DE102010016004A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Rauchgasreinigung bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Reinigen von bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen entstehenden Rauchgasen, insbesondere zum Betrieb von Wasserfahrzeugen und Bohrinseln, dadurch gekennzeichnet, dass
a) schwefelhaltige Rauchgase entstehend bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen als Verbrennungsrückstände in einen Reaktor 4, 4', 4'', 4''', 4'''' geleitet werden;
b) Rußpartikel und Stäube durch Adsorption oder Absorption an Sorptionsmittel in einem ersten Schritt aus dem Gasstrom abgetrennt werden;
c) schwefelhaltige Bestandteile durch Trockensorption in einem zweiten, nachfolgenden Schritt aus dem Gasstrom entfernt werden;
d) die Gase anschließend über einen Schornstein 9, 9', 9'', 9''' abgeführt werden, sowie Vorrichtung zur Reinigung von bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen entstehenden Rauchgasen, insbesondere zum Betrieb von Wasserfahrzeugen und Bohrinseln.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
  • Luftverschmutzungen durch Schiffe und Bohrinseln wurden in der Vergangenheit weniger Aufmerksamkeit gewidmet als beispielsweise Betriebsanlagen auf dem Land. Dies hat vor allem mit dem geringen Platzbedarf auf Schiffen zu tun.
  • Um den Schadstoffausstoss von Verbrennungsprodukten von Schiffen in die Luft zu verringern wurde in das Internationale Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe, kurz Marpol, 1997 eine Zusatzanlage 6 ergänzt, welche sich speziell mit der Luftverschmutzung von Schiffen beschäftigt und welche seit dem 19. Mai 2005 in Kraft getreten ist. In dieser Richtlinie, welche von der International Marine Organisation ausgearbeitet wurde, sind hohe Ansprüche an die Qualität der verwendeten Kraftstoffe und an spezielle Verbrennungssysteme gestellt. Zusätzlich wurden in diese Richtlinien unter Zusatz 6 spezielle Nordsee SOx-Emissionskontrollbereiche, sogenannte SECA's, ergänzt.
  • Zum Betreiben von großen Wasserfahrzeugen, wie Tanker, Luxusliner und Fähren wird nahezu ausschließlich Schweröl und Dieselkraftstoff eingesetzt, bei welchen während der Verbrennung Rauchgase mit hohem Schwefelgehalt gebildet werden. Gerade ein hoher Schwefelgehalt verhindert jedoch eine effiziente Nachverbrennung von entsprechenden Abgasen durch einen Katalysator. Schwefelhaltige Abgase sind als Katalysatorgift bekannt, welche den Katalysator in seiner Wirkungsweise behindern. Gleiches gilt für Russpartikel welche bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen auf Transportschiffen und auf Bohrinseln in größeren Mengen anfallen. Jedes Schiff hat einen individuellen Platzbedarf für entsprechende Abgasreinigungsanlagen. Dadurch kann eine großtechnische Abgasreinigung, wie sie in Industrieanlagen zum Einsatz kommen nicht per se auf einem Schiff installiert werden.
  • Die Erfindung setzt bei der Aufgabe an ein Verfahren zu schaffen, welches die Reinigung von bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoff entstehenden Rauchgasen ermöglicht und eine Vorrichtung, welche auf einem Schiff installierbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Verfahren des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung des Anspruchs 17.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Dabei ist dieses Verfahren insbesondere für entstehende Rauchgase beim Betrieb von Wasserfahrzeugen und Bohrinseln geeignet. Schwefelhaltige Rauchgase, welche bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen entstehen, werden als Verbrennungsrückstände beispielsweise von einem Motor in einen Reaktor über Gasleitungen geleitet. Die im Rauchgas enthaltenen Russpartikel und Stäube werde nun durch Absorption oder Adsorption an einem Sorptionsmittel in einem ersten Schritt aus dem Gasstrom abgetrennt. Anschließend folgt die Entfernung der schwefelhaltigen Bestandteile aus dem Gasstrom durch eine Trockensorption an einem Sorptionsmittel, welches gleichartig zum vorhergehenden Sorptionsmittel oder aber auch andersartig ausgestaltet sein kann. Um die Schadstoffemissionen der russ- und schwefelarmen Gase nunmehr weiter zu senken, wird das Gas über Gasleitungen zu einem Katalysator weitergeleitet. Nachdem die Gase durch den Katalysator geleitet wurden, werden sie durch einen Schornstein abgeführt. Die durch den Schornstein abgeführten Gase entsprechen nunmehr den Anforderungen, welche durch die SECA-Richtlinien und dem MARPOL-Übereinkommen getroffen wurde.
  • Das Verfahren kann ebenfalls auf Schiffsmotoren mit Turbolader, welche einen leichten Überdruck im Reaktor erzeugen, genutzt werden. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für einen Vollstrom an vom Motor wegführenden. Rauchgasen genutzt werden als auch nur für einen Teilstrom. Weitere Anwendungsmöglichkei ten sind fest installierte Landmaschinen, bei welchen Motore mit Schweröl- oder Dieselkraftstoff betrieben werden.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Abtrennung der Russpartikel und Stäube als auch die Trockensorption von schwefelhaltigen Bestandteilen jeweils in unterschiedlichen Reaktorbereichen in einem Reaktor erfolgt. Dabei sind die Reaktorbereiche vorzugsweise räumlich kompakt in einem einzigen Reaktorgehäuse angeordnet und der Stofftransport des Sorptionsmittels von einem in den anderen Bereich bleibt gewährleistet. Daraus ergeben sich konstruktive Vorteile der Anlagen, welche nach diesem Verfahren konstruiert und betrieben werden. Bereits verbrauchtes Sorptionsmittel kann dabei durch die Funktion eines Russpartikelfilters übernehmen und somit können Materialkosten als auch Materialvolumen in dem Reaktor deutlich gesenkt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem o. g. Verfahren kann eine Abtrennung von Russpartikeln und Stäuben und die Trockensorption von schwefelhaltigen Bestandteilen in jeweils räumlich voneinander getrennten Reaktorbereichen erfolgen. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Reaktor aufgrund seiner Größe in zwei oder mehr Bereiche getrennt werden muss oder wenn sich Aufnahmeräume für jeweils die beiden Einzelreaktoren im Schiff ergeben. Dabei ist es möglich, die beiden voneinander getrennten Reaktorbereiche durch Zuleitungen miteinander derart zu verbinden, dass das aus einem Reaktorbereich abgeführte Sorptionsmittel als Material zur Russpartikelfilterung im anderen Reaktorbereich eingesetzt wird.
  • Um eine Trennung der Russpartikelfilterung und der Entschwefelung von Rauchgasen in einer kompakten Bauweise in einem Reaktor umzusetzen, ist es von Vorteil, zumindest eine Sperrschicht zwischen zumindest einem ersten Reaktorbereich zur Abtrennung von Russpartikeln und zumindest einem zweiten Reaktorbereich zur Entfernung von schwefelhaltigen Bestandteilen vorzusehen.
  • Dabei sollte zwar der Gasdurchtritt behindert werden, jedoch nicht der vertikal verlaufende Stofftransport. Der Stofftransport, bzw. der Transport von Sorptionsmittel erfolgt dabei im Reaktor von oben nach unten, um die Reaktionsprodukte der Trockensorption abschließend in einem Auffangbehältnis zu sammeln.
  • Ein alternativer Verlauf des Stofftransportes des Sorptionsmittels von unten nach oben ist ebenfalls möglich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest ein Wärmetauscher im Reaktor angeordnet sein, wobei die aus dem Rauchgas gewonnene Wärmeenergie vorteilhaft zum Verflüssigen des Schiffstreibstoffs genutzt werden kann. Dabei ist das Verflüssigen des Schiffsdiesels stets erforderlich, da er sonst nicht verwendet werden kann. Somit ergibt sich zusätzlich eine apparative Vereinfachung und ein Raumgewinn durch Wegfall der erforderlichen Verflüssigungsanlage. Die gewonnene Wärmeenergie des etwa 150–200°C heißen Rauchgases kann auch für andere Bereiche effektiv eingesetzt werden.
  • Der Reaktor kann alternativ oder zusätzlich längsseitig durch zumindest eine Zwischenwand in zumindest zwei Bereiche unterteilt werden, einen Bereich zur Russpartikelfilterung und einen Bereich zur Entschwefelung von Rauchgasen. Die Fließgeschwindigkeit der beiden Sorptionsmittelschichtungen in den Bereichen können bei einem derartigen Aufbau unterschiedlich sein. Zudem können verbrauchte granulatartige Sorptionsmittelkörner aus dem Entschwefelungsbereich noch als Russpartikelfilter zum Einsatz kommen.
  • Somit kann auf materialsparende Weise ein einziges Sorptionsmittel zunächst zur Entschwefelung und anschließend als Russpartikelfilter genutzt werden.
  • Alternativ kann als Russpartikelfiltermaterial auch eine Opferschichtung beispielsweise aus Kalk oder Kieselstein verwendet werden um auf dieser Oberfläche Russpartikel abzuscheiden.
  • Das Sorptionsmittel vorteilhafterweise als kontinuierlich oder diskontinuierlich fließendes Schüttschichtgranulat eingesetzt werden, wobei die Granulatkörner einen Durchmesser von 1–8 mm aufweisen können.
  • Bei der Entschwefelung wird dabei vorteilhafterweise als Trockensorptionsmittel ein kalciumcarbonathaltiges Granulat eingesetzt, welches bei Anlagerung beispielsweise von Schwefeltrioxid Gips ausbildet.
  • Bei der Entschwefelung wird dabei vorteilhafterweise als Trockensorptionsmittel ein kalciumhydroxidhaltiges Granulat eingesetzt, welches saure Gase wie beispielsweise HCl vorteilhaft neutralisiert.
  • Die Reinigung des Rauchgases von Stickoxiden durch Trockensorption kann vorteihaft durch Harnstoffgranalien erfolgen, wobei NOx-Gase zu Stickstoff reduziert werden.
  • In den nachfolgenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsvarianten von Rauchgasreinigungsanlagen abgebildet, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt wird. Es zeigt:
  • 1 den Schaltplan einer Rauchgasreinigungsanlage mit zweistufig aufgebautem Reaktor,
  • 2 den Schaltplan einer Rauchgasreinigungsanlage mit einem einteilig aufgebauten Reaktor,
  • 3 den Schaltplan einer Rauchgasreinigungsanlage mit einem Reaktor, welcher in zwei einzelne Schichtfilteranlagen unterteilt ist, und
  • 4 eine Rauchgasreinigungsanlage, wobei die stufenweise Reinigung in jeweils zwei räumlich getrennte Reaktorbereiche erfolgt,
  • 5a bis 5d eine geschnittene Vorderansicht, eine geschnittene Rückansicht, eine geschnittene Seitenansicht und eine Perspektivansicht eines Schiffs mit einer entsprechenden Rauchgasreinigungsanlage.
  • 1 zeigt eine Rauchgasreinigungsanlage 1 für schweröl- und dieselkraftstoffbetriebene Motoren, beispielsweise auf Schiffen und Bohrinseln, in welcher zunächst das Rauchgas mit leichtem Überdruck aus dem Schiffsmotor 2 ausgestoßen wird und über eine Absperrklappe 3 in einen Bereich 4a eines mehrteilig aufgebauten Reaktor 4 geleitet wird. Dabei erfolgt die Messung der Rohgastemperatur durch den Messfühler T1. Im Reaktor 4 findet in Schritt eins eine Filterung von Russpartikeln statt. Diese lagern sich an porösen Granulatkörnern 5 an oder ein, welche durch eine Zuleitung Z1 in ein Silo 11 geleitet und von dort in den Reaktor 4 eingebracht werden.
  • In dem Reaktor sind Zwischenböden 20 derart verbaut, dass der Strömungsweg des Gases über ein Vielfaches der Breite des Reaktors 4 verlängert wird. Diese Zwischenböden 20, beispielsweise Stahlplatten, sind dabei derart zueinander beabstandet, dass ein Transportweg der Granulatkörner 5 möglich ist. Das Gas gelangt anschließend durch Umleitung, mit einer Temperaturkontrolle T2, in einen gesonderten Bereich des Reaktors 4b, in dem die zweite Stufe der Rausgasreinigung, die Schwefelminderung, vorgenommen wird. In dieser Stufe findet eine Trockensorption des schwefelhaltigen Rauchgases an Granulatkörnern, welche kalk- und kalkhydrathaltig sind. Während der Verbrennung entsteht Schwefel und schwefelhaltige Oxide (Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid), welche während der Überleitung über Kalziumcarbonat in Kalziumsulfate (Gips), Sulfate und weitere schwefelhaltige Oxidationsverbindungen (Thiosulfate) u. dgl. umgewandelt werden und in ein Auffangbehältnis 26 abschließend nach Austragung gelagert werden.
  • Das Sorptionsmittel kann dabei weitere Zuschlagstoffe enthalten, wie beispielsweise Kalziumhydroxid, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid, Eisenoxid und Aluminiumoxid. Dabei bewirkt beispielsweise Kalziumhydroxid eine zusätzliche Neutralisierung bei Sorption von sauren Gasbestandteilen wie HCl und HF zusätzlich zu den Schwefeloxiden. Fe2O3 und Al2O3 können zudem eine katalytische Nachverbrennung von Rauchgasbestandteilen ermöglichen. Die Sorption und die Neutralisierung kann durch Hydratanteile weiter erhöht werden.
  • Zum Entfernen von Stickoxiden aus dem Rauchgas durch Trockensorption können Harnstoffgranalien genutzt werden. Harnstoffgranalien sind vorzugsweise mit Harnstoff-dotierte Kalkkörner, es können aber auch andere saugfähige wärmeresistente Materialien als Trägermaterialien verwendet werden, die mit Harnstoff dotiert sind.
  • Eine weitere zusätzliche oder alternative Möglichkeit zur Beseitigung von Stickoxiden ist der Zusatz von Platin/Keramik-Verbindungen zum Sorptionsmittel.
  • Werden Harnstoffgranalien als ein Bestandteil des Sorptionsmaterial verwendet, so kann in den Bauteilen, beispielsweise in Kaskadenblöcken, in Kaskadenblechen und/oder in Sammelhauben der erfindungsgemäßen Reaktoren ein Katalysator integriert werden, um eine Entstickung bei den schiffstypischen Abgastemperaturen von etwa 150–200°C zu ermöglichen. Die Katalyse kann beispielsweise in einer Schüttschicht aus Katalysatorgranulat erfolgen.
  • Durch die Integration des Katalysators kann der Platz für eine Denitrifikationsanlage (DENOX-Anlage) zur Rauchgasentstickung auf Schiffen und auch auf Landanlagen vorteilhaft eingespart werden.
  • Das Sorptionsmaterial ist dabei nicht auf diese Zuschlagstoffe begrenzt und kann durch weitere Zuschlagstoffe ergänzt werden. Dabei wird ein Verbrauch an Sorptionsmaterial dadurch verhindert, dass stets eine konstante Menge an Granulatkörnern aus einem Reservoir oder Silo 11 zugeführt wird und verbrauchtes Granulat zunächst als Absorptionsmaterial und Adsorptionsmaterial als Russfilter der Stufe 1 genutzt wird und schließlich eine durch eine Austragungsöffnung abgegeben wird. Das Funktionsprinzip einer Schüttfilteranlage ist in Ausführungsbeispiel der 1 somit gegeben.
  • Eine Merkmal in diesem Ausführungsbeispiel ist dabei die Unterteilung des Reaktors in zwei getrennte Bereiche. Die Trennung erfolgt dabei über eine konstruktiv vorgegebene Sperrschicht 4c, welche dem Gasdruck einen so hohen Widerstand entgegenbringt, dass das Gas an dieser Schicht nicht in den darüber liegenden Bereich übertreten kann. Gleichzeitig ermöglicht die Sperrschicht 4c jedoch den Stofftransport des Granulats vom oberen Bereich in den unteren Bereich des Reaktors. Nach Durchlaufen der zwei Reinigungsstufen in dem Reaktor 4 wird das Gas, nach Temperaturkontrolle T3, mittels eines Ventilators 25 zum Katalysator 6 weitertransportiert und wird dabei durch eine Messeinrichtung 7 auf seinen Schwefel- und Russgehalt überprüft. Je nach Messergebnis kann der Ventilator 25 entsprechend geregelt werden und somit die Schwefel- und Russpartikelbelastung auf den Katalysator 6 gering zu halten. Da die Reaktivität des Granulats, insbesondere bei der Trockensorption von SOx-haltigen Gasen in Stufe zwei unter anderem von der Temperatur des Rauchgases und von der Zusammensetzung des verbrannten Schweröls im Schiffsmotor abhängt, ermöglicht ein Bypass 8, je nach Zusammensetzung des Rauchgases, ein Ableiten weniger schadstoffbelasteter Rauchgase direkt zum Katalysator 6 und von dort zu einem Schornstein 9. Dies kann vom Benutzer individuell eingestellt werden, um beispielsweise Sorptionsmaterial bei geringer Motorleistung zu sparen.
  • In 2 ist eine weitere Möglichkeit zur zweistufigen Reinigung von Schweröl- und Dieselrauchgasen auf Schiffen und Bohrinseln abgebildet. Dabei erzeugt ein Ventilator 25' in der Gasleitung 10' einen Unterdruck, wodurch entstehendes Rauchgas in einen Reaktor 4' geleitet wird. Dieser Reaktor 4' weist, anders als im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, keine räumliche Trennung der ersten und zweiten Stufe der Rauchgasreinigung auf. Das Gas wird über eine Vielzahl von Granulatschichten geleitet, wobei im unteren Teil der Schüttschichtanlage die Russpartikelfilterung und eine grobe SOx-Abscheidung erfolgt. Im Verlauf der Gasleitung durch den Reaktor erfolgt der Übergang der ersten Stufe in die zweite Stufe fließend, indem zunehmend SOx-Derivate an dem kalkhaltigen Granulat als Gips abgeschieden werden, während Russpartikel nur noch in geringen Teilen vorhanden sind. Während der Gastransport von unten nach oben im Reaktor verläuft, erfolgt der Granulattransport in der Gegenrichtung. Am Boden wird das Reaktionsprodukt überwiegend als Gips oder CaSO3 aus der Schüttschichtfilteranlage ausgetragen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist ein Reservoir 11' oder ein Silo für das Sorptionsmaterial vorgesehen. Ein automatischer Füllstandsmelder 12' ermöglicht die Steuerung der Austragsmenge an Granulat und informiert den Nutzer über den Füllstand. Nachdem der Schwefel- und Russpartikelgehalt des Rauchgases gemindert wurde, wird dieses zu einem Katalysator 6' weitergeleitet und von dort über einen Schornstein in die Umgebung abgegeben. Zudem erfolgt eine Temperatur- T1', T2' und Druckkontrolle 14'; 15' innerhalb des Reaktors. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Gestaltung der Ausführungsbeispiele ist, dass die jeweilige Anlage druckfest sein kann. Dies ist dadurch zu erklären, dass die Schiffsmotoren mit einem Turbolader betrieben werden können, welcher einen leichten Unterdruck erzeugt und dieser Unterdruck auf das Reaktorsystem übertragen wird.
  • In 3 ist eine Rauchgasreinigungsanlage 1'' abgebildet, in welcher der Reaktor 4'' in zwei Reaktorbereiche 2a'' und 2b'' durch eine Zwischenwand 16'' unterteilt ist. Die Zwischenwand verläuft vorzugsweise lotrecht im Reaktor 2''. Die Befüllung mit Sorptionsmaterial erfolgt hierbei auf nur einer Seite des Reaktors, während am Boden dieser Seite eine Schleife 17'' aufgebaut ist, welche einen Weitertransport des Granulats zum Kopfbereich der zweiten Seite des Reaktors ermöglicht. Somit wird bereits dasfür eine vollständige Schwefeladsorption ungeeignetes Granulatmaterial nochmals als Russfilter und zu einer groben Vorreinigung des schwefelhaltigen Rauchgases genutzt. Das Gas durchdringt somit zunächst den ersten Teil des Reaktors 4a'' und wird dann anschließend auf den zweiten Teil des Reaktors 4b'' übergeleitet, wobei im ers ten Teil des Reaktors eine Russpartikelfilterung und im zweiten Teil des Reaktors eine Minderung an schwefelhaltigen Rauchgasen erfolgt. Der Austrag an verbrauchtem Sorptionsmaterial erfolgt aus dem Reaktor am Boden des Russpartikelfilters. Im Anschluss an die Reinigung wird das Gas durch einen Ventilator zum Katalysator weitertransportiert, welcher für eine vollständige Verbrennung der restlichen Rauchgasbestandteile sorgt. Anschließend wird das Gas über einen Schornstein 9'' in die Umgebung abgeleitet.
  • In 4 ist ein Reaktor bzw. eine Rauchgasreinigungsanlage 1''' dargestellt, in welcher die Stufen der Russpartikelfilterung und der Entschwefelung des Rauchgases räumlich getrennt in zwei Reaktorbereichen 4a''', 4b''' mit zwei Reaktorgehäusen ablaufen. Hierbei erfolgt die Befüllung mit Sorptionsmaterial in ein Silo, welches sich am Kopf eines zweiten Reaktorbereichs 4b''' zur Entschwefelung des Rauchgases befindet. Nachdem das Sorptionsmaterial seine Aufgabe, also die Entschwefelung des Gases erfüllt hat und nur noch einen geringen Teil an schwefelhaltigen Abgasen aus dem Rauchgas herausfiltern kann, wird dieses in den ersten Reaktorbereichs 4a''' weitergeleitet, wo es das Silo oder das Reservoir 11''' am Kopf dieses Reaktorsbereichs abermals füllt. Die Granulatteilchen 5''' dienen nunmehr ausschließlich zur Russfilterung und zu einer Grobentschwefelung des Rauchgases. Nachdem die Granulatteilchen vollständig mit Schwefeloxiden beladen sind bzw. sich in Gips umgewandelt haben und zudem eine entsprechende Menge an Russpartikeln aufgenommen haben, werden sie aus der Schüttschichtfilteranlage am Boden in einen Austragsbehälter 18''' abgeführt. Weitere wesentliche Bestandteile der Rauchgasreinigungsanlage, wie beispielsweise der Ventilator 25''', Temperaturfühler 13''', Füllstandsfühler 12''' und automatisierte Schleusen 19''' zur Austragung des Sorptionsmaterials aus der Schüttschichtfilteranlage sind analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Eine Druckkontrolle 14''' erfolgt durch Drucksensoren, welche anschließend den Ventilator 25''' auf eine entsprechende Leistung regelt.
  • Die Schüttschichtfilteranlage kann durch einen Bypass 8''' umgangen werden, um bereits gering gelastete Schadstoffe oder nur geringe Mengen an Abgasen direkt zum Katalysator 6'' zu leiten und diese die Katalysatorfunktion nicht belasten.
  • Die 5a bis 5d stellen eine erfindungsgemäße Rauchgasreinigungsanlage 1'''' in einem Schiff dar. Die Rauchgasreinigungsanlage 1'''' entspricht im Wesentlichen den bereits beschriebenen Merkmalen der Ausführungsform oder Variante 1 in 1. Dabei weist wie in 5a ersichtlich, die Rauchgasreinigungsanlage einen unteren Bereich zur Russpartikelfilterung 4a'''' einen mittleren dünnen Bereich als Sperrschicht 4c'''' und einen oberen Bereich 4b'''' zur Rauchgasentschwefelung auf. Ein Silo 11'''' ermöglicht die Lagerung von Granulat 5'''', welches anschließend in den Bereich der Rauchgasentschwefelung 4b'''' abgegeben werden kann.
  • Nicht abgebildet sind hierbei der Dieselmotor und der Schornstein. Vom Motor ausgehend befindet sich ein Rohr 21 zur Ableitung des Rauchgases in die Rauchgasreinigungsanlage. Dieses Rohr führt über Rohrleitungen zunächst in den Russpartikelfilter 4a'''' der Rauchgasreinigungsanlage, wo sich Russpartikel an Granulatkörnern 5'''' anlagern. Ein Überleitungsrohr 22 ermöglicht die Umleitung des Rauchgases in die Entschwefelungsanlage 4b''''. Von der Entschwefelungsanlage weg wird das gereinigte Rauchgas nunmehr zum Katalysator 6'''' geleitet, der eine Nachverbrennung von verbranntem Treibstoff ermöglicht. Anschließend wird das Rauchgas überwiegend als Kohlendioxid an die Umgebung abgegeben.
  • Die Austragung des Granulats aus der Anlage erfolgt kontinuierlich oder diskontinuierlich. Eine Schältrommel steigert dabei die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Das anfallende Reaktionsprodukt kann anschließend durch eine Mühle aufgearbeitet werden und verhindert so eine Stauung des Reaktionsprodukts an der Ausgabeklappe am Boden des Reaktors.
  • Das Sorptionsmaterial kann beispielsweise auch aus Kalksteinsplit bestehen, welcher aus dem Vorratsreservoir vertikal zum Reaktor an den waagerecht angeordneten Zwischenböden vorbei durchrieselt.
  • Durch eine konstruktive Ausgestaltung der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann eine Reduzierung von Abluftgeräusche erfolgen. An Dieselmotoren, insbesondere auf Schiffen, sind abgasseitig Schalldämpfer vorgesehen. Diese reduzieren in Abhängigkeit von der Größe des Dieselmotors den Schallpegel. Diese Reduzierung der Abluftgeräusche kann durch eine Absorptionsschalldämpfung des Sorptionsmaterials erfolgen, wobei u. a. die Isolierung des Reaktors und/oder die Masse und Körnung des Sorptionsmaterials, beispielsweise des Kieselsteinsplitts, derart bestimmt werden kann, dass die zusätzlichen Schalldämpfer entfallen oder zumindest wesentlich verkleinert werden können. Somit erfolgt vorteilhaft eine Erniedrigung des Geräuschpegels zumindest auf einen Wert unter 45 dB bei 100 m. Dies führt wiederum zu einer apparativen Vereinfachung der Schüttschichtanlage und zu einer Platzeinsparung, was insbesondere auf Schiffen ein entscheidendes Kriterium ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Wärmetauscher in der Rauschgasreinigungsanlage integriert, um die Wärmeenergie des Rauchgases effizient zu nutzen. Besonders bevorzugt ist der Wärmetauscher in die Abgasreinigung integriert, wobei die Wärmemenge je nach Motortyp variiert, wobei die Wärmeenergie beispielsweise zum Verflüssigen des Dieseltreibstoffs genutzt werden kann. Die effektiv gewonnene bzw. genutzte Wärmeenergie liegt dabei zwischen 50–300 kW je MW des Motors.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Reinigen von bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen entstehenden Rauchgasen, insbesondere zum Betrieb von Wasserfahrzeugen und Bohrinseln, dadurch gekennzeichnet, dass a) schwefelhaltige Rauchgase entstehend bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen als Verbrennungsrückstände in einen Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4'''') geleitet werden; b) Russpartikel und Stäube durch Absorption oder Absorption an Sorptionsmittel in einem ersten Schritt aus dem Gasstrom abgetrennt werden; c) Schwefelhaltige Bestandteile durch Trockensorption in einem zweiten, nachfolgenden Schritt aus dem Gasstrom entfernt werden; d) die Gase anschließend über einen Schornstein (9, 9', 9'', 9''', 9'''') abgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Russpartikeln und Stäube und die Trockensorption von schwefelhaltigen Bestandteilen jeweils in getrennten Reaktorbereichen (4a, 4b, 4a', 4b', 4a'', 4b'', 4a''', 4b''' 4a'''', 4b'''') in einem Reaktorgehäuse eines Reaktors (4, 4', 4'', 4''', 4'''') erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Russpartikeln und Stäube und die Trockensorption von schwefelhaltigen Bestandteilen in jeweils räumlich voneinander getrennten Reaktorbereichen (4a''', 4b''') eines Reaktors (4''') erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Russpartikeln und Stäube und die Trockensorption von schwefelhaltigen Bestandteilen in einem Reaktor (4, 4'''') mit mindestens einer Sperrschicht (4c, 4c'''') zwischen mindestens einem ersten Reaktorbereich (4a, 4a'''') zur Abtrennung von Russpartikeln und mindestens einem zweiten Reaktorbereich (4b, 4b'''') zur Entfernung von schwefelhaltigen Bestandteilen erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4'''') ein Wärmeaustausch erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (4c, 4c'''') den Gasübertritt zwischen benachbarten Reaktorbereichen (4a, 4b, 4a'''', 4b'''') verhindert.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sperrschicht (4c, 4c'''') den Sorptionsmitteltransport zwischen den benachbarten Reaktorbereichen (4a, 4b, 4a'''', 4b'''') ermöglicht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom zur Abtrennung von Russpartikeln und Stäuben durch Adsorption oder Absorption an Sorptionsmittel zunächst in zumindest einen ersten Reaktorbereich (4a'') geleitet wird und anschließend zur Abtrennung von schwefelhaltigen Bestandteilen in zumindest einen zweiten Reaktorbereich (4b''), wobei die Bereiche durch zumindest eine Zwischenwand (16'') voneinander getrennt sind.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Russpartikeln und Stäuben und die Abtrennung von schwefelhaltigen Bestandteilen aus eingeleiteten Rauchgasen durch ein einziges Sorptionsmittel erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockensorption von schwefelhaltigen Gasen durch ein kontinuierlich oder diskontinuierlich fließendes Schüttschichtgranulat erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockensorption durch ein kalciumcarbonathaltiges Granulat erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockensorption durch ein kalciumhydroxidhaltiges oder calciumoxidhaltiges Granulat erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockensorption durch Harnstoffgranalien erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor verbrauchtes Sorptionsmittel aus dem Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4'''') ausgetragen wird und neues Sorptionsmittel aus einem Reservoir nachgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Überwachung des Füllstandes an Sorptionsmittel im Reservoir (11, 11', 11'', 11''', 11'''') erfolgt.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadstoffemissionen der rußarmen, schwefelarmen Gase mittels eines Katalysators (6, 6', 6'', 6''', 6'''') welcher im Anschluss an den Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4'''') vorgesehen ist, zusätzlich gesenkt werden.
  17. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüchen, zur Reinigung von bei der Verbrennung von Schweröl- und Dieselkraftstoffen entstehenden Rauchgasen, insbesondere zum Betrieb von Wasserfahrzeugen und Bohrinseln, mit mindestens einem Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4''''), welcher mit mindestens einem Sorptionsmittel befüllt ist und mindestens einer Gasleitungsvorrichtung (25, 25', 25'', 25'''), die strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (4, 4', 4'', 4''', 4'''') druckfest ist.
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