AT514228A1 - Katalysatormodul - Google Patents

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AT514228A1 ATA306/2013A AT3062013A AT514228A1 AT 514228 A1 AT514228 A1 AT 514228A1 AT 3062013 A AT3062013 A AT 3062013A AT 514228 A1 AT514228 A1 AT 514228A1
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Abstract

Katalysatormodul (1) mit Einbauten aus Katalysatorelementen (2) , wobei die Anströmfläche der einzelnen Katalysatorelemente größer als die Strömungseintrittsfläche des Katalysatormoduls ist, wobei als Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung (S) zugewandte Fläche der Modulseite definiert ist, und wobei die Katalysatorelemente im Katalysatormodul derart positioniert sind, daß sie von der Richtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichend vom Rauchgas durchströmt werden.

Description

EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS A- 1200 WIEN, BRIGITTtNAUER l-ÄNDfc 50
DIPl .-ING. WALTER HOLZER DIPL. ING. DR. 1ECHN. ELISABETH SCHOBER
TELEFON: (+43 1) 532 41 30-0 TELEFAX: (+431) 532 41 31 E MAIL: MÄIL@PATENT.ÄT
Die Erfindung betrifft ein Katalysatormodul mit Einbauten aus Katalysatorelementen,
Stand der Technik SCR-Katalysatoren stellen den Stand der Technik zur Ent-stickung von Rauchgasen dar. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur Verminderung des bodennahen Ozons, des sauren Regens und des Treibhauseffektes geleistet. Diese Technologie wird in thermischen Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen genauso eingesetzt wie in Verbrennungskraftmaschinen und vielen .Industrie! 1er. Bereichen.
Neben der Reduktion von Stick(stoff)oxiden werden· Katalysatoren beispielsweise auch zum Abbau von Dioxinen und Furanen eingesetzt/ was sich im besonderen bei Müllverbrennungsanlagen als technischer Standard durchgesetzt hat.
Katalysätorelemente werden beispielsweise in Form von homogen extrudierten Wabenkörpern oder in Form von Trägerwerkstoffen, deren Oberfläche mit einer katalytischen Schicht versehen wird und die Plattenkatalysatoren genannt werden, ange~ boten. Weitere Ausführungsvarianten sind beispielsweise Katalysatoren in Pellet form:, Zeolithkatalysatoren, bei denen die aktive Schicht auf einer, keramischen Träger mittels Washcoat- 2/13 ·' 2
· - - • φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ φ Μ *· Φ Φ Φ · Φ Φ: Φ ΦΦΦ
Φ Φ
Verfahren aufgebracht wird, sowie als wellenförmige Platten ausgeführte Katalysatoren.
Zum Einbau in SCR--Reaktoren werden die einzelnen Katalysatorei emente in parallelepipedische Katalysatormodule (beispielsweise Stahlmodule) gepackt, welche im Verbund als Katalysatorlage bezeichnet werden. Zwischen den einzelnen Katalysatormodulen sowie zwischen den Katalysatormodulen und der Wand des die Module aufnehmenden Reaktörgehäuses werden Dichtungen vorgesehen, um den Kauchgasström zwingend durch die Ka-tälysatorelemente zu führen.
Einen wesentlichen Leistungsparameter stellt der durch den Einbau der Katalysatorelemente in das Katalysatormodul einhergehende Druckveriust dar. ES wird angestrebt, diesen unerwünschten Drückverlust so gering wie möglich zu halten. Der Druckverlust wird unter anderer, durch die Wahl der Geometrie der Katalysatorelemente beeinflußt. Der Geometriewahl sind allerdings fertigungsbedingte sowie prozeßbedingte Grenzen gesetzt. Die Größe des SCR-Reaktors beeinflußt ebenfalls direkt den Druckverlust. Dem Gestaltungspielraum sind somit Grenzen gesetzt: einerseits durch bauseitige Einschränkungen, im besonderen bei später nachgerüsteten SCR-Reaktoren, andererseits durch ökonomische Überlegungen. 3/13 3
• · · * ··· ·· ··»
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindungsaufgabe liegt in der Bereitstellung von Katalysatormodulen mit größtmöglicher, katalytisch aktiver Oberfläche bei gegebenem beschränktem Reaktorquerschnitt unter gleichzeitiger Minimierung des durch die Katalysatorelemente: verursachten Druckverlustes. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anströmflache der einzelnen Katalysatorelemente: größer als die. Stromuhgseintrittsf läche des Katalysätormoduls ist, wobei als Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung zugewandte Fläche der Modulseite definiert ist/ und wobei die Katalysatoreiemente im Katalysatormo-dül derart positioniert sind, daß sie von der Richtung der eintrittsseitigen und/öder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichend vom Raughgas: durchströmt werden.
Die Bereitstellung der erforderlichen Katalysatoroberfläche und des damit verbundenen Katai ysatorvolumens wird somit durch die erfindungsgemäße Anordnung der Katalysatoreiemente innerhalb der Katalysatormodule erzielt, was eine Vergrößerung der Tiefe der Katalysatormodule mit sich bringt. Der Querschnitt des SCR-Reaktors bleibt dabei unverändert.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind vorzugsweise auch Katalysatoreiemente vorgesehen, welche parallel zur Ausrichtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung vom Rauchgas durchströmt werden. 4/13 • · 4 • · 4 ··: • · ···· · ···«···· • · · · · · • · · · ·,·· • · · · ·
Vorzugsweise ist an der Eintrittsseite des Katalysatormoduls mindestens ein Rauchgaskanal angeordnet, der das Rauchgas in das Katalysatormodu.1 führt, wobei als Eintrittsseite des Katalysatormoduls die der Hauptströmungsrichtung zugewandte Modulseite definiert ist.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist an der Austrittsseite des Kataiysatormoduls mindestens ein Rauchgaskanal angeordnet, der das Rauchgas aus dem Katalysatormodul führt, wobei als AustrittsSeite des Kataiysatormoduls die der Hauptströmungsrichtung abgewandte Modulseite: definiert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch ein Katalysatormodul gemäß der Erfindung zeigt.
Der an sich .konventionelle Aufbau ei nes Kataiysatormoduls 1 ist dadurch bestimmt, daß der Rauchgasstrom S innerhalb des Kataiysatormoduls 1 ohne Umlenkung der Strömungsrichtung von der Eintrittsseite 1' des Kataiysatormoduls 1 durch die Kanäle 3, 4 der Katalysatorelemente 2 zur Austrittsseite 1" des Kataiysatormoduls 1 strömt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Aufbau des Kataiysatormoduls 1, der im Wesentlichen als geschlossener parallelepipedischer Körper mit rechteckigen Seitenflächen ausgebildet ist, werden die Katalysatorelemente 2 abweichend von der bisherigen Praxis bezüglich der Eintrittsseite 1' und/oder der Austrittsseite 1" bzw. der St römungsrichtung im Katalysatormodul 1 neu positioniert. Die Duroh- 5/13 ·'··# · · · · • · · » · • · • · • · · • · . * · · · • · · • · Φ • · ·♦ «· ·· • · · '·· ···
Strömung der Kabadysatbrelemente 2 erfolgt somit in einer bezüglich der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichenden Richtung., beispielsweise um 90° versetzt· Durch diese besondere Anordnung der Katalysatorelemente: 2 innerhalb des Katalysatöfmoduls 1 ergibt sich die Mög^ lichkeit, den bestehenden Querschnitt der Reaktoranlage in der Tiefe zu nützen. Dadurch erreicht man eine nahezu beliebige Skalierbarkeit.
Das Rauchgas wird von der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 über mehrere Öffnungen und mehrere Kanäle 3 zu den Katalysatorelementen 2 geleitet . Die Kata Lysatorelemente 2 sind so angeordnet, daß sie gegenüber der HauptStrömungsrichtung S des Rauchgases an der Moduleintrittsseite 1' um 900 versetzt ausgerichtet sind. An der Austrittsseite jedes Katalyse:; orelementes 2 mündet das Rauchgas wieder in einen Kanal 4, über welchen das Rauchgas zur Austrittssei te 1" des Katalysatormoduls 1 geleitet wird.
Die Kanäle 3, 4 sind entweder zur Eintrittsseite 1' oder zur Austrittsseite 1" des Katalysatormoduls 1 geöffnet, so daß der Rauchgas ström S zwingend durch die Kata.l ysatorelemente 2 geleitet wird. Die Kanäle 3, 4 können wahlweise wie beim gezeigten Beispiel einen gleichbleibenden, einen sich verringernden oder einen sich erweiternden Querschnittsverlauf aufweisen . Die Kanäle 3, 4 können auch durch strömur.gverbessernde Einbauten hinsichtlich der Strömungsverhältnisse optimiert gestaltet werden. 6/13
• · ···· «··· • · • · β
Im Unterschied dazu erfolgt bei dem konventionellen Aufbau der Katalysatormodule 1 die Zufuhr des Rauchgasstroms S in die Katalysatorelemente 2 direkt an der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1, weil die Katalysatorelemente 2 üblicherweise direkt an der Eintrittsseite 1' der Katalysatormodule 1 angeordnet sind. In manchen Ausfühfüngsvarianten sind zwischen der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 und dem Eintritt in die Katalysatorelemente 2 beispielsweise statisch relevante Verstrebungen, Lastanschlagspunkte, begehbare Gitterroste oder dergleichen mehr angebracht, was zu einem dementsprechenden Abstand zwischen der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 und dem Eintritt in die Katalysatorelemente 2 führen kann.
Der vorstehend beschriebene Erfindungsgegenstand kann beispielsweise eingesetzt werden zur: » Verringerung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei gleichbleibendem Reaktorquerschnitt. • Verringerung des katalysatorbedingten Druckveriustes bei gleichzeitig verkleinertem Reaktorquerschnltt· * Beibehaltung des katalysatörbedingten Druckverlustes bei verkleinertem Reaktorquerschnitt.
Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden kann, insbesondere was die Lage der Katalysatorelemente im Katalysatormodul betrifft. 7/13

Claims (4)

  1. 7 7 • · · · • · · · • · · · • · · · (· · ··«· • ·:· · · • » ··· • · · · Patentansprüche: 1. Katalysatormodul mit Einbauten aus Katalysatorelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmflache der einzelnen KatalysatoreiemenLe (2) größer als die Strömungseintrittsfläche des Katalysatormoduls (1) ist, wobei als Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung (S) zugewandte Fläche der Modulseite definiert ist, und wobei die KaLalysa-torelemente (2) im Katalysatormodul (1) derart positioniert sind, daß sie von der Richtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichend vom Rauchgas durchströmt werden.
  2. 2. Katalysatormodul, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise auch Katalysatorelemente (2) vorgesehen sind, we.lche parallel zur Ausrichtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung vom Rauchgas durchströmt werden.
  3. 3. Katalysaiorittodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsseite (1') des Katalysatormoduls (1) mindestens ein Rauchgaskanal (3) angeordnet ist, der das Rauchgas in das Katalysatormodul (1) führt, wobei als Ej ntrittsseite (1' ) des Katalysatormoduls (1) di e der Hauptströmungsrichtung (S) zugewandte Modulseite definiert ist. 8/13 > · · fl I · · « 9 t · « ···· ···· • • :· · · •· :#· einem der Ansprüche 1 bis 3, der AustrittsSeite (1") des Ka-ein Rauchgaskanal (4) angeord-dem Katalysatormodul (1) führt, des Katalysatormoduls (1) die: abgewandte Modulseite definiert
  4. 4. Katalysatormodul nach dadurch gekennzeichnet, daß an talysatormoduls (1) mindestens net ist, der das Rauchgas aus wobei als Äustrittsseite (1") der Hauptströffiungsrichtung (S) ist. 9/13
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