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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. Sei 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 Vorlaufersubstanz, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung oder Ammoniakwasser, eingebracht wird.
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Aus der
DE 197 20 209 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxiden an einem SCR-Katalysator in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei in einem druckfesten Konverter, der in den Kühlwasserkreislauf eingebunden sein kann, thermolytisch aus einem Stoffgemisch Ammoniak als Reduktionsmittel abgespalten wird.
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Auch die Offenlegungsschrift
DE 42 00 514 A1 offenbart ein Verfahren zur katalytischen Entstickung von Abgasen nach dem sogenannten SCR Verfahren, wobei dem Abgas flüchtige Spaltprodukte eines Reduktionsmittels zugesetzt werden. Dazu wird das Reduktionsmittel außerhalb des Abgaskanals in einen Abgasnebenstrom eingebracht und durch diesen thermisch in die flüchtigen Spaltprodukte zerlegt.
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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.
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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, gemäß Anspruch 1 und einem entsprechenden Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, gemäß Anspruch 9.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgerüstet 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, wobei der Aufbereitungsreaktor zum Abführen des Reduktionsmittels an eine von einem Hilfsgas durchströmbare Hilfsgasleitung geschaltet ist. Weiterhin umfasst der Aufbereitungsreaktor einen zur Abwärmeaufnahme an die Komponente der Verbrennungsanlage angekoppelten Wärmetauscher und eine Verdampferwanne, wobei der Wärmetauscher thermisch mit der Verdampferwanne verbunden ist, die zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel vorgesehen ist.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage, wird eine in ein Reduktionsmittel umsetzbare Vorläufersubstanz in einem separaten Aufbereitungsreaktor im Wesentlichen thermisch in das Reduktionsmittel umgesetzt und anschließend das Reduktionsmittel zur Reaktion mit den Stickoxiden dem Abgas vor einem Reduktionskatalysator beigegeben. Dazu wird die Vorläufersubstanz aus einem separat angeordneten Vorratsbehälter in den Aufbereitungsreaktor abgegeben und das Reduktionsmittel über eine, an den Aufbereitungsreaktor angeschlossene und von einem Hilfsgas durchströmbare, Hilfsgasleitung abgeführt.
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Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Abwärme einer Komponente der Verbrennungsanlage zur Erhitzung auf den Aufbereitungsreaktor mittels eines Wärmetausch-Prozesses an eine mit einem Wärmetauscher thermisch verbundene Verdampferwanne des Aufbereitungsreaktors übertragen wird und die Vorläufersubstanz mittels der Verdampferwanne thermisch in das Reduktionsmittel umgesetzt wird.
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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 einen Wärmetauscher. der insbesondere Abwärme von einer ”heißen” Komponente der Verbrennungsanlage an den Aufbereitungsreaktor überträgt. Dazu ist der Wärmetauscher an eine Komponente der Verbrennungsanlage angekoppelt, z. B. an das Motorkühlsystem oder den Motorblock, derart dass er von dieser Komponente Abwärme aufnimmt und mit dieser den Aufbereitungsreaktor, insbesondere eine zur thermischen Umsetzung erwärmbare Verdampferwanne, aufheizt.
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Der Wärmetauscher ist vorzugsweise aus einem thermisch gut leitenden Material wie beispielsweise aus einem Metall oder einem entsprechend modifiziertem Kunststoff gefertigt. Der Wärmetauscher kann selbst ein Teilbereich, z. B. ein Metallboden des Aufbereitungsreaktors sein, oder auf andere Weise thermisch mit dem Aufbereitungsreaktor verbunden sein. Ist Der Wärmetauscher 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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Bei dem vorgeschlagenen Wärmetauscher kann die Abwärme beispielsweise auch über ein Fluid, z. B. eine Flüssigkeit, Dampf oder Gas, aufgenommen und zu dem Aufbereitungsreaktor transportiert werden. 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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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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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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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 die zur thermischen Umsetzung erwärmbare Verdampferwanne einen an die Einlaufvorrichtung angeschlossenen, schräg verlaufenden Einlaufbereich, 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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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 stromaufwärts 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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Weitere, insbesondere auf das Verfahren bezogene vorteilhafte Ausführungen finden sich in den auf das Verfahren bezogenen Unteransprüchen. Dabei können die für die Vorrichtung geschilderten Vorteile 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 44 wird über ein als ein Wärmetauscher gegebenes Mittel 24 zur Abwärmeaufnahme erhitzt, so dass die über den Einlaufbereich 44 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 44 diese zusätzlich aufgeraut oder alternativ mit einer oberflächenvergrößernden Beschichtung versehen. Dadurch verringert sich insbesondere die Fließgeschwindigkeit der Vorlaufersubstanz 16 während des Einlaufens, so dass für eine Umsetzung der Uber den Einlaufbereich 44 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 44 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.
