AT392914B - Katalysatortopf zur denitrierung - Google Patents

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Description

AT 392 914 B
Die Erfindung bezieht sich auf einen Katalysatortopf zur Denitrierung und insbesondere auf einen
in der Abgasleitung eines Heizkessels od. dgl., um die in den Abgasen enthaltenen Stickoxyde (ΝΟχ) auszuscheiden.
Das trockene katalytische NH^-Reduktionsverfahren ist als Verfahren zur Ausscheidung von in Abgasen enthaltenen Stickoxyden (NOx) in der Fachwelt bekannt. Es besteht in der Anordnung von NH3-Reduktionskatalysatoien zur Denitrierung in ein» Abgasleitung.
Bei nach diesem Verfahren arbeitenden Denitrierungsvorrichtungen im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges ist es bekannt, einen aus keramischem Material oder Stahl bestehenden Topf mit einem Katalysator zu füllen und in die Abgasleitung einzusetzen. Zu diesem Zweck genügt ein einzelner Topf, weil die Abgasleitung verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist und die verwendeten Katalysatoren dementsprechend geringe Größe besitzen.
Die Abgasleitung eines Heizkessels oder Verbrennungsofens weist im allgemeinen einen Durchmesser von drei bis zehn Meter auf, und hiefür vorgesehene Katalysatorelemente besitzen einen Durchmesser von 100 bis 150 mm und eine Länge von 700 bis 1500 mm. Zur Bildung ein» Denitrierungsvorrichtung müssen Tausende bis Zehntausende derartig» Katalysatorelemente vorgesehen werden.
Bei Denitrierungsvorrichtungen zur Durchführung des trockenen katalytischen N^-Reduktionsverfahrens in der Abgasleitung eines großen Heizkessels oder Verbrennungsofens sind also Tausende bis Zehntausende relativ große Katalysatorelemente vorzusehen, sodaß deren Montage schwierig und beschwerlich ist. Ferner ist die Handhabung der einzelnen Katalysatorelemente schwierig durchzuführen, weil die Katalysatorelemente Sinterprodukte und deshalb stoßempfindlich sind.
Die Katalysatorelemente sind in der Abgasleitung auf Konsolen montiert. Die unmittelbare Anordnung der einzelnen Katalysatorelemente auf den Konsolen bedingt, daß die Konsolen aus Gründen d» mechanischen Festigkeit großen Qu»schnitt besitzen, was jedoch den Durchtritt der Abgase nachträglich beeinflußt und zur raschen Ansammlung von in den Abgasen enthalten» Asche führt.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehenden und ander» Probleme, auf die man bei der Verwendung der beschriebenen Denitrierungsvorrichtungen bei großen Heizkesseln od» V»brennungsöfen stößt, sowie die Schaffung eines Katalysatortopfes zur Denitrierung, der es ermöglicht, eine Vielzahl Katalysatorelemente als Einheit zu handhaben, wobei diese weitgehend geschützt sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Katalysatortopfes, mit dem eine Vielzahl Einheiten aus Katalysatorelementen zusammenstellbar und die auf diese Weise geschaffene Denitrierungsvorrichtung in die Abgasleitung einbaubar ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Katalysatortopf zur Denitrierung und zur Montage auf in einer Abgasleitung angeordneten Konsolen und zur Aufnahme von Katalysatorelementen für die trockene katalytische NHj-Reduktion, bestehend aus ein» Schale aus Stahl, die auf die Konsolen unter Freilassung eines Strömungsweges für die zu denitrierenden Abgase von einer Seite zur anderen abnehmbar aufsetzbar ist, aus einem Katalysatorträger, der am Boden der Schale unter Freilassung eines Strömungsweges für die Abgase angeordnet ist, und aus keramischen Stoßdämpfern, die zwischen der Innenseite der Schale und den darin befindlichen Katalysatorelementen angeordnet sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näh» »läutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist; es zeigen Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung, Fig. 2 einen Vertikalschnitt zur Darstellung von in einer Abgasleitung angeordneten, eine Denitrierungsvorrichtung bildenden Katalysatortöpfen, Fig. 3 eine auseinandergezogene schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Katalysatortopfes zur Erläuterung dessen Aufbaues, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Katalysatortopf, Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt zur Darstellung einer Denitrierungsvorrichtung, bei d» die Katalysatortöpfe in einer Abgasleitung angeordnet sind, und Fig. 6 eine Seitenansicht einer Transporteinrichtung für die Katalysatortöpfe.
Gemäß Fig. 1 und 2 sind in der Abgasleitung (1) eines Heizkessels od. dgl. Konsolen (2) angebracht, die in vorbestimmten gegenseitigen Abständen in der Axialrichtung der Abgasleitung (1) angeordnet sind (s. a. Fig. 5). Jede Konsole (2) besteht aus einem Stahlträger mit einem Breitflansch- oder normalen I-Profil, auf dessen oberem Flansch (4) die nachstehend beschriebenen Katalysatortöpfe (5) stehen. Der untere Flansch (6) des Träg»s (3) bildet eine Schiene (8) für ein noch zu beschreibendes Hebezeug (7). Die Träger (3) weisen relativ großen gegenseitigen Abstand auf und verlaufen in der Abgasleitung in gleicher Richtung. Die Konsolen (2) sind derart angebracht, daß die Katalysatortöpfe (5) mit ihren aneinanderstoßenden Seiten auf den zueinander parallelen Träg»n (3) aufsitzen.
Wie in Fig. 1, 3 und 4 gezeigt, besteht der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße, auf den Konsolen gelagerte Katalysatortopf (5) aus einer Stahlschale (10), welche die Abgase von einer Seite zur anderen hinduichströmen läßt und mit Reduktionskatalysatorelementen (9) gefüllt ist, einem Katalysatorträger (11), der an d» Unterseite der Schale (10) angeordnet ist, ohne den Durchtritt der Abgase nennensw»t zu beeinträchtigen, und z. B. in Form eines Gitters ausgebildet ist, keramischen Stoßdämpfern (12), die zwischen der Innenseite der -2-
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Schale (10) und den Katalysatorelementen (9) vorgesehen sind, und einem Schutzglied (13) gegen Aschenansammlung, das an der Schale (10) befestigt ist und varhindert, daß in den Abgasen enthaltene Asche bei deren Strömen durch die Katalysatorelemente (9) an den Konsolen (2) abgelagert wird.
Die Schale (10) kann quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, sind zwei der vier Wände der Schale (10) von einer L-förmig abgebogenen Blechtafel (14) gebildet, an der oben und unten Eckwinkel (15) angebracht sind, deren Arme einen Winkel (Θ) einschließen. Die beiden Eckwinkel (15) sind über ein Winkelprofil (16) miteinander verbunden, dessen Winkel ebenfalls (Θ) ist Auf diese Weise ist ein Rahmen (17) geschaffen, an dem die übrigen Wände (18) der Schale (10) lösbar angebracht weiden können.
Somit ist das Innere der Schale (10) nach Abnehmen der Wände (18) von zwei Seiten zugänglich.
Gemäß Fig. 3 und 4 ist an der Unterseite der Schale (10) durch Schweißen od. dgl. der Katalysatorträger (11) befestigt, der eine vorbestimmte Höhe aufweist und auf dem eine Anzahl Katalysatorelemente (9) gelagert ist. Er hat die Form eines Gitters aus parallelen und hiezu quer verlaufenden Stegen, sodaß ein strömungsgünstiger Durchtritt für die Abgase geschaffen ist.
Der Katalysatorträger (11) kann jedoch auch anders ausgestaltet sein, vorausgesetzt, daß er der Belastung durch die Katalysatorelemente (9) widersteht und dennoch geringen Querschnitt aufweist, um die unwirksame Fläche der Katalysatorelemente (9) so klein wie möglich zu halten.
Das Schutzglied (13) besteht aus schrägen Platten (19), die von der Innenseite der Schale (10) nach unten konvergieren. Es ist derart angebracht, daß es bei auf die Konsolen (2) aufgesetztem Topf (5) bis zum Rand des oberen Flansches (4) der Träger (3) reicht. Somit kann sich in dem Bereich zwischen den Trägem (3) und der Schale (10) keine Asche ansammeln. Weiters sitzt das Schutzglied (13) mit seinem unteren Rand auf dem Träger (3) auf und nimmt somit einen Teil der Vertikalkräfte des Topfes (5) auf.
An jeder oberen Ecke der Schale (10) ist eine Aufhängung (21) zum Anschluß der Kette (22) einer Transporteinrichtung (20) befestigt, die noch erläutert wird.
Gemäß Fig. 4 sind die keramischen Stoßdämpfer (12) an der Innenseite der Schale (10), aber auch zwischen den Katalysatorelementen (9) angeordnet. Die Stoßdämpfer (12) bestehen aus um etwa 50 % komprimierten keramischen Fasern oder Papier.
Nach Fig. 2 und 5 ist die Transporteinrichtung (20) derart angeordnet, daß sie entlang der vom unteren Flansch (6) des Trägers (3) gebildeten Schiene (8) frei verfahrbar ist Sie besitzt auf der Schiene (8) laufende Räder (23) und das Hebezeug (7). Die Kette (22) kann an die Aufhängungen (21) des Topfes (5) angeschlossen werden, sodaß dieser mit ihrer Hilfe auf die Konsolen (2) aufsetzbar bzw. von diesen abnehmbar ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt werden zuerst die Wände (18) des Topfes (5) abgenommen und sodann die Katalysatorelemente (9) auf den Katalysatortiäger (11) aufgesetzt wobei die keramischen Stoßdämpfer (12) zwischen der Schale (10) und den Katalysatorelementen (9) sowie zwischen denselben eingesetzt werden. Danach werden die Wände (18) wieder angebracht, sodaß der Topf (5) mit der Vielzahl Katalysatorelemente (9) als Einheit transportierbar ist Nach Fig. 2 und 5 werden diese Töpfe (5) mit einem Transportmittel (24) von einem Werk angeliefert und sodann in die Abgasleitung (1) eingebaut wobei jeder Topf (5) mittels der Transporteinrichtung (20) auf die Konsolen (2) aufgesetzt wird.
Wie bereits beschrieben, werden die Katalysatortöpfe (5) in der Abgasleitung (1) gestapelt wodurch in einfach»’ Weise eine wirksame Denitrierungsvorrichtung geschaffen wird.
Der aus Stahl bestehende Topf (5) dehnt sich während des Betriebes aus, wogegen der thermische Ausdehnungskoeffizient der Katalysatorelemente (9) praktisch Null ist Die im Betrieb entstehenden Zwischenräume zwischen dem Topf (5) und den Katalysatorelementen (9) werden jedoch durch die Wärmedehnung sowie die Elastizität der keramischen Stoßdämpfer (12) kompensiert Da die Stoßdämpfer (12) auch zwischen den Katalysatorelementen (9) und der Schale (10) angeordnet sind, werden die Verformungskräfte gleichmäßig verteilt und aufgenommen, sodaß Verformungen der Schale (10) verhindert werden können.
Das Schutzglied (13) dient wie erwähnt dazu, Ascheansammlungen in dem Bereich zwischen dem Boden des Topfes (5) und dem Träger (3) zu verhindern. Es dient zugleich als Versteifungsglied zur Abstützung des Gewichts des Topfes (5).
Nachfolgend wird ein praktisches Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Jedes Katalysatorelement (9) weist einen Durchmesser von 150 mm und eine Länge von 1000 mm auf; 64 Katalysatorelemente (9) sind in einem Topf (5) zu einer Einheit zusammengefaßt. Die Seitenwände der Schale (10) sind 1245 mm lang sowie 1430 mm hoch.
Jede Aufhängung (21) ist an einer Stelle befestigt, die von der Ecke 150 bis 200 mm entfernt ist, und besitzt eine Querschnittsfläche von 10 bis 20 mm^. Ascheansammlungen konnten nicht festgestellt werden. Wird die
Querschnittsfläche der Aufstandsfläche der Katalysatorelemente (9) auf dem Katalysatorträger (11) mit 60 mm^ gewählt, so sind die Katalysatorelemente (9) sicher abgestützt. Dabei ist die wirksame Fläche der Katalysatorelemente (9) lediglich um etwa 2 % verringert.
Die Effekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können folgendermaßen zusammengefaßt werden: (1) Die Katalysatorelemente zur Denitrierung können problemlos transportiert und ohne Beschädigungen in -3-

Claims (6)

  1. AT 392 914 B die Abgasleitung eingebaut werden. (2) Es kann eine Vielzahl Katalysatoielemente als Einheit hergestellt und in eine Abgasleitung relativ großen Durchmessers eines Heizkessels od. dgl. eingebaut werden. Weiters ist die Handhabung der Katalysatoielemente erheblich erleichtert. (3) Der Topf kann die Vielzahl Katalysatorelemente ohne weiteres tragen und ohne Schwierigkeiten ausgetauscht werden. (4) Der Topf hat die Form einer Stahlschale, durch welche die Abgase strömen können, wobei die unwirksamen Flächen der Katalysatorelemente in bezug auf den Durchtrittsquerschnitt auf ein Minimum reduziert sind. (5) Die Denitrierungsvorrichtung kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß die Töpfe auf die Konsolen aufgesetzt werden, die in der Abgasleitung in vorbestimmten gegenseitigen Abständen eingebaut werden. (6) Die Töpfe sind von äußerst einfacher Konstruktion und können ohne weiteres in die Abgasleitung eines bestehenden Heizkessels od. dgl. eingebaut weiden. Sie bieten eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten. PATENTANSPRÜCHE 1. Katalysatortopf zur Denitrierung und zur Montage auf in einer Abgasleitung angeordneten Konsolen und zur Aufnahme von Katalysatorelementen für die trockene katalytische NHj-Reduktion, gekennzeichnet durch eine Schale (10) aus Stahl, die auf die Konsolen (2) unter Freilassung eines Strömungsweges für die zu denitrierenden Abgase von einer Seite zur anderen abnehmbar aufsetzbar ist, durch einen Katalysatorträger (11), der am Boden der Schale (10) unter Freilassung eines Strömungsweges für die Abgase angeordnet ist, und durch keramische Stoßdämpfer (12), die zwischen der Innenseite der Schale (10) und den darin befindlichen Katalysatorelementen (9) angeordnet sind.
  2. 2. Topf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) ein Schutzglied (13) zur Verhinderung des Ansammlens von Asche, die in den den Topf durchströmenden Abgasen enthalten ist, auf weist.
  3. 3. Topf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsolen (2) von Trägem aus einem Breitflansch-Stahlprofil gebildet sind und als Führung für eine darauf verfahrbare Transporteinrichtung (20) für die Töpfe ausgebildet sind.
  4. 4. Topf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) ein Rahmenwerk (14) und daran befestigte Seitenwände (18) aufweist.
  5. 5. Topf nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (11) in Form eines Gitters ausgebildet ist.
  6. 6. Topf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in der Schale angeordneten Katalysatorelementen (9) ebenfalls keramische Stoßdämpfer (12) angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-
AT1850/86A 1985-07-08 1986-07-08 Katalysatortopf zur denitrierung AT392914B (de)

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