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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen
Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer
Verbrennungsanlage, unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel
umsetzbaren Vorläufersubstanz, mit einer Abgasleitung zur
Führung des Abgases, mit einem in der Abgasleitung angeordneten,
von dem Abgas durchströmbaren Reduktionskatalysator und
mit einem außerhalb der Abgasleitung angeordneten, separaten Aufbereitungsreaktor
zur im Wesentlichen thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz
in das Reduktionsmittel. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes
Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden
in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage.
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Eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion
der eingangs genannten Art ist aus der
WO 99/58230 A1 bekannt.
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Das
Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (auch SCR-Verfahren
genannt) hat sich zur Beseitigung von Stickoxiden mittlerweile als
ein technisch gut beherrschbares Verfahren etabliert, das zur Entstickung
von Abgasen einer Verbrennungsanlage, auch einer Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Dieselmotors, eingesetzt wird. Dabei werden die
in dem Abgas enthaltenen Stickoxide in Anwesenheit von Sauerstoff
an einem selektiv arbeitenden Reduktionskatalysator mittels eines
geeigneten Reduktionsmittels in molekularen Stickstoff und Wasser
umgesetzt. Als ein Reduktionsmittel hat sich Ammoniak gegenüber
anderen Reduktionsmitteln wie Kohlenwasserstoffen oder Cyanursäure
durchgesetzt.
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Da
Ammoniak eine stark riechende und in höherer Konzentration
auch toxische Verbindung darstellt existieren hinsichtlich dessen
Lagerung und Handhabung länderspezifische Vorschriften.
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Die
Verwendung des giftigen und intensiv riechenden Ammoniaks wird üblicherweise
vermieden, indem insbesondere eine wässrige Harnstofflösung thermisch
in Ammoniak umgesetzt wird.
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In
der
EP 0 487 886 B1 wird
eine Harnstofflösung zur thermischen Umsetzung in einem
separaten Aufbereitungsreaktor auf einen beheizten Verdampfer aufgebracht.
Bei einer solchen Vorgehensweise muss der Verdampfer mit zusätzlicher
Energie auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufgeheizt
werden.
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In
der
WO 99/58230 A1 wird
ein Verfahren angegeben, bei dem die für die Umsetzung
der Vorläufersubstanz erforderliche Energie verringert
wird, indem der Energieeintrag über ein Trägergas
erfolgt, in welches die Vorläufersubstanz, insbesondere
eine wässrige Harnstofflösung oder Ammoniakwasser, eingebracht
wird.
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Ausgehend
vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein möglichst Energie sparendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden unter Anwendung
einer in ein Reduktionsmittel umsetzbaren Vorläufersubstanz
anzugeben.
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Die
auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von
Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage
unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel umsetzbaren Vorläufersubstanz,
mit einer Abgasleitung zur Führung des Abgases, mit einem
in der Abgasleitung angeordneten, von dem Abgas durchströmbaren
Reduktionskatalysator und mit einem außerhalb der Abgasleitung
an geordneten, separaten Aufbereitungsreaktor zur im Wesentlichen thermischen
Umsetzung der Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel,
wobei der Aufbereitungsreaktor ein Mittel zur Abwärmeaufnahme
umfasst, welches an eine Komponente der Verbrennungsanlage ankoppelbar
ist.
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Im
Betrieb einer Verbrennungsanlage, beispielsweise einer Brennkraftmaschine,
wie z. B. eines Dieselmotors, entsteht Wärme, die häufig
ungenutzt als Abwärme über Komponenten der Verbrennungsanlage,
wie z. B. einen Motorblock oder einen Turbolader eines Dieselmotors,
an die Umgebung oder ein Kühlsystem abgegeben wird.
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Die
Erfindung nutzt nun gezielt die in einer Verbrennungsanlage entstehende
Abwärme als Energiequelle, um die Vorläufersubstanz
auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufzuheizen.
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Dazu
umfasst der Aufbereitungsreaktor ein Mittel zur Abwärmeaufnahme.
Das derartige Mittel überträgt insbesondere Abwärme
von einer "heißen" Komponente der Verbrennungsanlage an
den Aufbereitungsreaktor. Dazu ist das Mittel beispielsweise an eine
Komponente der Verbrennungsanlage ankoppelbar, z. B. an das Motorkühlsystem
oder den Motorblock, derart dass es von dieser Komponente Abwärme
aufnimmt und mit dieser den Aufbereitungsreaktor oder Teile des
Aufbereitungsreaktors, wie z. B. einen plattenförmigen
Verdampfer, aufheizt. Die thermische Energie des derart aufgeheizten
Aufbereitungsreaktors wird zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz
zur Verfügung gestellt. Somit wird, im Sinne einer wirtschaftlichen,
kostensparenden Arbeitsweise, die im Betrieb der Verbrennungsanlage ohnehin
anfallende Abwärme zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz
genutzt.
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Die
Vorläufersubstanz wird in den Aufbereitungsreaktor eingebracht
und ist beispielsweise als eine wässrige Harnstofflösung
oder als Ammoniakwasser gegeben. Bei einer Erhitzung z. B. des Harnstoffs über
eine gewisse Temperatur zerfällt dieser im Zuge einer Hydro-
und/oder Pyrolyse zu Ammoniak, welches letztlich als Reduktionsmittel
dem Reduktionskatalysator zugeführt wird.
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Das
Mittel zur Abwärmeaufnahme ist vorzugsweise aus einem thermisch
gut leitenden Material wie beispielsweise aus einem Metall oder
einem entsprechend modifiziertem Kunststoff gefertigt. Das Mittel
kann selbst ein Teilbereich, z. B. ein Metallboden des Aufbereitungsreaktors
sein, oder auf andere Weise thermisch mit dem Aufbereitungsreaktor
verbunden sein. Ist das Mittel beispielsweise als ein Teilbereich
des Aufbereitungsreaktors gegeben, ist für eine Abwärmeaufnahme
eine Anordnung des Aufbereitungsreaktors nahe an einer "heißen"
Komponente der Verbrennungsanlage sinnvoll.
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Vorzugsweise
ist das Mittel zur Abwärmeaufnahme als ein Wärmetauscher
ausgebildet. Bei einem derartigen Wärmetauscher wird die
Abwärme über ein Fluid, z. B. eine Flüssigkeit,
Dampf oder Gas, aufgenommen und zu dem Aufbereitungsreaktor transportiert.
Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen dem erwärmten
Fluid und dem Aufbereitungsreaktor wird Wärme von dem Fluid
an den Aufbereitungsreaktor übertragen. Der Wärmetauscher
umfasst dazu beispielsweise ein Wärmerohr, eine sog. "Heatpipe"
oder einen Flüssigkeitskreislauf. Mittels des Wärmetauschers
ist es insbesondere möglich, die Abwärme einer
Komponente über eine größere Distanz
hinweg an den Aufbereitungsreaktor heranzuführen, so dass
eine bauraumoptimierte Anordnung des Aufbereitungsreaktors möglich
ist.
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In
einer zweckmäßigen Ausführung ist an dem
Aufbereitungsreaktor zusätzlich eine Heizvorrichtung angeordnet.
Die zur Entstickung des Abgases, z. B. des Dieselmotors, notwendige
Menge an dem Reduktionsmittel ist häufig abhängig
von dem jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungsanlage. Bei einer
hohen Betriebsbelastung der Verbrennungsanlage fällt z.
B. häufig eine größere Menge an Stickoxiden
an als bei einer niedrigeren oder normalen Belastung. Mit einer
Heizvorrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich,
die thermischen Bedingungen für die Umsetzung weiter zu
verbessern, so dass z. B. auch ein betriebsbedingt hoher Reduktionsmittelbedarf
abgedeckt wird. Durch die Nutzung der Abwärme genügt
dazu allerdings eine Heizvorrichtung mit einer vergleichsweise geringen
Heizleistung, bzw. eine Heizvorrichtung, die nur entsprechend der momentanen
Betriebsbelastung zugeschaltet wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Abgabe der
Vorläufersubstanz in den Aufbereitungsreaktor eine Einspritzvorrichtung
vorgesehen. Die Vorläufersubstanz kann mittels der Einspritzvorrichtung
gezielt in den durch das Mittel zur Abwärmeaufnahme aufgeheizten,
für die Umsetzung optimalen Bereich des Aufbereitungsreaktor
dosiert werden. Für eine bedarfsgerechte Abgabe der Vorläufersubstanz
umfasst die Einspritzvorrichtung beispielsweise ein Regelventil,
dass z. B. in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
der Verbrennungsanlage die Abgabemenge der Vorläufersubstanz
steuert.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist zur Abgabe der
Vorläufersubstanz in den Aufbereitungsreaktor eine Einlaufvorrichtung
vorgesehen. Die Einlaufvorrichtung ist besonders kostengünstig
zu realisieren, da insbesondere die Kosten für zusätzliche
Komponenten zur Abgabe des Vorläufersubstanz entfallen.
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Zweckmäßigerweise
umfasst der Aufbereitungsreaktor eine zur thermischen Umsetzung
erwärmbare Verdampferwanne, welche einen an die Einlaufvorrichtung
angeschlossenen, schräg verlaufenden Einlaufbereich aufweist,
der in einen Auffangbereich mündet. Die Vorläufersubstanz
läuft also zunächst aus der Einlaufvorrichtung über
den schrägen Einlaufbereich in den Aufbereitungsreaktor.
Die Menge der abgegebenen Vorläufersubstanz wird dabei
z. B. so gewählt, dass ein gewisser Anteil der Vorläufersubstanz
schon während des Einlaufens in das Reduktionsmittel in
einer zur Entstickung des Abgases ausreichenden Menge umgesetzt
wird. Der nicht umgesetzte Anteil der Vorläufersubstanz
sammelt sich im Auffangbereich und bildet eine Art Reservoir, das zur
weiteren Umsetzung, z. B. bei einem betriebsbedingt erhöhten
Reduktionsmittelbedarf, zur Verfügung steht. Dazu wird
der Auffangbereich bedarfsabhängig beispielsweise mit einer
elektrischen Heizvorrichtung beheizt, derart dass die angesammelte
Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel umgesetzt wird.
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Alternativ
ist es ebenso möglich, die Menge der abgegebenen Vorläufersubstanz
bedarfsabhängig, z. B. in Abhängigkeit von einem
Betriebszustand der Verbrennungsanlage, zu variieren. Beispielsweise
wird die Abgabemenge so gewählt, dass die Vorläufersubstanz
bei einer normalen Betriebsbelastung schon während des
Einlaufens vollständig umgesetzt wird und sich erst bei
einer größeren Abgabemenge im Auffangbereich sammelt,
wo sie zur weiteren Umsetzung zur Verfügung steht. Insgesamt
ist es in dieser Ausführung vorteilhaft möglich,
eine für die Entstickung des Abgases der Verbrennungsanlage
bedarfsgerechte Menge an dem Reduktionsmittel zur Verfügung
zu stellen.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufbereitungsreaktor
zum Abführen des Reduktionsmittels an eine von einem Hilfsgas
durchströmbare Hilfsgasleitung geschaltet. Der bei der
Umsetzung der Vorläufersubstanz, insbesondere deren Hydrolyse,
sich aufbauende Dampfdruck ist gegebenenfalls ausreichend, um das
Reduktionsmittel abzuführen. Jedoch kann es dabei betriebsbedingt
zu Schwankungen bei der Abführung kommen. Mittels einer
Hilfsgasströmung ist es vorteilhaft möglich, eine
kontinuierliche Abführung des Reduktionsmittels zu gewährleisten,
so dass es dem Reduktionskatalysator gleichmäßig
zugeführt wird. Dazu wird ein gegenüber dem Reduktionsmittel
inertes Gas, z. B. Luft oder Abgas, beispielsweise angesaugt, derart
dass das Hilfsgas durch die Hilfsgasleitung in Richtung des Reduktionskatalysators
strömt.
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Zur
Erzeugung einer Hilfsgasströmung ist es beispielsweise
auch möglich die Hilfsgasleitung in Art einer "Bypass-Leitung"
an die Abgasleitung anzuschließen. Dabei wird ein Teilstrom
des Abgases aus der Abgasleitung abgezweigt, so dass dieser abgezweigte
Teilstrom als Hilfsgasströmung durch den Aufbereitungsreaktor
in Richtung des Reduktionskatalysators strömt. In diesem
Fall ist zur Erzeugung der Hilfsgasströmung insbesondere
keine Absaug- oder Pumpvorrichtung notwendig.
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Die
Hilfsgasströmung durchquert den Aufbereitungsreaktor und
nimmt das Reduktionsmittel mit. Das entstehende Hilfsgas-/Reduktionsmittel-Gemisch
kann als weitestgehend kontinuierliche Strömung dem Reduktionskatalysator
zugeführt werden. Dazu ist zweckmäßigerweise
die Hilfsgasleitung stromabwärts des Reduktionskatalysators
an die Abgasleitung angeschlossen, so dass das Reduktionsmittel
mit dem zu entstickenden Abgas durch den Reduktionskatalysator strömt.
Insbesondere bei einem Aufbau des Reduktionskatalysators aus einzelnen Monolithen
wird das Reduktionsmittel dem Reduktionskatalysator jeweils vor
den einzelnen Monolithen zugeführt. Damit wird eine homogene
Verteilung des Reduktionsmittels über das zur Verfügung
stehende Katalysatorvolumen ermöglicht, wodurch die katalytische
Wirkung des Reduktionskatalysators optimal ausgenutzt werden kann.
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Vorzugsweise
umfasst der Aufbereitungsreaktor zur Unterstützung der
Umsetzung einen Hydrolysekatalysator, der stromauf des Reduktionskatalysators
angeordnet ist. Der Hydrolysekatalysator ist beispielsweise vor
einem Auslass des Aufbereitungsreaktors angeordnet. Ebenso ist eine
Anordnung in der Hilfsgasleitung stromauf des Reduktionskatalysators
möglich. Selbstverständlich kann der Hydrolysekatalysator
auch in dem Aufbereitungsreaktor, beispielsweise direkt über
einem Verdampfer oder der Verdampferwanne angeordnet werden. Mit
dem Hydrolysekatalysator lässt sich die Umsetzung der Vorläufersubstanz
in dem Aufbereitungsreaktor weiter verbessern. Die Bildung von Ablagerungen
durch Zwischenprodukte, die bei einer nicht vollständigen Umsetzung
der Vorläufersubstanz entstehen können, wird somit
wirkungsvoll vermieden.
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Bei
der Abgabe der Vorläufersubstanz mittels einer Einspritzvorrichtung
ist der Hydrolysekatalysator vorzugsweise zwischen der Einspritzvorrichtung
und einem zur thermischen Umsetzung erwärmbaren Bereich
des Aufbereitungsreaktors angeordnet. Der erwärmbare Bereich
ist z. B. ein plattenförmiger Verdampfer oder eine erwärmbare
Verdampferwanne des Aufbereitungsreaktors. In dieser Anordnung wird
die Vorläufersubstanz also durch den Hydrolysekatalysator
hindurch auf z. B. die heiße Verdampferwanne gespritzt.
Vorzugsweise ist der Hydrolysekatalysator dabei in Einspritzrichtung
unter einer Hilfsgasleitung angeordnet. In dieser Anordnung wird
sichergestellt, dass die "verdampfte" Vorläufersubstanz
erst nach dem Kontakt mit dem Hydrolysekatalysator von der Hilfsgasströmung
abgeführt wird. Dadurch wird die Bildung von Ablagerungen
in nachgeordneten Komponenten der Vorrichtung wirkungsvoll vermieden.
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Die
auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch die Merkmale des auf ein Verfahren gerichteten Patentanspruchs. Demnach
wird eine in ein Reduktionsmittel umsetzbare Vorläufersubstanz
in einem separaten Aufbereitungsreaktor im Wesentlichen thermisch
in das Reduktionsmittel umgesetzt und anschließend wird
das Reduktionsmittel zur Reaktion mit den Stickoxiden dem Abgas
vor einem Reduktionskatalysator beigegeben, wobei Abwärme
einer Komponente der Verbrennungsanlage zur Erhitzung auf den Aufbereitungsreaktor übertragen
wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen finden sich in den auf das Verfahren
bezogenen Unteransprüchen. Dabei können die für
die Vorrichtung geschilderten Vorteil sinngemäß auf
das Verfahren übertragen werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer
Darstellung:
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1 eine
Verbrennungsanlage mit einer angeschlossenen Vorrichtung zur katalytischen
Reduktion der Stickoxide des Abgases,
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2 eine
Detailansicht eines Aufbereitungsreaktors und
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3 eine
Detailansicht eines Aufbereitungsreaktor in einer weiteren Ausführungsform.
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In 1 ist
eine Verbrennungsanlage 2 dargestellt, die mit einer Vorrichtung 4 zur
Entstickung der Abgase 6 ausgestattet ist. Gemäß 1 ist
an der Verbrennungsanlage 2 eine Abgasleitung 8 zur Abführung
der in der Verbrennungsanlage 2 entstehenden Abgase 6 angeordnet.
Das Abgas 6 wird über die Abgasleitung 8 zu
einem Reduktionskatalysator 10 geführt und durchströmt
diesen. Der Reduktionskatalysator 10 ist insbesondere ein
DeNOx-Katalysator, mit dem die im Abgas 6 enthaltenen Stickoxide
mit einem Reduktionsmittel 12 nach dem Verfahren der selektiven
katalytischen Reduktion (SCR) zu umweltfreundlichem Stickstoff und
Wasser umgesetzt werden. Als Reduktionsmittel 12 wird insbesondere
Ammoniak verwendet.
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Da
Ammoniak eine stark riechende und in höherer Konzentration
auch toxische Verbindung darstellt, wird das benötigte
Ammoniak in der Vorrichtung 4 aus einer "harmlosen" Vorläufersubstanz 16, hier
aus einer wässrigen Harnstofflösung, gewonnen. Dazu
wird die Vorläufersubstanz 16 in einem separaten
Aufbereitungsreaktor 18 thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt.
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Die
Vorläufersubstanz 16 befindet sich dazu in wässriger
Form in einem Vorratsbehälter 20, aus dem sie über
eine Zuleitung 22 in den Aufbereitungsreaktor 18 abgegeben
und in diesen mittels einer Einspritzvorrichtung 31 gemäß 2 eingespritzt
wird. Die eingespritzte Vorläufersubstanz 16 wird
in dem Aufbereitungsreaktor 18 thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt,
beispielsweise hydrolysiert.
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Zur
thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz 16,
d. h. der Harnstofflösung, ist es notwendig, die Vorläufersubstanz 16 auf
eine zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufzuheizen. Dazu umfasst der
Aufbereitungsreaktor 18 ein Mittel 24 zur Abwärmeaufnahme.
Mit dem Mittel 24 wird Abwärme der Verbrennungsanlage 2 genutzt,
um den Aufbereitungsreaktor 18, beziehungsweise Teilbereiche
des Aufbereitunsreaktors 18, wie beispielsweise eine Verdampferwanne,
zur erhitzen. Die thermische Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 in
das Reduktionsmittel 12 wird somit energiesparend realisiert,
da die im Betrieb der Verbrennungsanlage 2 ohnehin anfallende
Abwärme zur Erwärmung der Vorläufersubstanz 16 genutzt
wird.
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Das
Mittel 24 zur Abwärmeaufnahme ist insbesondere
als ein Wärmetauscher 26 ausgebildet. Der Wärmetauscher 26 umfasst
insbesondere einen Flüssigkeitskreislauf. Die Abwärme
von der Verbrennungsanlage 4 oder von Komponenten der Verbrennungsanlage 4 wird
in diesem Kreislauf von der Flüssigkeit aufgenommen und
zu dem Aufbereitungsreaktor 18 transportiert. Aufgrund
des Temperaturunterschieds gibt die erwärmte Flüssigkeit
Wärme an den kühleren Aufbereitungsreaktor 18 ab.
Die dadurch abgekühlte Flüssigkeit wird wieder
zur Verbrennungsanlage 4 transportiert, wo sie wiederum durch
Abwärme erwärmt wird.
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Das
in dem Aufbereitungsreaktor 18 hergestellte Reduktionsmittel 12 wird
dann aus dem Aufbereitungsreaktor 18 über eine
Hilfsgasleitung 28 abgeführt, mithilfe einer in
der Hilfsgasleitung 28 erzeugten Hilfsgasströmung.
Dazu ist die Hilfsgasleitung 28 in Art einer "Bypass-Leitung"
an die Abgasleitung 8 angeschlossen, derart dass über
eine Einführleitung 29 der Hilfsgasleitung 28 ein
Teilstrom des Abgases 6 aus der Abgasleitung 8 abgezweigt
und durch den Aufbereitungsreaktor 18 geleitet wird.
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Das
Hilfsgas, hier der abgezweigte Teilstrom des Abgases 6,
durchquert den Aufbereitungsreaktor 18 und reißt
dabei das Reduktionsmittel 12 mit sich. Das entstehende
Reduktionsmittel-Hilfsgas-Gemisch verlässt den Aufbereitungsreaktor 18 über
einen Auslass 30, wo es stromabwärts des Reduktionskatalysators 10 in
die Abgasleitung 8 eingeführt wird. Mit der Abgasströmung
wird das Reduktionsmittel 12 dann in den Reduktionskatalysator 10 transportiert,
wo es für die katalytischen Prozesse zur Verfügung
steht.
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In 2 ist
eine Detailansicht des in 1 dargestellten
Aufbereitungsreaktors 18 dargestellt. Der Aufbereitungsreaktor 18 umfasst
eine Einspritzvorrichtung 31, einen Hydrolysekatalysator 36, 36' und
eine Verdampferwanne 34.
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Zur
Erhitzung der Verdampferwanne 34 ist diese mit einem Mittel 24 zur
Abwärmeaufnahme thermisch verbunden. Das Mittel 24 umfasst
hier ein aus Metall gefertigtes Bodenelement des Aufbereitungsreaktors 18.
Der Aufbereitungsreaktor ist dabei auf einem Motorblock 32 der
Verbrennungsanlage angeordnet, so dass Abwärme des Motorblocks 32 von
dem Mittel 24, d. h. dem Bodenelement des Aufbereitungsreaktors 18,
aufgenommen und mit dieser die Verdampferwanne 34 erhitzt
wird.
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Über
die Einspritzvorrichtung 31 wird die Vorläufersubstanz 16 auf
die erhitzte Verdampferwanne 34 des Aufbereitungsreaktors 18 gespritzt.
Die auf die erhitzte Verdampferwanne 34 gespritzte Vorläufersubstanz 16 verdampft
sozusagen auf der Verdampferwanne 34 und wird dabei thermisch
in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt.
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Bei
unzureichender Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 können
unter Umständen Zwischenprodukte entstehen, die zur Bildung von
Ablagerungen in Komponenten der Vorrichtung 4 führen
können. Um die Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 in dem
Aufbereitungsreaktor 18 zu verbessern, um damit die Bildung
von Ablagerungen zu vermeiden, umfasst der Aufbereitungsreaktor 16 einen
Hydrolysekatalysator 36, 36'.
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Der
Hydrolysekatalysator 36 ist dabei zwischen der Verdampferwanne 34 und
der Einspritzvorrichtung 31 angeordnet. Die Vorläufersubstanz 16 wird
also durch den Hydrolysekatalysator 36 hindurch auf die
Verdampferwanne 34 gespritzt. Auf der erwärmten
Verdampferwanne 34 "verdampft" die Vorläufersubstanz 16.
Der überwiegende Teil der Vorläufersubstanz 16 wird
dabei thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt. Die
Umsetzung in das Reduktionsmittel 12 ist hierbei in der
Regel nicht vollständig, so dass z. B. Zwischenprodukte
der Umsetzung entstehen. Das bei der "Verdampfung" entstehende Gemisch
aus Reduktionsmittel 12, Zwischenprodukten und Resten an
Vorläufersubstanz 16 wird aufgrund des Dampfdrucks
abgeführt und strömt dabei durch den Hydrolysekatalysator 36.
Durch den Kontakt mit dem Hydrolysekatalysator 36 werden
insbesondere Zwischenprodukte weiter hydrolysiert und dabei in das
Reduktionsmittel 12 umgesetzt.
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Nach
dem Durchtritt durch den Hydrolysekatalysator 36 wird das
Reduktionsmittel 12 von der Hilfsgasströmung 38 erfasst
und mit dieser in Richtung des Auslasses 30 des Aufbereitungsreaktors 18 transportiert.
Alternativ ist der Hydrolysekatalysator 36 an dem Auslass 30 angeordnet,
in der Figur als Hydrolysekatalysator 36' dargestellt.
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Über
die an dem Auslass 30 angeschlossene Hilfsgasleitung 28 wird
das Hilfsgas-Reduktionsmittel-Gemisch zu dem Reduktionskatalysator 10 abgeführt
und letztlich, wie aus 1 ersichtlich, über
die Abgasleitung 8 zu dem Reduktionskatalysator 10 transportiert.
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In 3 ist
ein Aufbereitungsreaktor 40 in einer weiteren Ausführungsform
dargestellt.
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Im
Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Aufbereitungsreaktor 18 wird
hier die Vorläufersubstanz 16 nicht eingespritzt,
sondern sie wird mittels einer Einlaufvorrichtung 42 in
den Aufbereitungsreaktor 18 eingebracht.
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Beim
Einbringen läuft die Vorläufersubstanz 16 aus
der Einlaufvorrichtung 42 auf die Verdampferwanne 34.
Diese umfasst hierzu einen schräg verlaufenden Einlaufbereich 44,
der an die Einlaufvorrichtung 42 angeschlossen ist.
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Der
Einlaufbereich 42 wird über ein als ein Wärmetauscher
gegebenes Mittel 24 zur Abwärmeaufnahme erhitzt,
so dass die über den Einlaufbereich 42 fließende
Vorläufersubstanz 16 schon zu einem großen
Teil in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt wird. Um die
Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 während
des Einlaufens weiter zu verbessern, ist insbesondere zur Vergrößerung
der Oberfläche des Einlaufbereichs 42 diese zusätzlich
aufgeraut oder alternativ mit einer oberflächenvergrößernden
Beschichtung versehen. Dadurch verringert sich insbesondere die
Fließgeschwindigkeit der Vorläufersubstanz 16 während
des Einlaufens, so dass für eine Umsetzung der über
den Einlaufbereich 42 fließenden Vorläufersubstanz 16 mehr
Zeit zur Verfügung steht und sich entsprechend der während
des Einlaufens umgesetzte Anteil der Vorläufersubstanz 16 weiter
erhöht.
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Der
währende des Einlaufens nicht umgesetzte Anteil der Vorläufersubstanz 16 sammelt
sich in einem an den Einlaufbereich 42 anschließenden Auffangbereich 46 der
Verdampferwanne 34.
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Der
Auffangbereich 46 der Verdampferwanne 34 ist an
eine Heizvorrichtung 48 gekoppelt. Im Falle eines z. B.
betriebsbedingt erhöhten Reduktionsmittelbedarfs wird der
Auffangbereich 46 mittels der Heizvorrichtung 48 beheizt,
so dass die im Auffangbereich 46 gesammelte Vorläufersubstanz 16 thermisch
in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 99/58230
A1 [0002, 0007]
- - EP 0487886 B1 [0006]