CN102472142A - 用于净化含NOx废气的装置 - Google Patents

用于净化含NOx废气的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102472142A
CN102472142A CN2010800297268A CN201080029726A CN102472142A CN 102472142 A CN102472142 A CN 102472142A CN 2010800297268 A CN2010800297268 A CN 2010800297268A CN 201080029726 A CN201080029726 A CN 201080029726A CN 102472142 A CN102472142 A CN 102472142A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactant
case member
exhaust flow
mentioned
described device
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
CN2010800297268A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102472142B (zh
Inventor
S.希尔施贝尔格
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.)
Sulzer Chemtech AG
Original Assignee
Sulzer Chemtech AG
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 Sulzer Chemtech AG filed Critical Sulzer Chemtech AG
Publication of CN102472142A publication Critical patent/CN102472142A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102472142B publication Critical patent/CN102472142B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/70—Pre-treatment of the materials to be mixed
    • B01F23/711—Heating materials, e.g. melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B01F25/31322—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices used simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B01F25/31331—Perforated, multi-opening, with a plurality of holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

一种用于净化含NOx废气流（2）的装置（1），包括一个通道（3），它被含有NH3的反应剂（4）通流，其中通道（3）具有外壳部件（5），它包围通道（3）并且包括用于输入含有NH3的反应剂（4）的进入孔（6）和排出孔（7）。外壳部件（5）可以被含有NOx的废气流（2）绕流，其中在外壳部件（5）上连接一个用于分配含有NH3的反应剂（4）的分配部件（8），由此利用分配部件（8）将含有NH3的反应剂（4）加入到废气流（2）里面并且可以与废气流（2）混合。分配部件（8）具有开孔（9），通过开孔将含有NH3的反应剂（4）作为气相导入到废气流（2）里面，其中含有NH3的反应剂（4）在外壳部件（5）内部蒸发。所述外壳部件（5）包括传递热量的部件（10），由此可以利用废气流（2）加热外壳部件（5）。

Description

用于净化含NOx废气的装置
技术领域
本发明涉及一个用于净化含NOx废气的装置。
背景技术
去NOx系统是用于废气除氮的系统，即用于去除硝酸气体，即具有NOx总分子式的气体，在此x尤其为数值1或2，即NO,NO2意味着，它也可能对于x不是整数值，例如化合物N2O3。在具有SCR（选择性催化反应）催化剂的去NOx系统中必需在催化剂前面将尿素（NH3）配量到废气里面，催化剂例如在化石燃料的发电厂或者也在柴油发动机、燃烧设备或水泥厂中使用或规划。在催化剂、所谓的还原催化剂中将NOx转换成氮气（N2）和水（H2O）。
为了制备氨目前主要使用两种下面的原理。
按照第一公知的原理在废气通道以外实现氨气蒸发。这需要独立的蒸发系统或者用于制备气体氨的系统并且存在安全技术方面的缺陷，因为储存大量液氨需要非常低的温度和/或高的压力，这是相当可观的危险水平。因此目前对这个解决方案越来越多地提出问题。备选地也可以使氨以水-氨混合物或水尿素混合物储存，这在安全技术方面更加不令人怀疑的。但是在这个解决方案中需要设备方面的安装以及为了蒸发水-氨混合物或者为了蒸发水-尿素混合物和接着水解尿素成氨所需的能量是非常大的。这使这个解决方案在经济上没有意义。
也可以选择利用安置在喷洒管内部的活门或节流阀将反应剂分布在废气管里面，如同在DE 19946901中所示的那样。这个活门或节流阀能够避免在喷洒管内侧面上形成不均匀的壁膜。因此如果当不存在热传递到反应剂上时，这个解决方案是有缺陷的。因此反应剂不在喷洒管里面蒸发，而是如下所述，通过反应剂水滴直接与热废气接触实现蒸发。
文献US 6449947描述了一个解决方案，其中由输入管道排出的反应剂在废气管中蒸发。反应剂喷射到废气管里面，在那里蒸发并且通过紊流筛强烈地与废气流混合。即，通过与废气在从输入管排出以后接触实现反应剂蒸发，由此使液体的反应剂进入到废气流里面，即反应剂不能已经在输入管里面蒸发。文献US 2006/0191254描述了一个用于混入液氨到废气流里面的解决方案，液氨可以与压缩的气体混合。
在文献US 7’090’810 B2中描述了一种用于在发电厂净化废气的方法，其中一部分废气流被分支。分支的废气流在独立的室里面添加尿素-水溶液，蒸发并通过水解转换成氨和二氧化碳。然后这个废气分流通过风扇和静态混合器再与主流混合。通过以基本没有问题的尿素形式储存氨并且只有在快使用前才转换成氨能够显著降低危险水平，但是增加了压力损失，这尤其对于大体积的废气流不能使用这个解决方案，因为用于克服压力损失的能量需求变成重要的影响系数，它导致这个解决方案的成本缺陷。
在文献WO2006/122581中设有一个加热元件，用于蒸发来自喷射喷嘴的反应液体。氧化反应是反应液体反应特性的源头。附加地通过通流的废气加热再生装置的室。原则上在这个解决方案中涉及一个分流，如同在US 7’090’810 B2中所示的那样。如果仅仅通过废气流加热可氧化的液体，则需要非常大的分流，用于提供其蒸发所需的能量。附加地需要一个风扇，这需要设备空间并且增加这个解决方案的压力损失。也不能排除，水滴进入到废气的主流里面。
按照另一已知的工作原理使水-氨混合物直接在废气通道里面雾化，然后蒸发。这个解决方案在安全性方面是没问题的，因为这种混合物能够相对没有问题地储存，但是需要非常昂贵的雾化喷嘴方面的投资。在EP 1956206 A中给出了一个用于这种解决方案的实例。雾化喷嘴可以由单物质喷嘴或双物质喷嘴构成。单物质喷嘴的概念专门用于雾化喷嘴，在其中只输送通过喷嘴要雾化的液体。在双物质喷嘴中附加地对于要被雾化的液体也输送驱动气体到喷嘴里面，由此可以改善雾化，即，尤其能够产生非常细的水滴，具有与液体流量低相关性的窄的水滴尺寸分布。但是需要用于压缩驱动气体的压缩装置。这个压缩装置需要高能量，这尤其对于大的废气流、例如在工业设备和发电厂中导致不能经济转换的解决方案。
此外，当粉尘通过还未蒸发的水滴湿润并且作为污物淀积在膜蒸发器或催化器的壁体上或者设置在催化器前面的废气流的静态混合器上的时候，可能产生以粉尘加载废气的问题。在气体压力例如为6-8bar时这种双物质喷嘴产生20-50μm粉尘直径的典型水滴尺寸分布，但是个别大的水滴直到120μm。由于上述的淀积在壁体上的粉尘的脏污必需负责没有水滴可以进入到催化器里面或混合器上。水滴在催化器或混合装置前面的飞行时间必需足够，由此保证这些水滴完全蒸发并且引起相应大的废气通道结构长度。在小的通道中、例如汽车的废气管水滴飞行到催化器的时间仅为几微秒，这不足以使较大的水滴在飞行状态期间蒸发。因此至少必需使较大的水滴从废气中分离并且在液体膜中蒸发。为此在EP 1956206 A中设有一个膜蒸发器。在汽车中这经常是允许的，因为颗粒过滤器提前从废气去除粉尘并由此不再产生脏污的危险。
在专利申请WO 2004/079171 A1中描述了一个组合的蒸发器和分配器，它由多孔筋构成。尿素-水溶液能够在多孔结构内部分布和蒸发。根据这个申请蒸发能量通过导热管道由热废气流通流的筋提取。通过筋中的开孔可能逸出气体氨。需要大量的这种筋，用于从流体中提取对于蒸发所需的热量。液体的尿素-水溶液在许多筋上的正确分布在技术上由于复杂的2相流在筋内部难以实现。难以保证，由开孔不会排出液体。
从位于不同位置上的这些筋中的开孔可能排出非常不同的蒸发溶液或者根据开孔的位置只具备蒸发的蒸汽-液体混合的体积流。由此不能保证所需的氨在通道横截面上的均匀分布，蒸发器设置在通道里面。
发明内容
因此本发明的目的是，使一个装置安全可靠并且完全蒸发氨以及实现其均匀分布在通道横截面上，该装置具有减少的能量需求、短的结构长度、或者少的空间需求和在废气通道中低的压力损失。同时该解决方案在安全技术方面至少与使用双物质喷嘴一样是无可怀疑的。
本发明的另一目是，避免固体颗粒、如粉尘与含有NH3的反应剂接触。
按照本发明的用于净化含NOx废气流的装置包括一个封闭的通道，它被含有NH3的反应剂通流，其中通道具有外壳部件，它包围通道并且包括用于输入含有NH3的反应剂的进入孔和排出孔。外壳部件可以被含有NOx的废气流绕流，其中在外壳部件上连接一个用于分布含有NH3的反应剂的分配部件，由此利用分配部件将含有NH3的反应剂加入到废气流里面并且可以与废气流混合。分配部件具有一个或多个开孔，通过开孔将含有NH3的反应剂作为气相导入到废气流里面。含有NH3的反应剂在外壳部件内部蒸发。为此所述外壳部件包括传递热量的部件，由此可以利用废气流加热外壳部件。
所述传递热量的部件尤其可以由筋或管构成。如果传递热量的部件由管构成，则它可以同时承担外壳部件的功能。
如果传递热量的部件由管构成，它同时构成外壳部件，则得到非常紧凑的装置。
顺着分配部件可以设置一个混合器，尤其一个静态混合器，用于使废气流与含有NH3的反应剂混合。在顺着混合器设置的催化器中实现含有NH3的NOx转换成N2和H2O。催化器最好在导引废气流的废气通道的整个横截面积上延伸，由此可以沿着催化器的尽可能短的路径实现上述的转换，由此使催化器的长度在废气流的流动方向上看去尽可能地短。
按照一个变化所述外壳部件包括一个用于将尿素转换成NH3的反应部件，尤其可以将尿素以液相输送到反应器部件。
含NH3的反应剂按照上述变化之一保留在外壳部件内室里面并且只能在内室里面以液相出现。由此保证，没有液体进入到废气流里面并淀积在废气通道内表面或位于废气通道中的传递热量的部件上。因此使粉尘颗粒不淀积在废气通道的内表面上、外壳部件上或传递热量的部件上。因此可以排除脏污废气通道内表面、外壳部件、传递热量的部件以及所有顺流设置的嵌入件，例如分配部件或静态混合器。含NH3的反应剂从分配部件通过至少一个开孔流出。因为含NH3的反应剂在分配部件里面以气相呈现，顺着分配部件导致含NH3的反应剂与废气流的混合，不形成液相。因此所有在废气流里面携带的粉尘颗粒不会粘附在以液体浸润的表面上，因为不会使液体进入到废气流里面。
所述外壳部件可以含有使流体偏转的嵌入件，尤其所述外壳部件可以含有金属泡沫或陶瓷泡沫。从废气流中提取的热量利用导热管分布在整个泡沫里面。使流体偏转的嵌入件用于使含有NH3的反应剂流体转移或偏转。通过转移或偏转导致形成分解和/或旋流，这导致增加热传递，由此能够有效地加热含有NH3的反应剂。由热传递和导热管的组合对于金属泡沫或陶瓷泡沫惊奇地比对于使流体偏转的嵌入件高得多，如同它们例如对于静态混合器所消耗的那样。
尤其所述金属泡沫或陶瓷泡沫是敞开微孔的，由此使被金属泡沫或陶瓷泡沫占据的所有容积供热传递以及偏转或转移使用。
所述外壳部件也包括金属泡沫或陶瓷泡沫优选具有至少15W/mK、最好至少30W/mK、特别优选至少60W/mK的导热性，由此附加地改善从废气流到含NH3的反应剂上的热传递。
所述外壳部件和/或金属泡沫可以具有催化作用的表面，尤其当规定一个变化的时候，其中分解尿素用于产生含NH3的反应剂。
所述金属泡沫可以含有铝，尤其由铝合金构成。由铝制成的金属泡沫可以简单地制成并因此相对成本有利地实现。
所述陶瓷泡沫例如可以由碳化硅-陶瓷制成。碳化硅具有非常高的导热性、高的耐磨性和良好的强度并且可以加工成敞开微孔的泡沫结构。
所述含有NH3的反应剂包括含水的氨溶剂。含水的氨溶剂在入口部位加入到外壳部件里面。通过热传递蒸发水，由此不仅生成的NH3而且保留的水都以气相呈现。
所述废气流能够为至少12m3/h、优选至少1000 m3/h、特别优选至少10000 m3/h。废气流在通道中的进入温度为至少150℃。
所述通道（在其中流动废气流）具有横截面面积，它至少为0.0007m2、最好至少0.05 m2、特别优选至少1 m2。
如上述实施例中任一项所述的装置可以用于净化从工业设备、尤其是发电厂排出的含有NOx的废气流。作为其它可能的应用列举用于发电厂废气、柴油发动机废气或来自垃圾燃烧设备的废气的脱氮设备。
附图说明
下面借助于附图解释本发明。附图中：
图1简示出按照本发明的装置，
图2简示出按照本发明装置的第二实施例。
具体实施方式
按照本发明的用于净化含有NOx的废气流2的装置按照图1包括封闭的通道3，它被含有NH3的反应剂4通流。在图1中局部地剖视通道，用于可以看到嵌入件。该通道具有外壳部件5，它包围通道3并且包括用于输送含有NH3的反应剂的入口6和出口7。出口7通到分配部件8。外壳部件5被含有NOx的废气流2绕流。在外壳部件5上可以连接用于分配含有NH3的反应剂4的分配部件8，由此利用分配部件可以将含有NH3的反应剂4加入到废气流2里面并且与废气流2混合。分配部件8具有大的内室以及一个或多个开孔9，通过它们可以将含有NH3的反应剂4以气相导入到废气流2里面。含有NH3的反应剂4可以在外壳部件内部蒸发，即，含有NH3的反应剂4在外壳部件5的内室里面蒸发。为此外壳部件5包括传递热量的部件10，由此使外壳部件5利用废气流2加热。
图2简示出按照本发明装置的第二实施例。相同功能的各个部件具有与图1中相同的标记符号。图2示出废气通道14，它含有一个用于净化含有NOx的废气流2的装置1。封闭的通道3可以被含有NH3的反应剂4通流。这个通道3以迂回形延伸的管示出。当然封闭通道3的走向不必是迂回形的，它例如也可以螺旋形地延伸，在这里未示出。所示管在废气通道14的走向是这样的，即废气通道14的整个横截面积可以用于热交换。
在图2中局部地剖视废气通道14，用于可以看到嵌入件。此外通道3在两个位置剖视地示出，用于示出其嵌入件。通道3由被外壳部件5包围的空心空间构成，在通道3的内室里面可以安置传递热量的部件，它例如由金属泡沫或陶瓷泡沫构成。但是传递热量的部件也可以包括填充体或不同嵌入件的组合。嵌入件也可以只设置在通道的几个分段上。
该通道具有用于输送含有NH3的反应剂的入口6和出口7。出口7通到分配部件8里面。在所示附图中由管构成的外壳部件直接过渡到管里面，它导引到分配部件8。分配部件8用于分配含有NH3的反应剂4，由此利用分配部件将含有NH3的反应剂4加入到废气流2里面并且与废气流2混合。分配部件8分支到至少两个分部件15,16,17,18，它们具有空的内室以及一个或多个开孔9，通过它们使含有NH3的反应剂4以气相导入到废气流2里面。
含有NH3的反应剂4可以在外壳部件内部蒸发，即，含有NH3的反应剂4在外壳部件5的内室里面蒸发。为此外壳部件5包括传递热量的部件10，由此可以利用废气流3加热外壳部件5。尤其可以使传递热量的部件10按照图1或图2由筋11管12构成。通常设有许多筋11，它们由板状部件构成。板最好在废气流2的流动方向上延伸，由此使废气流2沿着板状部件流过。当然板状部件只是一个用于传递热量部件的优选实施例。备选地或补充地可以设有管状的部件、加粗、片状部件、杆状部件、叶片形部件、格栅结构、金属泡沫和类似部件。当然可以使这些部件相互间以任意组合设置。
废气流具有比传递热量的部件10更高的温度，由此使热量从传递热量的部件10传递到含有NH3的反应剂。如果传递热量的部件10由管12构成，则它同时承担外壳部件5的功能。在这种情况下由废气流通过管壁传递热量到含有NH3的反应剂4。当所需的废气流2与含有NH3的反应剂4之间的温度差足够大时，这个热量传递是足够的，或者含有NH3的反应剂4体积流2小到供使用的热量传递面积在各种情况下都是足够的时候。
此外外壳部件5按照图1或图2最好由良好导热的材料制成，由此可以改善热传递。外壳部件5具有至少15W/mK、最好至少30W/mK、特别优选至少60W/mK的导热性。
如果废气流2与含有NH3的反应剂4之间的温度差太小和/或需要更大量的含有NH3的反应剂的时候，因为NOx的浓度在废气流中是高的，则仅仅由外壳部件5制备的热量传递面是不够的，因此传递热量的部件可以采取至少一个或上述的实施例。
顺着分配部件8可以按照每个所示实施例设置一个混合器，尤其静态混合器，用于使废气流与含有NH3的反应剂混合。没有图示地示出这个混合器。
按照一个方法变化可以通过转换尿素得到含有NH3的反应剂4。这个反应也可以在外壳部件5内部进行。为此外壳部件可以包括一个未示出的反应部件，用于将尿素转换成NH3，尤其可以将尿素以液相输送到反应部件。例如可以利用一个如同在EP 1956206 A中示出的装置输送尿素。
按照图1或2的外壳部件可以含有使流体偏转和良好导热的嵌入件，它们可以由金属泡沫或陶瓷泡沫13构成。金属泡沫或陶瓷泡沫13最好是敞开微孔的，因此含有NH3的反应剂4可以均匀地通流金属泡沫。金属泡沫或陶瓷泡沫13尤其可以与外壳部件处于导热连接，由此使废气流热量通过外壳部件5以及通过金属泡沫或陶瓷泡沫13的导热传递到含有NH3的反应剂4上。
废气流2具有比传递热量的部件10更高的温度，由此实现传递热量的部件10到含有NH3的反应剂4上热量传递。按照图2传递热量的部件10由具有设置在其上的筋11的管12构成并且同时承担外壳部件5的功能。在这种情况下从废气流通过筋和管壁传递热量到含有NH3的反应剂4上。当所需的废气流2与含有NH3的反应剂4之间的温度差足够大，这个热量传递是足够的，或者含有NH3的反应剂4的体积流2小到供使用的热传递面积在各种情况下都是足够的时候。
已经在1m2横截面积的小的废气通道、废气温度为200℃且废气流速度为8.2m/s时测试了按照本发明的蒸发系统并且与一个蒸发管比较，它配有按照现有技术（EP 0 655 275 B1）的嵌入件。要配量的水-氨混合物相对于废气的质量流比例是0.3%。水-氨混合物的氨含量为20%。在这种情况下按照本发明的蒸发器可以通过30mm内径和6m的蒸发器长度实现。与此相反，已知的蒸发器具有20mm的内径和66m的长度。在含有NH3的反应剂中的压力损失在按照本发明的蒸发器中比在已知的蒸发器中明显更小。在蒸发器最后部分中，在那里反应剂已经在很大程度上蒸发，在按照本发明的蒸发器中压力损失达到约1bar/m，而在按照现有技术的蒸发器中为3bar/m。按照本发明的蒸发器在废气流中产生0.22mbar的压力损失，而已知的蒸发器以2.4mbar在废气中产生高于一个数量级的更大压力损失。因此通过按照本发明的实施例的装置产生与在装置下游可选择设置的静态混合器可比较的压力损失。
通道3的长度明显小于按照现有技术的解决方案。此外通过通道3产生的废气通道14中的压力损失由于按照本发明的装置的更短的长度令人惊奇地明显地小于已知的解决方案。

Claims (15)

1.一种用于净化含NOx废气流（2）的装置（1），包括一个通道（3），它被含有NH3的反应剂（4）通流，其中通道（3）具有外壳部件（5），它包围通道（3）并且包括用于输入含有NH3的反应剂（4）的进入孔（6）和排出孔（7），其中外壳部件（5）可以被含有NOx的废气流（2）绕流，其中在外壳部件（5）上连接一个用于分配含有NH3的反应剂（4）的分配部件（8），由此利用分配部件（8）将含有NH3的反应剂（4）加入到废气流（2）里面并且可以与废气流（2）混合，其中分配部件（8）具有开孔（9），通过开孔将含有NH3的反应剂（4）作为气相导入到废气流（2）里面，其中含有NH3的反应剂（4）在外壳部件（5）内部蒸发，其特征在于，所述外壳部件（5）包括传递热量的部件（10），由此可以利用废气流（2）加热外壳部件（5）。
2.如权利要求1所述的装置，其中传递热量的部件（10）由筋（11）构成。
3.如权利要求1所述的装置，其中传递热量的部件（10）由管（12）构成。
4.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中在分配部件（8）的下游设置一个混合器，尤其一个静态混合器。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述外壳部件（5）包括一个用于将尿素转换成NH3的反应部件。
6.如权利要求5所述的装置，其中可以将尿素以液相输送到反应部件。
7.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述外壳部件（5）含有使流体偏转的嵌入件。
8.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述外壳部件（5）含有敞开微孔的泡沫（13）。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述泡沫（13）是金属泡沫或陶瓷泡沫。
10.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述外壳部件（5）和/或金属泡沫或陶瓷泡沫（13）具有至少15W/mK、最好至少30W/mK、特别优选至少60W/mK的导热性。
11.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述外壳部件（5）和/或金属泡沫或陶瓷泡沫（13）具有催化作用的表面。
12.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述含有NH3的反应剂（4）包括含水的氨溶剂。
13.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述废气流（2）为至少12m3/h、优选至少1000 m3/h、特别优选至少10000 m3/h。
14.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中所述通道（3）具有横截面面积，它至少为0.0007m2、最好至少0.05 m2、特别优选至少1 m2。
15.使用如上述权利要求中任一项所述的装置（1），用于净化从工业设备、尤其是发电厂排出的含有NOx的废气流。
CN201080029726.8A 2009-07-01 2010-06-11 用于净化含NOx废气的装置 Expired - Fee Related CN102472142B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09164280.1 2009-07-01
EP09164280 2009-07-01
PCT/EP2010/058265 WO2011000685A1 (de) 2009-07-01 2010-06-11 Vorrichtung zur reinigung von nox haltigen abgasen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102472142A true CN102472142A (zh) 2012-05-23
CN102472142B CN102472142B (zh) 2015-04-29

Family

ID=41171155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080029726.8A Expired - Fee Related CN102472142B (zh) 2009-07-01 2010-06-11 用于净化含NOx废气的装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120087840A1 (zh)
EP (1) EP2470759A1 (zh)
CN (1) CN102472142B (zh)
WO (1) WO2011000685A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103470348A (zh) * 2012-06-06 2013-12-25 佛吉亚排气系统有限公司 用于产生氨的设备
CN103672397A (zh) * 2012-09-14 2014-03-26 佛吉亚排气系统有限公司 氨储存装置和装配有该装置的排气管线
CN106958477A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 埃贝斯佩歇排气技术有限责任两合公司 用于内燃机的排气设备和用于运行排气设备的方法
CN108126730A (zh) * 2017-12-15 2018-06-08 中国第汽车股份有限公司 改善整体挤出式蜂窝催化剂导热系数的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045072A1 (de) * 2010-09-10 2012-03-15 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Abgasreinigungseinrichtung
FI20115130A0 (fi) 2011-02-10 2011-02-10 Waertsilae Finland Oy Pakokaasusäiliö, polttomoottori ja scr-menetelmä
WO2013117230A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Toyota Motor Europe Nv/Sa Reduction agent injector
EP2935105B1 (de) * 2012-12-21 2017-07-26 AlzChem AG Ammoniakgasgenerator sowie verwendung desselben zur reduktion von stickoxiden in abgasen
US9926822B2 (en) * 2013-08-16 2018-03-27 Cummins Emission Solutions, Inc. Air curtain for urea mixing chamber
EP3175908B1 (en) * 2015-12-03 2020-07-15 Anua Clean Air International Limited A method and apparatus for cleaning a contaminated air stream in a reactor with marine shell material

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5444233A (en) * 1977-09-16 1979-04-07 Hitachi Ltd Apparatus to reduce nitrogen oxide in burnt exhaust gas
JPH06272539A (ja) * 1993-03-17 1994-09-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US5968464A (en) * 1997-05-12 1999-10-19 Clean Diesel Technologies, Inc. Urea pyrolysis chamber and process for reducing lean-burn engine NOx emissions by selective catalytic reduction
WO2004079171A1 (en) * 2003-03-01 2004-09-16 Imi Vision Limited Improvements in engine emissions
US20070245718A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Cheng C R Exhaust aftertreatment mixer with stamped muffler flange
CN101128653A (zh) * 2005-02-28 2008-02-20 卡特彼勒公司 排气混合系统
CN101180456A (zh) * 2005-05-20 2008-05-14 排放控制技术德国（奥格斯堡）有限公司 机动车辆的排气系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5380499A (en) * 1993-06-15 1995-01-10 The Babcock & Wilcox Company Combined heat exchanger and ammonia injection process
EP0655275B1 (de) 1993-11-26 1999-10-06 Sulzer Chemtech AG Statische Mischvorrichtung
US6361754B1 (en) * 1997-03-27 2002-03-26 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction
DE19946901A1 (de) 1999-09-30 2001-04-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Beaufschlagung eines strömenden Gases mit einem Reaktionsmittel
US6449947B1 (en) 2001-10-17 2002-09-17 Fleetguard, Inc. Low pressure injection and turbulent mixing in selective catalytic reduction system
WO2003100225A1 (en) * 2002-05-07 2003-12-04 Extengine Transport Systems Emission control system
JP2008196479A (ja) 2007-02-09 2008-08-28 Sulzer Chemtech Ag 排気ガス浄化システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5444233A (en) * 1977-09-16 1979-04-07 Hitachi Ltd Apparatus to reduce nitrogen oxide in burnt exhaust gas
JPH06272539A (ja) * 1993-03-17 1994-09-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US5968464A (en) * 1997-05-12 1999-10-19 Clean Diesel Technologies, Inc. Urea pyrolysis chamber and process for reducing lean-burn engine NOx emissions by selective catalytic reduction
WO2004079171A1 (en) * 2003-03-01 2004-09-16 Imi Vision Limited Improvements in engine emissions
CN101128653A (zh) * 2005-02-28 2008-02-20 卡特彼勒公司 排气混合系统
CN101180456A (zh) * 2005-05-20 2008-05-14 排放控制技术德国（奥格斯堡）有限公司 机动车辆的排气系统
US20070245718A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Cheng C R Exhaust aftertreatment mixer with stamped muffler flange

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103470348A (zh) * 2012-06-06 2013-12-25 佛吉亚排气系统有限公司 用于产生氨的设备
CN103470348B (zh) * 2012-06-06 2016-03-30 佛吉亚排气系统有限公司 用于产生氨的设备
CN103672397A (zh) * 2012-09-14 2014-03-26 佛吉亚排气系统有限公司 氨储存装置和装配有该装置的排气管线
CN103672397B (zh) * 2012-09-14 2017-07-21 佛吉亚排气系统有限公司 氨储存装置和装配有该装置的排气管线
CN106958477A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 埃贝斯佩歇排气技术有限责任两合公司 用于内燃机的排气设备和用于运行排气设备的方法
US10502111B2 (en) 2016-01-11 2019-12-10 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Exhaust system for an internal combustion engine and method for operating an exhaust system
CN108126730A (zh) * 2017-12-15 2018-06-08 中国第汽车股份有限公司 改善整体挤出式蜂窝催化剂导热系数的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2470759A1 (de) 2012-07-04
CN102472142B (zh) 2015-04-29
US20120087840A1 (en) 2012-04-12
WO2011000685A1 (de) 2011-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102472142B (zh) 用于净化含NOx废气的装置
JP5097475B2 (ja) 内燃機関の排気ガス流への少なくとも１種の反応物の添加方法および内燃機関の排気ガス流の処理装置
CN101443096B (zh) 用于制备气体混合物的方法和装置
US9731976B2 (en) Method for the production of ammonia from an ammonia precursor substance in order to reduce nitrogen oxides in exhaust gases
KR20080074741A (ko) 배기 가스 정화 시스템
US20030070424A1 (en) Impactor for selective catalytic reduction system
US9616383B2 (en) Compact selective catalytic reduction system for nitrogen oxide reduction in the oxygen-rich exhaust of 500 to 4500 kW internal combustion engines
JP2004514828A (ja) 側流尿素分解によって可能になるＮＯｘの選択触媒還元
US9687783B2 (en) Ammonia gas generator and use of the same for reducing nitrogen oxides in exhaust gases
US9695725B2 (en) Compact selective catalytic reduction system for nitrogen oxide reduction in the oxygen-rich exhaust of 500 to 4500 kW internal combustion engines
IL197162A (en) Thermal decomposition of urea in a sidestream of combustion flue gas using a regenerative heat exchanger
KR20160129085A (ko) 500 내지 4500 kw 내연 엔진의 산소-풍부 배기물 중의 질소 산화물 환원을 위한 소형의 실린더형 선택적 촉매 환원 시스템
WO2004079171A1 (en) Improvements in engine emissions
US20150013313A1 (en) Multistage plate mixer
CA2035441A1 (en) Method of atomizing a liquid and apparatus for implementing the method
CN203886401U (zh) 一种采用scr工艺的锅炉烟气脱硝系统
CN102042063A (zh) 一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置
CN203833626U (zh) 一种新型尿素热解制氨装置
HU216397B (hu) Berendezés oxigéntartalmú füstgázok karbamid felhasználásával történő katalitikus NOx-redukciójához

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150429

Termination date: 20160611

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee