DE102011001366A1 - Catalyst, useful for flue gas treatment in a plant for thermal treatment of mineral raw materials, comprises multiple honeycomb shaped catalyst elements supported on supporting structure - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysator für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe mit einer Vielzahl von wabenförmigen Katalysatorelementen, die an einer Tragstruktur gehaltert sind.The invention relates to a catalyst for the flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials with a plurality of honeycomb catalyst elements, which are supported on a support structure.
Wabenförmige Katalysatorelemente sind üblicherweise quaderförmig ausgebildet und bestehen beispielsweise aus 13 × 13 Kanälen mit einer Länge von wenigstens 300 mm. Aus der Praxis ist es bekannt, mehrere dieser Katalysatorelemente in Modulkisten anzuordnen, wobei beispielsweise 6 × 12 Katalysatorelemente in einer aus Stahlblech hergestellten Kiste auf einem Rost aufgestellt werden. In Querrichtung stützten sich die Elemente untereinander und an den Seitenwänden der Kiste ab. Da die keramischen Katalysatorelemente gewisse Toleranzen aufweisen, werden Streifen von Hochtemperatur-Glasfasermatten zwischen die Elemente eingelegt. Die entstehende Packung wird verpresst, sodass die Streifen die Toleranzen ausgleichen und eine dichte Packung der Katalysatorelemente entsteht. Außerdem verhindern die Streifen, dass es bei den bruchempfindlichen Katalysatorelementen zu Beschädigungen, beispielsweise durch Kantentragen, kommt.Honeycomb-shaped catalyst elements are usually cuboid and consist for example of 13 × 13 channels with a length of at least 300 mm. From practice it is known to arrange several of these catalyst elements in modular boxes, for example, 6 × 12 catalyst elements are placed in a crate made of sheet steel on a grid. In the transverse direction, the elements supported each other and on the side walls of the box. Since the ceramic catalyst elements have certain tolerances, strips of high temperature glass fiber mats are inserted between the elements. The resulting package is pressed so that the strips compensate for the tolerances and a dense packing of the catalyst elements is formed. In addition, the strips prevent damage to the break-sensitive catalyst elements, for example due to edge wear.
Diese Art der Fertigung der Modulkisten ist relativ aufwendig und führt beim Verpressen der Katalysatorelemente auch immer wieder zum Bruch von einzelnen Elementen.This type of production of modular boxes is relatively expensive and leads to the compression of the catalyst elements again and again to the breakage of individual elements.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Anordnung und Halterung der Katalysatorelemente zu verbessern.The invention is therefore based on the object to improve the arrangement and mounting of the catalyst elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of
Der erfindungsgemäße Katalysator für die Rauchgasbehandlung in einer Anlage zur thermischen Behandlung mineralischer Grundstoffe weist eine Vielzahl von wabenförmigen Katalysatorelementen auf, die an einer Tragstruktur aufgehängt sind.The catalyst according to the invention for the flue gas treatment in a plant for the thermal treatment of mineral raw materials has a multiplicity of honeycomb-shaped catalyst elements which are suspended on a supporting structure.
Durch diese Art der Halterung kann auf das aufwendige Verpressen der Katalysatorelemente verzichtet werden. Auch der Toleranzausgleich zwischen den Elementen ist jederzeit gewährleistet, da die Elemente im aufgehängten Zustand immer ein wenig ausweichen können. Es werden außerdem keine Streifen aus Hochtemperatur-Glasfasermatten benötigt.By this type of holder can be dispensed with the costly pressing of the catalyst elements. Also, the tolerance compensation between the elements is guaranteed at all times, as the elements in the suspended state can always dodge a little. In addition, no strips of high-temperature glass fiber mats are needed.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Katalysatorelemente ohne Zwischenlagen dich an dicht gehängt werden können und somit die dichtest mögliche Packung erreicht werden kann. Durch den Wegfall des Rostes können die Flächen quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases, an denen sich im Betrieb sonst Staub ablegen kann, minimiert werden, sodass den Betrieb gefährdende Verstopfungen vermieden werden.Another advantage is that the catalyst elements without intermediate layers can be hung tightly on you and thus the densest possible packing can be achieved. Due to the omission of the grate, the surfaces can be minimized transversely to the flow direction of the flue gas, which can otherwise deposit dust during operation, so that blockages endangering the operation are avoided.
Die bekannten, auf dem Rost aufstehenden Katalysatorelemente werden immer von oben nach unten vom Rauchgas durchströmt. Bei den aufgehängten Katalysatorelementen gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine Anströmung und Abreinigung von unten in Betracht kommen, wodurch die Verstopfungsgefahr weiter gesenkt werden kann.The known, upstanding on the rust catalyst elements are always flowed through from top to bottom of the flue gas. In the suspended catalyst elements according to the present invention may also be a flow and cleaning from below into consideration, whereby the risk of clogging can be further reduced.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Katalysatorelemente einzeln, vorzugsweise mit wenigstens einem auf Zug belasteten Befestigungselement, an der Tragstruktur aufgehängt. Nachdem jedes Katalysatorelement eine Vielzahl von wabenförmig angeordnete Kanälen aufweist, kann sich das wenigstens eine Befestigungselement durch einen der Kanäle erstrecken. Dabei ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Befestigungselement an seinem einen Ende an der Tragstruktur hängend befestigt ist und an seinem anderen Ende ein Anschlagelement aufweist, an dem sich das Katalysatorelement abstützt. Die Fläche des Anschlagelements quer zur Längserstreckung der Kanäle beträgt vorzugsweise weniger als die 9-fache, höchst vorzugsweise weniger als die 5-fache lichte Querschnittsfläche eines Kanals. Im Idealfall ist die Fläche gerade nur so groß, dass nur ein Kanal abgedeckt wird.In a preferred embodiment of the invention, the catalyst elements are suspended individually, preferably with at least one tensioned on train fastener to the support structure. After each catalyst element has a plurality of honeycombed channels, the at least one fastener may extend through one of the channels. It is provided in a further embodiment of the invention that the fastening element is attached at its one end to the support structure hanging and at its other end has a stop element on which the catalyst element is supported. The area of the stop element transverse to the longitudinal extent of the channels is preferably less than 9 times, most preferably less than 5 times, the clear cross-sectional area of a channel. Ideally, the surface is just so big that only one channel is covered.
Das Befestigungselement kann dabei beispielsweise als Stab, Gewindestange oder Seil ausgeführt sein. Je nach Gewicht und Ausführung der wabenförmigen Katalysatorelemente, kann es zudem vorteilhaft sein, wenn es im Bereich seiner Aufhängung verstärkt ausgeführt ist.The fastener may be performed, for example, as a rod, threaded rod or rope. Depending on the weight and design of the honeycomb catalyst elements, it may also be advantageous if it is reinforced in the area of its suspension.
Die Tragstruktur kann ferner als Traverse zum Aufhängen einer Vielzahl von Katalysatorelementen ausgebildet sein, die vorzugsweise direkt in einem Gasleitungsgehäuse einer Gasreinigungsvorrichtung befestigt ist oder eingeschoben wird. Hierdurch lässt sich das Einsatzgewicht gegenüber dem bisher verwendeten Rost deutlich senken, wodurch die Lasten auf die gesamte Statik und nicht zuletzt auch die Kosten der Gesamtanlage deutlich sinken können.The support structure may also be formed as a crossbar for suspending a plurality of catalyst elements, which is preferably mounted or inserted directly into a gas line housing a gas cleaning device. As a result, the operating weight can be significantly reduced compared to the previously used rust, whereby the load on the entire static and not least the cost of the entire system can fall significantly.
Durch die hängende Konstruktion können auch wabenförmige Katalysatorelemente mit einer Länge von mehr als 500 mm, beispielsweise 1100 mm, problemlos zur Anwendung kommen. Bei derartigen Längen hat das bisher angewandte Verpressen beim Packvorgang der Kisten tendenziell eher zu Schäden an den Elementen geführt, da mit größerer Länge die Formfehler der Elemente zunehmen. Das Verhältnis zwischen Länge und Breite des Katalysatorelementes beträgt vorzugsweise mehr als 3 und liegt beispielsweise in einem Bereich von 3 bis 8.Due to the suspended construction, honeycomb-shaped catalyst elements with a length of more than 500 mm, for example 1100 mm, can also be used without problems. With such lengths, the previously used pressing tends to be more in the packaging process of the boxes Damage to the elements led, since with greater length increase the dimensional error of the elements. The ratio between length and width of the catalyst element is preferably more than 3 and is for example in a range of 3 to 8.
Die Befestigungselemente sind vorzugsweise kraft-, form- oder stoffschlüssig mit dem Katalysatorelement verbunden. Außerdem wird angestrebt, dass die Masse aller Befestigungselemente und der Tragstruktur zur Masse der Katalysatorelemente weniger als 20% beträgt. Für die Ausführung, bei der die Tragstruktur direkt ins Gasleitungsgehäuse eingeschoben wird, liegt der Massenanteil der Stahlteile (Befestigungselemente und Tragstruktur) sogar unter 5%.The fastening elements are preferably positively, positively or materially connected to the catalyst element. In addition, it is desirable that the mass of all fasteners and the support structure to the mass of the catalyst elements is less than 20%. For the embodiment in which the support structure is inserted directly into the gas line housing, the mass fraction of the steel parts (fasteners and support structure) is even less than 5%.
Neben dem oben beschriebenen, durch einen Kanal eines Katalysatorelements geführten Befestigungselement, kann das Katalysatorelement beispielsweise auch über einen an dem Katalysatorelement befestigten Rahmen oder über einen Absatz in der Geometrie des Katalysatorelements an der Tragstruktur eingehängt werden.In addition to the above-described, guided through a channel of a catalyst element fastener, the catalyst element, for example, via a fixed to the catalyst element frame or via a shoulder in the geometry of the catalyst element to the support structure can be hung.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert.Further advantages and embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing and the description.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Der in den
Die keramischen Katalysatorelemente
Die Katalysatorelemente
Die
Aus
Die Fläche der Anschlagelemente quer zur Längserstreckung der Kanäle sollte maximal das 9-fache der Querschnittsfläche eines Kanals betragen, wie das in
Erfindungsgemäß ist die abgedeckte Fläche im Idealfall aber nur so groß, dass gerade nur ein Kanal
Neben dem oben beschriebenen, durch einen Kanal
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