DE102009051299A1 - Reducing device for reducing ammonia content in exhaust gases, and for cleaning exhaust gases produced during nitriding, has apparatus for splitting and burning of ammonia in exhaust gas, where two separate stages are connected - Google Patents

Reducing device for reducing ammonia content in exhaust gases, and for cleaning exhaust gases produced during nitriding, has apparatus for splitting and burning of ammonia in exhaust gas, where two separate stages are connected Download PDF

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Abstract

The reducing device (10) has an apparatus for splitting and burning of ammonia in an exhaust gas. Two separate stages (15,36) are configured, where the stages are connected by a connecting line (34). The former stage is formed as a gap retort (16), and is equipped with a heater (28). The former stage is heated up to a certain temperature. A supply (42) for oxygen-containing gas is controlled by an oxygen sensor (50).

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Abgasreinigungsanlage zur Reduzierung des NH3-Gehaltes in Abgasen mit einer Vorrichtung zum Spalten und Verbrennen von im Abgas enthaltenem NH3.The present invention relates to an exhaust gas purification system for reducing the NH 3 content in exhaust gases with a device for cracking and burning of NH 3 contained in the exhaust gas.

Die Ammoniakemissionen betrugen in Deutschland 2005 insgesamt ca. 619 × 103 Tonnen und sollen im Rahmen des „Nationalen Programms zur Verminderung der Ozonkonzentration und zur Einhaltung der Emissionshöchstmengen” basierend auf der NEC-Richtlinie 2001/81/EG bis 2010 auf 550 × 103 Tonnen gesenkt werden. Maßgebend für die nationale Begrenzung von Emissionen aus industriellen Prozessen sind die Bestimmungen des Bundes-Emissionsschutzgesetzes und der zugehörigen TA-Luft.In 2005, ammonia emissions in Germany totaled approximately 619 × 10 3 tonnes and are to be assessed under the "National Program for the Reduction of Ozone Concentration and for Observing the Emission Ceiling Levels" based on the NEC Directive 2001/81 / EC until 2010 be lowered to 550 × 10 3 tons. Decisive for the national limitation of emissions from industrial processes are the provisions of the Federal Emission Protection Act and the associated TA-Luft.

Diese Vorschriften legen fest, dass der Grenzwert für Ammoniak in Abgasen 30 mg pro Kubikmeter, was 40 ppm entspricht, nicht übersteigen soll. Ammoniakhaltige Abgase entstehen beispielsweise bei Nitrierprozessen zur Behandlung von Oberflächen von Metallteilen, wie z. B. dem einfachen Nitrieren, dem Oxinitrieren oder dem Nitrocarburieren. Bei bestimmungsgemäßem Betrieb einer solchen Ofenanlage darf in Ergänzung zu dem vorstehend genannten Grenzwert während einer Betriebsstunde der Massenstrom von 0,15 kg pro Stunde NH3 nicht überschritten werden.These requirements stipulate that the limit value for ammonia in exhaust gases should not exceed 30 mg per cubic meter, which corresponds to 40 ppm. Ammonia-containing exhaust gases, for example, in nitriding processes for the treatment of surfaces of metal parts, such. As the simple nitriding, oxynitriding or nitrocarburizing. During normal operation of such a furnace, the mass flow of 0.15 kg per hour of NH 3 must not be exceeded in addition to the above-mentioned limit value during one hour of operation.

Problematisch ist, dass insbesondere bei den Anfahrprozessen der Nitrieröfen extrem hohe NH3-Konzentrationen im Abgas auftreten können, die durch eine Verbrennung über eine Fackel und/oder einen Ringbrenner nicht zu beseitigen sind. Dies hängt damit zusammen, dass die Zersetzung von NH3 bei einer Temperatur oberhalb 400°C beginnt, weil Ammoniak ab dieser Temperatur anfängt, thermodynamisch instabil zu werden, wobei es an katalytisch wirkenden Oberflächen nach der bekannten Reaktionsgleichung 2NH3 → N2 + 3H2 zerfällt. Eine Zersetzung des NH3 während einer Verbrennung funktioniert nur dann, wenn genügend Wasserstoff im Abgas vorhanden ist, dessen exothermer Verbrennungsvorgang die zum Zersetzen notwendige Temperatur bereitstellt. Insbesondere bei hohen Ammoniakkonzentrationen im Abgas ist dies aber ausgeschlossen, da die Flammentemperatur bei einer Verbrennung unter Zugabe von Erdgas oder Propan zu ungleichmäßig und zu niedrig ist. Nur bei genügend hohem H2-Gehalt im Abgas kann der Restammoniak annähernd rückstandsfrei durch Verbrennungsreaktionen zerfallen.The problem is that, in particular during the start-up processes of the nitriding furnaces, extremely high NH 3 concentrations in the exhaust gas can occur which can not be eliminated by combustion via a torch and / or a ring burner. This is due to the fact that the decomposition of NH 3 begins at a temperature above 400 ° C, because ammonia begins to become thermodynamically unstable from this temperature, it being at catalytic surfaces according to the known reaction equation 2NH 3 → N 2 + 3H 2 decays. A decomposition of the NH 3 during combustion only works if there is enough hydrogen in the exhaust gas whose exothermic combustion process provides the temperature necessary for decomposition. However, this is precluded especially at high ammonia concentrations in the exhaust gas, since the flame temperature is too uneven and too low during combustion with the addition of natural gas or propane. Only if the H 2 content in the exhaust gas is sufficiently high can the residual ammonia decompose almost without residues by means of combustion reactions.

Aus dem Stand der Technik ist eine Abgasreinigungsanlage der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher in ausschließlich kontinuierlichem Betrieb das Abgas über einen Ringbrenner geleitet wird, wobei sich noch eine bessere Verbrennung erreichen lässt, wenn das Abgas in einer Vorkammer über einen Pilotbrenner geleitet und anschließend über den bereits erwähnten Ringbrenner verbrannt wird. Allerdings können beide Varianten nicht die geforderten Mindestgrenzen im Abgas erreichen, insbesondere nicht bei einem diskontiniuierlichen Nitrierprozess, bei welchem das NH3-Aufkommen im Abgas je nach Prozessstatus stark schwanken kann. Problematisch hierbei ist auch, dass die Abgastemperaturen selbst je nach Verfahrensschritt im Nitrierofen, als welche das Aufheizen unter NH3, das Haltezeit-Nitrieren, das Abkühlen unter NH3 und das Freispülen mit N2 genannt werden können, sehr verschieden sind und insbesondere während der Haltezeit durch größere H2-Konzentrationen sehr hohe Abgastemperaturen entstehen, die die Bildung von unerwünschtem NOx im Abgas begünstigen.From the prior art, an exhaust gas purification system of the aforementioned type is known in which in exclusively continuous operation, the exhaust gas is passed through a ring burner, with even better combustion can be achieved when the exhaust passed in a pre-chamber via a pilot burner and then over the already mentioned ring burner is burned. However, both variants can not reach the required minimum limits in the exhaust gas, in particular not in a discontinuous nitriding process in which the NH 3 emissions in the exhaust gas can vary greatly depending on the process status. Another problem here is that the exhaust gas temperatures themselves, depending on the process step in the nitriding, as which the heating under NH 3 , the holding time nitriding, the cooling under NH 3 and the purging with N 2 can be called, are very different and especially during the Holding time by larger H 2 concentrations very high exhaust gas temperatures arise, which favor the formation of undesirable NO x in the exhaust gas.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Abgasreinigungsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorgeschriebenen Grenzwerte für Ammoniak in Abgasen eingehalten werden können, ohne dass es zur Bildung von NOx kommt.The object of the present invention is to improve an exhaust gas purification system of the type mentioned in that the prescribed limits for ammonia in exhaust gases can be maintained without causing the formation of NO x .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Abgasreinigungsanlage gelöst, bei welcher die Vorrichtung zum Spalten und Verbrennen des im Abgas enthaltenen NH3 zwei räumlich getrennte Stufen mit einer sie verbindenden Verbindungsleitung aufweist, wobei eine erste Stufe als Spaltretorte ausgebildet und mit einer Heizung versehen ist, welche die erste Stufe auf eine Temperatur aufheizt, bei welcher sich NH3 aufspaltet, und die zweite Stufe als Brennkammer ausgebildet und mit einer Zufuhr für sauerstoffhaltiges Gas versehen ist, so dass das abgespaltete H2 verbrennt.According to the invention the object is achieved by an exhaust gas purification system in which the device for splitting and burning the NH 3 contained in the exhaust gas has two spatially separated stages with a connecting line connecting them, wherein a first stage is formed as a slot retort and provided with a heater which the first stage heats up to a temperature at which splits NH 3 , and the second stage is formed as a combustion chamber and provided with a supply of oxygen-containing gas, so that the split H 2 burns.

Es hat sich gezeigt, dass sich durch die räumliche Trennung von Spaltretorte und Verbrennungskammer auch bei stark schwankendem NH3-Anteil im Abgas eine nahezu rückstandsfreie Reinigung des Abgases von NH3 erreichen lässt. Die Spaltretorte sorgt für eine Vergleichmäßigung der Temperatur, bevor die aufgespaltenen Gasfraktionen N2 und H2 der Verbrennungskammer zugeleitet werden und sorgt dafür, dass in der Verbrennungskammer immer ein hinreichender H2-Anteil vorhanden ist. Die Verbrennung lässt sich einfach durch die Zufuhr an sauerstoffhaltigem Gas in die Verbrennungskammer regeln.It has been shown that it is possible to achieve almost residue-free cleaning of the exhaust gas of NH 3 by the spatial separation of the fracture site and the combustion chamber, even in the case of strongly fluctuating NH 3 content in the exhaust gas. The cleavage retorts equalize the temperature before the split gas fractions N 2 and H 2 are fed to the combustion chamber and ensures that there is always a sufficient H 2 content in the combustion chamber. The combustion can be easily controlled by the supply of oxygen-containing gas into the combustion chamber.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die beiden Stufen der Vorrichtung thermisch gekoppelt sind.Particularly preferred is an embodiment in which the two stages of the device are thermally coupled.

Durch die thermische Kopplung wird erreicht, dass in der Verbrennungskammer durch die exotherme Verbrennung des Wasserstoffes entstehende Wärme dort nicht für ein übermäßiges Temperaturniveau sorgt, das die Gefahr der Bildung von NOx nach sich ziehen könnte, während andererseits die in der Verbrennungskammer entstehende Wärme dazu genutzt werden kann, das NH3 in der Spaltretorte in seine Gasbestandteile aufzuspalten. Die in der Spaltretorte vorgesehen Heizung, die in der Regel elektrisch arbeitet, kann daher im Betrieb in der Regel in ihrer Leistung stark reduziert werden, wenn der Reinigungsprozess angelaufen ist. The thermal coupling ensures that heat generated in the combustion chamber by the exothermic combustion of the hydrogen there does not provide for an excessive temperature level, which could entail the risk of the formation of NO x , while on the other hand uses the heat generated in the combustion chamber can be split, the NH 3 in the cleavage pie in its gas components. The heating provided in the cleaving site, which usually operates electrically, can therefore be greatly reduced in its performance in operation, as a rule, when the cleaning process has started.

Vorzugsweise sind die beiden Stufen mit einer sie gemeinsam umgebenden Wärmedämmung versehen, um einerseits Wärmeverluste zu vermeiden und das Temperaturgefälle andererseits zwischen der Spaltretorte und der Verbrennungskammer möglichst gering zu halten.Preferably, the two stages are provided with a heat insulation surrounding them, on the one hand to avoid heat losses and the other hand, to keep the temperature gradient between the slot web and the combustion chamber as low as possible.

Als besonders bevorzugt hat sich eine Ausführungsform erwiesen, bei welcher eine Stufe die andere Stufe umgibt, vorzugsweise die zweite Stufe die erste Stufe ringförmig oder glockenförmig umgibt, um einen besonders guten Wärmeübergang zwischen den Stufen zu ermöglichen.An embodiment has proven to be particularly preferred in which one stage surrounds the other stage, preferably the second stage surrounds the first stage in an annular or bell-shaped manner in order to allow particularly good heat transfer between the stages.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zufuhr für das sauerstoffhaltige Gas mittels einer Sauerstoffsonde oder Lambdasonde geregelt ist, so dass in der zweiten Stufe eine stöchiometrische Verbrennung abläuft.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the supply for the oxygen-containing gas is regulated by means of an oxygen probe or lambda probe, so that in the second stage a stoichiometric combustion takes place.

Die stöchiometrische Verbrennung erlaubt einerseits die vollständige Verbrennung des als Spaltprodukt vorliegenden Wasserstoffes, ohne dass die NOx-Bildung ansteigen kann.On the one hand, the stoichiometric combustion allows complete combustion of the hydrogen present as a fission product, without the formation of NO x being able to increase.

Für den Fall, dass das Abgas nur temporär NH3 enthält und im übrigen sonstige, brennfähige oder nichtbrennfähige Gase enthalten kann, besitzt die Abgasreinigungsanlage vorzugsweise einen Bypass, der zu einer Abfackelvorrichtung führt. Damit ist es nicht notwendig, die Abgasreinigungsanlage, die für die NH3-Reinigung des Abgases konzipiert ist, mit sonstigen Gasen zu belasten.In the event that the exhaust gas only temporarily contains NH 3 and may otherwise contain other, combustible or non-combustible gases, the emission control system preferably has a bypass, which leads to a flaring device. Thus, it is not necessary to burden the emission control system, which is designed for the NH 3 purification of the exhaust gas, with other gases.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der ersten Stufe und/oder der zweiten Stufe ein Temperaturfühler zur Überwachung der jeweiligen Temperatur vorgesehen ist.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that in the first stage and / or the second stage, a temperature sensor is provided for monitoring the respective temperature.

Die Temperaturüberwachung der ersten Stufe, d. h. der Spaltretorte, kann zweckmäßig sein, um dort bestimmte Mindesttemperaturen sicherzustellen, die für eine vollständige Zersetzung des NH3 in N2 und H2 und zur Selbstentzündung in der zweiten Stufe bei Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas notwendig sind. Eine zweckmäßige Temperaturgrenze liegt bei 750°C, oberhalb derer sich das Gasgemisch unter Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas selbständig entzündet und verbrennt.The first stage temperature monitoring, ie, the cleavage site, may be useful to insure there certain minimum temperatures necessary for complete decomposition of the NH 3 into N 2 and H 2 and for autoignition in the second stage upon supply of oxygen-containing gas. An expedient temperature limit is 750 ° C, above which ignites the gas mixture automatically under supply of oxygen-containing gas and burns.

Hinsichtlich der Verbrennungskammer kann eine Temperaturüberwachung sinnvoll sein, um einen unkontrollierten Temperaturanstieg zu vermeiden, der die Bildung von NOx fördern könnte. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Temperatur in der zweiten Stufe auf unterhalb 1.000°C einzustellen. Die Regelgröße kann hierbei die Menge an zugeführtem sauerstoffhaltigem Gas, in der Regel Luft, sein, wobei zu einer Senkung der Temperatur der Strom an sauerstoffhaltigem Gas, der der Verbrennungskammer in der zweiten Stufe zugeleitet wird, verkleinert wird.With regard to the combustion chamber, temperature monitoring may be useful to avoid an uncontrolled increase in temperature that could promote the formation of NO x . It has proven to be expedient to adjust the temperature in the second stage below 1000 ° C. The control variable may be the amount of supplied oxygen-containing gas, usually air, wherein to reduce the temperature of the stream of oxygen-containing gas, which is fed to the combustion chamber in the second stage, is reduced.

Vorteilhaft ist es ferner, in der ersten Stufe, d. h. in der Spaltretorte, katalytisch wirksame Oberflächen vorzusehen, über welche das Abgas strömt, um den Spaltvorgang zu fördern, ohne dass ein überhöhtes Temperaturniveau erforderlich wäre.It is also advantageous, in the first stage, d. H. in the splitting retort, to provide catalytically effective surfaces over which the exhaust gas flows to promote the splitting operation without requiring an excessive temperature level.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der zuvor erörterten Abgasreinigungsanlage zur Reinigung von bei Nitrierprozessen vorhandenen Abgasen. Bei Nitrierprozessen benötigt man, wie bereits vorher erwähnt, relativ große Mengen an NH3, die allerdings nicht kontinuierlich anfallen. Mit den beiden Kammern bietet die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage die Möglichkeit, ein bestimmtes Gasvolumen zu Puffern und zu reinigen, so dass sie ideal für den Einsatz bei Nitrierprozessen geeignet ist.The present invention also relates to the use of the previously discussed exhaust gas purification system for purifying exhaust gases present in nitration processes. In nitration processes, as already mentioned, relatively large amounts of NH 3 are required, although these do not occur continuously. With the two chambers, the exhaust gas purification system according to the invention offers the possibility of buffering and purifying a certain gas volume, so that it is ideally suited for use in nitriding processes.

Zur Vermeidung von Salzbildung in der Abgaszuleitung zu der ersten Stufe ist es von Vorteil, wenn die Temperatur des Abgases in der Zuleitung zwischen dem Nitrierofen und der Abgasreinigungsanlage auf über 70°C gehalten wird.To avoid salt formation in the exhaust gas feed line to the first stage, it is advantageous if the temperature of the exhaust gas in the supply line between the nitriding and the exhaust gas purification system is maintained above 70 ° C.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnung näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen.In the following, reference will be made to an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings.

Die Abbildung zeigt eine Abgasreinigungsanlage 10 zur weitestgehenden Beseitigung von NH3, das im Abgas eines Nitrierofens vorhanden ist, wo es bei den üblichen Nitrierprozessen anfällt. Das Abgas wird der Anlage 10 über eine Abgasleitung 12 zugeleitet.The picture shows an emission control system 10 for the most extensive removal of NH 3 , which is present in the exhaust gas of a nitriding furnace, where it is obtained in the usual Nitrierprozessen. The exhaust gas is the plant 10 via an exhaust pipe 12 fed.

An einer Verzweigung 14 gabelt sich die Abgasleitung 12 in eine zu einer Spaltretorte 16 führenden Abgasleitung 18 und eine Bypassleitung 20, in welcher ein Bypassmagnetventil 22 angeordnet ist. Damit ist es möglich, das Ofenabgas an der Abgasreinigungsanlage 10 vorbeizuleiten, wenn es keine NH3-Konzentrationen enthält, die eine Abgasreinigung erforderlich machen würden. Sofern brennbare Gase im Abgas enthalten sind, kann dieses unmittelbar beispielsweise einer Abfackelvorrichtung zugeleitet werden, die nicht dargestellt ist.At a junction 14 forks the exhaust pipe 12 in one to a cleavage pie 16 leading exhaust pipe 18 and a bypass line 20 in which a bypass solenoid valve 22 is arranged. This makes it possible to remove the kiln exhaust gas from the emission control system 10 to pass by, if it is contains no NH 3 concentrations that would require exhaust gas purification. If flammable gases are contained in the exhaust gas, this can be supplied directly, for example, a flaring, which is not shown.

Die Abgasleitung 18 ist vor dem Erreichen der Spaltretorte 16, die eine erste Stufe der Abgasreinigungsanlage 10 bildet, über ein Freigabemagnetventil 24 geführt, mit welchem die Abgaszufuhr zu der Spaltretorte 16 unterbrochen werden kann. Ferner ist eine Abgasdrucküberwachung 26 vorgesehen.The exhaust pipe 18 is before reaching the cleavage pie 16 , which is a first stage of the emission control system 10 makes, via a release solenoid valve 24 led, with which the exhaust gas supply to the Spaltretorte 16 can be interrupted. Furthermore, an exhaust pressure monitoring 26 intended.

Die Spaltretorte 16 besteht im wesentlichen aus einer Kammer, die innenseitig mit katalytisch wirksamen Oberflächen versehen ist. Eine elektrische Heizung 28, die die Wandung der Spaltretorte 16 großflächig umgibt, sorgt für eine Aufheizung der eingeleiteten Abgase auf eine Temperatur von wenigstens 750°C, oberhalb derer die Aufspaltung des NH3 in Wasserstoff und Stickstoff in Verbindung mit den katalytisch wirksamen Oberflächen und die nachfolgende Selbstentzündung gewährleistet ist. Um im kontinuierlichen Betrieb die Verweilzeit zu erhöhen und die wirksamen Oberflächen zu vergrößern, ist die Spaltretorte mit einer Umlenkwandung 30 ausgebildet.The Spattretorte 16 consists essentially of a chamber which is provided on the inside with catalytically active surfaces. An electric heater 28 which is the wall of the split web 16 covers a large area, ensures heating of the introduced exhaust gases to a temperature of at least 750 ° C, above which the splitting of the NH 3 in hydrogen and nitrogen is ensured in conjunction with the catalytically active surfaces and the subsequent auto-ignition. In order to increase the residence time in continuous operation and to increase the effective surfaces, the cleavage gate with a deflection wall 30 educated.

Ein erster Temperaturfühler 32 überwacht das Temperaturniveau in der Spaltretorte 16 und meldet den erfassten Temperaturwert an eine Steuer- und Regeleinheit 34, auf die später noch näher eingegangen wird.A first temperature sensor 32 monitors the temperature level in the slat retort 16 and reports the detected temperature value to a control unit 34 , which will be discussed later.

Die in der Spaltretorte entstehenden Spaltprodukte werden mittels einer Verbindungsleitung 34 in eine zweite Stufe 36 der Abgasreinigungsanlage 10 übergeleitet, die innenseitig als Brennkammer 38 ausgebildet ist. Die Brennkammer verfügt wiederum über mehrere Umlenkwandungen 40, die in einem kontinuierlichen Betrieb die Verweilzeit der Gase in der Brennkammer 38 erhöhen.The cleavage products formed in the cleavage cake are by means of a connecting line 34 in a second stage 36 the emission control system 10 passed over, the inside as a combustion chamber 38 is trained. The combustion chamber in turn has several deflection walls 40 in a continuous operation, the residence time of the gases in the combustion chamber 38 increase.

Die Verbrennung des abgespalteten Wasserstoffes in der Brennkammer 38 wird durch die dosierte Zuleitung von Luft ermöglicht, wobei eine Luftzuleitung 42 über Ventile 43 in die Brennkammer 38 mündet. Diese Ventile 43 können von der Steuer- und Regeleinheit 34 gesteuert werden oder auf einen bestimmten Wert voreingestellt werden. Die Luftzufuhr verfügt über ein Luftregelventil 44 sowie eine Luftdrucküberwachung 46, sodass die Steuer- und Regeleinheit 34 die Luftzufuhr zur Brennkammer 38 exakt dosieren kann.The combustion of the split-off hydrogen in the combustion chamber 38 is made possible by the metered supply of air, with an air supply 42 over valves 43 into the combustion chamber 38 empties. These valves 43 can be from the control unit 34 be controlled or preset to a certain value. The air supply has an air control valve 44 as well as an air pressure monitoring 46 so the control unit 34 the air supply to the combustion chamber 38 can dose exactly.

Die zur optimalen Steuerung des Verbrennungsablaufes notwendigen Kenngrößen sind zum einen die Temperatur in der Brennkammer, die durch einen zweiten Temperaturfühler 48 erfasst wird, sowie zum anderen die Gemischzusammensetzung, die mit Hilfe eines Sauerstoffsensors 50 erfasst wird. Angestrebt wird die stöchiometrische Verbrennung, die zum einen eine vollständige Verbrennung des in den Spaltprodukten enthaltenen H2 ermöglicht und zum anderen der Bildung von NOx in der Brennkammer 38 entgegenwirkt. Wird z. B. eine Temperaturerhöhung mittels des zweiten Temperaturfühlers 48 festgestellt, die über einer als kritisch geltenden Grenze von 1.00000 liegt, kann durch Verminderung der Luftzufuhr durch Betätigen des Luftregelventils 44 die Temperatur gesenkt und damit der Bildung von NOx entgegengewirkt werden.The parameters necessary for the optimal control of the combustion process are on the one hand the temperature in the combustion chamber, that of a second temperature sensor 48 and, secondly, the mixture composition obtained by means of an oxygen sensor 50 is detected. The aim is the stoichiometric combustion, which on the one hand allows complete combustion of the H 2 contained in the fission products and on the other hand, the formation of NO x in the combustion chamber 38 counteracts. If z. B. a temperature increase by means of the second temperature sensor 48 can be found above a critical limit of 1.00000, by reducing the air supply by operating the air control valve 44 lowered the temperature and thus counteract the formation of NO x .

Nach dem Verbrennen in der Brennkammer 38 verlassen die Reaktionsprodukte, bei denen es sich praktisch ausschließlich um reinen Stickstoff und Wasserstoff handelt, über eine Abgasleitung 52 die Abgasreinigungsanlage, die sich mit der Bypassleitung 20 vereint. Es hat sich gezeigt, dass sich mit den Regeleingangsgrößen Temperatur in der Spaltretorte 16, Temperatur in der Verbrennungskammer 38 sowie Gemischzusammensetzung die Abgasreinigung des NH3-haltigen Abgases durch die Stellgrößen Luftzufuhr und Abgaszufuhr zu der Anlage derart gut regeln lässt, dass im Abgas praktisch kein NH3 mehr nachgewiesen werden konnte.After burning in the combustion chamber 38 Leave the reaction products, which are almost exclusively pure nitrogen and hydrogen, via an exhaust pipe 52 the emission control system that deals with the bypass line 20 united. It has been shown that with the control input temperature in the gap retort 16 , Temperature in the combustion chamber 38 As well as mixture composition, the exhaust gas purification of the NH 3 -containing exhaust gas by the manipulated variables air supply and exhaust gas supply to the system can regulate so well that virtually no NH 3 could be detected in the exhaust gas.

Die gezeigte Anordnung der Abgasreinigungsanlage 10 ist beispielhaft. Insbesondere kann die erste Stufe 15, die die Spaltretorte 16 bildet, räumlich vollständig von der Brennkammer 38 umgeben sein, wobei lediglich eine Wandung die beiden Stufen der Abgasreinigungsanlage voneinander trennt. Der Vorteil ist, dass die in der Verbrennungskammer 38 entstehende Reaktionswärme dazu genutzt werden kann, in der Spaltretorte das im Abgas enthaltene NH3 in N2 und H2 aufzuspalten, so dass die Leistung der elektrischen Heizung 28 im Betrieb beträchtlich verringert werden kann. Die zweite Stufe 36 umgibt dabei die erste Stufe 15 vorzugsweise ring- oder glockenförmig.The arrangement of the emission control system shown 10 is exemplary. In particular, the first stage 15 that the slat retorts 16 forms, spatially completely from the combustion chamber 38 be surrounded, with only one wall separating the two stages of the emission control system from each other. The advantage is that in the combustion chamber 38 Resulting heat of reaction can be used to split in the cleavage site in the exhaust gas contained NH 3 in N 2 and H 2 , so that the power of the electric heater 28 can be considerably reduced during operation. The second stage 36 surrounds the first stage 15 preferably annular or bell-shaped.

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  • NEC-Richtlinie 2001/81/EG bis 2010 [0002] NEC Directive 2001/81 / EC until 2010 [0002]

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Abgasreinigungsanlage zur Reduzierung des NH3-Gehalts in Abgasen mit einer Vorrichtung zum Spalten und Verbrennen von im Abgas enthaltenen NH3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zwei räumlich getrennte Stufen (15, 36) mit einer sie verbindenden Verbindungsleitung (34) aufweist, wobei eine erste Stufe (15) als Spaltretorte (16) ausgebildet und mit einer Heizung (28) versehen ist, welche die erste Stufe (15) auf eine Temperatur aufheizt, bei welcher sich NH3 aufspaltet, und die zweite Stufe (36) als Verbrennungskammer (38) ausgebildet und mit einer Zufuhr (42) für sauerstoffhaltiges Gas versehen ist, so dass das abgespaltete H2 verbrennt.Emission control system for reducing the NH 3 content in exhaust gases with a device for cracking and burning NH 3 contained in the exhaust gas, characterized in that the device ( 10 ) two spatially separated stages ( 15 . 36 ) with a connecting line connecting them ( 34 ), wherein a first stage ( 15 ) as a cleavage site ( 16 ) and with a heater ( 28 ), which is the first stage ( 15 ) heats up to a temperature at which NH 3 splits, and the second stage ( 36 ) as a combustion chamber ( 38 ) and with a supply ( 42 ) is provided for oxygen-containing gas, so that the split H 2 burns. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stufen (15, 36) der Vorrichtung (10) thermisch gekoppelt sind.Emission control system according to claim 1, characterized in that the two stages ( 15 . 36 ) of the device ( 10 ) are thermally coupled. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stufen (15, 36) mit einer sie gemeinsam umgebenden Wärmedämmung versehen sind.Emission control system according to claim 2, characterized in that the two stages ( 15 . 36 ) are provided with a thermal insulation surrounding them together. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Stufe (36) die andere Stufe (15) umgibt.Exhaust gas purification system according to one of the preceding claims, characterized in that the one stage ( 36 ) the other stage ( 15 ) surrounds. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe (36) die erste Stufe (15) ringförmig oder glockenförmig umgibt.Emission control system according to claim 4, characterized in that the second stage ( 36 ) the first stage ( 15 ) surrounds annular or bell-shaped. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr (42) für das sauerstoffhaltige Gas mittels eines Sauerstoffsensors (50) oder dergleichen geregelt ist, so dass in der zweiten Stufe eine stöchiometrische Verbrennung abläuft.Exhaust gas purification system according to one of the preceding claims, characterized in that the supply ( 42 ) for the oxygen-containing gas by means of an oxygen sensor ( 50 ) or the like, so that a stoichiometric combustion takes place in the second stage. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass (20, 22) vorgesehen ist, der zu einer Abfackelvorrichtung führt.Exhaust gas purification system according to one of the preceding claims, characterized in that a bypass ( 20 . 22 ) is provided, which leads to a flaring device. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe (15) und/oder der zweiten Stufe (36) ein Temperaturfühler (32, 48) zur Überwachung der jeweiligen Temperatur vorgesehen ist.Exhaust gas purification system according to one of the preceding claims, characterized in that in the first stage ( 15 ) and / or the second stage ( 36 ) a temperature sensor ( 32 . 48 ) is provided for monitoring the respective temperature. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der ersten Stufe (15) auf oberhalb 750°c eingestellt ist.Emission control system according to claim 8, characterized in that the temperature in the first stage ( 15 ) is set above 750 ° c. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der zweiten Stufe (36) auf unterhalb 1.000°C eingestellt ist.Emission control system according to claim 8, characterized in that the temperature in the second stage ( 36 ) is set below 1000 ° C. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe (15) in der Spaltretorte (16) katalytisch wirksame Oberflächen vorgesehen sind, über welche das Abgas strömt.Exhaust gas purification system according to one of the preceding claims, characterized in that in the first stage ( 15 ) in the cleavage pie ( 16 ) catalytically effective surfaces are provided, via which the exhaust gas flows. Verwendung einer Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reinigung von bei Nitrierprozessen entstehenden Abgasen.Use of an emission control system ( 10 ) according to one of the preceding claims for the purification of exhaust gases produced in nitration processes. Verwendung einer Abgasreinigungsanlage (10) in Nitrierprozessen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Abgases zwischen dem Nitrierofen und der Abgasreinigungsanlage (10) auf über 70°C gehalten wird.Use of an emission control system ( 10 ) in nitriding processes according to claim 12, characterized in that the temperature of the exhaust gas between the nitriding furnace and the exhaust gas purification plant ( 10 ) is kept above 70 ° C.
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