Einsatz von kohlestaemmigem Pyrolysegas als Reduktionsbrennstoff Schlussbericht

Das Forschungsprojekt verfolgte das Ziel mit 6 deutschen und australischen Kohlen die Stickoxidemissionen aus Kohlestaubfeuerungen durch Brennstoffstufung mit Pyrolysegas als Reduktionsbrennstoff zu verringern. Das erreichte Ziel war der Nachweis, dass mit dem beschriebenen Verfahren NO_x-Emissionswerte von 200 mg/m"3 erreicht und unterschritten werden koennen. Die Brennstoffstufung unter Verwendung von kohlestaemmigen Gasen wurde experimentell im Hinblick auf die wichtigsten Verfahrensparameter, wie z.B. die Kohleart, Entgasungsrate, Temperatur, Verweilzeit und Stoechiometrie untersucht. In einem Flugstrom- und einem Wirbelschichtreaktor wurde der Einfluss der Entgasungstemperatur auf Restkohle und Pyrolyseprodukte, die Verteilung des Brennstoffstickstoffs, die Gas- und Teerqualitaet und deren Auswirkungen auf die NO_x-Bildung und Reduktion bei der gestuften Verbrennung bestimmt. Die Validierung des mathematischen Simulationsmodells erfolgte mit den experimentell gewonnenen Daten. Als wesentliche Kriterien fuer die erreichbare NO_x-Minderung werden Temperatur, Luftzahl und Verweilzeit in der Reduktionszone des Verbrennungsreaktors angesehen. Die Pyrolyseversuche zeigten den starken Einfluss der Kohleart und der Entgasungsbedingungen auf die Zusammensetzung der Gase und auf die erreichbare NO_x-Minderung. Die in den Pyrolysegasen enthaltenen Teere mit ihren Stickstoffverbindungen verbessern die Reduktionswirkung vorhandener Stickstoffoxide. Durch den Einsatz der Pyrolysegase als Reduktionsbrennstoff koennen NO_x-Emissionen unter 200 mg/m"3 bei Luftzahlen um 0,95 erreicht und unterschritten werden. (orig./SR)The research project's aim was to reduce nitrogen emissions from pulverized-coal furnaces by fuel staging with pyrolysis gas from coal. The test fuels were 6 German and Australian coals. The aim achieved has been the statement that the described method is an adequate means to attain to and remain below emission values of 200 mg/m"3. The method of fuel staging using coal-original gases was investigated with tests focussing the most important process parameters such as coal type, devolatilization ratio, temperature, residence time, and stoichiometry. The relevant features determined with an entrained flow reactor and with a fluidized-bed reactor were the impact of devolatilization temperatures on carbonized residue and pyrolysis products, the distribution of fuel nitrogen, and the quality of gas and tar, including the respective effects on NO_x formation and reduction in staged combustion. The validation of the mathematical model was done with the experimentally obtained data. The criteria considered fundamental for achieving the NO_x reduction level are temperature, air ratio, and residence time in the reduction zone of the furnace. The pyrolysis tests manifested the strong influence of the coal type and the devolatilization conditions on the composition of the gases and the attainable NO_x reduction. The tars in the pyrolysis gases, with their nitrogen compounds, improve the reducing effect of available nitrogen oxides. By using pyrolysis gases from coal as reburning fuel, NO_x emissions of less than 200 mg/m"3 can be obtained at air ratios around 0.95. (orig./SR)Available from TIB Hannover: F97B1363+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman