously mixed with the carrier gas, which is passed into the cavity of the outer tube and likewise leaves the lance system through said outlet opening.

Wie oben erläutert, waren im Stand der Technik verschiedene Einrichtungen zur Eindüsung von Reagenzien zur Verringerung der NOx-Konzentration in Kalzinatoren von Zementwerken bereits bekannt. Neben den beschriebenen Wanddüsen wurden hierfür auch Lanzen verwendet, wie z.B. nach unten sprühende Zweistoffdüsen, durch die ein Ammoniakwasser-Luftgemisch in Rauchgasströmungsrichtung fein zerstäubt eingedüst wird. Die Düse einer solchen herkömmlichen Lanze ist von einem Ringspalt umgeben, durch den mittels eines hohen Überdrucks ein Hüll- oder Schleierluftkegel um die Düse herum erzeugt wird, die die Düsen vor Anbackungen durch das vorbeifliegende Zement-Rohmehl im Kalzinator schützen soll.As explained above, various devices for the injection of reagents for reducing the NOx concentration in calciners of cement plants were already known in the prior art. In addition to the wall nozzles described, lances were also used for this purpose, such as, for example, two-substance nozzles spraying downwards, through which an ammonia / air mixture is atomized in the smoke gas flow direction. The nozzle of such a conventional lance is surrounded by an annular gap, through which, by means of a high overpressure, an envelope or veil of air is generated around the nozzle, which is intended to protect the nozzles against caking by the raw cement powder flying past in the calciner.

Diese Düsen des Standes der Technik erwiesen sich im Realbetrieb eines Zementwerkes jedoch als wenig geeignet, weshalb das Umfeld um die Düsen und auch die Düsen selbst schon nach kurzer Betriebszeit von lediglich einigen Stunden von dicken Krusten und Anbackungen aus Rohmehl bedeckt waren. Der Grund für dieses schnelle Anwachsen stabiler Verkrustungen liegt zum einen in dem außergewöhnlich hohen Staubgehalt im Kalzinator-Gasvolumenstrom von ca. 900 g/Nm3 begründet und zum anderen in der Tatsache, dass dieser Staub (d.h. das Zementrohmehl) naturbedingt die Eigenschaft besitzen muss, miteinander und auf Wandungen gut kleben zu bleiben. So kann mit den herkömmlichen Düsen bzw. Lanzensystemen ein gleichmäßiges Sprühbild in alle Raumrichtungen schon nach einigen Stunden Einsatzbetrieb nicht mehr aufrechterhalten werden. Weiterhin kommt eine so häufige Reinigung der Düsen, wie hierfür nötig wäre, für den Betrieb eines Zementwerkes nicht in Betracht. Daher war es wünschenswert, Eindüslanzen und Systeme bereitzustellen, die höchstens einmal pro Woche oder weniger oft gereinigt werden müssen.However, these prior art nozzles proved to be of little use in real operation of a cement plant, which is why the area around the nozzles and even the nozzles themselves were covered by thick crusts and caking from raw meal after only a short operating time of only a few hours. The reason for this rapid growth of stable incrustations is, on the one hand, due to the extraordinarily high dust content in the calciner gas volume flow of approx. 900 g / Nm 3 and, on the other hand, the fact that this dust (ie the raw cement meal) must naturally have the property stick together well and on walls. With the conventional nozzles or lance systems, a uniform spray pattern in all spatial directions can no longer be maintained after a few hours of operation. Furthermore, cleaning the nozzles as often as would be necessary for the operation of a cement plant is out of the question. It was therefore desirable to provide injection lances and systems that need to be cleaned at most once a week or less.

Ein weiteres Problem der Eindüslanzen gemäß des Standes der Technik war es, dass auf dem innerhalb des Reaktonsraumes bzw. des Kalzinators angeordneten Abschnitt der Eindüslanze schon nach kurzer Zeit des Betriebs dicke und gut anhaftenden Anbackungen von Rohmehl auftreten, so dass sich die kompletten Lanzen nur äußerst mühsam und unter großem Kraftaufwand komplett wieder herausziehen lassen. Daher sind Wartungs- und Reparaturarbeiten an solchen herkömmlichen Lanzen sehr mühsam und zeit- bzw. kostenaufwändig.Another problem of the injection lances according to the prior art was that thick and well-adhering caking of raw meal occurs on the section of the injection lance arranged within the reactor space or the calciner after a short period of operation, so that the complete lances are only extremely can be pulled out completely and with great effort. Maintenance and repair work on such conventional lances is therefore very tedious and time-consuming and costly.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher Lanzensysteme bereitzustellen, insbesondere zur Eindüsung von Reagenzien zur Rauchgasreinigung, wie etwa hinsichtlich NOx, und insbesondere in Reaktionsräumen wie Kalzinatoren, Rauchgaskanälen, Kesseln bzw. Feuerräumen, wobei diese Reaktionsräume von heißen Rauchgasen mit hoher Staubbeladung durchströmt und die Lanzensysteme von diesen heißen Rauchgasen umströmt werden, wobei die Lanzensysteme größere Wartungsintervalle ermöglichen und insbesondere Wartungs- und Reparaturarbeiten schneller und unter geringerem Aufwand durchgeführt werden können.It was therefore an object of the present invention to provide lance systems, in particular for injecting reagents for flue gas purification, such as with regard to NO x , and in particular in reaction rooms such as calciners, flue gas ducts, boilers or combustion chambers, which flow through hot flue gases with a high dust load and which Lance systems are flowed around by these hot flue gases, the lance systems allowing longer maintenance intervals and in particular maintenance and repair work can be carried out faster and with less effort.

Die technische Aufgabe wird gelöst durch ein Lanzensystem zur Einbringung von Reagenzien mittels Düse in von Verbrennungsgasen durchströmte Reaktionsräume, wobei das Lanzensystem umfasst:

  • ein Hüllrohr, das konfiguriert ist mindestens zum Teil innerhalb des Reaktionsraumes angeordnet zu werden;
  • eine Eindüslanze mit einem Zuführrohr für ein Flüssigreagenz, ggf. einem Zuführrohr für Druckluft, und mit der Düse zum Eindüsen des Reagenz, wobei die Eindüslanze in das Hüllrohr eingeschoben werden kann;
wobei erfindungsgemäß
das Hüllrohr an seinem distalen Ende eine Abschlussplatte aufweist, die den Innenraum des Hüllrohrs nach außen hin begrenzt, wobei die Abschlussplatte eine innenliegende Öffnung zur Anordnung der Düse aufweist und die Ebene der Abschlussplatte des Hüllrohrs in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs angeordnet ist,
die Längsachse der Düse der Eindüslanze im eingebauten Zustand in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs abgewinkelt ist und zur Abschlussplatte hin geneigt ist; und
die Düse der Eindüslanze im Verhältnis zur innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte so angeordnet und ausgerichtet ist, so dass die Düse das Reagenz durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte hindurch eindüsen kann.The technical problem is solved by a lance system for introducing reagents by means of a nozzle into reaction spaces through which combustion gases flow, the lance system comprising:
  • a cladding tube configured to be at least partially disposed within the reaction space;
  • a injection lance with a feed tube for a liquid reagent, possibly a feed tube for compressed air, and with the nozzle for injecting the reagent, the injection lance being able to be inserted into the cladding tube;
being according to the invention
the cladding tube has at its distal end an end plate which limits the interior of the cladding tube to the outside, the end plate having an internal opening for arranging the nozzle and the plane of the end plate of the cladding tube at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube is arranged
the longitudinal axis of the nozzle of the injection lance in the installed state is angled at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube and is inclined towards the end plate; and
the nozzle of the injection lance is arranged and aligned in relation to the inner opening of the end plate so that the nozzle can inject the reagent through the inner opening of the end plate.

Wie oben erwähnt, werden zur Verringerung der Schadstoffbelastung Reagenzien insbesondere in Form von Fluiden, d.h. insbesondere in Form von Gasen und/oder Flüssigkeiten, in Verbrennungsgase eingedüst. Die von Verbrennungsgasen durchströmten Reaktionsräume stellen vorzugweise Kalzinatoren bzw. Kalzinierreaktoren, Rauchgaskanäle, Kessel bzw. Feuerräume dar. Gemäß der Erfindung ist nun der Einstrahlwinkel der Düse, die sich am distalen Ende bzw. am Lanzenkopf befindet, d.h. an dem in das von Verbrennungsgasen durchströmte Innere des Reaktionsraums hineinragenden Ende des Lanzensystems, abgeschrägt. Das "distale Ende" des Lanzensystems ist dabei das Ende, welches in das Innere des Reaktionsraumes hineinragt.As mentioned above, reagents, in particular in the form of fluids, ie in particular in the form of gases and / or liquids, are injected into combustion gases in order to reduce the pollution. The reaction spaces through which combustion gases flow are preferably calcinators or calcining reactors, flue gas ducts, boilers or combustion chambers. According to the invention, the angle of incidence is now the nozzle, which is located at the distal end or at the lance head, ie at the inside through which combustion gases flow of the reaction chamber protruding end of the lance system, beveled. The "distal end" of the lance system is the end which projects into the interior of the reaction space.

Gemäß der Erfindung liegt der Winkel der Längsachse der Düse zu Längsachse des Hüllrohrs in einem Bereich von 25 bis 65°. Die Definition, wonach die Längsachse der Düse der Eindüslanze im eingebauten Zustand in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs abgewinkelt ist und zur Abschlussplatte hin geneigt ist, bedeutet, dass die Längsachse der Düse in einem Winkel von 90°+/-10° zur Ebene der Abschlussplatte liegt. Der Winkel der Längsachse der Düse zur Längsachse des Hüllrohrs liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 60°, weiter bevorzugt im Bereich von 35 bis 55°, und besonders bevorzugt um 45°.According to the invention, the angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube is in a range from 25 to 65 °. The definition that the longitudinal axis of the nozzle of the injection lance in the installed state is angled at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube and is inclined towards the end plate means that the longitudinal axis of the nozzle is at an angle of 90 ° +/- 10 ° to the level of the end plate. The angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube is preferably in the range from 30 to 60 °, more preferably in the range from 35 to 55 °, and particularly preferably around 45 °.

Die Abschlussplatte kann flach oder konkav oder konvex gewölbt sein. Ist die Abschlussplatte gewölbt, bezieht sich die Ebene der Abschlussplatte auf die gedachte Ebene, die durch den Rand der Abschlussplatte definiert wird.The end plate can be flat or concave or convex. If the end plate is curved, the level of the end plate refers to the imaginary plane that is defined by the edge of the end plate.

Gemäß der Erfindung ist die Düse der Eindüslanze im Verhältnis zur innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte so angeordnet und ausgerichtet, so dass die Düse in der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte sitzt, wobei ein vollständig um die Düse herum verlaufender Spalt um die Düse verbleibt oder verbleiben kann. Die "innenliegende Öffnung" der Abschlussplatte ist eine innerhalb der Fläche der Abschlussplatte angeordnete Öffnung bzw. ein entsprechendes Durchgangsloch. Diese Öffnung oder dieses Durchgangsloch kann bezogen auf die Fläche der Abschlussplatte im Wesentlichen zentriert angeordnet sein. Aufgrund der zur Längsachse des Hüllrohrs geneigten Anordnung der Abschlussplatte weist diese eine ovale Form auf. In einer bevorzugten Ausführungsform tritt die Düse der Eindüslanze im eingebauten Zustand mindestens teilweise durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte hindurch, wobei insbesondere bevorzugt ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte verbleibt.According to the invention, the nozzle of the injection lance is arranged and aligned in relation to the inner opening of the end plate so that the nozzle is seated in the inner opening of the end plate, a gap extending around the nozzle remaining or being able to remain. The “inner opening” of the end plate is an opening or a corresponding through hole arranged within the surface of the end plate. This opening or this through hole can be arranged substantially centered with respect to the surface of the end plate. Due to the arrangement of the end plate inclined to the longitudinal axis of the cladding tube, it has an oval shape. In a preferred embodiment, the nozzle of the injection lance at least partially passes through the inner opening of the end plate in the installed state, with a preferably all-round or uninterrupted gap remaining between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate.

Die erfindungsgemäße Einstellung des Winkels der Längsachse der Düse zur Längsachse des Hüllrohrs, im Vergleich zu einem rechten Winkel, erlaubt im Zusammenspiel mit der ebenfalls geneigten Abschlussplatte, dass die Eindüslanze durch das Hüllrohr hindurch, welches an Ort und Stelle im Reaktionsraum verbleibt, zurückgezogen werden kann. Auf diese Weise wird zudem ermöglicht, dass die Düse bzw. der Düsenkopf ein Stück, vorzugsweise 6 bis 8 mm, über die Abschlussplatte hinaus in Richtung des Reaktionsraumes hervorstehen kann, was bei einer 90°-Umlenkung nicht möglich wäre. Dies bietet den Vorteil, dass die Gefahr von Anbackungen durch direkt von der Düse auf die die Düse umgebenden Teile des Hüllrohrs spritzende Flüssigkeitströpfchen stark vermindert wird. Daher ist weiterhin ist bevorzugt, dass die Düse der Eindüslanze im eingebauten Zustand durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte hindurch ragt, vorzugsweise 2 bis 10 mm und besonders bevorzugt 4 bis 8 mm durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte hindurch ragt. Eine Ausrichtung der Düse entlang der Längsachse des Hüllrohrs (Winkel 0°) entsprechend den Wanddüsen des Standes der Technik hat dagegen den Nachteil der geringeren Abdeckung des Querschnittes des Reaktionsraumes mit Reagenz.The inventive adjustment of the angle of the longitudinal axis of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube, in comparison to a right angle, in conjunction with the likewise inclined end plate, allows the injection lance to be withdrawn through the cladding tube, which remains in place in the reaction space . This also makes it possible for the nozzle or the nozzle head a piece, preferably 6 to 8 mm, can protrude beyond the end plate in the direction of the reaction space, which would not be possible with a 90 ° deflection. This has the advantage that the risk of caking due to liquid droplets spraying directly from the nozzle onto the parts of the cladding tube surrounding the nozzle is greatly reduced. Therefore, it is further preferred that the nozzle of the injection lance protrudes through the inner opening of the end plate in the installed state, preferably 2 to 10 mm and particularly preferably 4 to 8 mm through the inner opening of the end plate. In contrast, aligning the nozzle along the longitudinal axis of the cladding tube (angle 0 °) in accordance with the wall nozzles of the prior art has the disadvantage of less coverage of the cross section of the reaction space with reagent.

In einer bevorzugten Ausführungsform verbleibt im eingebauten Zustand ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte.In a preferred embodiment, a completely circumferential or uninterrupted gap remains in the installed state between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Abschlussplatte des Hüllrohrs so dimensioniert, dass ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs vorgesehen ist.In a further preferred embodiment, the end plate of the cladding tube is dimensioned such that a completely circumferential or uninterrupted gap is provided between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform verbleibt im eingebauten Zustand ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte, sowie ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs. Gemäß dieser Ausführungsform wird im Betrieb erreicht, dass die durch die beiden Spalten aus dem Hüllrohr austretende Hüllluft in Form von zwei ineinander liegenden Hüllluftschleiern das durch die Düse eingedüste Reduktionsmittel-/Luftgemisch umgibt.In a very particularly preferred embodiment, a completely circumferential or uninterrupted gap remains between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate in the installed state, and a completely circumferential or uninterrupted gap between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube. According to this embodiment, during operation it is achieved that the envelope air emerging from the envelope tube through the two gaps in the form of two envelope air curtains lying one inside the other surrounds the reducing agent / air mixture injected through the nozzle.

Mit diesen Maßnahmen sind gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nun zwei konzentrische Hüllluftringspalte um die Düse herum vorgesehen statt wie zuvor im Stand der Technik nur ein Hüllluftringspalt. Der äußere Spalt verläuft unterbrechungslos rings um die schräge Abschlussplatte herum und spült den Spalt zwischen dem Außenbereich dieser Platte und dem inneren Bereich des Lanzenrohres frei. Gelangt Zementstaub trotz des abweisenden äußeren Hüllluftschleiers durch diesen äußeren Schleier der Hüllluft hindurch, so wird der Zementstaub dann doch schließlich vom inneren Hüllluftschleier, der die Düse direkt umgibt, davon abgehalten, direkt an die Düse selbst und ihre Flüssigkeitströpfchen zu gelangen.With these measures, according to the preferred embodiments of the present invention, two concentric enveloping air ring gaps are now provided around the nozzle instead of only one enveloping air ring gap as previously in the prior art. The outer The gap runs uninterruptedly around the inclined end plate and flushes the gap between the outer area of this plate and the inner area of the lance tube. If cement dust gets through this outer veil of the enveloping air despite the repellent outer envelope air curtain, the cement dust is finally prevented from reaching the nozzle itself and its liquid droplets by the inner envelope air curtain, which directly surrounds the nozzle.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Lanzensystems weist die Abschlussplatte des Hüllrohrs weitere Durchgangslöcher oder Hüllluftlöcher auf. Diese dienen dazu, die schräge Abschlussplatte mit Hüllluft, die aus dem Inneren des Hüllrohrs strömt, von Zementstaub freizuhalten. Bevorzugt sind 3 bis 10 Hüllluftlöcher, vorzugsweise 4 bis 6, besonders bevorzugt 5 Hüllluftlöcher, die um die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte, d.h. im eingebauten Zustand, um die Düse bzw. um den Spalt zwischen der Düse und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte herum angeordnet sind.In a further preferred embodiment of the lance system, the end plate of the cladding tube has further through holes or cladding air holes. These serve to keep the oblique cover plate with enveloping air, which flows from the inside of the cladding tube, free of cement dust. Preference is given to 3 to 10 enveloping air holes, preferably 4 to 6, particularly preferably 5 enveloping air holes which surround the inner opening of the end plate, i.e. in the installed state, are arranged around the nozzle or around the gap between the nozzle and the edge of the inner opening of the end plate.

Daher weist in einer weiteren Ausführungsform das Lanzensystem einen Zwischenraum auf, der zwischen der äußeren Wand der Eindüslanze und der inneren Wand des Hüllrohrs ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum mindestens über folgende Austrittsöffnungen mit der Außenseite in fluider Kommunikation steht:

  • über den Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte des Hüllrohrs;
  • über den Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs;
  • über ggf. weitere vorhandene Durchgangslöcher in der Abschlussplatte.
In a further embodiment, the lance system therefore has an intermediate space which is formed between the outer wall of the injection lance and the inner wall of the cladding tube, the intermediate space being in fluid communication with the outside via at least the following outlet openings:
  • over the gap between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate of the cladding tube;
  • over the gap between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube;
  • about any further through holes in the end plate.

In einer weiteren Ausführungsform ist bevorzugt, dass das Lanzensystem so konstruiert ist, dass
die Eindüslanze mittels an der inneren Wand des Hüllrohrs angeordneten rampenartig abgeschrägten Schienen, in die seitlich an der Eindüslanze angeordnete Führungsnasen eingreifen, in das Hüllrohr eingeschoben und innerhalb des Hüllrohr ausgerichtet und lösbar fixiert werden kann, oder
die Eindüslanze mittels an der inneren Wand des Hüllrohrs angeordneten Führungsnasen, die in seitlich an der Eindüslanze angeordnete rampenartig abgeschrägte Schienen eingreifen, in das Hüllrohr eingeschoben und innerhalb des Hüllrohr ausgerichtet und lösbar fixiert werden kann. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Lanzensystems ist so ausgestaltet, dass der Abstand zwischen der Eindüslanze und Hüllrohr durch zusätzliche Abstandhalter aufrechterhalten wird, wobei diese Abstandhalter vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Flossen, Stiften, Stangen, Stegen oder Leitblechen.
In a further embodiment it is preferred that the lance system is constructed in such a way that
the injection lance by means of ramp-like bevelled rails arranged on the inner wall of the cladding tube, into which guide lugs arranged on the side of the injection lance engage, inserted into the cladding tube and aligned and releasably fixed within the cladding tube, or
the injection lance can be inserted into the cladding tube and aligned and detachably fixed within the cladding tube by means of guide lugs arranged on the inner wall of the cladding tube, which engage in ramp-like slanted rails arranged on the side of the injection lance. Another preferred embodiment of the lance system is designed such that the distance between the injection lance and the cladding tube is maintained by additional spacers, these spacers preferably being selected from the group consisting of fins, pins, rods, webs or guide plates.

Die Zuführung für das Reduktionsmittel ist vorzugsweise als Zweistoffdüse ausgeführt, wobei das Reduktionsmittel zusammen mit einem Treibmittel (vorzugsweise Druckluft) eingeleitet wird. In vorteilhafter und bevorzugter Weise, weist die Eindüslanze eine zentrale Leitung zur Einleitung des Reduktionsmittels (Flüssigreagenz-Zuführrohr) auf, sowie einen Zwischenraum zwischen der zentralen Leitung und der Innenwand der Eindüslanze, über die ein Treibmittel (Druckluft) getrennt von der Zuführung des Reduktionsmittels geleitet wird, um in der Düse mit dem Reduktionsmittel vermischt zu werden und dieses zu zerstäuben. Daher ist in einer weiteren Ausführungsform bevorzugt, dass die Eindüslanze ein Flüssigreagenz-Zuführrohr und ein Druckluftzuführrohr aufweist, wobei vorzugsweise das Flüssigreagenz-Zuführrohr in dem Druckluftzuführrohr verläuft.The supply for the reducing agent is preferably designed as a two-substance nozzle, the reducing agent being introduced together with a blowing agent (preferably compressed air). In an advantageous and preferred manner, the injection lance has a central line for introducing the reducing agent (liquid reagent feed tube), and an intermediate space between the central line and the inner wall of the injection lance, via which a blowing agent (compressed air) is conducted separately from the supply of the reducing agent is to be mixed in the nozzle with the reducing agent and atomize it. It is therefore preferred in a further embodiment that the injection lance has a liquid reagent supply pipe and a compressed air supply pipe, the liquid reagent supply pipe preferably running in the compressed air supply pipe.

Für den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Lanzensystems wird die abgewinkelte Düse, die mit dem Zuführrohr für Reagenz und mit dem Zuführrohr für Druckluft fest verbunden ist, mittels seitlicher Führungsnasen bzw. rampenartig abgeschrägter Schienen beim Hineinstecken in das Hüllrohr automatisch in ihre Endposition idealerweise zentrisch in die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte hineingeschoben. Die korrekte Positionierung ist wichtig, da der Spalt zwischen der Düse und dem Rand der innenliegenden Öffnung ringsum überall in etwa die gleiche Breite besitzen sollte.For the assembly of the lance system according to the invention, the angled nozzle, which is firmly connected to the feed tube for reagent and to the feed tube for compressed air, is ideally automatically centered into its end position into the inner opening by means of lateral guide lugs or ramp-like slanted rails when inserted into the cladding tube the end plate. Correct positioning is important because the gap between the nozzle and the edge of the internal opening should be approximately the same width all around.

Optional kann in axialer Richtung, d.h. nach vorne und hinten entlang der Einschubrichtung, der Spalt um die Düse herum auch etwas breiter vorgesehen sein, da hier die unterschiedliche Temperaturausdehnung zwischen dem äußeren Hüllrohr und der Eindüslanze einen gewissen Spielraum erforderlich macht.Optionally, the gap around the nozzle can also be provided somewhat wider in the axial direction, ie to the front and back along the direction of insertion, since here the different temperature expansion between the outer cladding tube and the injection lance requires a certain amount of leeway.

Reaktionsräume, wie Kalzinatoren, Rauchgaskanäle oder Kessel bzw. Feuerräume, die teilweise große Querschnitte aufweisen, müssen zur optimalen Schadstoffreduzierung vollständig über den gesamten Querschnitt hinweg mit entsprechenden Reagenzien beaufschlagt werden. Im Vergleich zur Eindüsung von Reagenzien mit direkt in der Wand dieser Reaktionsräume angeordneten Düsen, wie dies im Stand der Technik meist erfolgt, kann dem gegenüber mit dem erfindungsgemäßen Lanzensystem eine weitaus effektivere Rauchgasreinigungswirkung erzielt werden und somit ein kleinerer Schadstoff-Reingaswert bei moderatem Einsatz von Reagenzien. Mit dem erfindungsgemäßen Lanzensystem können die Reagenzien nun auch die zentralen Bereiche des Querschnitts von Reaktionsräumen erreicht werden, die bisher noch nicht mit Reagenz versorgt werden konnten. Bei dem Beispiel der SNCR heißt dies, dass durch die bessere Erreichbarkeit auch der Mitte des Reaktionsraums ein niedrigerer Reingas-Endwert beispielsweise an NOx und damit die Einhaltung eines schärferen Grenzwertes (z.B. <200 oder gar <150 NOx mg/Nm3 trocken, bezogen auf 6% O2) erreicht werden kann, ohne dafür unverhältnismäßig viel an Ammoniak oder Harnstofflösung einsetzen zu müssen, die dann zudem in nicht unbeträchtlichen Mengen nachher, ohne einen Reaktionspartner gefunden zu haben, unreagiert als sogenannter Ammoniak-Schlupf im Rauchgas am Kamin verbleibt. Auch besteht die Gefahr, dass größere Mengen nicht reagierten Ammoniaks in die Filterasche gelangen, was aufgrund der Giftigkeit und des Geruchs unerwünscht ist.Reaction rooms, such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion rooms, some of which have large cross-sections, must be exposed to the appropriate reagents over the entire cross-section in order to optimally reduce pollutants. In comparison to the injection of reagents with nozzles arranged directly in the wall of these reaction spaces, as is usually done in the prior art, a far more effective flue gas cleaning effect can be achieved with the lance system according to the invention and thus a lower pollutant clean gas value with moderate use of reagents . With the lance system according to the invention, the reagents can now also be reached in the central areas of the cross-section of reaction spaces that have not previously been able to be supplied with reagent. In the example of the SNCR, this means that due to the better accessibility also in the middle of the reaction space, a lower clean gas final value, for example of NO x, and thus compliance with a stricter limit value (e.g. <200 or even <150 NO x mg / Nm 3 dry, based on 6% O 2 ) can be achieved without having to use a disproportionate amount of ammonia or urea solution, which then remains in considerable amounts afterwards, without having found a reaction partner, unreacted as so-called ammonia slip in the flue gas at the fireplace . There is also a risk that larger amounts of unreacted ammonia get into the filter ash, which is undesirable due to the toxicity and the smell.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Lanzensystem auch in staubbeladenen Verbrennungsgasen, insbesondere in Kalzinatoren von Zementwerken eingesetzt werden, weil die Erfindung Maßnahmen zur schnellen und einfachen Zerlegung und Demontage des Lanzensystems für die anschließende Wartung und Reinigung, sowie vorzugsweise Mittel zum Schutz der Düsen vor Anbackungen bereitstellt.Furthermore, the lance system according to the invention can also be used in dust-laden combustion gases, in particular in calciners of cement plants, because the invention provides measures for the quick and easy disassembly and disassembly of the lance system for subsequent maintenance and cleaning, and preferably means for protecting the nozzles against caking.

Weiterhin ist bevorzugt, dass das Lanzensystem konstruiert ist,

  1. a) Reagenzien in Form eines fluiden Gemisches enthaltend Reduktionsmittel durch ein in der Eindüslanze verlaufendes Flüssigreagenz-Zuführrohr zuzuführen und von dort über die Düse direkt durch die innenliegende Öffnung der Abdeckplatte des Hüllrohrs hindurch nach außen zu leiten;
  2. b) Hüllluft in den Zwischenraum zwischen der Eindüslanze und der inneren Wand des Hüllrohrs getrennt zuzuführen;
  3. c) einen Teil der Hüllluft aus b) über den Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte aus dem Hüllrohr austreten zu lassen, wodurch ein innerer Hüllluftschleier gebildet wird; und
  4. d) einen anderen Teil der Hüllluft aus b) durch den Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs aus dem Hüllrohr austreten zu lassen, wodurch ein äußerer Hüllluftschleier gebildet wird.
It is further preferred that the lance system is constructed
  1. a) feeding reagents in the form of a fluid mixture containing reducing agent through a liquid reagent feed pipe running in the injection lance and from there via the nozzle directly through the inner opening of the cover plate of the cladding tube to the outside;
  2. b) supplying envelope air separately into the space between the injection lance and the inner wall of the envelope tube;
  3. c) to let a part of the enveloping air from b) emerge from the cladding tube via the gap between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate, as a result of which an inner enveloping air curtain is formed; and
  4. d) to let another part of the envelope air from b) emerge from the envelope tube through the gap between the edge of the end plate and the inner wall of the envelope tube, as a result of which an external envelope air curtain is formed.

Weiterhin ist bevorzugt, dass diese Zufuhr für die Hüllluft für den Zwischenraum in einem äußeren Abschnitt des Lanzensystems angeordnet ist, die so konstruiert ist, um den Zwischenraum zwischen der Eindüslanze und dem Hüllrohr mit der Hüllluft zu versorgen. So weist das Hüllrohr ein inneres Ende (das in den Reaktionsraum hineinragt) und ein äußeres Ende auf, wobei das äußere Ende mit einer Zufuhr zur Einführung der Hüllluft in den Zwischenraum in fluider Kommunikation steht.It is further preferred that this supply for the enveloping air for the intermediate space is arranged in an outer section of the lance system, which is designed to supply the enveloping air to the intermediate space between the injection lance and the enveloping tube. Thus, the cladding tube has an inner end (which projects into the reaction space) and an outer end, the outer end being in fluid communication with a supply for introducing the cladding air into the intermediate space.

Die über den Zwischenraum zwischen Hüllrohr und Eindüslanze des Lanzensystems eingeführte Hüllluft dient zur Kühlung des Lanzensystems und zur Vermeidung von Ablagerungen an der Düse. Die Hüllluft wird im äußeren Abschnitt des Lanzensystems in das Hüllrohr eingeführt und in den Zwischenraum zwischen Eindüslanze und Hüllrohr weitergeleitet. Die Hüllluft tritt schließlich durch die um die Düse herum gelegene Spalte (bzw. durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte des Hüllrohrs), durch die Spalte zwischen dem äußeren Rand der Abschlussplatte und dem Hüllrohr und ggf. durch weitere Durchgangslöcher in der Abschlussplatte nach außen, d.h. in das Innere des Reaktionsraums. Dabei umgibt die Hüllluft in Form von zwei ineinander liegenden Hüllluftschleiern (dem innerern und dem äußeren Hüllluftschleier) das durch die Düse eingedüste Reduktionsmittel-/Luftgemisch und trifft schließlich auf das Verbrennungsgas. Insbesondere verhindert die Hüllluft bzw. die Hüllluftschleier auch Anbackungen an der Düse bzw. an den Austrittsöffnungen, indem eventuell angefeuchtete und agglomerierte Staubpartikel ferngehalten werden.The enveloping air introduced through the space between the cladding tube and the injection lance of the lance system serves to cool the lance system and to avoid deposits on the nozzle. The enveloping air is introduced into the outer tube of the lance system and forwarded into the space between the injection lance and the outer tube. The enveloping air finally exits through the gaps around the nozzle (or through the inner opening of the end plate of the cladding tube), through the gaps between the outer edge of the end plate and the cladding tube and possibly through further through holes in the end plate, ie into the interior of the reaction space. The enveloping air surrounds the reducing agent / air mixture injected through the nozzle in the form of two enveloping air curtains (the inner and the outer enveloping air curtain) and finally hits the combustion gas. In particular, the enveloping air or the enveloping air curtain also prevents caking on the nozzle or on the outlet openings, in that possibly moistened and agglomerated dust particles are kept away.

Mit dem erfindungsgemäßen Lanzensystem können Reagenzien, wie etwa Stickoxid-Reduktionsmittel, in ein Verbrennungsgas möglichst gleichmäßig verteilt eingemischt werden.With the lance system according to the invention, reagents, such as nitrogen oxide reducing agents, can be mixed into a combustion gas as evenly as possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Lanzensystem konstruiert Reduktionsmittel zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion von Stickoxiden in Verbrennungsgasen in die von Verbrennungsgasen durchströmten Reaktionsräume einzuführen.In a further preferred embodiment, the lance system is designed to introduce reducing agents for the selective non-catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion gases into the reaction spaces through which combustion gases flow.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Lanzensystem einen inneren Abschnitt auf, der konstruiert ist, um innerhalb des Reaktionsraums angeordnet zu werden, und einen äußeren Abschnitt konstruiert, um außerhalb des Reaktionsraums angeordnet zu werden, wobei eine Schnellspannkupplung vorgesehen ist, um die Eindüslanze durch die im äußeren Abschnitt angeordnete Öffnung des Hüllrohrs in das Hüllrohr einzuführen und mittels der Schnellspannkupplung zu befestigen. Die Schnellspannkupplung dient dazu, die Eindüslanze leicht und rasch ein- und ausbauen zu können. Mit der Schnellspannkupplung kann die Verbindung zwischen den beiden Lanzenteilen "Hüllrohr" und "Eindüslanze" schnell erfolgen und auch wieder gelöst werden. Bisher war an dieser Stelle ein Flansch mit mehreren Schrauben vorgesehen, was jedoch einen viel höheren Aufwand bei Wartungs- und Reparaturarbeiten an dem Lanzensystem bedeutet.In a further embodiment, the lance system has an inner section that is designed to be arranged within the reaction space and an outer section that is designed to be arranged outside the reaction space, wherein a quick-action coupling is provided to the injection lance through the insert the outer section arranged opening of the cladding tube into the cladding tube and fasten by means of the quick release coupling. The quick release coupling is used to be able to quickly and easily install and remove the injection lance. With the quick release coupling, the connection between the two lance parts "cladding tube" and "injection lance" can be made quickly and also released again. So far, a flange with several screws was provided at this point, but this means much more effort for maintenance and repair work on the lance system.

Weiterhin bevorzugt ist das Lanzensystem konstruiert, um von Verbrennungsgasen mit einer Staubbeladung von 1 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, vorzugsweise von 30 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, weiter bevorzugt von 100 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h umströmt zu werden. Die Staubbeladung von Verbrennungsgasströmen im Feuerraum von Kraftwerken liegt typischerweise im Bereich von 1 g/Nm3 bis zu 10 g/Nm3, während die Staubbeladung beispielsweise in Kalzinierreaktoren von Zementwerken im Bereich von 100 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 liegt.Furthermore, the lance system is preferably designed to handle combustion gases with a dust load of 1 g / Nm 3 up to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, preferably from 30 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, more preferably from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h. The dust load of combustion gas streams in the combustion chamber of power plants is typically in the range from 1 g / Nm 3 to 10 g / Nm 3 , while the dust load, for example in calcining reactors in cement plants, is in the range from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 .

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hüllrohr einen runden bzw. kreisrunden Querschnitt auf.In a preferred embodiment, the cladding tube has a round or circular cross section.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Lanzensystems verringert sich der Durchmesser des Hüllrohrs in Richtung des in den Reaktionsraum ragenden Endes, d.h. in Richtung des inneren (distalen) Endes. Diese Maßnahme dient dazu, die Geschwindigkeit des Massenstroms im Zwischenraum zu erhalten, und das Gewicht des Lanzensystems zu verringern. Diese Maßnahme wird in der Regel lediglich bei längeren Lanzen notwendig sein. Dabei kann die Verjüngung des Hüllrohrs kontinuierlich oder in Stufen erfolgen.In a preferred embodiment of the lance system, the diameter of the cladding tube decreases in the direction of the end projecting into the reaction space, i.e. towards the inner (distal) end. This measure serves to maintain the speed of the mass flow in the intermediate space and to reduce the weight of the lance system. This measure will usually only be necessary for longer lances. The cladding tube can be tapered continuously or in stages.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Lanzensystems ist an dem in den Reaktionsraum ragenden Ende eine Schutzhaube als Verlängerung des Hüllrohrs ausgebildet, die die Abschlussplatte teilweise umläuft und über die Abschlussplatte hinausragt. Die Schutzhaube erstreckt sich vorzugsweise über eine Strecke entlang des Umfangs von 1/3 bis ½ des Umfangs des Hüllrohrs. Die Schutzhaube ist auf der Seite angeordnet, aus der der Strom der Verbrennungsgase bzw. der Staubpartikel, insbesondere der Zementstaubpartikel, kommt. Diese Schutzhaube dient dazu, dass die Düse nicht direkt den Verbrennungsgasen bzw. den Staubpartikeln, insbesondere den Zementstaubpartikeln, ausgesetzt ist.In a preferred embodiment of the lance system, a protective hood is formed as an extension of the cladding tube at the end projecting into the reaction space, which partially runs around the end plate and projects beyond the end plate. The protective hood preferably extends over a distance along the circumference from 1/3 to 1/2 of the circumference of the cladding tube. The protective hood is arranged on the side from which the flow of the combustion gases or the dust particles, in particular the cement dust particles, comes. This protective hood serves to ensure that the nozzle is not directly exposed to the combustion gases or the dust particles, in particular the cement dust particles.

Materialienmaterials

In einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Hüllrohr aus einem hochwarmfesten, hitze- und zunderbeständigen, gesinterten, Oxid-dispersionsverfestigten metallischen Werkstoff gefertigt, d.h. aus einem Stahl oder einer Superlegierung.In a further very particularly preferred embodiment, the cladding tube is made from a high-temperature, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened metallic material, i.e. from a steel or a super alloy.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf das Hüllrohr mindestens eine äußere hoch-verschleißbeständige Beschichtung mittels Auftragschweißen aufgebracht.In a further preferred embodiment, at least one outer, highly wear-resistant coating is applied to the cladding tube by means of cladding.

Der Oxid-dispersionsverfestigte (ODS: oxide dispersion strengthened) Stahl oder eine solche Legierung besteht aus einem Gemisch von einem Pulver einer hochwarmfesten, hitzebeständigen Legierung und einem sehr fein gemahlenen Pulver aus einer hochschmelzenden Keramik, vorzugsweise Yttriumoxid (Y2O3), Zirkoniumoxid (ZrO2) oder Hafniumoxid (HfO2), besonders bevorzugt Yttriumoxid (Y2O3). Diese Oxid-dispersionsverfestigten Materialien bestehen daher im Wesentlichen aus metallischen Grundwerkstoffen, in welchen hoch stabile bzw. inerte Oxide feinst verteilt eingelagert werden. Diese inerten Teilchen verändern sich bis zum Schmelzpunkt der metallischen Matrix nicht und sind auch in der Schmelze unlöslich. Das hochschmelzende Oxid verhindert das Wandern von Versetzungen im metallischen Material und trägt daher zur hohen Kriechfestigkeit insbesondere bei hohen Temperaturen, beispielsweise von Gasen oberhalb 1.000°C bis zu 1.250°C bei.The oxide dispersion strengthened (ODS) steel or such an alloy consists of a mixture of a powder of a heat-resistant, heat-resistant alloy and a very finely ground powder of a high-melting ceramic, preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide ( ZrO 2 ) or hafnium oxide (HfO 2 ), particularly preferably yttrium oxide (Y 2 O 3 ). These oxide dispersion-strengthened materials therefore essentially consist of metallic base materials, in which highly stable or inert oxides are very finely distributed. These inert particles do not change up to the melting point of the metallic matrix and are also insoluble in the melt. The high-melting oxide prevents migration of dislocations in the metallic material and therefore contributes to the high creep resistance, especially at high temperatures, for example from gases above 1,000 ° C to 1,250 ° C.

Beide Komponenten - das Pulver einer hochwarmfesten, hitzebeständigen Legierung und das sehr fein gemahlene Pulver aus einer hochschmelzenden Keramik - werden beim Herstellungsprozess innig miteinander vermischt, gepresst und bei hohen Temperaturen, aber ohne zu schmelzen, gesintert. Es entsteht ein Werkstoff mit einer bei sehr hohen Temperaturen ausreichend hohen Festigkeit.Both components - the powder of a heat-resistant, heat-resistant alloy and the very finely ground powder made of a high-melting ceramic - are intimately mixed, pressed and sintered at high temperatures, but without melting. The result is a material with a sufficiently high strength at very high temperatures.

Dabei ist der hochwarmfeste, hitze- und zunderbeständige gesinterte metallische Werkstoff ein Oxid-dispersionsverfestigter Stahl oder eine Oxid-dispersionsverfestigte Superlegierung. Ein geeigneter und bevorzugter Oxid-dispersionsverfestigter Stahl enthält 70,0 bis 80,0 Gew.-% Fe, 0,0 bis 10,0 Gew.-% Al, 10,0 bis 25,0 Gew.-% Cr, 0,0 bis 1,0 Gew.-% Ti und 0,05 bis 1,5 Gew.-% Oxide eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe Y, Zr, Hf, bevorzugt Y.The highly heat-resistant, heat and scale-resistant sintered metallic material is an oxide dispersion strengthened steel or an oxide dispersion strengthened superalloy. A suitable and preferred oxide dispersion-strengthened steel contains 70.0 to 80.0% by weight of Fe, 0.0 to 10.0% by weight of Al, 10.0 to 25.0% by weight of Cr, 0, 0 to 1.0% by weight of Ti and 0.05 to 1.5% by weight of oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die hochwarmfeste, hitze- und zunderbeständige, gesinterte, Oxid-dispersionsverfestigte Superlegierung 65,0 bis 80,0 Gew.-% Ni, 10,0 bis 20,0 Gew.-% Cr, 0,5 bis 10,0 Gew.-% Al, bis 0,1 Gew.-% C, bis 0,5 Gew.-% Ti und bis 1,5 Gew.-% Oxide eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe Y, Zr, Hf, bevorzugt Y.In a further preferred embodiment, the highly heat-resistant, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened superalloy contains 65.0 to 80.0% by weight of Ni, 10.0 to 20.0% by weight of Cr, 0.5 to 10.0% by weight Al, up to 0.1% by weight C, up to 0.5% by weight Ti and up to 1.5% by weight oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die hochwarmfeste, hitze- und zunderbeständige, gesinterte, Oxid-dispersionsverfestigte Superlegierung 55,0 bis 70,0 Gew.-% Ni, 18,0 bis 25,0 Gew.-% Cr, 6,0 bis 12,0 Gew.-% Mo, 3,0 bis 6,0 Gew.-% Fe, 2,5 bis 4,5 Gew.-% Nb/Cb, bis 0,1 Gew.-% C, bis 0,5 Gew.-% Al, bis 0,5 Gew.-% Ti und bis 1,5 Gew.-% Oxide eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe Y, Zr, Hf, bevorzugt Y.In a further preferred embodiment, the high-temperature, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened superalloy contains 55.0 to 70.0% by weight of Ni, 18.0 to 25.0% by weight of Cr, 6.0 to 12.0% by weight Mo, 3.0 to 6.0% by weight Fe, 2.5 to 4.5% by weight Nb / Cb, up to 0.1% by weight C, to 0, 5% by weight of Al, up to 0.5% by weight of Ti and up to 1.5% by weight of oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, preferably Y.

Besonders geeignete und bevorzugte metallische Werkstoffe sind folgende Werkstoffe mit der genannten chemischen Zusammensetzung:

  • PM 3000 (Nominale chemische Zusammensetzung in Gewichts-%): 67,0 Ni, 20,0 Cr, 6,0 Al, 3,5 W, 2,0 Mo, 0,15 Zr, 0,01 B, 0,05 C, 1,1 Y2O3;
  • FeCrAlMo-Legierung (chemische Zusammensetzung in Gewichts-%): 20,5 bis 23,5 Cr, 5,0 Al, 3,0 Mo, 0,0 bis 0,7 Si, 0,0 bis 0,4 Mn, 0,0 bis 0,08 C, 0,5 bis 1,5 Y2O3, Rest Fe, insbesondere: 21,0 Cr, 5,0 Al, 3,0 Mo, 0,5 Y2O3, Rest Fe;
  • Legierung (chemische Zusammensetzung in Gewichts-%): 58,0 Gew.-% Ni, 20,0 bis 23,0 Gew.-% Cr, 8,0 bis 10,0 Gew.-% Mo, 5,0 Gew.-% Fe, 3,15 bis 4,15 Gew.-% Nb/Cb, bis 0,5 Gew.-% Cu, bis 0,1 Gew.-% C, bis 0,4 Gew.-% Al, bis 0,4 Gew.-% Ti, bis 0,5 Si, bis 0,5 Mn, und 0,5 bis bis 1,5 Gew.-% Oxide eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe Y, Zr, Hf, bevorzugt Y.
The following materials with the chemical composition mentioned are particularly suitable and preferred metallic materials:
  • PM 3000 (nominal chemical composition in% by weight): 67.0 Ni, 20.0 Cr, 6.0 Al, 3.5 W, 2.0 Mo, 0.15 Zr, 0.01 B, 0.05 C, 1.1 Y 2 O 3 ;
  • FeCrAlMo alloy (chemical composition in% by weight): 20.5 to 23.5 Cr, 5.0 Al, 3.0 Mo, 0.0 to 0.7 Si, 0.0 to 0.4 Mn, 0 , 0 to 0.08 C, 0.5 to 1.5 Y 2 O 3 , balance Fe, in particular: 21.0 Cr, 5.0 Al, 3.0 Mo, 0.5 Y 2 O 3 , balance Fe ;
  • Alloy (chemical composition in% by weight): 58.0% by weight Ni, 20.0 to 23.0% by weight Cr, 8.0 to 10.0% by weight Mo, 5.0% by weight -% Fe, 3.15 to 4.15% by weight Nb / Cb, up to 0.5% by weight Cu, up to 0.1% by weight C, up to 0.4% by weight Al, to 0.4% by weight of Ti, up to 0.5 Si, up to 0.5 Mn, and 0.5 to 1.5% by weight of oxides of one or more elements selected from the group Y, Zr, Hf, are preferred Y.

Das Lanzensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist zudem bevorzugt hoch erosionsbeständig ausgelegt. Dies wird durch eine äußere Beschichtung erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform des Lanzensystems umfasst die äußere hoch-verschleißbeständige Beschichtung, welche auf dem Hüllrohr aufgebracht ist, (i) Hartpartikel, wobei die Hartpartikel mindestens eines von Carbiden, Nitriden, Boriden, Siliciden und Oxiden und festen Lösungen davon umfassen, und (ii) ein Bindemittel, das die Hartpartikel miteinander verbindet. Die Hartpartikel können mindestens ein Übergangsmetallcarbid umfassen ausgewählt aus Carbiden aus Titan, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Molybdän, Niob und Wolfram oder festen Lösungen davon. Die Hartpartikel können als einzelne oder gemischte Carbide und/oder als gesinterte Sintercarbide vorliegen.The lance system according to the present invention is also preferably designed to be highly erosion-resistant. This is achieved by an outer coating. In a preferred embodiment of the lance system, the outer highly wear-resistant coating which is applied to the cladding tube comprises (i) hard particles, the hard particles comprising at least one of carbides, nitrides, borides, silicides and oxides and solid solutions thereof, and (ii ) a binder that binds the hard particles together. The hard particles can comprise at least one transition metal carbide selected from carbides of titanium, chromium, zirconium, hafnium, tantalum, molybdenum, niobium and tungsten or solid solutions thereof. The hard particles can be present as individual or mixed carbides and / or as sintered cemented carbides.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Lanzensystems weist die äußere hoch-verschleißbeständige Beschichtung, welche auf dem Hüllrohr aufgebracht ist, Hartpartikel auf enthaltend ein oder mehrere Übergangsmetallcarbide oder feste Lösungen davon und ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kobalt, Nickel, Eisen, und einer hitzebeständigen Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel mit einem Anteil an Kobalt. Bevorzugt enthalten die Hartpartikel Carbide aus Titan, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Molybdän, Niob und Wolfram oder feste Lösungen davon, wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kobalt, Nickel, Eisen, vorzugsweise Kobalt, und einer hitzebeständigen Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel mit einem Anteil an Kobalt.In a further preferred embodiment of the lance system, the outer, highly wear-resistant coating which is applied to the cladding tube has hard particles containing one or more transition metal carbides or solid solutions thereof and a binder selected from the group consisting of cobalt, nickel, iron, and one heat-resistant alloy of iron, chrome and nickel with a proportion of cobalt. The hard particles preferably contain carbides of titanium, chromium, zirconium, hafnium, tantalum, molybdenum, niobium and tungsten or solid solutions thereof, the binder being selected from the group consisting of cobalt, nickel, iron, preferably cobalt, and a heat-resistant alloy Iron, chrome and nickel with a share of cobalt.

Weiter bevorzugt sind die Carbide Wolframcarbid und optional Molybdäncarbid oder feste Lösungen davon, und das Bindemittel ist Kobalt oder eine hitzebeständige Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel mit einem Anteil an Kobalt. Eine besonders geeignete und bevorzugte hoch-verschleißbeständige Beschichtung bzw. Aufpanzerung enthält oder besteht aus Wolframcarbid und optional Molybdäncarbid in einem Bindemittel bzw. einer Matrix im Wesentlichen bestehend aus Kobalt oder einer hitzebeständigen Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel mit einem Anteil an Kobalt.The carbides are more preferably tungsten carbide and optionally molybdenum carbide or solid solutions thereof, and the binder is cobalt or a heat-resistant alloy of iron, chromium and nickel with a proportion of cobalt. A particularly suitable and preferred highly wear-resistant coating or armor contains or consists of tungsten carbide and optionally molybdenum carbide in a binder or a matrix consisting essentially of cobalt or a heat-resistant alloy of iron, chromium and nickel with a proportion of cobalt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung 40,0 bis 50,0 Gew.-% Wolframcarbid und 40,0 bis 60,0 Gew.-% mindestens eines von Eisen, Kobalt und Nickel, besonders bevorzugt Kobalt oder eine hitzebeständige Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel mit einem Anteil an Kobalt.In a further preferred embodiment, the coating comprises 40.0 to 50.0% by weight of tungsten carbide and 40.0 to 60.0% by weight of at least one of iron, cobalt and nickel, particularly preferably cobalt or a heat-resistant alloy made of iron , Chrome and nickel with a share of cobalt.

Die äußere hoch-verschleißbeständige Beschichtung bzw. Aufpanzerung wird durch Auftragschweißen aufgebracht und weist vorzugsweise eine Stärke von mindestens 2,0 mm, weiter bevorzugt 2,0 bis 10,0 mm, und noch weiter bevorzugt eine Stärke von 2,0 bis 3,5 mm auf.The outer, highly wear-resistant coating or armouring is applied by build-up welding and preferably has a thickness of at least 2.0 mm, more preferably 2.0 to 10.0 mm, and even more preferably a thickness of 2.0 to 3.5 mm on.

Der hochwarmfeste, hitze- und zunderbeständige, gesinterte, Oxid-dispersionsverfestigte metallische Werkstoff weist für die Konstruktion einer freitragenden Lanze, die in von heißen Gasen durchströmte Räume hineinragen, sehr gute Eigenschaften auf. Das aus diesem metallischen Werkstoff gefertigte Hüllrohr des Lanzensystems stellt somit die erforderlichen Festigkeitseigenschaften sicher und sorgt dafür, dass sich die freitragende Lanze selbst bei einer Länge von beispielsweise 5 m im Laufe der Zeit infolge ihres Eigengewichtes und der angreifenden Strömungskräfte nicht dauerhaft verbiegt oder gar abreißt. Im Normalbetrieb wird dieses Hüllrohr durch die im Inneren dauernd strömende Hüllluft gekühlt und nimmt nicht, noch nicht einmal annähernd die Temperatur des umgebenden Rauchgases an. Falls jedoch diese kühlende Hüllluft ausfällt, z.B. wenn das zugehörige Gebläse ausfällt oder während die Eindüslanze zu Wartungszwecken aus dem Hüllrohr herausgezogen oder anschließend in dieses wieder hineingeschoben wird, ist das Hüllrohr einer originalen Rauchgastemperatur an der Stelle, an der das Lanzensystem Reagenzien eindüst, von z.B. 850 bis 1.000°C über einen Zeitraum von zumindest einigen Tagen ausgesetzt und nimmt daher dadurch keinen Schaden.The highly heat-resistant, heat and scale-resistant, sintered, oxide dispersion-strengthened metallic material has very good properties for the construction of a cantilevered lance, which protrudes into rooms through which hot gases flow. The cladding tube of the lance system made of this metallic material provides This ensures the required strength properties and ensures that the cantilever lance does not bend or even tear over time, even with a length of, for example, 5 m due to its own weight and the attacking flow forces. In normal operation, this cladding tube is cooled by the constantly flowing envelope air and does not even approach the temperature of the surrounding flue gas. However, if this cooling envelope air fails, e.g. if the associated blower fails or while the injection lance is pulled out of the envelope tube for maintenance purposes or subsequently pushed back into it, the envelope tube is at an original smoke gas temperature at the point at which the lance system injects reagents, e.g. Exposed to 850 to 1,000 ° C for a period of at least a few days and is therefore not damaged.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin einen Reaktionsraum bereit, der konstruiert ist, von Verbrennungsgasen durchströmt zu werden, wobei der Reaktionsraum mindestens ein Lanzensystem enthält wie oben gemäß der Erfindung beschrieben wurde. Dabei ist der innere Abschnitt des Lanzensystems innerhalb des Reaktionsraums angeordnet und der äußere Abschnitt des Lanzensystems außerhalb des Reaktionsraums angeordnet. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können nun Reaktionsräume, wie Kalzinatoren, Rauchgaskanäle oder Kessel bzw. Feuerräume, die teilweise große Querschnitte aufweisen, über den gesamten Querschnitt hinweg mit entsprechenden Reagenzien beaufschlagt werden. So können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zur Schadstoffreduzierung erforderlichen Reagenzien nun auch die zentralen Bereiche des Querschnitts dieser Reaktionsräume erreichen, sowie auch in staubbeladene und z.T. mit hohen Geschwindigkeiten strömende, etwa 1.000°C heiße Verbrennungsgase eingedüst werden.The present invention further provides a reaction space that is designed to be traversed by combustion gases, the reaction space containing at least one lance system as described above in accordance with the invention. The inner section of the lance system is arranged inside the reaction space and the outer section of the lance system is arranged outside the reaction space. With the device according to the invention, reaction rooms such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion chambers, some of which have large cross sections, can be acted upon with appropriate reagents over the entire cross section. Thus, with the device according to the invention, the reagents required for reducing pollutants can now also reach the central areas of the cross section of these reaction spaces, as well as in dust-laden and partially. combustion gases flowing at high speeds and at a temperature of about 1,000 ° C are injected.

Insbesondere ist vorteilhaft, dass Reaktionsräume nun mit Lanzensystemen ausgestattet werden können, die schnell und einfach zerlegt und demontiert und wieder zusammengebaut und montiert werden können und somit eine schnellere und einfachere Wartung und Reinigung der einzelnen Teile (Eindüslanze und Hüllrohr) möglich ist. Weiterhin stellen bevorzugte Maßnahmen einen Schutz der Düsen vor Anbackungen sicher.It is particularly advantageous that reaction rooms can now be equipped with lance systems that can be quickly and easily disassembled and disassembled and reassembled and assembled, thus enabling faster and easier maintenance and cleaning of the individual parts (injection lance and cladding tube). Preferred measures also ensure protection of the nozzles against caking.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Reaktionsraumes ragt das Lanzensystem freitragend in das Innere des Reaktionsraums hinein, wobei dieser freitragende in das Innere des Reaktionsraumes hineinragende Abschnitt des Lanzensystems vorzugsweise eine Länge von 15% bis 50%, vorzugsweise von 20% bis 40% des Durchmessers des Inneren des Reaktionsraumes aufweist. Das Innere des Reaktionsraumes ist hierbei als der innere freie Raum des Reaktionsraumes definiert, d.h. innerhalb eventuell vorhandener Auskleidungen an der Innenwand des Reaktionsraumes.In a preferred embodiment of the reaction space, the lance system projects cantilevered into the interior of the reaction space, this cantilevered section of the lance system projecting into the interior of the reaction space preferably having a length of 15% to 50%, preferably 20% to 40% of the diameter of the interior of the reaction space. The interior of the reaction space is defined here as the inner free space of the reaction space, i.e. within any existing linings on the inner wall of the reaction space.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Reaktionsraumes ragt das Lanzensystem freitragend in das Innere des Reaktionsraums hinein, wobei dieser freitragende in das Innere des Reaktionsraumes hineinragende Abschnitt des Lanzensystems vorzugsweise eine Länge von mindestens 0,5 m, bevorzugt eine Länge von mindestens 1,0 m, weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 2,0 m, noch weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 3,0 m, und besonders bevorzugt eine Länge von mindestens 4,0 m aufweist. Weiterhin ist bevorzugt, dass eine Länge von 5,0 m nicht überschritten wird.In a further preferred embodiment of the reaction space, the lance system projects cantilevered into the interior of the reaction space, this cantilevered section of the lance system projecting into the interior of the reaction space preferably having a length of at least 0.5 m, preferably a length of at least 1.0 m, more preferably has a length of at least 2.0 m, even more preferably has a length of at least 3.0 m, and particularly preferably has a length of at least 4.0 m. It is further preferred that a length of 5.0 m is not exceeded.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Reaktionsraum ein Kalzinator eines Zementwerkes, der konstruiert ist, um das direkt oder indirekt aus einem Drehrohrofen geleitete Verbrennungsgas durch den Kalzinator strömen zu lassen und in entgegengesetzter Richtung Rohmehl durch den Kalzinator zur Kalzinierung in Richtung Drehrohrofen zu fördern. Im Drehrohrofen erfolgt dann die Herstellung des Zementklinkers.In a further preferred embodiment, the reaction chamber is a calciner of a cement plant, which is designed to allow the combustion gas, which is passed directly or indirectly from a rotary kiln, to flow through the calciner and to convey raw meal through the calciner in the opposite direction for calcination in the direction of the rotary kiln. The cement clinker is then produced in the rotary kiln.

Die Lanzensysteme können je nach Typ des Kalzinators bzw. Kalzinierreaktor horizontal oder vertikal verlaufend im Kessel angeordnet sein. In bevorzugter Weise werden die Lanzen horizontal angeordnet, da der Kalzinator in aller Regel senkrecht durchströmt wird.Depending on the type of calciner or calcining reactor, the lance systems can be arranged horizontally or vertically in the boiler. The lances are preferably arranged horizontally since the calciner is generally flowed through vertically.

Das Reagenz bzw. das Reduktionsmittel für NOx wird über die Eindüslanze eingebracht und gelangt über die Düsen der Eindüslanze in den Reaktionsraum. Weiterhin wird Hüllluft ebenfalls über das Lanzensystem zugeführt, indem sie direkt in das Hüllrohr d.h. in den Zwischenraum zwischen Eindüslanze und Hüllrohr geleitet wird. Das Reagenz bzw. das Reduktionsmittel wird von der Düse durch die Austrittsöffnung (innenliegende Öffnung) in der Abschlussplatte des Hüllrohrs direkt in den Verbrennungsgasstrom eingedüst, wobei das Reduktionsmittel gleichfalls von Hüllluft umgeben ist, die vom Zwischenraum zwischen Eindüslanze und Hüllrohr durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte und durch den Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenseite des Hüllrohrs in den Verbrennungsgasstrom strömt.The reagent or the reducing agent for NOx is introduced via the injection lance and reaches the reaction chamber via the nozzles of the injection lance. Farther envelope air is also supplied via the lance system by directing it into the envelope tube, ie into the space between the injection lance and the envelope tube. The reagent or the reducing agent is injected from the nozzle through the outlet opening (inner opening) in the end plate of the cladding tube directly into the combustion gas stream, the reducing agent also being surrounded by enveloping air that is from the space between the injection lance and the cladding tube through the inner opening of the end plate and flows into the combustion gas stream through the gap between the edge of the end plate and the inside of the cladding tube.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kalzinator bzw. Kalzinierreaktor mindestens eine eigene Brennstoffzufuhr und mindestens eine eigene Verbrennungsluftzufuhr auf.In a preferred embodiment, the calciner or calcining reactor has at least one of its own fuel supply and at least one of its own combustion air supply.

In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform ist der Reaktionsraum ein Kessel bzw. ein Feuerraum, insbesondere von Kraftwerken und Anlagen zur Dampferzeugung und Müllverbrennungsanlagen, der weiterhin mindestens eine Zufuhr für Brennstoff und mindestens eine Zufuhr für Verbrennungsluft enthält. Als Kessel bzw. Feuerraum enthält der Kessel neben mindestens einer Zufuhr für Brennstoff, mindestens einer Zufuhr für Verbrennungsluft gemäß der Erfindung mindestens eines der oben beschriebenen Lanzensysteme; wobei der innere Abschnitt des Lanzensystems innerhalb des Kessels angeordnet ist und der äußere Abschnitt des Lanzensystems außerhalb des Kessels angeordnet ist. Dabei ragt der innere Abschnitt des mindestens einen Lanzensystems freitragend in das Innere des Kessels hinein und weist vorzugsweise eine Länge von 15% bis 50%, vorzugsweise von 20% bis 40% des Durchmessers des Inneren des Reaktionsraumes auf. Weiterhin ist bevorzugt, dass der innere Abschnitt des mindestens einen Lanzensystems freitragend in das Innere des Kessels hineinragt und vorzugsweise eine Länge von mindestens 0,5 m, bevorzugt eine Länge von mindestens 1,0 m, weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 2,0 m, noch weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 3,0 m, und besonders bevorzugt eine Länge von mindestens 4,0 m aufweist. Weiterhin ist bevorzugt, dass eine Länge von 5,0 m nicht überschritten wird.In a preferred alternative embodiment, the reaction chamber is a boiler or a combustion chamber, in particular of power plants and plants for steam generation and waste incineration plants, which also contains at least one supply for fuel and at least one supply for combustion air. As a boiler or firebox, the boiler contains, in addition to at least one supply for fuel, at least one supply for combustion air according to the invention, at least one of the lance systems described above; wherein the inner section of the lance system is arranged inside the boiler and the outer section of the lance system is arranged outside the boiler. The inner section of the at least one lance system projects cantilevered into the interior of the vessel and preferably has a length of 15% to 50%, preferably 20% to 40%, of the diameter of the interior of the reaction space. It is further preferred that the inner section of the at least one lance system projects cantilevered into the interior of the boiler and preferably has a length of at least 0.5 m, preferably a length of at least 1.0 m, more preferably a length of at least 2.0 m , more preferably has a length of at least 3.0 m, and particularly preferably has a length of at least 4.0 m. It is further preferred that a length of 5.0 m is not exceeded.

Im Kessel bzw. Feuerraum werden Brennstoff und Verbrennungsluft zur Durchführung der Verbrennung zusammengebracht. Das entstehende Rauchgas bzw. Verbrennungsgas strömt durch die Feuerung und anschließend durch die nachfolgend angeordneten im Rauchgasstrom liegenden Heizflächen. Im Bereich der Heizflächen, unterhalb, dazwischen oder oberhalb, ist bzw. sind eine oder mehrere erfindungsgemäße Lanzensysteme angeordnet, die das Stickoxid-Reduktionsmittel zuführen.Fuel and combustion air are brought together in the boiler or combustion chamber to carry out the combustion. The resulting flue gas or combustion gas flows through the furnace and then through the heating surfaces arranged downstream in the flue gas flow. In the area of the heating surfaces, below, in between or above, one or more lance systems according to the invention are arranged which supply the nitrogen oxide reducing agent.

In vorteilhafter Weise ist die Zufuhr für das Reagenz bzw. das Reduktionsmittel und die Zufuhr für die Einführung der Luft (Hüllluft) in den Zwischenraum zwischen der Eindüslanze und dem Hüllrohr außerhalb des Reaktionsraumes (Kalzinator, Kessel, Feuerraum, Rauchgaskanal) angeordnet. Weiterhin ist bevorzugt eine Zufuhr für ein Treibmittel (Druckluft) angeordnet, um das Reagenz bzw. das Reduktionsmittel an der Düse zu zerstäuben.The supply for the reagent or the reducing agent and the supply for introducing the air (envelope air) into the intermediate space between the injection lance and the envelope tube are advantageously arranged outside the reaction chamber (calciner, boiler, combustion chamber, flue gas duct). Furthermore, a supply for a propellant (compressed air) is preferably arranged in order to atomize the reagent or the reducing agent at the nozzle.

Die Anordnung des erfindungsgemäßen Lanzensystems im Reaktionsraum richtet sich nach den herrschenden Temperaturen des Verbrennungsgases, in dem das Stickoxid reduziert werden soll. Die optimale Temperatur für die Umsetzung von NOx nach dem selektiven nichtkatalytischen Verfahren liegt im Bereich von 850°C bis 1.000°C.The arrangement of the lance system according to the invention in the reaction space depends on the prevailing temperatures of the combustion gas in which the nitrogen oxide is to be reduced. The optimal temperature for the conversion of NO x by the selective non-catalytic process is in the range from 850 ° C to 1,000 ° C.

Die Ausrichtung der Lanzensysteme im Reaktionsraum kann horizontal oder vertikal sein. In den bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Reaktionsraums können ein oder mehrere erfindungsgemäße Lanzensysteme angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind mehrere Lanzensysteme gleichmäßig über den Innenquerschnitt des Reaktionsraums verteilt angeordnet, damit jeder Bereich des Verbrennungsgasstroms mit dem Reagenz bzw. Reduktionsmittel erreicht wird. Durch Anordnung von mehreren Lanzen wird eine gleichmäßige Verteilung des Reagenz bzw. Reduktionsmittels erreicht. Die Lanzensysteme können auch in einer oder mehreren horizontalen Ebenen übereinander angeordnet sein, insbesondere bei horizontaler Ausrichtung der Lanzensysteme.The alignment of the lance systems in the reaction space can be horizontal or vertical. In the preferred embodiments of the reaction space according to the invention, one or more lance systems according to the invention can be arranged. A plurality of lance systems are particularly preferably arranged uniformly distributed over the inner cross section of the reaction space, so that each area of the combustion gas stream is reached with the reagent or reducing agent. An even distribution of the reagent or reducing agent is achieved by arranging several lances. The lance systems can also be arranged one above the other in one or more horizontal planes, in particular when the lance systems are oriented horizontally.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Reaktionsraums werden mehrere Lanzensysteme parallel zueinander angeordnet.In a particularly preferred embodiment of the reaction space, a plurality of lance systems are arranged parallel to one another.

Wie oben bereits erläutert, können die Lanzensysteme im Reaktionsraum horizontal oder vertikal angeordnet werden. Bei einer horizontalen Anordnung des Lanzensystems wird die Düse, die wie oben beschrieben zur Längsachse des Hüllrohrs geneigt ist, in Strömungsrichtung des Verbrennungsgasstroms ausgerichtet.As already explained above, the lance systems can be arranged horizontally or vertically in the reaction space. With a horizontal arrangement of the lance system, the nozzle, which is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube as described above, is aligned in the direction of flow of the combustion gas stream.

In einer weiteren Ausführungsform des Reaktionsraums ist weiterhin ein seitlicher Hüllluftzufuhr-Anschluss angeordnet, um den Zwischenspalt zwischen Hüllrohr und der Wand des Reaktionsraumes mittels der Hüllluft freigeblasen zu können, und um auf diese Weise ein Festbacken des Hüllrohrs durch eingedrungene Stäube bei ggf. möglicher Taupunktunterschreitung zu vermeiden.In a further embodiment of the reaction space, a lateral envelope air supply connection is furthermore arranged in order to be able to blow the intermediate gap between the envelope tube and the wall of the reaction space by means of the envelope air, and in this way to cause the envelope tube to become stuck due to ingress of dusts if the dew point is possibly fallen below avoid.

Die technische Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Eindüsung von Reagenzien in Form von Fluiden in Verbrennungsgase innerhalb eines von diesen Verbrennungsgasen durchströmten Reaktionsraums, wobei die Reagenzien mittels mindestens einem Lanzensystem wie oben beschrieben in Verbrennungsgase eingedüst werden, die den Reaktionsraum durchströmen.The technical problem is further solved by a method for injecting reagents in the form of fluids into combustion gases within a reaction space through which these combustion gases flow, the reagents being injected into combustion gases which flow through the reaction space by means of at least one lance system as described above.

In einem bevorzugten Verfahren wird Hüllluft in den Zwischenraum des Lanzensystems geführt, der zwischen der äußeren Wand der Eindüslanze und der inneren Wand des Hüllrohrs ausgebildet ist, und von dort mindestens über folgende Austrittsöffnungen in das Verbrennungsgas eingeführt:

  • über den Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte des Hüllrohrs;
  • über den Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs;
  • über ggf. weitere vorhandene Durchgangslöcher in der Abschlussplatte.
In a preferred method, enveloping air is led into the intermediate space of the lance system, which is formed between the outer wall of the injection lance and the inner wall of the cladding tube, and from there is introduced into the combustion gas via at least the following outlet openings:
  • over the gap between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate of the cladding tube;
  • over the gap between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube;
  • about any further through holes in the end plate.

In einem weiteren bevorzugten Verfahren werden bzw. wird:

  1. a) Reagenzien in Form eines fluiden Gemisches enthaltend Reduktionsmittel durch ein in der Eindüslanze verlaufendes Flüssigreagenz-Zuführrohr zugeführt und von dort über die Düse direkt durch die innenliegende Öffnung der Abdeckplatte des Hüllrohrs hindurch in das Verbrennungsgas geleitet;
  2. b) Hüllluft in den Zwischenraum zwischen der Eindüslanze und der inneren Wand des Hüllrohrs getrennt zugeführt;
  3. c) ein Teil der Hüllluft aus b) über den Spalt zwischen der Düse der Eindüslanze und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte aus dem Hüllrohr austreten lassen, wodurch ein innerer Hüllluftschleier gebildet wird; und
  4. d) ein anderer Teil der Hüllluft aus b) durch den Spalt zwischen dem Rand der Abschlussplatte und der Innenwand des Hüllrohrs aus dem Hüllrohr austreten lassen und in das Verbrennungsgas geleitet, wodurch ein äußerer Hüllluftschleier gebildet wird.
In a further preferred method:
  1. a) reagents in the form of a fluid mixture containing reducing agent are fed through a liquid reagent feed pipe running in the injection lance and from there are passed through the nozzle directly through the inner opening of the cover plate of the cladding tube into the combustion gas;
  2. b) Envelope air fed separately into the space between the injection lance and the inner wall of the cladding tube;
  3. c) allow a part of the enveloping air from b) to emerge from the cladding tube via the gap between the nozzle of the injection lance and the edge of the inner opening of the end plate, as a result of which an inner enveloping air curtain is formed; and
  4. d) allow another part of the envelope air from b) to emerge from the envelope tube through the gap between the edge of the end plate and the inner wall of the envelope tube and pass it into the combustion gas, thereby forming an external envelope air curtain.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nun Reaktionsräume, wie Kalzinatoren, Rauchgaskanäle oder Kessel bzw. Feuerräume, die teilweise große Querschnitte aufweisen, über den gesamten Querschnitt hinweg mit entsprechenden Reagenzien beaufschlagt werden. Dies bedeutet, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die zur Schadstoffreduzierung erforderlichen Reagenzien auch die zentralen Bereiche des Querschnitts dieser Reaktionsräume erreichen kann und diese Reagenzien auch in staubbeladene und z.T. mit hohen Geschwindigkeiten strömende, etwa 1.000°C heiße Verbrennungsgase eindüsen kann. Mit der Lanzenkonstruktion gemäß der Erfindung und dem speziellen Ausrichtung der Düse zur Längsachse des Hüllrohrs wird nun ein leichterer Ein- und Ausbau der Eindüslanze ermöglicht, wobei das Hüllrohr an Ort und Stelle im Reaktionsraum verbleibt. Auf diese Weise werden Wartungsarbeiten und Reparaturen enorm erleichtert.With the method according to the invention, reaction rooms such as calcinators, flue gas ducts or boilers or combustion chambers, some of which have large cross sections, can be acted upon with appropriate reagents over the entire cross section. This means that with the method according to the invention the reagents required for reducing pollutants can also reach the central areas of the cross-section of these reaction spaces and these reagents can also be stored in dust-laden and sometimes can inject combustion gases flowing at high speeds, around 1,000 ° C hot. With the lance construction according to the invention and the special alignment of the nozzle to the longitudinal axis of the cladding tube, an easier installation and removal of the injection lance is now possible, the cladding tube remaining in place in the reaction space. This greatly simplifies maintenance work and repairs.

Die weiteren bevorzugten Maßnahmen speziell im Düsenbereich verringern die Wahrscheinlichkeit von Anbackungen im Düsenbereich, so dass Wartungs- und Reinigungsintervalle verlängert werden können. So sind bevorzugt zwei konzentrische Hüllluftringspalte um die Düse herum vorgesehen. Der äußere Spalt verläuft ohne Unterbrechung um die schräge Abschlussplatte herum und spült den Spalt zwischen dem Außenbereich dieser Platte und dem inneren Bereich des Lanzenrohres frei. Ein weiterer von dem die Düse direkt umgebenden Spalt erzeugter innerer Hüllluftschleier verhindert, dass Zementstaub an die Düse selbst und ihre Flüssigkeitströpfchen gelangt.The other preferred measures, especially in the nozzle area, reduce the likelihood of caking in the nozzle area, so that maintenance and cleaning intervals can be extended. For example, two concentric enveloping air ring gaps are preferably provided around the nozzle. The outer gap runs around the oblique end plate without interruption and flushes the gap between the outer region of this plate and the inner region of the lance tube. Another internal air curtain generated by the gap directly surrounding the nozzle prevents cement dust from reaching the nozzle itself and its liquid droplets.

Über weitere vorzugsweise in der Abschlussplatte angeordnete Durchgangslöcher des Hüllrohrs kann Hüllluft aus dem Hüllrohr in das Verbrennungsgas geleitet werden und dadurch die schräge Abschlussplatte von Zementstaub freigehalten werden.Envelope air can be passed from the cladding tube into the combustion gas via further through holes of the cladding tube, preferably arranged in the end plate, and thereby the oblique end plate can be kept free of cement dust.

Dabei ist insbesondere ein Verfahren bevorzugt, wobei die Verbrennungsgase das oder die Lanzensystem(e) mit einer Staubbeladung von 1 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, vorzugsweise von 30 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom 10.000 bis 2.000.000 m3/h, weiter bevorzugt von 100 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom 10.000 bis 2.000.000 m3/h umströmen.A method is particularly preferred, the combustion gases the lance system (s) with a dust load of 1 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, preferably 30 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 to 2,000,000 m at a flow rate of 10,000 3 / h, more preferably from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow rate from 10,000 to 2,000,000 m 3 / flow around h.

In einem weiteren bevorzugten Verfahren umströmen die Verbrennungsgase das Lanzensystem mit einer Temperatur im Bereich von 850°C bis 1.000°C.In a further preferred method, the combustion gases flow around the lance system at a temperature in the range from 850 ° C. to 1,000 ° C.

Insbesondere ist ein Verfahren bevorzugt, wobei das eingedüste Reagenz ein Reduktionsmittel zur Verringerung der Konzentration von Stickoxiden in dem Verbrennungsgas ist.In particular, a method is preferred, wherein the injected reagent is a reducing agent for reducing the concentration of nitrogen oxides in the combustion gas.

In einem weiteren bevorzugten Verfahren wird das Reduktionsmittel in das Verbrennungsgas innerhalb eines Kalzinators bzw. Kalzinierreaktor eines Zementwerkes eingedüst, das direkt oder indirekt aus einem Drehrohrofen geleitetet wird und durch den Kalzinator strömt, wobei in entgegengesetzter Richtung Rohmehl durch den Kalzinator zur Kalzinierung in Richtung Drehrohrofen gefördert wird. Im Drehrohrofen erfolgt dann die Herstellung des Zementklinkers.In a further preferred method, the reducing agent is injected into the combustion gas within a calciner or calcining reactor of a cement works, which is passed directly or indirectly from a rotary kiln and flows through the calciner, raw meal being conveyed in the opposite direction by the calciner for calcination in the direction of the rotary kiln becomes. The cement clinker is then produced in the rotary kiln.

In einem weiteren bevorzugten Verfahren wird weiteres Verbrennungsgas im Kalzinator durch Verbrennung eines Brennstoffes produziert.In a further preferred method, further combustion gas is produced in the calciner by burning a fuel.

Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Verringerung der Konzentration von Stickoxiden in einem Verbrennungsgas enthält die folgenden Schritte:

  1. a) Erzeugen eines Verbrennungsgases in einer Verbrennungszone wobei das Verbrennungsgas Stickoxide enthält;
  2. b) Injizieren eines selektiven Reduktionsmittels in den Verbrennungsgasstrom innerhalb des Reaktionsraumes stromabwärts der Verbrennungszone gemäß a);
  3. c) Reaktion des Reduktionsmittels mit den Stickoxiden unter Bildung von N2 und H2O.
Another preferred method for reducing the concentration of nitrogen oxides in a combustion gas includes the following steps:
  1. a) generating a combustion gas in a combustion zone, the combustion gas containing nitrogen oxides;
  2. b) injecting a selective reducing agent into the combustion gas stream within the reaction space downstream of the combustion zone according to a);
  3. c) reaction of the reducing agent with the nitrogen oxides to form N 2 and H 2 O.

Gemäß der Erfindung wird das Reduktionsmittel über ein oder mehrere Lanzensysteme in den Reaktionsraum, vorzugsweise in einen Kalzinator bzw. Kalzinierreaktor eines Zementwerkes, in einen Kessel bzw. Feuerraum eines Kraftwerkes bzw. einer Anlage zur Dampferzeugung oder in einen Rauchgaskanal eingebracht, wobei das Reduktionsmittel in über die Eindüslanze des jeweiligen Lanzensystems zugeführt wird, anschließend das Reduktionsmittel aus der Eindüslanze über die Düse direkt durch die innenliegende Öffnung der Abschlussplatte des Hüllrohrs nach außen geführt wird. Bevorzugt wird Druckluft zum Zerstäuben des Reduktionsmittels getrennt über die Eindüslanze in die Düse zugeführt. Zudem wird Luft in den Zwischenraum zwischen der Eindüslanze und dem Hüllrohr geführt (Hüllluft), wobei die Hüllluft durch die Öffnung (bzw. durch den die Düse direkt umgebenden Spalt) und durch den Spalt zwischen der Abschlussplatte und dem Hüllrohr aus dem Hüllrohr austritt und das eingedüste Reaktionsmittel umgibt und schließlich auf die Verbrennungsgase im Reaktionsraum trifft.According to the invention, the reducing agent is introduced via one or more lance systems into the reaction chamber, preferably into a calciner or calcining reactor of a cement plant, into a boiler or combustion chamber of a power plant or a plant for generating steam, or into a flue gas duct, the reducing agent being introduced into over the injection lance of the respective lance system is supplied, then the reducing agent is led out of the injection lance via the nozzle directly through the inner opening of the end plate of the cladding tube to the outside. Compressed air for atomizing the reducing agent is preferably fed separately into the nozzle via the injection lance. In addition, air is led into the space between the injection lance and the cladding tube (enveloping air), the enveloping air emerging from the cladding tube through the opening (or through the gap directly surrounding the nozzle) and through the gap between the end plate and the cladding tube, and that surrounds injected reactant and finally meets the combustion gases in the reaction space.

Als Reduktionsmittel zur Reduktion von Stickoxiden wird eine stickstoffhaltige Verbindung verwendet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Harnstoff, Ammoniak, Cyanursäure, Hydrazin, Ethanolamin, Biuret, Triuret, Ammelide, Ammoniumsalze organischer und anorganischer Säuren (beispielsweise Ammoniumacetat, Ammoniumsulfat, Ammoniumbisulfat, Ammoniumbisulfit, Ammoniumformiat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumnitrat, Ammoniumoxalat), vorzugsweise Harnstoff bzw. Ammoniak. Das Reduktionsmittel wird vorzugsweise in wässriger Lösung (z.B. Ammoniakwasser, oder in Wasser gelöster Harnstoff) oder gasförmig (Ammoniak) in das Lanzensystem, insbesondere in die Eindüslanze, bevorzugt in das Flüssigreagenz-Zuführrohr zugeführt.A nitrogen-containing compound is used as the reducing agent for reducing nitrogen oxides, selected from the group consisting of: urea, ammonia, cyanuric acid, hydrazine, ethanolamine, biuret, triuret, ammelides, ammonium salts of organic and inorganic acids (for example ammonium acetate, ammonium sulfate, ammonium bisulfate, ammonium bisulfite, Ammonium formate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium nitrate, ammonium oxalate), preferably urea or ammonia. The reducing agent is preferably supplied in aqueous solution (e.g. ammonia water or urea dissolved in water) or in gaseous form (ammonia) into the lance system, in particular into the injection lance, preferably into the liquid reagent feed tube.

In einem bevorzugten Verfahren wird das Reduktionsmittel an bzw. in der Düse der Eindüslanze mit getrennt zugeführter Druckluft zum Zerstäuben vermischt.In a preferred method, the reducing agent is mixed on or in the nozzle of the injection lance with separately supplied compressed air for atomization.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens trifft das Reagenz bzw. das Reduktionsmittel bei Austritt aus dem Hüllrohr des Lanzensystems auf Verbrennungsgas mit einer Temperatur im Bereich von 850°C bis 1.000°C.In a preferred embodiment of the method, the reagent or the reducing agent strikes combustion gas at a temperature in the range from 850 ° C. to 1,000 ° C. when it emerges from the cladding tube of the lance system.

Die Erfindung wird in anhand der Figuren näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to the figures.

Figurencharacters

  • Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Lanzensystem. Figure 1 shows a schematic longitudinal section through the lance system according to the invention.
  • Figur 2 zeigt einen Detailbereich der Düse und der Abschlussplatte im Längsschnitt. Figure 2 shows a detail of the nozzle and the end plate in longitudinal section.
  • Figur 3 zeigt eine Ansicht der Abschlussplatte. Figure 3 shows a view of the end plate.
  • Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Ende des Lanzensystems mit einer Teilansicht der Abschlussplatte. Figure 4 shows a longitudinal section through the end of the lance system with a partial view of the end plate.

Die Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Lanzensystem 1. Das Lanzensystem dient zur Einbringung von Reagenzien in von Verbrennungsgasen 3 durchströmte Reaktionsräume 2, wie etwa Kalzinatoren von Zementwerken. Das in der Figur gezeigte Lanzensystem 1 umfasst ein Hüllrohr 6, das innenliegend eine Eindüslanze 7 mit einer Düse 8 enthält. Die Eindüslanze 7 weist ein Zuführrohr für ein Flüssigreagenz 19 und ein Zuführrohr für Druckluft 18 auf. In der gezeigten Ausführungsform liegt das Flüssigreagenz-Zuführrohr 19 innerhalb des Druckluftzuführrohrs 18.The Figure 1 shows a schematic longitudinal section through the lance system 1 according to the invention. The lance system is used for introducing reagents into reaction spaces 2 through which combustion gases 3 flow, such as calciners of cement plants. The lance system 1 shown in the figure comprises a cladding tube 6, which contains an injection lance 7 with a nozzle 8 on the inside. The injection lance 7 has a feed tube for a liquid reagent 19 and a feed tube for compressed air 18. In the embodiment shown, the liquid reagent supply pipe 19 lies within the compressed air supply pipe 18.

Das Hüllrohr 6 besitzt an seinem in den Reaktionsraum 2 ragenden distalen Ende eine Abschlussplatte 9, die den Innenraum des Hüllrohrs 6 nach außen hin begrenzt. Die Abschlussplatte 9 weist eine innenliegende Öffnung 11 auf, in die die Düse 8 der Eindüslanze 7 so eingeführt wird, dass ein umlaufender Spalt 11 zwischen der Düse 8 und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte 9 verbleibt.The cladding tube 6 has at its distal end protruding into the reaction space 2 an end plate 9 which delimits the interior of the cladding tube 6 towards the outside. The end plate 9 has an inner opening 11, into which the nozzle 8 of the injection lance 7 is inserted such that a circumferential gap 11 remains between the nozzle 8 and the edge of the inner opening of the end plate 9.

Gemäß der Erfindung ist die Ebene der Abschlussplatte 9 zur Längsachse des Hüllrohrs 6 so geneigt, dass die Eindüslanze 7 mit der Düse 8 aus dem Hüllrohr 6 herausgezogen werden kann, ohne dass die ebenfalls geneigte Düse 8 in der Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 hängen bleibt. Dadurch ist es nun möglich die Eindüslanze 7 zur Reinigung und Wartung aus dem Hüllrohr 6 herauszuziehen, welches an Ort und Stelle im Reaktionsraum 2 verbleibt. So können beide Teile gewartet und gereinigt werden. In der Figur ist eine Ausführungsform dargestellt, wobei die Längsachse der Düse 8 in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Hüllrohrs geneigt ist und die Ebene der Abschlussplatte 9 ebenfalls in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Hüllrohrs geneigt ist. Dadurch kommt die Längsachse der Düse 8 in einem Winkel von 90° zur Ebene der Abschlussplatte 9 zu liegen.According to the invention, the plane of the end plate 9 is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube 6 so that the injection lance 7 with the nozzle 8 can be pulled out of the cladding tube 6 without the likewise inclined nozzle 8 getting caught in the opening 11 of the end plate 9. As a result, it is now possible to pull the injection lance 7 out of the cladding tube 6 for cleaning and maintenance, which remains in place in the reaction space 2. So both parts can be serviced and cleaned. In the figure, an embodiment is shown, wherein the longitudinal axis of the nozzle 8 is inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube and the plane of the end plate 9 is also inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube. As a result, the longitudinal axis of the nozzle 8 comes to lie at an angle of 90 ° to the plane of the end plate 9.

Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Konstruktion, dass die Düse 8 bzw. der Düsenkopf ein Stück weit, z.B. 6 bis 8 mm, über die Abschlussplatte 9 hinaus in Richtung des Reaktionsraumes 2 hervorstehen kann, was bei einer 90°-Umlenkung der Düse 8 zur Längsachse des Hüllrohrs 6 nicht möglich wäre. Dies bietet den Vorteil, dass die Gefahr von Anbackungen durch direkt von der Düse auf die umgebende Schutzhaube 22 spritzende Flüssigkeitströpfchen stark vermindert wird.Furthermore, the construction according to the invention allows the nozzle 8 or the nozzle head to be a bit, e.g. 6 to 8 mm, can protrude beyond the end plate 9 in the direction of the reaction chamber 2, which would not be possible with a 90 ° deflection of the nozzle 8 to the longitudinal axis of the cladding tube 6. This offers the advantage that the risk of caking due to liquid droplets spraying directly from the nozzle onto the surrounding protective hood 22 is greatly reduced.

In der gezeigten Ausführungsform ist zudem ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt 12 zwischen dem Rand der Abschlussplatte 9 und der Innenwand des Hüllrohrs 6 vorgesehen. Die Abschlussplatte 9 ist mit Hilfe von innerhalb des Hüllrohrs 6 angebrachten Befestigungen 10 an dem Hüllrohr 6 befestigt. Diese Befestigungen 10 sind so an der Innenseite der Abschlussplatte 9 und insbesondere beabstandet vom Rand der Abschlussplatte 9 sowie so an der Innenseite des Hüllrohrs angebracht, dass ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt 12 zwischen dem Rand der Abschlussplatte 9 und der Innenwand des Hüllrohrs 6 verbleibt, durch den Hüllluft ohne Behinderung nach außen strömen kann.In the embodiment shown, a completely circumferential or uninterrupted gap 12 is also provided between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6. The end plate 9 is fastened to the cladding tube 6 with the aid of fastenings 10 fitted inside the cladding tube 6. These fastenings 10 are attached to the inside of the end plate 9 and in particular at a distance from the edge of the end plate 9 and to the inside of the cladding tube such that a completely circumferential or uninterrupted gap 12 remains between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6 , through which enveloping air can flow outside without obstruction.

Das in der Figur gezeigte Lanzensystem 1 weist zwei konzentrische Hüllluftringspalte um die Düse 8 herum auf. Wie oben erläutert, verläuft der äußere Spalt 12 unterbrechungslos um den Rand der schrägen Abschlussplatte 9 herum. Im Betrieb hält die durch diesen Spalt 12 austretende Hüllluft den Spalt zwischen dem Außenbereich der Abschlussplatte 9 und dem inneren Bereich des Hüllrohres 6 frei. Neben diesem äußeren Hüllluftschleier ist ein weiterer innerer Hüllluftschleier vorhanden, der von dem Spalt 11 erzeugt wird, der die Düse 8 direkt umgibt. Die beiden Hüllluftschleier verhindern, dass Zementstaub an die Düse 8 selbst und ihre Flüssigkeitströpfchen gelangt.The lance system 1 shown in the figure has two concentric enveloping air ring gaps around the nozzle 8. As explained above, the outer gap 12 extends uninterruptedly around the edge of the oblique end plate 9. In operation, the through this gap 12 enveloping air free the gap between the outer region of the end plate 9 and the inner region of the cladding tube 6. In addition to this outer enveloping air curtain, there is a further inner enveloping air curtain which is generated by the gap 11 which directly surrounds the nozzle 8. The two enveloping air curtains prevent cement dust from reaching the nozzle 8 itself and its liquid droplets.

Die Figur zeigt eines von mehreren weiteren Durchgangslöchern 13 in der Abschlussplatte 9, die dazu dienen, die schräge Abschlussplatte 9 mit aus dem Hüllrohr 6 strömende Hüllluft von Zementstaub freizuhalten. Diese zusätzlichen Durchgangslöcher 13 oder Hüllluftlöcher sind um die innenliegende Öffnung 11 der Abschlussplatte 9, d.h. um den Spalt zwischen der Düse 8 und damit auch um den Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte 9 herum angeordnet.The figure shows one of several further through holes 13 in the end plate 9, which serve to keep the oblique end plate 9 free of cement dust with the enveloping air flowing out of the cladding tube 6. These additional through holes 13 or enveloping air holes are around the inner opening 11 of the end plate 9, i.e. arranged around the gap between the nozzle 8 and thus also around the edge of the inner opening of the end plate 9.

Die Figur zeigt weiterhin Führungsnasen 14, die an der Eindüslanze 7 angebracht sind und rampenartig abgeschrägte Schienen 15, die an der inneren Wand des Hüllrohrs 6 angeordnet sind. Die Führungsnasen 14 greifen beim Einschieben der Eindüslanze 7 in das Hüllrohr 6 in die Schienen 15 ein, so dass die Eindüslanze 7 innerhalb des Hüllrohrs 6 korrekt ausgerichtet und lösbar fixiert wird. Die Führungsnasen 14 und rampenartig abgeschrägten Schienen 15 sind so konstruiert und angeordnet, dass beim Einschieben der Eindüslanze 7 die Düse 8 in der Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 so zu liegen kommt, dass rings um die Düse 8 herum ein Spalt 11 verbleibt und die Achse der Düse 8 im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Abschlussplatte 9 steht.The figure also shows guide lugs 14, which are attached to the injection lance 7, and ramp-like slanted rails 15, which are arranged on the inner wall of the cladding tube 6. The guide lugs 14 engage when inserting the injection lance 7 into the cladding tube 6 in the rails 15, so that the injection lance 7 is correctly aligned and releasably fixed within the cladding tube 6. The guide lugs 14 and ramp-like bevelled rails 15 are constructed and arranged such that when the injection lance 7 is inserted, the nozzle 8 comes to rest in the opening 11 of the end plate 9 in such a way that a gap 11 remains around the nozzle 8 and the axis of the Nozzle 8 is substantially perpendicular to the plane of the end plate 9.

Die in der Figur 1 gezeigte Ausführungsform des Lanzensystems 1 weist einen inneren Abschnitt 4 auf, der innerhalb des Reaktionsraums 2 angeordnet wird, und einen äußeren Abschnitt 5, der außerhalb des Reaktionsraums angeordnet wird. Wie bereits erläutert, wird die Eindüslanze 7 durch das im äußeren Abschnitt 5 angeordnete äußere Ende des Hüllrohrs 6 in das Hüllrohr 6 eingeführt und mittels einer Schnellspannkupplung 21 befestigt. Die Schnellspannkupplung 21 dient dazu, die Eindüslanze 7 leicht und rasch ein- und ausbauen zu können.The in the Figure 1 The embodiment of the lance system 1 shown has an inner section 4, which is arranged inside the reaction chamber 2, and an outer section 5, which is arranged outside the reaction chamber. As already explained, the injection lance 7 is inserted into the cladding tube 6 through the outer end of the cladding tube 6 arranged in the outer section 5 and fastened by means of a quick-release coupling 21. The quick release coupling 21 serves to be able to install and remove the injection lance 7 easily and quickly.

Gemäß der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind im äußeren Abschnitt 5 die Zufuhr für Hüllluft 17, die Hüllluft in den Zwischenraum 16 zwischen der Eindüslanze 7 und dem Hüllrohr 6 leitet, die Zufuhr für Druckluft 23 und die Zufuhr für das Flüssigreagenz 24 angeordnet.According to the in the Figure 1 Embodiment shown are the supply for envelope air 17, the envelope air in the space 16 between the injection lance in the outer section 5 7 and the cladding tube 6 conducts, the supply for compressed air 23 and the supply for the liquid reagent 24 are arranged.

Figur 2 zeigt einen Detailbereich der Düse 8 und der Abschlussplatte 9 im Längsschnitt. Das Ende des Hüllrohrs 6, das in den Reaktionsraum hineinragt, weist wie oben erläutert eine Abschlussplatte 9 auf. Diese begrenzt den Innenraum 16 des Hüllrohrs 6 nach außen hin. Im mittleren Bereich der Abschlussplatte 9 ist eine innenliegende Öffnung 11 angeordnet. In diese Öffnung 11 wird die Düse 8 der Eindüslanze 7 so eingeführt, dass ein vollständiger umlaufender Spalt 11 zwischen der Düse 8 und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte 9 verbleibt. Durch diesen Spalt 11 gelangt Hüllluft aus dem Inneren 16 des Hüllrohrs in den Reaktionsraum. Auf diese Weise wird ein Hüllluftschleier erzeugt, der die Düse 8 und das von dieser Düse eingedüste Fluid (vollständig) umschließt. Figure 2 shows a detail of the nozzle 8 and the end plate 9 in longitudinal section. The end of the cladding tube 6, which protrudes into the reaction space, has an end plate 9, as explained above. This limits the interior 16 of the cladding tube 6 to the outside. An inner opening 11 is arranged in the central region of the end plate 9. The nozzle 8 of the injection lance 7 is introduced into this opening 11 such that a complete circumferential gap 11 remains between the nozzle 8 and the edge of the inner opening of the end plate 9. Envelope air from this interior 11 of the cladding tube enters the reaction space through this gap 11. In this way, an enveloping air curtain is generated which (completely) surrounds the nozzle 8 and the fluid injected by this nozzle.

Die Detailansicht zeigt, dass die Ebene der Abschlussplatte 9 zur Längsachse des Hüllrohrs 6 geneigt ist. Zudem ist die Längsachse der Düse 8 in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Hüllrohrs 6 in Richtung der Abschlussplatte 9 geneigt. Die Bauweise erlaubt, dass die Eindüslanze 7 mit der Düse 8 aus dem Hüllrohr 6 herausgezogen werden kann, ohne dass die Düse 8 in der Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 hängen bleibt. Auf diese Weise kann die Eindüslanze 7 zur Reinigung und Wartung derselben sowie des Hüllrohrs 6 aus dem Hüllrohr herausgezogen werden, wobei das Hüllrohr 6 an Ort und Stelle in den Reaktionsraum hineinragend verbleibt.The detailed view shows that the plane of the end plate 9 is inclined to the longitudinal axis of the cladding tube 6. In addition, the longitudinal axis of the nozzle 8 is inclined at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the cladding tube 6 in the direction of the end plate 9. The design allows the injection lance 7 with the nozzle 8 to be pulled out of the cladding tube 6 without the nozzle 8 getting caught in the opening 11 of the end plate 9. In this way, the injection lance 7 can be pulled out of the cladding tube for cleaning and maintenance of the same as well as the cladding tube 6, the cladding tube 6 remaining in place protruding into the reaction space.

Die Ansicht zeigt weiterhin die Möglichkeit, dass die Düse 8 bzw. der Düsenkopf etwas über die Abschlussplatte 9 hinaus in Richtung des Reaktionsraumes 2 hervorstehen kann. Dies wäre bei einer Lanze mit einer 90°-Umlenkung des Düsenkopfes 8 bezogen auf die Längsrichtung des Hüllrohrs 6 nicht möglich.The view further shows the possibility that the nozzle 8 or the nozzle head can protrude somewhat beyond the end plate 9 in the direction of the reaction space 2. This would not be possible with a lance with a 90 ° deflection of the nozzle head 8 in relation to the longitudinal direction of the cladding tube 6.

Die Figur stellt zudem den Spalt 12 dar, der zwischen dem Rand der Abschlussplatte 9 und der Innenwand des Hüllrohrs 6 vollständig die Abschlussplatte 9 umlaufend vorgesehen ist. Die Abschlussplatte 9 ist wie oben bereits erläutert mit Befestigungen 10 an der Innenseite des Hüllrohrs 6 befestigt. Die Befestigungen 10 sind einerseits an der Innenseite der Abschlussplatte 9 beabstandet vom Rand der Abschlussplatte 9 sowie an der Innenseite des Hüllrohrs angebracht, so dass ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt 12 zwischen dem Rand der Abschlussplatte 9 und der Innenwand des Hüllrohrs 6 verbleibt, durch den Hüllluft ohne Behinderung nach außen strömen kann.The figure also shows the gap 12, which is provided all the way around the end plate 9 between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6. As already explained above, the end plate 9 is fastened to the inside of the cladding tube 6 by means of fastenings 10. The fastenings 10 are spaced on the inside of the end plate 9 from the edge of the end plate 9 as well as attached to the inside of the cladding tube, so that a completely circumferential or uninterrupted gap 12 remains between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6, through which envelope air can flow to the outside without obstruction.

Die Abbildung zeigt zudem eines von mehreren weiteren Durchgangslöchern 13 in der Abschlussplatte 9. Diese Durchgangslöcher 13 dienen dazu, die schräge Abschlussplatte 9 und die Düse 8 sowie umliegende Bereiche mit Hilfe der aus dem Hüllrohr 6 strömenden Hüllluft von Zementstaub freizuhalten. Diese zusätzlichen Durchgangslöcher 13 oder Hüllluftlöcher sind um die innenliegende Öffnung 11 der Abschlussplatte 9, d.h. um den Spalt zwischen der Düse 8 und damit auch um den Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte 9 herum angeordnet.The figure also shows one of several further through holes 13 in the end plate 9. These through holes 13 serve to keep the oblique end plate 9 and the nozzle 8 and surrounding areas free of cement dust with the help of the enveloping air flowing out of the cladding tube 6. These additional through holes 13 or enveloping air holes are around the inner opening 11 of the end plate 9, i.e. arranged around the gap between the nozzle 8 and thus also around the edge of the inner opening of the end plate 9.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ansicht der Abschlussplatte 9. Figur 4 zeigt die gleiche Ansicht als Längsschnitt. Das in den Reaktionsraum ragende Ende des Hüllrohrs 6 weist wie oben erläutert eine Abschlussplatte 9 auf, die den Innenraum 16 des Hüllrohrs 6 nach außen hin begrenzt. Im mittleren Bereich der Abschlussplatte 9 ist eine innenliegende Öffnung 11 angeordnet. In diese Öffnung 11 wird die Düse 8 der Eindüslanze 7 so eingeführt, dass ein vollständiger umlaufender Spalt 11 zwischen der Düse und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte 9 verbleibt.The Figures 3 and 4 show a view of the end plate 9. Figure 4 shows the same view as a longitudinal section. As explained above, the end of the cladding tube 6 projecting into the reaction space has an end plate 9 which delimits the interior 16 of the cladding tube 6 towards the outside. An inner opening 11 is arranged in the central region of the end plate 9. The nozzle 8 of the injection lance 7 is introduced into this opening 11 in such a way that a complete circumferential gap 11 remains between the nozzle and the edge of the inner opening of the end plate 9.

Zudem ist ein Spalt 12 angeordnet, der zwischen dem Rand der Abschlussplatte 9 und der Innenwand des Hüllrohrs 6 vollständig die Abschlussplatte 9 umläuft. In der Abschlussplatte 9 sind in der gezeigten Ausführungsform weiterhin fünf Durchgangslöcher 13 vorgesehen, die um die innenliegende Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 und damit um die Düse 8 herum angeordnet sind. Am Ende des Lanzensystems ist eine Schutzhaube 22 als Verlängerung des Hüllrohrs 6 ausgebildet, die auf der Seite angeordnet ist, aus der der Strom der Verbrennungsgase bzw. der Strom der Zementstaubpartikel kommt. Diese Schutzhaube 22 dient dazu, dass die Düse 8 und umgebende Bereiche nicht direkt den Verbrennungsgasen bzw. den Zementstaubpartikeln ausgesetzt ist.In addition, a gap 12 is arranged which completely runs around the end plate 9 between the edge of the end plate 9 and the inner wall of the cladding tube 6. In the embodiment shown, five through holes 13 are further provided in the end plate 9, which are arranged around the inner opening 11 of the end plate 9 and thus around the nozzle 8. At the end of the lance system, a protective hood 22 is formed as an extension of the cladding tube 6, which is arranged on the side from which the flow of the combustion gases or the flow of the cement dust particles comes. This protective hood 22 serves to ensure that the nozzle 8 and surrounding areas are not directly exposed to the combustion gases or the cement dust particles.

Darüber hinaus sind in Figur 3 der Verlauf der Eindüslanze 7 und die Anordnung der Führungsnase 14 und der Schiene 15 angedeutet.In addition, in Figure 3 the course of the injection lance 7 and the arrangement of the guide lug 14 and the rail 15 are indicated.

In der Figur 4 ist zudem im Längsschnitt die Führung innerhalb des Hüllrohrs 6 dargestellt, um das Ende der Eindüslanze 7 und insbesondere die Düse 8 korrekt zu positionieren, damit die Düse 8 in der innenliegenden Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 zu liegen kommt und ein Spalt 11 um die Düse 8 herum verbleibt.In the Figure 4 the guide within the cladding tube 6 is also shown in longitudinal section in order to correctly position the end of the injection lance 7 and in particular the nozzle 8 so that the nozzle 8 comes to rest in the inner opening 11 of the end plate 9 and a gap 11 around the nozzle 8 remains around.

In der Figur sind ist eine der an der Eindüslanze 7 angeordneten Führungsnasen 14 zu sehen, die beim Einschieben der Eindüslanze 7 in das Hüllrohr 6 in die Schiene 15 (siehe auch Figuren 1 und 3) eingreift. Zudem sind in der Figur weitere rampenartig abgeschrägte Schienen 15 am Ende des Hüllrohrs 6 dargestellt, die zur exakten Positionierung der Düse 8 dienen. Zu diesem Zweck sind auch entsprechende Führungsnasen 14 oder Abstandhalter 14 im Bereich der Düse 8 angeordnet, die im eingebauten Zustand in Kontakt mit den rampenartig abgeschrägten Schienen stehen. Die Schienen 15, Führungsnasen 14 und Abstandhalter 14 sind so konstruiert und angeordnet, dass beim Einschieben der Eindüslanze 7 die Düse 8 in der Öffnung 11 der Abschlussplatte 9 so zu liegen kommt, dass rings um die Düse 8 herum ein Spalt 11 verbleibt und die Achse der Düse 8 im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Abschlussplatte 9 steht.In the figure, one of the guide lugs 14 arranged on the injection lance 7 can be seen which, when the injection lance 7 is inserted into the cladding tube 6 into the rail 15 (see also Figures 1 and 3rd ) intervenes. In addition, further ramp-bevelled rails 15 are shown in the figure at the end of the cladding tube 6, which serve for the exact positioning of the nozzle 8. For this purpose, corresponding guide lugs 14 or spacers 14 are also arranged in the region of the nozzle 8, which are in contact with the ramp-like slanted rails in the installed state. The rails 15, guide lugs 14 and spacers 14 are constructed and arranged such that when the injection lance 7 is pushed in, the nozzle 8 comes to lie in the opening 11 of the end plate 9 such that a gap 11 remains around the nozzle 8 and the axis the nozzle 8 is substantially perpendicular to the plane of the end plate 9.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
LanzensystemLance system
22nd
Reaktionsraum (Kalzinator, Kessel/Feuerraum, Rauchgaskanal)Reaction room (calciner, boiler / combustion chamber, flue gas duct)
33rd
VerbrennungsgasCombustion gas
44th
innerer Abschnitt des Lanzensystemsinner section of the lance system
55
äußerer Abschnitt des Lanzensystemsouter section of the lance system
66
HüllrohrCladding tube
77
EindüslanzeInjection lance
88th
Düsejet
99
AbschlussplatteEnd plate
1010th
Befestigung für die AbschlussplatteAttachment for the end plate
1111
innenliegende Öffnung in der Abschlussplatte/umlaufender Spalt um Düseinternal opening in the end plate / circumferential gap around the nozzle
1212
Spalt zwischen Rand der Abschlussplatte und Innenwand des HüllrohrsGap between the edge of the end plate and the inner wall of the cladding tube
1313
DurchgangslochThrough hole
1414
FührungsnaseLeader
1515
Schienerail
1616
Zwischenraum zwischen Hüllrohr und EindüslanzeSpace between cladding tube and injection lance
1717th
Zufuhr für HüllluftEnvelope air supply
1818th
Zuführrohr für DruckluftSupply pipe for compressed air
1919th
Zuführrohr für Flüssigreagenz (Reduktionsmittel oder Absorptionsmittel)Feed tube for liquid reagent (reducing agent or absorbent)
2020th
Wand des ReaktionsraumsWall of the reaction room
2121
SchnellspannkupplungQuick release coupling
2222
SchutzhaubeProtective cover
2323
Zufuhr für DruckluftCompressed air supply
2424th
Zufuhr für Flüssigreagenz (Reduktionsmittel oder Absorptionsmittel)Liquid reagent supply (reducing agent or absorbent)

Claims (15)

Ein Lanzensystem (1) zur Einbringung von Reagenzien mittels Düse (8) in von Verbrennungsgasen (3) durchströmte Reaktionsräume (2), wobei das Lanzensystem (1) umfasst: - ein Hüllrohr (6), das konfiguriert ist mindestens zum Teil innerhalb des Reaktionsraumes (2) angeordnet zu werden; - eine Eindüslanze mit einem Zuführrohr für ein Flüssigreagenz, ggf. einem Zuführrohr für Druckluft, und mit der Düse zum Eindüsen des Reagenz, wobei die Eindüslanze in das Hüllrohr eingeschoben werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass
das Hüllrohr (6) an seinem distalen Ende eine Abschlussplatte (9) aufweist, die den Innenraum des Hüllrohrs (6) nach außen hin begrenzt, wobei die Abschlussplatte (9) eine innenliegende Öffnung (11) zur Anordnung der Düse (8) aufweist und die Ebene der Abschlussplatte (9) des Hüllrohrs (6) in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs angeordnet ist,
die Längsachse der Düse (8) der Eindüslanze (7) im eingebauten Zustand in einem Winkel von 25 bis 65° zur Längsachse des Hüllrohrs (6) abgewinkelt ist und zur Abschlussplatte (9) hin geneigt ist; und
die Düse (8) der Eindüslanze (7) im Verhältnis zur innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte (9) so angeordnet und ausgerichtet ist, so dass die Düse (8) das Reagenz durch die innenliegende Öffnung (11) der Abschlussplatte (9) hindurch eindüsen kann.
A lance system (1) for introducing reagents by means of a nozzle (8) into reaction spaces (2) through which combustion gases (3) flow, the lance system (1) comprising: - a cladding tube (6) which is configured to be arranged at least in part within the reaction space (2); a injection lance with a feed tube for a liquid reagent, possibly a feed tube for compressed air, and with the nozzle for injection of the reagent, the injection lance being able to be inserted into the cladding tube; characterized in that
the cladding tube (6) has at its distal end an end plate (9) which limits the interior of the cladding tube (6) towards the outside, the end plate (9) having an internal opening (11) for arranging the nozzle (8) and the plane of the end plate (9) of the cladding tube (6) is arranged at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube,
the longitudinal axis of the nozzle (8) of the injection lance (7) in the installed state is angled at an angle of 25 to 65 ° to the longitudinal axis of the cladding tube (6) and is inclined towards the end plate (9); and
the nozzle (8) of the injection lance (7) is arranged and aligned in relation to the inner opening of the end plate (9) so that the nozzle (8) can inject the reagent through the inner opening (11) of the end plate (9) .
Das Lanzensystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand die Düse (8) der Eindüslanze (7) zumindest teilweise durch die innenliegende Öffnung (11) der Abschlussplatte (9) hindurch ragt.The lance system (1) according to claim 1, characterized in that in the installed state the nozzle (8) of the injection lance (7) projects at least partially through the inner opening (11) of the end plate (9). Das Lanzensystem (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt (11) zwischen der Düse (8) der Eindüslanze (7) und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte (9) verbleibt.The lance system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that in the installed state a completely circumferential or uninterrupted gap (11) between the nozzle (8) of the injection lance (7) and the edge of the inner opening of the end plate (9) remains. Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte (9) des Hüllrohrs (6) so dimensioniert ist, dass ein vollständig umlaufender bzw. unterbrechungsloser Spalt (12) zwischen dem Rand der Abschlussplatte (9) und der Innenwand des Hüllrohrs (6) vorgesehen ist.The lance system (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the end plate (9) of the cladding tube (6) is dimensioned such that a completely circumferential or uninterrupted gap (12) between the edge of the end plate (9) and the inner wall of the cladding tube (6) is provided. Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte (9) des Hüllrohrs (6) weitere Durchgangslöcher (13) aufweist.The lance system (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the end plate (9) of the cladding tube (6) has further through holes (13). Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzensystem (1) einen Zwischenraum (16) aufweist, der zwischen der äußeren Wand der Eindüslanze (7) und der inneren Wand des Hüllrohrs (6) ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum (16) mindestens über folgende Austrittsöffnungen mit der Außenseite in fluider Kommunikation steht: - über den Spalt (11) zwischen der Düse (8) der Eindüslanze (7) und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte (9) des Hüllrohrs (6); - über den Spalt (12) zwischen dem Rand der Abschlussplatte (6) und der Innenwand des Hüllrohrs (6); - über ggf. weitere vorhandene Durchgangslöcher (13) in der Abschlussplatte. The lance system (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lance system (1) has an intermediate space (16) which is formed between the outer wall of the injection lance (7) and the inner wall of the cladding tube (6) , the space (16) being in fluid communication with the outside via at least the following outlet openings: - Via the gap (11) between the nozzle (8) of the injection lance (7) and the edge of the inner opening of the end plate (9) of the cladding tube (6); - Via the gap (12) between the edge of the end plate (6) and the inner wall of the cladding tube (6); - Via any further through holes (13) in the end plate. Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, welches so konstruiert ist, so dass die Eindüslanze (7) mittels an der inneren Wand des Hüllrohrs (6) angeordneten rampenartig abgeschrägten Schienen (15), in die seitlich an der Eindüslanze (7) angeordnete Führungsnasen (14) eingreifen, in das Hüllrohr (6) eingeschoben und innerhalb des Hüllrohrs (6) ausgerichtet und lösbar fixiert werden kann, oder
die Eindüslanze (7) mittels an der inneren Wand des Hüllrohrs (6) angeordneten Führungsnasen (14), die in seitlich an der Eindüslanze (7) angeordnete rampenartig abgeschrägte Schienen (15) eingreifen, in das Hüllrohr (6) eingeschoben und innerhalb des Hüllrohr ausgerichtet und lösbar fixiert werden kann.
The lance system (1) according to any one of claims 1 to 6, which is constructed so that the injection lance (7) by means of ramp-like slanted rails (15) arranged on the inner wall of the cladding tube (6), into which the side of the injection lance ( 7) arranged guide lugs (14) engage, inserted into the cladding tube (6) and aligned within the cladding tube (6) and can be detachably fixed, or
the injection lance (7) is inserted into the envelope tube (6) and inside the envelope tube by means of guide lugs (14) arranged on the inner wall of the envelope tube (6) and engaging in ramp-like slanted rails (15) arranged laterally on the injection lance (7) can be aligned and detachably fixed.
Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüslanze (7) ein Flüssigreagenz-Zuführrohr (19) und ein Druckluftzuführrohr (18), aufweist, wobei vorzugsweise das Flüssigreagenz-Zuführrohr (19) in dem Druckluftzuführrohr (18) verläuft.The lance system (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the injection lance (7) is a liquid reagent supply tube (19) and a Compressed air supply pipe (18), wherein preferably the liquid reagent supply pipe (19) runs in the compressed air supply pipe (18). Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzensystem (1) konstruiert ist, a) Reagenzien in Form eines fluiden Gemisches enthaltend Reduktionsmittel durch ein in der Eindüslanze (7) verlaufendes Flüssigreagenz-Zuführrohr (19) zuzuführen und von dort über die Düse (8) direkt durch die innenliegende Öffnung (11) der Abdeckplatte (9) des Hüllrohrs (6) hindurch nach außen zu leiten; b) Hüllluft in den Zwischenraum (16) zwischen der Eindüslanze (7) und der inneren Wand des Hüllrohrs (6) getrennt zuzuführen; c) einen Teil der Hüllluft aus b) über den Spalt (11) zwischen der Düse (8) der Eindüslanze (7) und dem Rand der innenliegenden Öffnung der Abschlussplatte (9) aus dem Hüllrohr (6) austreten zu lassen, wodurch ein innerer Hüllluftschleier gebildet wird; und d) einen anderen Teil der Hüllluft aus b) durch den Spalt (12) zwischen dem Rand der Abschlussplatte (9) und der Innenwand des Hüllrohrs (6) aus dem Hüllrohr (6) austreten zu lassen, wodurch ein äußerer Hüllluftschleier gebildet wird. The lance system (1) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the lance system (1) is constructed a) Reagents in the form of a fluid mixture containing reducing agent through a liquid reagent feed pipe (19) running in the injection lance (7) and from there via the nozzle (8) directly through the inner opening (11) of the cover plate (9) of the cladding tube (6) to pass through to the outside; b) supplying envelope air separately into the intermediate space (16) between the injection lance (7) and the inner wall of the envelope tube (6); c) to let a part of the enveloping air from b) emerge from the cladding tube (6) via the gap (11) between the nozzle (8) of the injection lance (7) and the edge of the inner opening of the end plate (9), thereby causing an inner Envelope air curtain is formed; and d) to let another part of the enveloping air from b) emerge from the enveloping tube (6) through the gap (12) between the edge of the end plate (9) and the inner wall of the enveloping tube (6), as a result of which an outer enveloping air curtain is formed. Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzensystem (1) einen inneren Abschnitt (4) aufweist, der konstruiert ist, um innerhalb des Reaktionsraums (2) angeordnet zu werden, und einen äußeren Abschnitt (5) konstruiert, um außerhalb des Reaktionsraums (2) angeordnet zu werden, wobei eine Schnellspannkupplung (21) vorgesehen ist, um die Eindüslanze (7) durch die im äußeren Abschnitt (5) angeordnete Öffnung des Hüllrohrs (6) in das Hüllrohr (6) einzuführen und mittels der Schnellspannkupplung (21) zu befestigen.The lance system (1) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the lance system (1) has an inner section (4) which is designed to be arranged within the reaction space (2) and an outer section ( 5) designed to be arranged outside the reaction space (2), a quick-action coupling (21) being provided in order to direct the injection lance (7) through the opening of the cladding tube (6) arranged in the outer section (5) into the cladding tube (6 ) and insert it with the quick release coupling (21). Das Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzensystem (1) konstruiert ist von Verbrennungsgasen (3) mit einer Staubbeladung von 1 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, vorzugsweise von 30 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, weiter bevorzugt von 100 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h umströmt zu werden.The lance system (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the lance system (1) is constructed from combustion gases (3) with a dust load of 1 g / Nm 3 up to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 up to 2,000,000 m 3 / h, preferably from 30 g / Nm 3 up to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, more preferably from 100 g / Nm 3 flow around up to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h. Ein Reaktionsraum (2), der konstruiert ist, von Verbrennungsgasen durchströmt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (2) mindestens ein Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 enthält.A reaction space (2) which is designed to be traversed by combustion gases, characterized in that the reaction space (2) contains at least one lance system (1) according to any one of claims 1 to 11. Der Reaktionsraum (2) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzensystem (1) freitragend in das Innere des Reaktionsraums (2) hineinragt und dieser freitragende in das Innere des Reaktionsraums (2) hineinragende Abschnitt des Lanzensystems (1) vorzugsweise eine Länge von mindestens 15% bis 50% des Durchmessers des Inneren des Reaktionsraumes aufweist.The reaction space (2) according to claim 12, characterized in that the lance system (1) projects cantilevered into the interior of the reaction space (2) and this cantilevered section of the lance system (1) projecting into the interior of the reaction space (2) preferably has a length of has at least 15% to 50% of the diameter of the interior of the reaction space. Ein Verfahren zur Eindüsung von Reagenzien in Form von Fluiden in Verbrennungsgase (3) innerhalb eines von diesen Verbrennungsgasen (3) durchströmten Reaktionsraums (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Reagenzien mittels mindestens einem Lanzensystem (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 in Verbrennungsgase (3) eingedüst werden, die den Reaktionsraum (2) durchströmen.A method for injecting reagents in the form of fluids into combustion gases (3) within a reaction space (2) through which these combustion gases (3) flow, characterized in that the reagents by means of at least one lance system (1) according to any one of claims 1 to 11 in Combustion gases (3) are injected, which flow through the reaction chamber (2). Das Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase (3) das oder die Lanzensystem(e) (1) mit einer Staubbeladung von 1 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, vorzugsweise von 30 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h, weiter bevorzugt von 100 g/Nm3 bis zu 1000 g/Nm3 bei einem Volumenstrom von 10.000 bis 2.000.000 m3/h umströmen.The method according to claim 14, characterized in that the combustion gases (3) the lance system (s) (1) with a dust load of 1 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, preferably from 30 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h, more preferably from 100 g / Nm 3 to 1000 g / Nm 3 at a Flow around a volume flow of 10,000 to 2,000,000 m 3 / h.
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